CN110266127A - 电机、电机冷却系统和电动车 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种电机,包括电机壳体和安装在电机壳体内的定子铁芯;电机壳体设有分配凹槽、进液流道及出液流道,分配凹槽开设于电机壳体的内壁,进液流道连通分配凹槽与电机壳体外的空间,出液流道连通电机壳体的内外空间;定子铁芯的外壁开设有定子凹槽,定子凹槽的延伸方向与分配凹槽的延伸方向相交叉,定子凹槽的延伸方向上的相对两端均封闭;定子凹槽与分配凹槽及出液流道均连通;进液流道、分配凹槽、定子凹槽及出液流道相连通以形成冷却液的流道。本申请还提供了一种包括该电机的电机冷却系统,以及包括该电机冷却系统的电动车。本申请的方案提升了电机定子的散热效率。
Description
技术领域
本申请涉及电动汽车技术领域,尤其涉及一种电机、电机冷却系统和电动车。
背景技术
散热技术是电动车电机小型化的关键技术之一,电机能否进行良好的散热直接影响电机的工作可靠性及整车性能。电机包括定子,通常需要针对定子做相应的散热设计,然而传统电机的定子的散热效率较差。
发明内容
本申请实施例提供了一种电机、电机冷却系统和电动车,其中电机定子的散热效率得到提升。
第一方面,本申请实施例提供了一种电机,包括电机壳体和安装在所述电机壳体内的定子铁芯;所述电机壳体设有分配凹槽、进液流道及出液流道,所述分配凹槽开设于所述电机壳体的内壁,所述进液流道连通所述分配凹槽与所述电机壳体外的空间,所述出液流道连通所述电机壳体的内外空间;所述定子铁芯的外壁开设有定子凹槽,所述定子凹槽的延伸方向与所述分配凹槽的延伸方向相交叉,所述定子凹槽的延伸方向上的相对两端均封闭;所述定子凹槽与所述分配凹槽及所述出液流道均连通;所述进液流道、所述分配凹槽、所述定子凹槽及所述出液流道相连通以形成冷却液的流道。
本实施例中,通过在电机壳体设置分配凹槽、进液流道及出液流道,在定子铁芯的外壁开设定子凹槽,使进液流道、所述分配凹槽、所述定子凹槽及所述出液流道相互连通以形成冷却液的流道。由于在定子铁芯的外壁开设了定子凹槽,增大了冷却液与定子铁芯的接触面积,使冷却液能充分接触定子铁芯,从而降低冷却液与定子铁芯的接触热阻,提升定子铁芯的散热效率。令定子凹槽的延伸方向上的相对两端均封闭,使冷却液只能通过出液流道流出而非从定子凹槽的该相对两端流出,确保定子铁芯上应当进行散热的区域得到良好的散热,避免了冷却液通过定子凹槽的相对两端快速流失导致定子铁芯无法均衡散热的缺陷(尤其是有多个定子凹槽时,若每个定子凹槽的相对两端均开放,冷却液在流经在先的定子凹槽时不断流失,极有可能使在后的定子凹槽分配不到冷却液,导致此部分定子凹槽所在的定子铁芯区域无法散热),也能避免大量冷却液从定子凹槽的该相对两端流出后接触到转子,导致转子损失动能而影响电机的功率输出。同时,使分配凹槽与定子凹槽的延伸方向交叉,以网格形式构造冷却液的流道,是充分考虑了产品的制造工艺进行的流道结构设计,满足了电机的制造需求。特别的,将分配凹槽设计成沿周向延伸,容易通过铸造等工艺在电机壳体内壁加工出周向的分配凹槽。将定子凹槽设计成沿轴向延伸,只需在单个铁芯片的边缘开设缺口,组装时将若干此种铁芯片依次层叠,使各个缺口对准即可得到定子凹槽,这使得若干铁芯片具有同一设计结构、可采用同一加工工艺,极大简化了设计与制造成本。并且,将流道分散于定子铁芯与电机壳体而非将全部流道集中于电机壳体,能够避免在电机壳体开设大量流道导致电机壳体厚度大幅增加的缺陷(在开设流道同时为了保证电机壳体的强度,需要相应增加其厚度),使得电机壳体能够尽量做轻薄并降低成本。
