電動(dòng)汽車(chē)輪轂電機(jī)風(fēng)冷散熱結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電動(dòng)汽車(chē)輪轂電機(jī)風(fēng)冷散熱結(jié)構(gòu)，在輪轂電機(jī)左右兩側(cè)設(shè)有輪轂電機(jī)端蓋，電機(jī)軸與左側(cè)輪轂電機(jī)端蓋之間設(shè)有第一軸承，輪轂電機(jī)端蓋與外轉(zhuǎn)子、電機(jī)軸之間設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，電機(jī)軸設(shè)有內(nèi)外兩層同心圓的風(fēng)道，內(nèi)層風(fēng)道為進(jìn)風(fēng)通道，外層風(fēng)道為出風(fēng)通道，進(jìn)風(fēng)通道及出風(fēng)通道一端與輪轂電機(jī)內(nèi)腔連通，進(jìn)風(fēng)通道及出風(fēng)通道另一端分別連接進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口。本發(fā)明使氣流在密封的輪轂電機(jī)內(nèi)部順利流動(dòng)帶走熱量，兼顧了輪轂電機(jī)系統(tǒng)的散熱性和防水性，該結(jié)構(gòu)在不影響原有輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)的前提下進(jìn)行巧妙的改造，可實(shí)現(xiàn)良好的強(qiáng)制通風(fēng)散熱效果，確保了電動(dòng)汽車(chē)行駛過(guò)程中的安全性，同時(shí)兼顧了電機(jī)結(jié)構(gòu)的緊湊性和制造成本的經(jīng)濟(jì)性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電動(dòng)汽車(chē)輪轂電機(jī)風(fēng)冷散熱結(jié)構(gòu)
[0001]本發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)是發(fā)明創(chuàng)造名稱(chēng)“一種電動(dòng)汽車(chē)輪轂電機(jī)的防水風(fēng)冷散熱結(jié)構(gòu)”的分案申請(qǐng)，原申請(qǐng)的申請(qǐng)日為2014年10月11日，申請(qǐng)?zhí)枮?014105353103。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車(chē)，尤其涉及電動(dòng)汽車(chē)輪轂。
【背景技術(shù)】
[0003]輪轂電機(jī)是一種內(nèi)定子、外轉(zhuǎn)子形式的電機(jī)，其動(dòng)力、傳動(dòng)和制動(dòng)裝置都整合在輪轂內(nèi)，因此將電動(dòng)車(chē)輛的機(jī)械部分大大簡(jiǎn)化。電機(jī)工作過(guò)程中的發(fā)熱來(lái)自于繞組鐵心的損耗，發(fā)熱量的大小主要與定子電流有關(guān)，同時(shí)間接與輸出功率和輸出扭矩有關(guān)。當(dāng)輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)處于重載、爬坡或者急加速時(shí)，電機(jī)需要較大的電流以提供較大的輸出扭矩，在短時(shí)間內(nèi)會(huì)在電機(jī)繞組和鐵心上產(chǎn)生較多的熱量，使繞組溫度升高。但是電機(jī)工作有一定的溫度限制，繞組的絕緣等級(jí)限制了電機(jī)內(nèi)部的溫度上限。電機(jī)內(nèi)部較高的溫度使電機(jī)的效率大大降低，一旦超過(guò)該溫度上限，電機(jī)的繞組絕緣將受損，造成電機(jī)繞組匝間短路甚至燒斷。另外，輪轂電機(jī)內(nèi)部的永磁體磁鋼易在高溫下失磁，當(dāng)溫度超過(guò)居里點(diǎn)后，永磁體的磁性不能完全恢復(fù)，影響電機(jī)的出力和效率。
