一種新型冷卻方式的輪轂電機的製作方法
2024-03-20 05:48:05 1
本發明涉及一種採用新冷卻方式的輪轂電機。
背景技術：
目前電機的冷卻方式主要由以下幾種：自然冷卻、強迫風冷、液冷，與其他冷卻方式相比，在相同功率等級下，使用液冷方式冷卻的電機具有體積小，重量輕的優點，材料的利用率更高。
電機在運行過程中，由於銅損、鐵損及機械損耗等損耗會產生不少的熱量，為了散熱，現有技術一般在電機的殼體中設置循環水路，通過循環水路的冷卻水進行散熱。
目前市場的大部分水冷電機都是殼體帶循環水路，定子鐵芯與殼體接觸，電機產生的熱量通過定子鐵芯傳給殼體循環水路的冷卻水，通過冷卻水的循環帶走熱量。上述的電機冷卻系統結構，主要產生熱量的定子繞組端部並不直接與帶有水道的殼體接觸，電機產生的熱量先是從繞組傳遞給鐵芯，再通過鐵芯傳遞給循環水路的冷卻水，存在熱量傳遞次數多、散熱慢等缺點，使得散熱效率較低，特別是對功率密度比較高的外轉子電機，散熱條件如若不好，會直接影響電機的使用壽命和額定功率，嚴重的還會造成電機燒損。
中國專利CN201520661652.X、CN201610101197.7和CN201511019548.1提供了幾種不同冷卻方案的電機。
CN201520661652.X提供了一種水冷電機。該實用新型涉及汽車製造技術領域，具體公開了水冷電機，包括電機外殼與內膽，且電機外殼與內膽一體澆鑄成型；內膽上設有水道，水道呈螺旋形，內膽的底部還設有中空的環形槽，電機外殼上設有進水口和出水口，且進水口和出水口是設置在電機外殼的同一側面，進水口的位置要高於出水口的位置，進水口與水道位置較高的一端連接，出水口與水道位置較低的一端連接。該實用新型的內膽和電機外殼一體澆鑄成型，密封性能佳，不易漏水。電機外殼上進水口和出水口的配合實現電機外殼的冷卻，有利於提高水冷電機的性能。然而該電機結構為內轉子電機，其冷卻方式不適合外轉子的輪轂電機。
CN201610101197.7公開了一種水冷電機，包括轉子和定子，所述轉子固定於中心轉軸上，還包括散熱管道，所述轉子包括相對設置的第一殼體和第二殼體，所述第一殼體和第二殼體上均設置有磁鐵，兩個所述磁鐵以N極和S極相對設置，所述定子固定於兩個所述磁鐵之間，所述定子內嵌有所述散熱管道。如此在水冷電機運行過程中定子所接收的熱量能夠直接由散熱管道進行散熱，從而使得水冷電機的散熱效率較高。然而該電機為軸向磁場，其冷去方式不適合用於徑向磁場電機，而且不能直接冷卻溫度最高的繞組端部。
CN201511019548.1公開了一種強化輪轂電機散熱性能的裝置，該裝置的定子的兩側面上設有凹槽；定子熱管包括吸熱端和散熱端，吸熱端包括第一定子熱管和第二定子熱管；第一定子熱管和第二定子熱管都彎成圓形結構，分別安裝在定子的兩側面上的凹槽中；定子熱管兩散熱端都伸入圍繞定軸設置的定子散熱翅片內；輪轂電機前端蓋的外表面設有散熱翅片，或設有散熱翅片與熱管配合的散熱結構；轉子的每個凸極上設有至少一個凹槽，凹槽中設有轉子熱管。該發明從輪轂電機產生熱量的源頭出發，開闢了從定子、轉子、電機外殼三個方面全面地將輪轂電機的熱量迅速散發到外界，達到強化輪轂電機內部定子、轉子及外殼散熱性能的效果。雖然該發明可以從三個方面同時散熱，但是溫度最高的繞組端部並不能直接與散熱裝置接觸，延緩了散熱效果，而且散熱裝置較為複雜，成本相對較高，現場操作起來具有一定難度。
