一种轮毂电机及轮毂电机散热系统

摘要

本发明公开一种轮毂电机，包括电机轴、电机壳体、定子、转子，电机壳体包括外周部分、位于外周部分轴向两端的内端盖部分和外端盖部分，内端盖部分中设有内端盖冷却流道，内端盖冷却流道包括内端盖进液流道、内端盖出液流道；外周部分中设有外周冷却流道，外周冷却流道包括外周进液流道、外周出液流道；外端盖部分中设有外端盖冷却流道，外端盖冷却流道包括外端盖进液流道、外端盖出液流道及靠近电机轴布置的环形流道。本申请通过外周冷却流道将内端盖冷却流道、外端盖冷却流道连通起来，进一步增加轮毂电机内冷却流道的长度，提高冷却散热效果，而且轮毂电机腔体的四周均存在冷却流道，进一步提高轮毂电机的散热能力。

说明书

技术领域

本发明属于轮毂电机技术领域，具体涉及一种轮毂电机及轮毂电机散热系统。

背景技术

随着新能源电动汽车和混动技术的发展，轮毂电机因其能节省部分的传动部件、简化车辆的底盘结构以及提高传动效率等优点，被越来越多的汽车采用。紧凑高效的轮毂电机被应用于汽车上，为适应汽车动力性的需要，轮毂电机需要足够的功率来驱动汽车运动。随着功率的提高，轮毂电机自身的发热量也会增加，如果轮毂电机产生的热量不及时散出，就会导致电机内部过热，使得电机内部零部件的工作环境变差，影响轮毂电机的使用寿命，为解决此问题，这就需要设计新型有效的轮毂电机散热系统来适应高功率的轮毂电机。申请公布号为CN111416450A的中国发明专利申请设计了一种轮毂电机及轮毂电机散热系统，轮毂电机散热系统包括电机轴、转动装配在电机轴上的电机壳体，电机壳体包括轴向端盖部分，电机壳体内设有定子和转子，定子的内部设置用于对定子进行冷却的定子冷却通道，两个轴向端盖部分的内部均设置用于对线圈绕组进行冷却的壳体冷却通道，定子冷却通道包括均沿电机轴轴向延伸的定子进液通道和定子出液通道，壳体冷却通道包括沿电机轴径向延伸的壳体进液通道和壳体出液通道；轮毂电机还包括外部进液通道和外部出液通道，外部进液通道的一端通过外旋转接头与位于电机外侧的水箱连接，另一端分别与定子进液通道、位于电机右侧的壳体进液通道连接，定子进液通道的另一端与位于电子左侧的壳体进液通道连通，位于电子左侧的壳体出液通道与定子出液通道连通，定子出液通道、位于电机右侧的壳体出液通道均与外部出液通道连通，外部出液通道通过循环泵与水箱连接。

现有技术的轮毂电机散热系统通过壳体部分的冷却流道可以一定程度上散出轮毂电机的热量，但受限于轴向端盖部分的厚度、尺寸，使得冷却流道长度不够，冷却流道内冷却液的利用率也不高，以及对电机壳体内部散热能力差的情况，使得轮毂电机的冷却效果很差，无法满足高功率轮毂电机的散热需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轮毂电机，以解决现有技术中依靠轴向端盖部分内的液体流道进行散热而导致散热效果较差的技术问题；还提供一种使用该轮毂电机的轮毂电机散热系统，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明所提供的轮毂电机的技术方案是：一种轮毂电机，包括电机轴100；转动安装在电机轴上的电机壳体102，电机壳体包括外周部分106、位于外周部分106轴向两端的内端盖部分104和外端盖部分103；固设在电机轴上的定子，定子包括定子支架107、定子绕线部108、线圈绕组109；固设于外周部分内壁上的转子110，转子上对应于定子绕线部固定有转子铁芯111；

所述内端盖部分104中设有用于和水箱200连通的内端盖进液流道120、内端盖出液流道119；

所述外周部分106中设有外周进液流道131、外周出液流道132，外周进液流道131的进口端与内端盖进液流道120连通，外周出液流道132的出口端与内端盖出液流道119连通；