[0004]為了使輪轂電機(jī)能夠在允許的溫度下正常工作，通常有以下幾種處理方式:一是選擇額定功率較大的型號(hào)，這樣電機(jī)的額定功率相對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)正常工況時(shí)所需的功率有較大冗余，電機(jī)工作時(shí)依靠自然散熱即能滿(mǎn)足要求，但這種方法在經(jīng)濟(jì)性和空間利用等方面不夠合理;二是通過(guò)輪轂電機(jī)端蓋上安裝的散熱片來(lái)增加散熱面積，以自然散熱的方式快速分散電機(jī)運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量，該方法在發(fā)明專(zhuān)利CN201310756432.0中已提及，但該種方式的散熱效果取決于散熱片的尺寸、表面積和自然通風(fēng)條件，通常散熱能力有限；另一種方法是采用強(qiáng)制散熱技術(shù)，包括風(fēng)冷和液冷等方式。通常采用強(qiáng)制風(fēng)冷，即在電機(jī)內(nèi)部安裝風(fēng)扇，使電機(jī)內(nèi)部與外部形成空氣對(duì)流，熱量能夠及時(shí)排出到電機(jī)外部。對(duì)于相同的散熱結(jié)構(gòu)，強(qiáng)制風(fēng)冷的散熱效果要明顯好于自然散熱。另一方面，考慮到車(chē)輛行駛過(guò)程中可能遇到積水和雨雪天氣，輪轂電機(jī)要求具有良好的密封性，以防止水滲入電機(jī)內(nèi)部破壞繞組絕緣，造成電氣短路和化學(xué)腐蝕，但是目前的風(fēng)冷散熱結(jié)構(gòu)尚無(wú)法解決該密封性的要求，以上兩方面的要求是矛盾的，一直困擾著本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題就是提供一種電動(dòng)汽車(chē)輪轂電機(jī)風(fēng)冷散熱結(jié)構(gòu)，既保持了輪轂的防水密閉性，又能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制風(fēng)冷以滿(mǎn)足電機(jī)大功率運(yùn)行時(shí)的散熱要求，確保了電動(dòng)汽車(chē)行駛過(guò)程中的安全性，同時(shí)兼顧了電機(jī)結(jié)構(gòu)的緊湊性和制造成本的經(jīng)濟(jì)性。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:電動(dòng)汽車(chē)輪轂電機(jī)風(fēng)冷散熱結(jié)構(gòu)，包括外轉(zhuǎn)子和內(nèi)定子，所述外轉(zhuǎn)子設(shè)于內(nèi)定子外圓周側(cè)，所述內(nèi)定子安裝于電機(jī)軸上，在輪轂電機(jī)左右兩側(cè)設(shè)有輪轂電機(jī)端蓋，所述輪轂電機(jī)端蓋與外轉(zhuǎn)子固定，所述電機(jī)軸與左側(cè)輪轂電機(jī)端蓋之間設(shè)有第一軸承，所述電機(jī)軸與右側(cè)輪轂電機(jī)端蓋之間設(shè)有第二軸承，所述輪轂電機(jī)端蓋與外轉(zhuǎn)子、電機(jī)軸之間設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，所述電機(jī)軸設(shè)有內(nèi)外兩層同心圓的風(fēng)道，內(nèi)層風(fēng)道為進(jìn)風(fēng)通道，外層風(fēng)道為出風(fēng)通道，所述進(jìn)風(fēng)通道及出風(fēng)通道一端與輪轂電機(jī)內(nèi)腔連通，所述進(jìn)風(fēng)通道及出風(fēng)通道另一端分別連接進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，所述進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口位于車(chē)輛外部涉水高度線(xiàn)以上并設(shè)置有防水防塵結(jié)構(gòu)，所述電機(jī)軸包括電機(jī)軸本體，所述電機(jī)軸本體中心中空形成所述的內(nèi)層進(jìn)風(fēng)通道，所述電機(jī)軸與輪轂電機(jī)端蓋之間設(shè)有軸套，所述軸套與所述電機(jī)軸本體之間形成所述的外層出風(fēng)通道，所述內(nèi)定子外圓周壁與外轉(zhuǎn)子內(nèi)圓周壁之間設(shè)有通風(fēng)間隙連通輪轂電機(jī)內(nèi)定子、外轉(zhuǎn)子的空腔，所述進(jìn)風(fēng)通道末端與輪轂電機(jī)內(nèi)定子空腔連通，所述第一軸承采用通風(fēng)軸承，使輪轂電機(jī)外轉(zhuǎn)子空腔與出風(fēng)通道連通，所述軸套在第一軸承與出風(fēng)通道之間的間隙內(nèi)設(shè)有風(fēng)道結(jié)構(gòu)，所述風(fēng)道結(jié)構(gòu)采用螺旋形結(jié)構(gòu)。
