CN114598107A - 一种双螺旋冷却结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双螺旋冷却结构，包括内水套及水套外壳，内水套的外侧面与水套外壳配合形成双螺旋冷却水道；水套外壳上设置有外壳进水口，与内水套的双螺旋凹槽的前端的内水套进水口相对应，在水套外壳上设置有外壳出水口，与内水套的双螺旋凹槽的末端内水套出水口相对应。本申请的双螺旋冷却结构方案，具有双通路结构，可以有效规避单通路方案的淤堵问题；即使其中双通路中一个通道发生了淤堵问题，冷却回路仍然具有一定的散热性能，可规避局部淤堵导致的电机短时温度过高的问题。

Description

一种双螺旋冷却结构

技术领域

本发明属于液冷技术领域，特别涉及电机液冷技术，具体涉及一种双螺旋冷却结构。

背景技术

随着汽车电动化，各式各样的电机应用于整车，随着电机性能需求的提升，电机发热是影响电机性能的一个关键因素。当前液冷的电机，常见的冷却回路方案有轴向水道和几字形水道；轴向水道对电机壳体两端面的密封性能要求较高，一旦出现端面密封不良，冷却液进入电机内腔，将导致电机故障或烧毁。几字形水道，水道中的冷却液需要多次改变流向，一般水阻较大，对散热系统的输入压力要求较高，散热效率低，整体能量利用率偏低。

由于布置结构限制，液冷电机进、出水口位置一般位于壳体两端，导致出水口的冷却液温度高于进水口冷却液的温度，即：从进到出，呈逐渐升高的趋势；而电机在实际工作时，是两端的绕组发热量较大，即：电机定子两端温度高于电机定子中部温度，这样就会导致出水口一端散热效果差(见附图1)。

上述两种的冷却回路方案为单通道方案，均存在淤堵风险，当液冷回路发生淤堵时，冷却液流通受阻，电机温度无法及时散出，系统发生过温故障，严重的会导致电机损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种双螺旋冷却结构，以解决现液冷电机的散热效果差，冷却回路存在淤堵风险的问题。

为实现上述目的，本申请是通过以下技术方案实现的：

一种双螺旋冷却结构，包括内水套及水套外壳，所述内水套的外侧表面设置有双螺旋凹槽结构，内水套的外侧面与水套外壳配合形成双螺旋冷却水道；

双螺旋冷却水道包括第一螺旋散热筋和第二螺旋散热筋；

所述水套外壳上设置有外壳进水口，与内水套的双螺旋凹槽的前端的内水套进水口相对应，冷却液从内水套进水口流入，并通过位于双螺旋凹槽的前端的分岔点分别流向相邻的两个螺旋通道；

在水套外壳上设置有外壳出水口，与内水套的双螺旋凹槽的末端内水套出水口相对应，相邻两个螺旋通道的冷却液在通过汇聚点后在内水套出水口处汇聚后，通过外壳出水口流出。

进一步的，内水套与水套外壳之间采用搅拌焊接工艺一体成型或采用密封圈密封。

进一步的，内水套上的内水套进水口及内水套出水口根据不同的设计结构进行调整。

进一步的，双螺旋通道的螺旋方向为顺时针方向或逆时针方向，根据冷却液流向进行确定。

进一步的，两个螺旋通道的水道深度不相同。

进一步的，两个螺旋通道的水道间距不同。

进一步的，第一螺旋散热筋的导系数与第二螺旋散热筋的导热系数不相同。

进一步的，第一螺旋散热筋与第二螺旋散热筋之间呈平行设置。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

本发明提出一种结构相对简单、搅拌摩擦焊焊接成型、易于大批量生产、成本较低、散热系数可调节、进出水口温差小的的双螺旋冷却结构方案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为电机定子轴向温度分布图；

图2为水套外壳示意图；

图3为内水套示意图；

图4为内水套冷却液流向示意图；

图5为水套外壳和内水套之间相对位置关系示意图。

附图标记说明

1—水套外壳，2—内水套，3—搅拌摩擦焊，11—外壳进水口，12—外出水口，21—内水套进水口，22—内水套出水口，23—分岔点，24—汇聚点，25--第一螺旋散热筋，26--第二螺旋散热筋，W—水道间距，H—水道深度。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图2至图5所示，本申请提供一种双螺旋冷却结构，具体结合电机应用实例进行说明，亦可应用于其它类似电机结构的散热方案。

本申请的双螺旋冷却结构主要由水套外壳1和内水套2组成封闭冷却回路，在内水套的外侧表面设置有双螺旋凹槽结构，内水套的外侧面与水套外壳配合形成双螺旋冷却水道，具体的，水套外壳与内水套的外壁之间过盈配合并采用搅拌摩擦焊3工艺成型，此方案可以保证双螺旋冷却水道的密封性能，确保该方案的可靠性。本技术方案相比传统的低压铸造(砂型铸造)生产节拍短，效率高，易于大批量生产且平均成本更低。