所述外端盖部分103中设有外端盖进液流道122、外端盖出液流道121及靠近电机轴布置的环形流道116，外端盖进液流道122的进口端与外周进液流道131的出口端连通，外端盖进液流道122的出口端、外端盖出液流道121的进口端均与环形流道116连通，外端盖出液流道121的出口端与外周出液流道132的进口端连通。

有益效果：本申请在电机壳体的外周部分上设置由外周进液流道和外周出液流道组成的外周冷却流道，通过外周冷却流道将内端盖冷却流道、外端盖冷却流道连通起来，不但进一步增加轮毂电机内冷却流道的长度，提高冷却散热效果，而且轮毂电机腔体的四周均存在冷却流道，进一步提高轮毂电机的散热能力。

优选的，外周进液流道131与外周出液流道132在外周部分中呈间隔排布，且绕外周部分106呈螺旋状延伸，且环绕外周部分106至少一圈。

有益效果：螺旋状的外周冷却流道能够进一步增加轮毂电机内冷却流道的长度，同时使水冷的温度更均匀，从而使轮毂电机壳体的散热效果快速均匀。

优选的，外端盖进液流道122与外端盖出液流道121均呈螺旋状排布，且螺旋角度至少为360°。

有益效果：螺旋状的外端盖冷却流道能够进一步增加轮毂电机内冷却流道的长度，提高散热效果，同时使水冷的温度更均匀，从而使轮毂电机壳体的散热效果快速均匀。

优选的，内端盖部分的内壁114上粘连有多个第一热管115，且多个第一热管115绕电机轴101的轴线呈辐射状排布，每个第一热管115靠近电机轴的一端延伸至与水箱200相对的位置、远离电机轴的另一端与外周部分106的内壁相交。

有益效果：第一热管能够更进一步吸收轮毂电机腔体内的热量，提高了轮毂电机整体的散热能力。

优选的，转子铁芯111的外壁紧密粘连有第二热管113，所述第二热管113沿转子铁芯延伸至外周部分106的内璧后与内端盖部分的内壁114上相应的第一热管115连通。

有益效果：第二热管能够直接吸收转子的热量并传导至第一热管上，由于靠近电机轴的部分第一热管、水箱位于内端盖部分的两侧，借助第一热管与水箱的对流换热，第一热管将转子的热量传导至内侧端盖部分后，再由内端盖部分将热量传导至水箱，提高了转子结构的散热效果。

优选的，所述定子支架107内靠近定子绕线部108的位置设有至少两个定子冷却通道150且前述定子冷却通道150沿电机轴周向均匀分布，所述定子支架107内靠近外端盖部分103的位置设有一个与前述定子冷却通道均连通的环状过渡流道151；内端盖部分104的中心位置设有平面轴承，电机轴101穿过平面轴承的内孔，平面轴承靠近定子的紧环上设有至少两个通液孔163且通液孔的数量与定子冷却通道的数量相等，每个通液孔与相应的一个定子冷却流道连通，平面轴承背离定子的松环上设有环状进液道161、环状出液道162，在电机壳体转动的过程中，部分通液孔163与环状进液道161连通、另一部分通液孔163与环状出液道162连通。

有益效果：定子冷却流道能够直接吸收线圈绕组产生的热量，从而实现定子的散热，也提高了轮毂电机的整体散热能力。

为实现上述目的，本发明所提供的轮毂电机散热系统的技术方案是：一种轮毂电机散热系统，包括前述轮毂电机100，内端盖部分104的外壁上固设水箱200，水箱200分别与内端盖进液流道120、内端盖出液流道119连通且内端盖进液流道120、内端盖出液流道119中的至少一个上设置第一循环泵500。

有益效果：本申请在电机壳体的外周部分上设置由外周进液流道和外周出液流道组成的外周冷却流道，通过外周冷却流道将内端盖冷却流道、外端盖冷却流道连通起来，不但进一步增加轮毂电机内冷却流道的长度，提高冷却散热效果，而且轮毂电机腔体的四周均存在冷却流道，进一步提高轮毂电机的散热能力。同时本申请将水箱集成在在电机壳体的内端盖部分上，低温的水箱本身即可作为冷却体，进一步增大了散热面积，同时减少了轮毂电机与水箱之间的冷却流道，提高了冷却液的利用率，加快了冷却液循环流动的速度。