[0007]優(yōu)選的，所述電機(jī)軸本體的右端在第二軸承和定子鐵心之間的圓周壁上沿周向設(shè)有通風(fēng)孔。
[0008]優(yōu)選的，所述出風(fēng)口安裝有強(qiáng)制通風(fēng)的風(fēng)扇。
[0009]本發(fā)明采用一種與外部隔離的密封內(nèi)外雙層軸通風(fēng)結(jié)構(gòu)，與特殊設(shè)計(jì)的輪轂電機(jī)端蓋相配合，除進(jìn)出風(fēng)通道外，輪轂電機(jī)內(nèi)部密封封閉，進(jìn)風(fēng)風(fēng)道、輪轂電機(jī)內(nèi)定子腔、輪轂電機(jī)定轉(zhuǎn)子之間的通風(fēng)間隙、輪轂電機(jī)外轉(zhuǎn)子腔、外軸承風(fēng)道、出風(fēng)風(fēng)道共同組成一條空氣通路，空氣從與進(jìn)風(fēng)風(fēng)道相連接的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入輪轂電機(jī)內(nèi)腔，經(jīng)過(guò)電機(jī)的定子繞組和鐵心時(shí)，帶走熱量并從出風(fēng)風(fēng)道的出風(fēng)口排出，從而實(shí)現(xiàn)散熱的效果。
[0010]綜上，本發(fā)明使氣流在密封的輪轂電機(jī)內(nèi)部順利流動(dòng)帶走熱量，兼顧了輪轂電機(jī)系統(tǒng)的散熱性和防水性，該結(jié)構(gòu)在不影響原有輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)的前提下進(jìn)行巧妙的改造，既可實(shí)現(xiàn)良好的強(qiáng)制通風(fēng)散熱效果，確保了電動(dòng)汽車(chē)行駛過(guò)程中的安全性，同時(shí)兼顧了電機(jī)結(jié)構(gòu)的緊湊性和制造成本的經(jīng)濟(jì)性。
【附圖說(shuō)明】
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0012]圖1為電動(dòng)汽車(chē)輪轂電機(jī)的防水風(fēng)冷散熱結(jié)構(gòu)剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2電動(dòng)汽車(chē)輪轂電機(jī)的防水風(fēng)冷散熱結(jié)構(gòu)空氣循環(huán)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1和圖2所不，一種電動(dòng)汽車(chē)輪轂電機(jī)的防水風(fēng)冷散熱結(jié)構(gòu)，包括外轉(zhuǎn)子2和內(nèi)定子I，所述內(nèi)定子I由硅鋼片疊裝而成，定子槽中嵌放三相繞組。所述外轉(zhuǎn)子2設(shè)于內(nèi)定子I外圓周側(cè)，所述外轉(zhuǎn)子2內(nèi)側(cè)均勻嵌放永磁體磁鋼。所述內(nèi)定子I安裝于電機(jī)軸4上，在輪轂電機(jī)軸向兩側(cè)設(shè)有輪轂電機(jī)端蓋3，包括左側(cè)輪轂電機(jī)端蓋和右側(cè)輪轂電機(jī)端蓋，所述輪轂電機(jī)端蓋3與外轉(zhuǎn)子2固定，所述電機(jī)軸4與左側(cè)輪轂電機(jī)端蓋之間設(shè)有第一軸承，所述電機(jī)軸與右側(cè)輪轂電機(jī)端蓋之間設(shè)有第二軸承，電機(jī)軸另一端與車(chē)輛懸掛機(jī)構(gòu)相連接。