在第一实施方式中,所述分配凹槽包括两个第一分配凹槽与两个第二分配凹槽;在所述定子铁芯的轴向上,两个所述第一分配凹槽均位于两个所述第二分配凹槽之间,两个所述第二分配凹槽间隔分布;在所述定子铁芯的周向上,每个所述第一分配凹槽均与两个所述第二分配凹槽间隔设置;所述进液流道连通一个所述第一分配凹槽与所述电机壳体外的空间;三个所述定子凹槽沿所述周向依次间隔分布,至少部分所述定子凹槽的延伸方向与至少部分所述分配凹槽的延伸方向相交叉;与所述进液流道连通的所述第一分配凹槽及两个所述第二分配凹槽、两个所述第二分配凹槽与另一个所述第一分配凹槽、所述另一个所述第一分配凹槽与所述出液流道分别通过一个所述定子凹槽连通以形成冷却液的流道,使得冷却液依次流入所述进液流道、一个所述第一分配凹槽、第一个所述定子凹槽、两个所述第二分配凹槽、第二个所述定子凹槽、另一个所述第一分配凹槽、第三个所述定子凹槽及所述出液流道。
本第一实施方式中,所述进液流道、一个第一分配凹槽、第一个所述定子凹槽、两个第二分配凹槽、第二个定子凹槽、另一个第一分配凹槽、第三个定子凹槽、两个出液流道依次连通形成流道,冷却液从进液流道流入电机壳体内腔,并依次流入一个第一分配凹槽、第一个所述定子凹槽、两个第二分配凹槽、第二个定子凹槽、另一个第一分配凹槽、第三个定子凹槽,最终分别从两个出液流道流出定子铁芯。当第一分配凹槽、第二分配凹槽及定子凹槽为其他数目时,冷却液按照第一分配凹槽-定子凹槽-第二分配凹槽-定子凹槽-第一分配凹槽…的流动次序循环类推。从整体流动趋势来看,冷却液在电机壳体内壁上沿单向流动(例如沿顺时针或逆时针方向)。冷却液在定子凹槽内流动时,可对定子铁芯进行换热使其降温。冷却液通过两个出液流道流出定子铁芯后,可喷淋到定子绕组的相对两端部,进一步对定子绕组进行散热。由于第一分配凹槽位于定子凹槽的两端之间,当冷却液由第一分配凹槽进入定子凹槽时,冷却液可从定子凹槽的中部向其两端流动;由于两个第二分配凹槽位于定子凹槽的相对两端,当冷却液由两个第二分配凹槽进入定子凹槽时,冷却液可从定子凹槽的两端向其中部流动。此种流道设计能确保冷却液在电机壳体的内壁与定子铁芯的外壁之间流畅衔接,且保证冷却液能全面覆盖定子铁芯的外壁,保证散热效率。并且,通过设计一个进液流道使冷却液从一个入口集中流入,简化了电机壳体的进液流道设计,有利于对冷却液的流向进行准确控制,以实现预期的散热效果。
在第二实施方式中,在所述定子铁芯的轴向上,所述定子铁芯的相对两端均内缩于所述电机壳体之内,且所述出液流道的一端超出所述定子铁芯;所述电机壳体的内壁开设有回液凹槽,所述回液凹槽的延伸方向上的相对两端均超出所述定子铁芯,所述回液凹槽用于接收从所述出液流道流出的冷却液,并作为冷却液输送至换热器的通道;所述进液流道以及与所述进液流道连通的所述第一分配凹槽,均与所述回液凹槽相间隔。通过设置回液凹槽,能够将冷却液输送至换热器以进行冷却。经过冷却后的冷却液温度降低,可再次用于散热。并且,将所述进液流道以及与所述进液流道连通的所述第一分配凹槽均与所述回液凹槽间隔设置,能够避免回液凹槽盛装的高温冷却液,与进液流道及与进液流道连通的分配凹槽中的低温冷却液混合而影响散热。