优选的，内端盖部分104靠近电机轴101的区域向靠近定子的方向凸出形成环状的安装槽114，水箱200嵌设于前述安装槽114内，且呈环状的水箱200的中心轴线与电机轴101的轴线重合。

有益效果：通过将水箱嵌设于安装槽内，不但保证了电机壳体转动过程中水箱的平稳性，而且能够使水箱与轮毂电机腔体之间的距离更近，进一步提高散热效果。

优选的，所述定子支架107内设置定子冷却通道150时，环状进液道161、环状出液道162中的至少一个通过第二循环泵501与水箱200连通。

优选的，水箱200的外壁上设有散热翅片140。

有益效果：借助散热翅片，增大散热面积，更快地降低了水箱内冷却液的温度，从而提高了轮毂电机冷却流道内冷却液的散热效果。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例,并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明所提供的轮毂电机散热系统实施例1的示意图。

图2为图1中A-A截面的示意图。

图3为图1中B-B截面的示意图。

图4为图1中外周部分的示意图。

图5为图1中内端盖部分的内壁上第一热管的分布示意图。

图6为图1中转子结构示意图。

图7为图1中推力球平面轴承结构示意图。

图8为图7中C-C截面示意图。

图9为图7中D-D截面示意图。

【附图标记】

100、轮毂电机；101、电机轴；102、电机壳体；103、外端盖部分；104、内端盖部分；105、电机轴轴承；106、外周部分；107、定子支撑架；108、定子绕线部；109、线圈绕组；110、转子；111、转子铁芯；113、第二热管；114、内端盖部分的内璧；115、第一热管；116、环形流道；117、轮毂电机腔体；119、内端盖出液流道；120、内端盖进液流道；121、外端盖出液流道；122、外端盖进液流道；131、外周进液流道；132、外周出液流道；140、散热翅片；150、定子冷却流道；160、推力球平面轴承，161-环状进液道，162-环状出液道，163-通液孔；200、水箱；500、第一循环泵，501-第二循环泵。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个••••••”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的具体描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应作广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明所提供的轮毂电机散热系统的具体实施例1：

如图1至图6所示，轮毂电机散热系统包括轮毂电机100和水箱200，轮毂电机100内有冷却水道，轮毂电机散热系统还包括将水箱200内的冷却液引导至轮毂电机100内的内端盖进液流道120，以及将轮毂电机100内升温后的冷却液引导至水箱200的内端盖出液通道119，以及能够驱动冷却液循环流动的第一循环泵500。

轮毂电机100的结构如图1至图6所示，轮毂电机100包括电机轴101和通过电机轴轴承105转动安装在电机轴101外部的电机壳体102，电机壳体102包括外端盖部分103和内端盖部分104，以及位于外端盖部分103和内端盖部分104之间的外周部分106。所述外端盖部分103、内端盖部分104、外周部分106共同组成一个封闭的轮毂电机腔体117，在轮毂电机腔体117内设有转子110和定子，定子包括固定安装在电机轴101上的定子支架107，定子支架107上固定安装有定子绕线部108，定子绕线部108上缠绕有线圈绕组109。转子110固定安装在壳体外周部分106的内壁上，转子110上对应于定子绕线部108固定有沿周向间隔分布的多个转子铁芯111。使用时，在定子108和转子110的作用下，电机壳体102绕电机轴101的轴线进行回转。

如图1所示，在轮毂电机100内有冷却流道，具体地，在内端盖部分104上开设有内端盖冷却流道，内端盖冷却流道包括内端盖进液流道120和内端盖出液流道119；外端盖部分103上开设有外端盖冷却流道，外端盖冷却流道包括外端盖进液流道122和外端盖出液流道121。外周部分106设有外周冷却流道，外周冷却流道包括外周进液流道131和外周出液流道132。其中，外周进液流道131一端与内端盖进液流道120连通，另一端与外端盖进液流道122连通；外周出液流道132一端与外端盖出液流道121连通，另一端与内端盖出液流道119连通。