[0015]所述輪轂電機(jī)端蓋3與外轉(zhuǎn)子及電機(jī)軸4之間設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，在外轉(zhuǎn)子與兩側(cè)輪轂電機(jī)端蓋之間形成封閉的輪轂電機(jī)內(nèi)腔。一方面右側(cè)輪轂電機(jī)端蓋完全封閉電機(jī)輪轂，另一方面除第第一軸承外，左側(cè)輪轂電機(jī)端蓋也封閉電機(jī)輪轂，只留下第一軸承上的通風(fēng)散熱通道與電機(jī)輪轂內(nèi)的空腔連通。所述電機(jī)軸設(shè)有內(nèi)外兩層同心圓的風(fēng)道，內(nèi)層風(fēng)道為進(jìn)風(fēng)通道5，外層風(fēng)道為出風(fēng)通道6，所述進(jìn)風(fēng)通道5及出風(fēng)通道6的輪轂端與輪轂電機(jī)內(nèi)腔連通，所述進(jìn)風(fēng)通道及出風(fēng)通道的另一端分別連接進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，所述進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口位于車(chē)輛外部涉水高度線(xiàn)以上并設(shè)置有防水防塵結(jié)構(gòu)。由于輪轂電機(jī)內(nèi)腔整體上密封，只有設(shè)置的風(fēng)冷散熱通道可與輪轂電機(jī)內(nèi)腔連通，而且即使是進(jìn)風(fēng)通道和出風(fēng)通道也設(shè)置了相應(yīng)的防水防塵構(gòu)造，從而保證了整體的防水性。
[0016]所述電機(jī)軸4包括電機(jī)軸本體，電機(jī)軸本體內(nèi)管壁與定子鐵心固定連接，外管壁設(shè)有法蘭與輪轂電機(jī)端蓋固定。所述電機(jī)軸本體中心中空形成所述的內(nèi)層進(jìn)風(fēng)風(fēng)道，所述電機(jī)軸與輪轂電機(jī)端蓋之間套設(shè)有軸套，所述軸套與所述電機(jī)軸本體之間形成所述的外層出風(fēng)通道。
[0017]所述內(nèi)定子外圓周壁與外轉(zhuǎn)子內(nèi)圓周壁之間設(shè)有通風(fēng)間隙連通輪轂電機(jī)內(nèi)、外側(cè)空腔，所述進(jìn)風(fēng)通道末端與輪轂電機(jī)內(nèi)側(cè)空腔連通，所述第一軸承采用通風(fēng)軸承使輪轂電機(jī)外側(cè)空腔與出風(fēng)通道連通。
[0018]所述電機(jī)軸本體的輪轂端，在第二軸承和定子鐵心之間的圓周壁上沿周向設(shè)有通風(fēng)孔。所述軸套在第一軸承與出風(fēng)風(fēng)道之間的間隙內(nèi)設(shè)有葉片或風(fēng)道結(jié)構(gòu)7，所述葉片或風(fēng)道結(jié)構(gòu)7由輪轂帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，其中風(fēng)道結(jié)構(gòu)可以采用螺旋形結(jié)構(gòu)，以促進(jìn)氣流的流動(dòng)，所述出風(fēng)口安裝有強(qiáng)制通風(fēng)的風(fēng)扇。
[0019]在本發(fā)明所涉及的電動(dòng)汽車(chē)輪轂電機(jī)中，進(jìn)風(fēng)風(fēng)道、輪轂電機(jī)內(nèi)側(cè)空腔、輪轂電機(jī)定轉(zhuǎn)子之間的通風(fēng)間隙、輪轂電機(jī)外側(cè)空腔、第一軸承風(fēng)道、出風(fēng)風(fēng)道共同組成一條空氣通路，空氣從與進(jìn)風(fēng)風(fēng)道相連接的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入輪轂電機(jī)內(nèi)腔，經(jīng)過(guò)電機(jī)的定子繞組和鐵心時(shí)，帶走熱量并從出風(fēng)風(fēng)道的出風(fēng)口排出，從而實(shí)現(xiàn)散熱的效果。
[0020]為了使空氣能沿空氣通路流動(dòng)，需要在管道中施加吸力。車(chē)輛高速行駛時(shí)，旋轉(zhuǎn)的外輪轂帶動(dòng)第一軸承外側(cè)的葉片或風(fēng)道結(jié)構(gòu)同步旋轉(zhuǎn)，將熱空氣從輪轂電機(jī)內(nèi)腔抽出，經(jīng)出風(fēng)風(fēng)道輸送到出風(fēng)口，而密封的電機(jī)內(nèi)部由于產(chǎn)生負(fù)壓，從進(jìn)風(fēng)口吸入溫度較低的空氣，進(jìn)一步冷卻繞組和鐵心，如此周而復(fù)始。