在第三实施方式中,所述第一分配凹槽、所述第二分配凹槽及所述定子凹槽均为若干个;所述若干个所述第一分配凹槽沿所述定子铁芯的周向间隔分布,每两个所述第一分配凹槽之间均设有两个所述第二分配凹槽,每个所述第一分配凹槽及与其相邻的两个所述第二分配凹槽之间均通过一个所述定子凹槽连通,所述若干个所述第一分配凹槽中的两个所述第二分配凹槽分别位于所述回液凹槽的相对两侧,且其中一个所述第一分配凹槽与所述回液凹槽相间隔,另一个所述第一分配凹槽与所述回液凹槽连通。本实施方式中,冷却液由进液流道进入与进液流道连通的第一分配凹槽,并依次流入定子凹槽、两个第二分配凹槽、定子凹槽、第一分配凹槽、定子凹槽、两个第二分配凹槽…,以此循环直到流入与出液流道连通的定子凹槽。此时冷却液分为两路,一路由出液流道流出定子铁芯,并进入回液凹槽;另一路则继续沿原流向和流动次序从定子凹槽流入后续的第一分配凹槽或第二分配凹槽,直到流入与回液凹槽连通的第一分配凹槽,并汇入回液凹槽。本实施方式中,由于连通有进液流道的第一分配凹槽与回液凹槽隔开,因此进入电机壳体内的低温冷却液不会与回液凹槽中的高温冷却液混合,确保了散热效果。并且,通过使电机壳体内壁上的冷却液沿单一方向流动,简化了电机壳体的流道设计,有利于对冷却液的流向进行准确控制,实现预期的散热效果。
在第四实施方式中,所述电机包括两个所述流道,一个所述流道中相连通的所述进液流道及所述第一分配凹槽,与另一所述流道相连通的所述进液流道及所述第一分配凹槽隔开,两个所述流道共用所述第三个所述定子凹槽及所述出液流道,使得在所述电机壳体的内壁流动的冷却液沿相反方向分为两路流动。
本实施方式中,在电机壳体内壁上,从与进液流道连通的第一分配凹槽起,两个流道分别沿相反方向延伸并最终汇合。冷却液分别从两个进液流道流入电机壳体内,其中对于在电机壳体内壁上流动的两路冷却液,其分别沿相反方向(一路沿顺时针,另一路沿逆时针)流动最终汇合到第三个定子凹槽,并通过两个出液流道流出。对于两个流道中的每个流道,冷却液均按照上述第一实施方式描述的流动次序流动,即冷却液依次流入进液流道、一个第一分配凹槽、第一个所述定子凹槽、两个第二分配凹槽、第二个定子凹槽、另一个第一分配凹槽、第三个定子凹槽,最终从两个出液流道流出定子铁芯。通过在电机壳体上设计两个并联流道(此处的“流道”指由第一分配凹槽与第二分配凹槽形成的流道),使冷却液在该两个并联流道中分别沿相反方向流动,能使冷却液更快地分配到定子凹槽中,实现定子铁芯的快速散热。
在第五实施方式中,电机的两个流道依然汇合,但两个流道的构成不同。具体的,一个流道可同第三实施方式中的流道,但另一个流道包括一个进液流道、一个第一分配凹槽、一个所述定子凹槽及两个第二分配凹槽,且该两个第二分配凹槽与前一流道中的第三定子凹槽连通。本实施方式拓展了电机的流道设计方案,能够满足不同结构的电机的散热需求。
在第六实施方式中,在所述定子铁芯的轴向上,所述定子铁芯的相对两端均内缩于所述电机壳体之内,且所述出液流道的一端超出所述定子铁芯;所述电机壳体的内壁开设有回液凹槽,所述回液凹槽的延伸方向上的相对两端均超出所述定子铁芯,所述回液凹槽用于接收从所述出液流道流出的冷却液,并作为冷却液输送至换热器的通道;一个所述流道中相连通的所述进液流道及所述第一分配凹槽间隔设于所述回液凹槽的一侧,另一个所述流道中相连通的所述进液流道及所述第一分配凹槽间隔设于所述回液凹槽的另一侧。通过设置回液凹槽,能够将冷却液输送至换热器以进行冷却。经过冷却后的冷却液温度降低,可再次用于散热。并且,将所述进液流道以及与所述进液流道连通的所述第一分配凹槽均与所述回液凹槽间隔设置,能够避免回液凹槽盛装的高温冷却液,与进液流道及与进液流道连通的分配凹槽中的低温冷却液混合而影响散热。