在本实例中，如图1和图2所示，内端盖进液流道120和内端盖出液流道119由水箱两端并行延伸，水箱200设置于内端盖部分104的外壁上，为保证电机壳体转动过程中水箱的平稳性，本实施例将内端盖部分104靠近电机轴的区域向靠近定子的方向凸出形成环状的安装槽114，水箱嵌设于前述安装槽内，水箱呈环状且环状水箱的中心轴线与电机轴的轴线重合。水箱出水口与内端盖进液流道120连通，且内端盖进液流道120上设第一循环泵500；水箱进水口与内端盖出液流道119连通，且内端盖出液流道119上设有另一个第一循环泵500；内端盖进液流道120上的第一循环泵500位置与内端盖出液流道上的第一循环泵500位置的连线经过环状水箱的中心轴线，且两个第一循环泵距离环状水箱中心轴线的距离相等，且内端盖进液流道120上的循环泵500与内端盖出液流道上的循环泵500为同一型号规格的循环泵。本实施例将水箱200布置在内端盖部分104的外壁上，轮毂电机腔体117的热量经内端盖部分导热后可以直接被水箱吸收，提高了轮毂电机的冷却水道散热效率，同时取消了连通轮毂电机与置于轮毂电机外侧的水箱之间的连通水道，提高轮毂电机的集成化程度。更进一步的，水箱200的外壁上设有散热翅片140，借助散热翅片，增大散热面积，更快地降低了水箱内冷却液的温度，从而提高了轮毂电机冷却流道内冷却液的散热效果。

在本实例中，如图1和图3所示，外端盖冷却流道包括外端盖进液流道122和外端盖出液流道121及靠近电机轴布置的环形流道116，外端盖进液流道122的进口端与外周冷却流道连通、其出口端与环形流道连通，外端盖出液通道121的进口端与环形流道连通、其出口端与外周冷却流道连通，借助前述设计，由外周冷却流道进入的冷却液通过外端盖进液流道122先进入环形流道116中，为一个散热过程；而后环形流道116内的冷却液再通过外端盖出液流道121进入外周冷却流道中，为另一个散热过程，两个散热过程同步进行。外端盖进液流道122与外端盖出液流道121呈螺旋状，且螺旋角度同为540°，且外端盖进液流道122与外端盖出液流道121以电机轴为中心呈点对称分布。螺旋状排布的外端盖冷却流道增加了冷却流道的长度，这样设计充分利用了单次冷却液循环流动的冷却能力。

在本实例中，如图1和图4所示，外周冷却流道包括外周进液流道131和外周出液流道132，外周冷却流道一端与内端盖冷却流道连通，另一端与外端盖冷却流道连通。外周进液流道131与外周出液流道132在轮毂电机的外周部分上呈间隔排布，且绕轮毂电机外周部分106呈螺旋状延伸。本实施例中外周进液流道131和外周出液流道132绕轮毂电机外周部分106螺旋延伸两圈。双螺旋状排布外周冷却流道，增加了冷却流道长度，在提高冷却流道利用率的同时，使得外周壳体部分的散热更加均匀。

在本实例中，如图1和图5所示，内端盖部分的内壁上粘连有8个第一热管115，且8个第一热管115绕电机轴101的轴线呈辐射状排布，每个第一热管115靠近电机轴的一端延伸至与水箱相对的位置以使第一热管与水箱能进行对流换热、远离电机轴的另一端与外周部分106的内壁相交。第一热管115在吸收转子传递至第二热管113的热量的同时，也吸收了轮毂电机腔体117内的热量，提高了轮毂电机整体的散热能力。

在本实例中，如图1和图6所示，沿周向在转子110上间隔排布有8个第二热管113，第二热管113的截面呈凹状以紧密粘连在转子铁芯111上，同时第二热管113沿转子铁芯延伸至外周部分的内璧后与内端盖部分的内壁上相应的第一热管115连通。第二热管113直接吸收转子的热量并传导至第一热管115上，由于靠近电机轴的部分第一热管、水箱位于内端盖部分的两侧，借助第一热管与水箱的对流换热，水箱可直接吸收第一热管115的热量，再由水箱外置的散热翅片140对水箱进行散热。由此在提高了转子的散热效果的同时，也提高了冷却流道内液体的散热效果。