[0021]另一方面，考慮到車(chē)輛低速重載爬坡時(shí)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速較低，空氣流量不足，此時(shí)可使出風(fēng)口的風(fēng)扇通電旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生吸力，強(qiáng)制空氣在風(fēng)道內(nèi)流動(dòng)，以增強(qiáng)散熱效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.電動(dòng)汽車(chē)輪轂電機(jī)風(fēng)冷散熱結(jié)構(gòu)，包括外轉(zhuǎn)子和內(nèi)定子，所述外轉(zhuǎn)子設(shè)于內(nèi)定子外圓周側(cè)，所述內(nèi)定子安裝于電機(jī)軸上，在輪轂電機(jī)左右兩側(cè)設(shè)有輪轂電機(jī)端蓋，所述輪轂電機(jī)端蓋與外轉(zhuǎn)子固定，所述電機(jī)軸與左側(cè)輪轂電機(jī)端蓋之間設(shè)有第一軸承，所述電機(jī)軸與右側(cè)輪轂電機(jī)端蓋之間設(shè)有第二軸承，其特征在于:所述輪轂電機(jī)端蓋與外轉(zhuǎn)子、電機(jī)軸之間設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，所述電機(jī)軸設(shè)有內(nèi)外兩層同心圓的風(fēng)道，內(nèi)層風(fēng)道為進(jìn)風(fēng)通道，外層風(fēng)道為出風(fēng)通道，所述進(jìn)風(fēng)通道及出風(fēng)通道一端與輪轂電機(jī)內(nèi)腔連通，所述進(jìn)風(fēng)通道及出風(fēng)通道另一端分別連接進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，所述進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口位于車(chē)輛外部涉水高度線(xiàn)以上并設(shè)置有防水防塵結(jié)構(gòu)，所述電機(jī)軸包括電機(jī)軸本體，所述電機(jī)軸本體中心中空形成所述的內(nèi)層進(jìn)風(fēng)通道，所述電機(jī)軸與輪轂電機(jī)端蓋之間設(shè)有軸套，所述軸套與所述電機(jī)軸本體之間形成所述的外層出風(fēng)通道，所述內(nèi)定子外圓周壁與外轉(zhuǎn)子內(nèi)圓周壁之間設(shè)有通風(fēng)間隙連通輪轂電機(jī)內(nèi)定子、外轉(zhuǎn)子的空腔，所述進(jìn)風(fēng)通道末端與輪轂電機(jī)內(nèi)定子空腔連通，所述第一軸承采用通風(fēng)軸承，使輪轂電機(jī)外轉(zhuǎn)子空腔與出風(fēng)通道連通，所述軸套在第一軸承與出風(fēng)通道之間的間隙內(nèi)設(shè)有風(fēng)道結(jié)構(gòu)，所述風(fēng)道結(jié)構(gòu)采用螺旋形結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車(chē)輪轂電機(jī)風(fēng)冷散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述電機(jī)軸本體的右端在第二軸承和定子鐵心之間的圓周壁上沿周向設(shè)有通風(fēng)孔。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車(chē)輪轂電機(jī)風(fēng)冷散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述出風(fēng)口安裝有強(qiáng)制通風(fēng)的風(fēng)扇。
【文檔編號(hào)】H02K9/04GK105958729SQ201610412794
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2014年10月11日
【發(fā)明人】王子輝, 雷良育, 孔愛(ài)祥
【申請(qǐng)人】浙江兆豐機(jī)電股份有限公司, 浙江科技學(xué)院