在第七实施方式中,所述分配凹槽包括第一分配凹槽与第二分配凹槽,所述第一分配凹槽与所述第二分配凹槽均环绕所述定子铁芯的轴线,且间隔分布在所述内壁沿所述轴线方向的相对两侧,所述第一分配凹槽通过所述定子凹槽与所述第二分配凹槽连通,所述定子凹槽的延伸方向与所述第一分配凹槽及所述第二分配凹槽中至少一个的延伸方向相交叉,所述进液流道连通所述第一分配凹槽的一端及所述电机壳体外的空间,使得冷却液经所述进液流道进入所述第一分配凹槽,在所述第一分配凹槽内流动的同时流入所述定子凹槽,并通过所述定子凹槽流入所述第二分配凹槽以及所述出液流道。
本第七实施方式中,所述进液流道、所述第一分配凹槽、所述定子凹槽、所述第二分配凹槽及所述出液流道依次连通形成冷却液的流道。冷却液从进液流道进入第一分配凹槽时,一边在第一分配凹槽内流动,一边流入各个定子凹槽并通过各个定子凹槽流入第二分配凹槽。在第一分配凹槽与第二分配凹槽中,冷却液从一端到另一端单向流动。冷却液流入与出液流道连通的定子凹槽时,经出液流道流出定子铁芯。冷却液在定子凹槽内流动时,可对定子铁芯进行换热使其降温。冷却液通过出液流道流出定子铁芯后,可喷淋到定子绕组的端部,进一步对定子绕组进行散热。本实施方式拓展出了一种全新的流道设计方案,不仅具有以上各实施方式的技术效果,还能满足不同结构的电机的散热需求。
在第八实施方式中,在所述定子铁芯的轴向上,所述定子铁芯的相对两端均内缩于所述电机壳体之内,且所述出液流道的一端超出所述定子铁芯;所述电机壳体的内壁开设有回液凹槽,所述回液凹槽的延伸方向上的相对两端均超出所述定子铁芯,所述回液凹槽用于接收从所述出液流道流出的冷却液,并作为冷却液输送至换热器的通道;所述第一分配凹槽连通有所述进液流道的一端以及所述进液流道均与所述回液凹槽相间隔。通过设置回液凹槽,能够将冷却液输送至换热器以进行冷却。经过冷却后的冷却液温度降低,可再次用于散热。并且,将所述第一分配凹槽的端部以及所述进液流道均与所述回液凹槽隔开,能够避免回液凹槽盛装的高温冷却液,与进液流道及与第一分配凹槽中的低温冷却液混合而影响散热。
在第九实施方式中,所述电机壳体设有间隔相邻的两个所述进液流道,所述第一分配凹槽的延伸方向上的相对两端相间隔,且每一端均与一个所述进液流道连通,使得冷却液分别从两个所述进液流道进入所述第一分配凹槽,并在所述第一分配凹槽内分别沿相反方向流动的同时流入所述定子凹槽。第一分配凹槽与第二分配凹槽中的两路冷却液流入与出液流道连通的定子凹槽时,可通过出液凹槽流出定子铁芯。本实施方式中第一分配凹槽与第二分配凹槽均作为并联流道,冷却液在该并联流道中分别沿相反方向流动,能使冷却液更快地分配到各定子凹槽中,实现定子铁芯的快速散热。
在第十实施方式中,在所述定子铁芯的轴向上,所述定子铁芯的相对两端均内缩于所述电机壳体之内,且所述出液流道的一端超出所述定子铁芯;所述电机壳体的内壁开设有回液凹槽,所述回液凹槽的延伸方向上的相对两端均超出所述定子铁芯,所述回液凹槽用于接收从所述出液流道流出的冷却液,并作为冷却液输送至换热器的通道;所述回液凹槽从两个所述进液流道之间以及所述相对两端之间穿过,且与两个所述进液流道及所述相对两端均间隔。
本第十实施方式中,出液流道流出的冷却液可自由下落到回液凹槽中,即出液凹槽与回液凹槽分别位于定子铁芯的径向上的相对两端,且电机处于安装位置时,出液凹槽位于电机的顶部,回液凹槽位于电机的底部。或者,出液流道可通过管路与回液凹槽连通,出液流道流出的冷却液可经过管路流入回液凹槽,此时出液流道与回液凹槽的相对位置不做如上限制。并且,将两个进液流道、所述第一分配凹槽的相对两端,以及第二分配凹槽的相对两端均与回液凹槽间隔设置,能够避免回液凹槽盛装的高温冷却液,与进液流道及与第一分配凹槽、第二分配凹槽中的低温冷却液混合而影响散热。
本申请实施例中,所述分配凹槽的延伸方向为所述定子铁芯的周向,所述定子凹槽的延伸方向为所述定子铁芯的轴向。此种设计不仅使得