技術實現要素：
本發明的目的是克服現有技術的電機熱量傳遞次數多、散熱慢的缺點，提供一種採用新的冷卻方式的輪轂電機。本發明可以改善輪轂電機散熱條件，提高輪轂電機轉矩密度和功率密度。
為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
本發明的輪轂電機包括定子和轉子。所述轉子固定於殼體內，殼體通過端蓋與轉軸連接在一起。一端帶有端板圓筒形的支架位於定子內圓處，對定子起著支撐與固定的作用。支架內設有冷卻流道，冷卻流道內充有冷卻介質。定子鐵芯內壁與支架的圓筒段外壁接觸，定子繞組端部與支架端板內立面接觸。位於電機前端的前端蓋與殼體相連接。軸承安裝在支架內圓處，轉軸與支架依靠軸承連在一起。轉軸通過螺栓與位於電機後端的後端蓋連接在一起。
所述殼體、支架、前端蓋及後端蓋均為鋁合金材質。
所述轉子通過端蓋用螺栓與轉軸緊固在一起。
所述定子與支架的配合有一定過盈量。
所述軸承安裝在支架的內圓處，軸承安裝方式為交叉組合方式。
本發明輪轂電機產生的熱量由定子鐵芯和繞組端部同時傳遞給支架，通過支架內部冷卻流道的冷卻液快速將熱量帶走。同時，支架為鋁合金材質，導熱係數遠高於普通鋼材的導熱係數。該電機結構使得電機更加趨向於輕量化，並提高了材料的利用率及電機的功率密度。
附圖說明
圖1為本發明實施例的結構示意圖；
圖2為本發明實施例的爆炸示意圖；
圖3為本發明實施例的定子與支架拆解及散熱部位示意圖，圖3a為定子，圖3b為支架；
圖4為本發明實施例的支架的結構示意圖，圖4a為支架正視圖，圖4b為支架剖視圖，圖4c為支架軸測圖；
圖中，1前端蓋、2殼體、3轉子、4定子、5支架、6後端蓋、7轉軸、8軸承、5001支架圓筒段外壁、5002支架端板。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明。
如圖1、圖2、圖3及圖4所示，前端蓋1、殼體2、轉子3、定子4、支架5、後端蓋6、轉軸7及軸承8等構成本發明輪轂電機的電機整體。其中前端蓋1位於電機前端，與殼體2相連接；轉子3安裝於殼體2內圓處，支架5位於定子4內圓處，支撐並固定定子4。支架5通過軸承8與轉軸7連接在一起，轉軸7通過螺栓與位於電機後端的後端蓋6連接在一起。
支架5為圓筒形，一端帶有端板5002。支架5內開有冷卻流道，一部分冷卻流道502位於支架端板5002內，另一部分冷卻流道501位於支架的圓筒段壁面內，兩部分冷卻流道通過連通孔連通，串聯或並聯,如圖4b所示。
轉子3裝配在殼體2內，轉子3與殼體2之間有一定過盈量。帶有轉子3的殼體2通過後端蓋6用螺栓與轉軸7緊固在一起。定子4熱套在支架5上，在定子繞組端部與支架接觸面5002處做好絕緣處理，再通過軸承8將支架5與轉軸7連接在一起。
電機的主要發熱部件為定子繞組，定子繞組溫度最高部分一般都在定子繞組端部。本發明實施例的定子鐵芯內壁與支架5的圓筒段外壁接觸，定子繞組端部直接與支架5端板的內立面接觸。電機運行過程中產生的熱量從定子鐵芯及定子繞組端部傳遞給支架5圓筒段外壁5001和支架5端板5002，並通過支架5端板內的冷卻流道502和圓筒段內壁的冷卻流道501內的冷卻液快速將熱量帶走，極大地提高了電機的散熱能力，降低了電機溫升，保證了電機的長時穩定運行。