本申请的双螺旋冷却水道包括两个第一螺旋散热筋25和一个第二螺旋散热筋26，或者一个第一螺旋散热筋和两个第二螺旋散热筋，具体的，内水套的双螺旋凹槽结构由三个侧边组成，其中第一螺旋散热筋为第一侧边，第二螺旋散热筋为第二侧边，即双螺旋凹槽由两个第一侧边和一个第二侧边或者由一个第一侧边和两个第二侧边组成。

水套外壳1包含外壳进水口11和外壳出水口12。

本申请的内水套2包括内水套进水口21、内水套出水口22，分岔点23、汇聚点24、第一螺旋散热筋25及第二螺旋散热筋26，其中内水套进水口与水套外壳进水口对应，内水套出水口与水套外壳出水口对应，分岔点位于内水套进水口附件，汇聚点位于内水套出水口附件，第一螺旋散热筋和第二螺旋散热筋之间呈平行设置，如图3所示。

水套外壳和内水套组成的冷却回路具有双螺旋通道结构，在冷却液进入封闭腔之后，从分岔点分为两路进行循环，最终在汇聚点汇聚，经出水口流出，冷却液流通轨迹如下：

外壳进水口11→内水套进水口21→分叉点23→第一螺旋散热筋25、第二螺旋散热筋26→汇聚点24→内水套出水口22→外壳出水口12，如图4所示。

第一螺旋散热筋和第二螺旋散热筋之间相隔离，将冷却回路分为两路。本发明优选双通路结构，双通路螺旋结构工艺相对简单，当采用“三螺旋”或“四螺旋”时，结构较为复杂，工艺难度高(同步带来成本较高问题)；并且“三螺旋”或“四螺旋”的分岔点难以控制，容易出现流量分配不均的问题。“双螺旋”相比于“单螺旋”结构，相同间距的情况下，双螺旋的导程更长；即：在进出水口位置不变的条件下，双螺旋结构可以缩短进、出水口之间通路的距离。(具体可参考螺纹导程s，螺距p，螺旋数量n之间的关系公式：s＝n×p)。

双螺旋冷却结构，可以缩短进、出水口之间通路的距离，减小电机定子两端的温度差，有效改善定子出水口温度偏高问题，提高电机定子两端的散热能力，提升电机输出性能。

本申请的双螺旋冷却结构方案，具有双通路结构，可以有效规避单通路方案的淤堵问题；即使其中双通路中一个通道发生了淤堵问题，冷却回路仍然具有一定的散热性能，可规避局部淤堵导致的电机短时温度过高的问题。当电机温度超度设定范围时，电机温度传感器将信号传输至控制器，控制器将对电机的输出特性进行限制(开启“跛行模式”，限制50％的峰值功率和峰值扭矩的输出性能，具体限制的比例，可根据不同的电机和使用工况来定)，使电机仍然可以工作一段时间以应对突发状况；给故障上报到故障消除留有充足的响应时间，进而提升系统的可靠性。

特别地，双螺旋冷却结构方案的散热系数可调，基于不同散热场景或需求，调节第一螺旋散热筋和第二螺旋散热筋之间的水道间距W、水道深度H可以实现不同散热系数。对于发热较大的区域可以减小螺旋散热筋的水道间距W或增加水道深度H或同时调整水道间距W和水道深度H，增加冷却回路的散热面积，以提高该区域的散热系数。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种双螺旋冷却结构，其特征在于，包括内水套及水套外壳，所述内水套的外侧表面设置有双螺旋凹槽结构，内水套的外侧面与水套外壳配合形成双螺旋冷却水道；

双螺旋冷却水道包括第一螺旋散热筋和第二螺旋散热筋；

所述水套外壳上设置有外壳进水口，与内水套的双螺旋凹槽的前端的内水套进水口相对应，冷却液从内水套进水口流入，并通过位于双螺旋凹槽的前端的分岔点分别流向相邻的两个螺旋通道；

在水套外壳上设置有外壳出水口，与内水套的双螺旋凹槽的末端内水套出水口相对应，相邻两个螺旋通道的冷却液在通过汇聚点后在内水套出水口处汇聚后，通过外壳出水口流出。

2.根据权利要求1所述的双螺旋冷却结构，其特征在于，内水套与水套外壳之间采用搅拌焊接工艺一体成型或采用密封圈密封。

3.根据权利要求1所述的双螺旋冷却结构，其特征在于，内水套上的内水套进水口及内水套出水口根据不同的设计结构进行调整。

4.根据权利要求1所述的双螺旋冷却结构，其特征在于，双螺旋通道的螺旋方向为顺时针方向或逆时针方向，根据冷却液流向进行确定。

5.根据权利要求1所述的双螺旋冷却结构，其特征在于，两个螺旋通道的水道深度不相同。

6.根据权利要求1所述的双螺旋冷却结构，其特征在于，两个螺旋通道的水道间距不同。

7.根据权利要求1所述的双螺旋冷却结构，其特征在于，第一螺旋散热筋的导系数与第二螺旋散热筋的导热系数不相同。

8.根据权利要求1所述的双螺旋冷却结构，其特征在于，第一螺旋散热筋与第二螺旋散热筋之间呈平行设置。

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