本申请实施例中,所述定子铁芯包括依次层叠的若干铁芯片,每个所述铁芯片的周缘设有缺口;位于所述定子铁芯的轴向两端的所述铁芯片上未设所述缺口的部位,对准与轴向两端的所述铁芯片相邻的所述铁芯片的所述缺口,轴向两端的所述铁芯片之间的其余所述铁芯片上的所有所述缺口依次连通,以形成所述定子凹槽。采用本实施方式的方案,只需在单个铁芯片的边缘开设缺口,组装时将若干此种铁芯片依次层叠以使各个铁芯片对应位置的缺口依次连通,且位于最外侧的铁芯片转动一定角度,使其未设缺口的位置对准相邻铁芯片的缺口,即能得到上述定子铁芯。由于构成的定子铁芯的所有铁芯片具有同一结构、可采用同一工艺制造,因此极大简化了设计与制造成本。
第二方面,本申请实施例提供了一种电机冷却系统,包括换热器、输送装置和所述电机;所述换热器用于接收并冷却从所述出液流道流出的冷却液;所述输送装置与所述换热器及所述进液流道连通,用于将冷却后的冷却液从所述进液流道输送至所述分配凹槽内,并驱动冷却液在流道内流动。本实施例的电机冷却系统,不仅能够有效地对电机的定子进行散热,并且能实现冷却液的循环利用。
在一种实施方式中,所述换热器与所述输送装置之间设有过滤器,由此能够对流入输送装置的低温冷却液进行过滤,避免杂质进入输送装置。过滤器可以是具有过滤功能的电气装置,也可以仅仅是机械部件(如过滤网或滤芯)。当然,也可以在电机与换热器之间设置过滤器,以对进入换热器的高温冷却液进行过滤;和/或,还可以在输送装置与电机之间设置过滤器,以对进入分配凹槽的低温冷却液进行过滤。
第三方面,本申请实施例提供了一种电动车,包括电机控制器、减速器和所述电机冷却系统。所述电机控制器与所述电机连接以控制所述电机工作。所述减速器与所述电机的电机轴相连,用于将电机输出的转矩传递至其他机械装置。该电动车包括但不限于电动小汽车、电动巴士、电动摩托等车辆。本实施例的电动车中,电机的定子能得到有效、持续的散热,工作可靠性高,因此整车性能得到保障。
附图说明
为了说明本申请实施例或背景技术中的技术方案,下面将对本申请实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
图1是本申请实施例的电机的剖视结构示意图,其中该剖视图的剖切面经过定子铁芯的轴线;
图2是图1中的电机的定子铁芯的一种立体结构示意图;
图3是图1中的电机的电机壳体与定子铁芯的周向展开示意图;
图4是图1中的电机的定子铁芯的另一种立体结构示意图;
图5是本申请实施例的第一实施方式中电机壳体的一种立体结构示意图;
图6是本申请实施例的第一实施方式中电机壳体的另一种立体结构示意图;
图7是本申请实施例的第一实施方式中电机壳体与定子铁芯的周向展开示意图;
图8是本申请实施例的第二实施方式中电机壳体的立体结构示意图;
图9是本申请实施例的第二实施方式中电机壳体与定子铁芯的周向展开示意图;
图10是本申请实施例的第三实施方式中电机壳体的立体结构示意图;
图11是本申请实施例的第三实施方式中电机壳体与定子铁芯的周向展开示意图;
图12是本申请实施例的第四实施方式中电机壳体的立体结构示意图;
图13是本申请实施例的第四实施方式中电机壳体与定子铁芯的周向展开示意图;
图14是本申请实施例的第五实施方式中电机壳体与定子铁芯的周向展开示意图;
图15与图16是本申请实施例的其他实施方式中电机壳体与定子铁芯的周向展开示意图;
图17是本申请实施例的第六实施方式中电机壳体的立体结构示意图;
图18是本申请实施例的第六实施方式中电机壳体与定子铁芯的周向展开示意图;
