CN109412350A - 降流阻的电机圆环形水道结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降流阻的电机圆环形水道结构，包括设置于电机本体外部的内壳体和外壳体，内壳体外壁沿周向均匀设置有若干圈螺旋状的周向水道，周向水道将内壳体外壁沿轴向分割为若干个轴向水道，周向水道与轴向水道相互垂直紧密贴合；外壳体设置于周向水道与轴向水道外部，外壳体上同一轴向位置上对称设置有进水口和出水口，进水口和出水口为穿过外壳体的通孔，分别与周向水道的两端位置相对应。本发明在保证散热的前提下能有效的降低水道流阻，同时充分利用了进出水口流道间隙，最大程度地增大了流道的散热面积。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车水冷电机技术领域，具体地指一种降流阻的电机圆环形水道结构。
背景技术
由于水冷电机的散热性较好，在新能源汽车市场上应用最为广泛。电机内部的电磁效应及机械转动会直接导致电机温度的升高，从而影响电机的性能与安全稳定性，因而合理的水道结构设计对于提高电机的散热十分重要，在保证散热面积与对流换热系数的基础上进一步降低水道的流阻能提高散热的有效性，达到最佳的散热效果。鉴于此，需要优化现有的水道形式，设计一种能有效降低水道流阻的水冷电机。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种降流阻的电机圆环形水道结构，能够在保证散热的前提下能有效的降低水道流阻。
为实现上述目的，本发明所设计的降流阻的电机圆环形水道结构，包括设置于电机本体外部的内壳体和外壳体，其特殊之处在于，所述内壳体外壁沿周向均匀设置有若干圈螺旋状的周向水道，所述周向水道将内壳体外壁沿轴向分割为若干个轴向水道，所述周向水道与轴向水道相互垂直紧密贴合；所述外壳体设置于周向水道与轴向水道外部，所述外壳体上同一轴向位置上对称设置有进水口和出水口，所述进水口和出水口为穿过外壳体的通孔，分别与周向水道的两端位置相对应。
进一步地，所述周向水道由圆环水道和过渡圆弧水道拼接组成，所述圆环水道和过渡圆弧水道的拼接处的曲率相同，且位于每一圈相同位置。
更进一步地，所述圆环水道和过渡圆弧水道分别为周向水道的四分之三和四分之一或者五分之三和五分之二或者二分之一和二分之一。
更进一步地，所述圆环水道和过渡圆弧水道分别为周向水道四分之三和四分之一时，径向占比分别为135°与45°；所述圆环水道和过渡圆弧水道分别为周向水道五分之三和五分之二时，径向占比分别为108°与72°；所述圆环水道和过渡圆弧水道均为周向水道的二分之一时，，径向占比分别为180°与180°。
更进一步地，所述周向水道设置于外壳体内壁，若干圈螺旋状的周向水道沿外壳体内壁周向均匀设置，所述周向水道将外壳体内壁沿轴向分割为若干个轴向水道，所述内壳体外壁为平滑结构，与周向水道的外边贴合。
更进一步地，所述轴向水道沿内壳体轴向的宽度为20～60mm。所述周向水道沿内壳体径向的宽度为4～12mm。
本发明将圆环型水道设置于电机壳体内部且沿其轴向分布，进水口与水道出水口分别位于水道两端。冷却介质从水道进水口部位流入电机壳体，经过轴向流道循环往复而后由水道出口流出，通过流固交界面的热传导将电机发出的热量转化为冷却介质的温升。本发明在保证散热的前提下能有效的降低水道流阻，同时充分利用了进出水口流道间隙，最大程度地增大了流道的散热面积。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为图1的剖视结构示意图；
图3为图1中内壳体的结构示意图；
图4为图1中外壳体的结构示意图；
图5为冷却介质在水道中运动的仿真示意图。
图6为圆环形电机水道结构降温效果仿真图。
图7为轴向工字形电机水道结构降温效果仿真图。
图8为径向工字形电机水道结构降温效果仿真图。
图9为径向螺旋形水道结构降温效果仿真图。
图中：内壳体1，外壳体2，周向水道3，圆环水道3-1和过渡圆弧水道3-2，轴向水道4，进水口5，出水口6，冷却介质7。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1～图4所示，本发明提出的一种降流阻的电机圆环形水道结构，包括设置于电机本体外部的内壳体1和外壳体2，内壳体1外壁沿周向均匀设置有若干圈螺旋状的周向水道3，周向水道3沿内壳体2径向的宽度为4～12mm。周向水道3将内壳体1外壁沿轴向分割为若干个轴向水道4，轴向水道4沿内壳体2周向的宽度为20～60mm。周向水道3与轴向水道4相互垂直紧密贴合。外壳体2设置于周向水道3与轴向水道4外部，外壳体2上同一轴向位置上对称设置有进水口5和出水口6，进水口5和出水口6为穿过外壳体2壳体的通孔，分别与周向水道3的两端位置相对应。进水口5和出水口6位置处设置有进水管与出水管，分别与的水道进出水口相连。进水管与出水管分别与进水嘴与出水嘴相连，进水嘴和出水嘴与控制器连接。