本实施例中，为保证外周出液流道132内的冷却液能顺利流出，将第一循环泵500布置在内端盖出液流道上，为保证水箱200内的冷却液能顺利流出，将另一个第一循环泵500布置在内端盖进液流道上。

在实际加工时，壳体外周部分106、内端盖部分104和外端盖部分103之间可以采用分体加工再组装的方式，此时的冷却流道可以单独进行机加工。或者，壳体外周部分106采用分体的方式，在外周面上加工出凹槽后再通过增加覆盖层的方式来形成封闭的流道。

在本实施例中，如图1和图7、图8、图9所示，在轮毂电机的定子内也设置冷却流道，具体的，定子支架107内靠近定子绕线部108的位置设有8个定子冷却通道150且8个定子冷却通道沿电机轴周向均匀分布，定子支架107内靠近外端盖部分的位置设有一个与前述8个定子冷却通道均连通的环状过渡流道；内端盖部分的中心位置设有平面轴承（本实施例中为推力球平面轴承160），电机轴穿过推力球平面轴承的内孔，推力球平面轴承靠近定子的紧环上设有8个通液孔163（如图8所示），每个通液孔与相应的一个定子冷却流道连通，推力球平面轴承背离定子的松环上设有环状进液道161、环状出液道162（如图9所示），环状进液道、环状出液道分别通过相应的第二循环泵501与水箱连通，在电机壳体转动的过程中，部分通液孔163与环状进液道161连通，相应的部分定子冷却通道150作为定子进液通道，另一部分通液孔163与环状出液道162连通，相应的另一部分定子冷却通道150作为定子出液通道，从而实现定子的散热，也提高了轮毂电机的整体散热能力。

本发明轮毂电机散热系统的具体实施例2：

在实施例1中，外周部分的外周进液流道和外周出液流道各为1个。本实施例中，外周进液流道和外周出液流道各为两个；或者外周进液流道为两个，外周出液流道为1个。其他实施例中，外周进液流道和外周出液流道还可以有其它数量不同的组合。

本发明轮毂电机散热系统的具体实施例3：

在实施例1中，外周部分的外周进液流道和外周出液流道呈双螺旋状延伸，绕电机轴轴线旋转两周。本实施例中，外周进液流道和外周出液流道绕电机轴轴线旋转三周。在其他实施例中，外周进液流道和外周出液流道还可以有不同的旋转周数。

本发明轮毂电机散热系统的具体实施例4：

在实例1中，外端盖部分的外端盖进液流道和外端盖出液流道各有一个。本实施例中，外端盖进液流道和外端盖出液流道各有两个。其他实施例中，外端盖进液流道和外端盖出液流道还可以有其它数量不同的组合。

本发明轮毂电机散热系统的具体实施例5：

在实施例1 中，外端盖部分的外端盖进液流道和外端盖出液流道各绕电机轴轴线旋转540°。本实施例中，外端盖进液流道和外端盖出液流道的旋转角度各为720°。在其他实施例中，外端盖进液流道和外端盖出液流道还可以有其他不同的绕电机轴轴线的旋转角度。

本发明轮毂电机散热系统的具体实施例6：

在实施例1中，内端盖腔体璧114上粘连的第一热管115数量有8条。本实施例中，第一热管115的连接方式为：在内端盖腔体璧114上开设凹槽，将第一热管115卡装在凹槽中；同时第一热管115的数量为6条。在其他实施例中，热管115的数量可以为其他数目。

本发明轮毂电机散热系统的具体实施例7：

在实施例1中，多个转子铁芯111上间隔粘连有第二热管113，第二热管数量为8个。本实施例中，热管与转子的连接方式为：在转子铁芯上开设凹槽，第二热管113卡装在转子铁芯上的凹槽内，第二热管113数量为16个。在其他实施例中，第二热管113的数量可以为其他数目。