图19是本申请实施例的第七实施方式中电机壳体的立体结构示意图;
图20是本申请实施例的第七实施方式中电机壳体与定子铁芯的周向展开示意图;
图21是本申请实施例的第八实施方式中电机壳体的立体结构示意图;
图22是本申请实施例的第八实施方式中电机壳体与定子铁芯的周向展开示意图;
图23是本申请实施例的其他实施方式中电机壳体的立体结构示意图;
图24是图23所示的实施方式中电机壳体与定子铁芯的周向展开示意图;
图25是本申请实施例的第九实施方式中电机壳体的立体结构示意图;
图26是本申请实施例的第九实施方式中电机壳体与定子铁芯的周向展开示意图;
图27是本申请实施例的第十实施方式中电机壳体的立体结构示意图;
图28是本申请实施例的第十实施方式中电机壳体与定子铁芯的周向展开示意图;
图29是本申请实施例的第十一实施方式中电机壳体与定子铁芯的周向展开示意图;
图30是本申请实施例的电机冷却系统的结构示意图;
图31是本申请实施例的电动车的整体结构示意图;
图32是表示图31中电动车的电机控制器、减速器和电机冷却系统的连接关系的示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种电机和包括该电机的电机冷却系统。电机冷却系统可以应用在机械设备中,该机械设备包括但不限于电动车,例如还可以是加工设备、工程机械等任意机械装置。电机冷却系统可采用冷却液作为换热介质,电机冷却系统中设有流道,冷却液在流道内流动时带走电机产生的热量,以实现电机的散热和冷却。电机冷却系统可以包括换热器和输送装置。其中,换热器用于对携带有电机热量的冷却液进行换热使其冷却,使冷却液重复使用。输送装置用于为冷却液提供动力,驱使其在流道中流动。下面将结合附图详细描述本申请实施例的方案。
如图1和图2所示,本实施例的电机10可以包括电机壳体12、第一端盖11、第二端盖15、定子铁芯13、定子绕组14和转子16。其中,电机壳体12、第一端盖11、第二端盖15、定子铁芯13及定子绕组14均属于电机10的定子部分。定子铁芯13为圆柱体状,可定义其轴向(即定子铁芯13的中心轴线所在的方向)与周向(即环绕定子铁芯13的中心轴线的圆周方向,且该周向与该轴向垂直)。电机壳体12套在所述定子铁芯13外,并沿该周向包绕定子铁芯13。在该轴向上,定子铁芯13的长度可小于电机壳体12的长度,且定子铁芯13的相对两端均内缩于电机壳体12之内。第一端盖11与第二端盖15分别安装在电机壳体12沿该轴向的相对两端,并与电机壳体12围成封闭腔,定子铁芯13、定子绕组14、转子16均安装在该封闭腔内。其中,转子16的相对两端可通过轴承安装在第一端盖11与第二端盖15上。定子铁芯13套设在转子16的外周,定子铁芯13与转子16之间在径向上留有气隙。定子铁芯13可以包括齿部13b和轭部13a,齿部13b由沿圆周方向间隔排列的多个齿形成,轭部13a则包绕在齿部13b的外周。即齿部13b形成在定子铁芯13的内侧,其通过在定子铁芯13的内壁开设多个开口朝向定子铁芯13的中心轴的凹槽形成;轭部13a形成在定子铁芯13的外侧。定子铁芯13可由若干铁芯片(包括但不限于硅钢片)沿其轴向方向依次层叠而成。定子绕组14可绕制在齿部13b中相邻齿之间的槽内。定子绕组14沿该轴向的相对两端均可超出定子铁芯13,但均内缩于电机壳体12之内。
结合图1与图3所示,电机壳体12设有分配凹槽12b、进液流道12a及出液流道12c,分配凹槽12b、进液流道12a及出液流道12c均作为冷却液的部分流道。