周向水道3由圆环水道3-1和过渡圆弧水道3-2拼接组成，能够使得流体介质在换向过程中角度变化尽量小，减小水道的局部水头损失从而降低流道流阻。圆环水道3-1和过渡圆弧水道3-2的拼接处的曲率相同，且位于每一圈相同位置，以最大限度的利用流道之间的间隙，增大冷却介质7与壳体的接触面积，提高电机的散热。圆环水道3-1和过渡圆弧水道3-2分别为周向水道3的四分之三和四分之一或者五分之三和五分之二或者二分之一和二分之一。圆环水道和过渡圆弧水道分别为周向水道四分之三和四分之一时，径向占比分别为135°与45°；圆环水道和过渡圆弧水道分别为周向水道五分之三和五分之二时，径向占比分别为108°与72°；圆环水道和过渡圆弧水道均为周向水道的二分之一时，径向占比分别为180°与180°。周向水道3在以上圆环水道3-1和过渡圆弧水道3-2相接的基础上，充分利用了流道两端与过渡圆弧水道3-2的间隙，进一步增大了流道的散热面积，提高了散热效果。
周向水道3亦可设置于外壳体2内壁，若干圈螺旋状的周向水道3沿外壳体2内壁周向均匀设置，周向水道3将外壳体2内壁沿轴向分割为若干个轴向水道4，内壳体1外壁为平滑结构，与周向水道3的外边贴合。
圆环型水道设置于电机壳体内部且沿其轴向分布，进水口5与水道出水口6分别位于水道两端。电机水道壳体根据加工工艺的不同可置于内壳体1外侧或外壳体2内侧，内外壳体1通过配合形成流道腔体。如图5所示，冷却介质7从水道进水口部位流入电机壳体，经过轴向流道循环往复而后由水道出口流出，通过流固交界面的热传导将电机发出的热量转化为冷却介质7的温升。
通过仿真圆环形(如图6所示)、轴向工字形(如图7所示)、径向工字形(如图8所示)、径向螺旋形(如图9所示)的电机水道结构可以得到如下结果，在水道尺寸相近的情况下，圆环型水道有较好的降温效果，同时流道流阻为其他类型水道的1/2左右。
四种水道降温效果对比表
最后需要说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本专利技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本专利进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本专利的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种降流阻的电机圆环形水道结构，包括设置于电机本体外部的内壳体(1)和外壳体(2)，其特征在于：所述内壳体(1)外壁沿周向均匀设置有若干圈螺旋状的周向水道(3)，所述周向水道(3)将内壳体(1)外壁沿轴向分割为若干个轴向水道(4)，所述周向水道(3)与轴向水道(4)相互垂直紧密贴合；所述外壳体(2)设置于周向水道(3)与轴向水道(4)外部，所述外壳体(2)上同一轴向位置上对称设置有进水口(5)和出水口(6)，所述进水口(5)和出水口(6)为穿过外壳体(2)壳体的通孔，分别与周向水道(3)的两端位置相对应。
2.根据权利要求1所述的降流阻的电机圆环形水道结构，其特征在于：所述周向水道(3)由圆环水道(3-1)和过渡圆弧水道(3-2)拼接组成，所述圆环水道(3-1)和过渡圆弧水道(3-2)的拼接处的曲率相同，且位于每一圈相同位置。
3.根据权利要求1所述的降流阻的电机圆环形水道结构，其特征在于：所述圆环水道(3-1)和过渡圆弧水道(3-2)分别为周向水道(3)的四分之三和四分之一或者五分之三和五分之二或者二分之一和二分之一。
4.根据权利要求1所述的降流阻的电机圆环形水道结构，其特征在于：所述圆环水道(3-1)和过渡圆弧水道(3-2)分别为周向水道(3)四分之三和四分之一时，径向占比分别为135°与45。
5.根据权利要求1所述的降流阻的电机圆环形水道结构，其特征在于：所述圆环水道(3-1)和过渡圆弧水道(3-2)分别为周向水道(3)五分之三和五分之二时，径向占比分别为108°与72°。
6.根据权利要求1所述的降流阻的电机圆环形水道结构，其特征在于：所述圆环水道(3-1)和过渡圆弧水道(3-2)均为周向水道(3)的二分之一时，径向占比分别为180°与180°。
7.根据权利要求1所述的降流阻的电机圆环形水道结构，其特征在于：所述周向水道(3)设置于外壳体(2)内壁，若干圈螺旋状的周向水道(3)沿外壳体(2)内壁周向均匀设置，所述周向水道(3)将外壳体(2)内壁沿轴向分割为若干个轴向水道(4)，所述内壳体(1)外壁为平滑结构，与周向水道(3)的外边贴合。
8.根据权利要求1所述的降流阻的电机圆环形水道结构，其特征在于：所述轴向水道(4)沿内壳体(2)周向的宽度为20～60mm。
9.根据权利要求1所述的降流阻的电机圆环形水道结构，其特征在于：所述周向水道(3)沿内壳体(2)径向的宽度为4～12mm。
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