其中,所述分配凹槽12b开设于所述电机壳体12的内壁,用于盛装通过进液流道12a流入电机壳体12内的冷却液,并将冷却液分配到定子铁芯13的外壁(将在下文详细描述)。该内壁即为电机壳体12朝向定子铁芯13的内表面,在该内表面上分配凹槽12b的宽度(分配凹槽12b类似缝隙,其宽度类似缝隙的宽度)小于其长度(类似缝隙的长度),其长度尺寸的相对两端的连线所在的方向可称为延伸方向。本实施例中,分配凹槽12b的延伸方向可以根据需要任意设计,例如可以为图3所示的周向Y1;当然,延伸方向也可以与周向Y1不平行,例如可与周向Y1夹一锐角。另外,分配凹槽12b可以是如图3所示的直线槽,即将电机壳体12的内壁沿周向Y1展开时,分配凹槽12b沿直线延伸(即分配凹槽12b只有一个延伸方向);或者,分配凹槽12b也可以是非直线槽,即将电机壳体12的内壁沿周向Y1展开时,分配凹槽12b沿非直线(例如曲线或至少两段直线连成的折线)延伸(即分配凹槽12b的各个位置具有不同的延伸方向)。分配凹槽12b的位置可以根据需要设计。例如如图3所示,分配凹槽12b的中心可以位于电机壳体12的内壁在轴向Y2上的中部;在周向Y1上,分配凹槽12b的中心位置可以根据需要设置。分配凹槽12b的数量为至少一个,当然为了能输送更多冷却液以提升散热效果,分配凹槽12b可以是两个及以上。当分配凹槽12b的数目超过一个时,各个分配凹槽12b的延伸方向可以均相同或者不完全相同,各个分配凹槽12b可以基本布满电机壳体12的内壁。
所述进液流道12a连通所述分配凹槽12b与所述电机壳体12外的空间,用于供电机壳体12外的冷却液流入分配凹槽12b。如图3所示,在一种实施方式中,进液流道12a可以穿行在电机壳体12的内外壁之间,进液流道12a的相对两端可分别在分配凹槽12b的槽壁(底壁和/或侧壁)与电机壳体12的轴向端面(指可与第一端盖11或第二端盖15配合,且法向为定子铁芯13的轴向的面)形成开口,此时进液流道12a可呈弯折状(如进液流道12a的一端在分配凹槽12b的底壁形成开口时)或直线状(如进液流道12a的一端在分配凹槽12b的侧壁形成开口时)。或者,在另外一种实施方式中,进液流道12a的一端可在分配凹槽12b的槽壁(底壁和/或侧壁)形成开口,相对的另一端可沿壁厚方向贯穿电机壳体12,此时进液流道12a可呈弯折状(如进液流道12a的一端在分配凹槽12b的侧壁形成开口时)或直线状(如进液流道12a的一端在分配凹槽12b的底壁形成开口时)。进液流道12a的位置可以根据需要设计,以连通分配凹槽12b与电机壳体12的外部空间为准,进一步的还可以结合便于冷却液流入的设计需求,确定进液流道12a的位置。进液流道12a的数量为至少一个(如图3中示出了一个进液流道12a)。当然为了能更快地输入冷却液以提升散热效率,进液流道12a的数量可以是两个及以上,一个分配凹槽12b可对应一个进液流道12a,各个进液流道12a的形状及开口位置均可以根据需要灵活设置。
所述出液流道12c连通所述电机壳体12的内腔与外部空间,在定子铁芯13的外壁(与电机壳体12的内壁配合)流动的冷却液可通过出液流道12c流出定子铁芯13。如图3所示,在一种实施方式中,出液流道12c的相对两端分别在电机壳体12的内壁与轴向端面形成开口,此时出液流道12c可呈弯折状。或者,在另外一种实施方式中,出液流道12c可沿电机壳体12的厚度方向贯穿电机壳体12,以分别在电机壳体12的内壁和外壁形成开口,此时出液流道12c可呈直线状。出液流道12c的位置可以根据需要设计,以连通电机壳体12的内外空间为准,进一步的还可以结合便于冷却液流出的设计需求,确定出液流道12c的位置。出液流道12c的数量为至少一个。当然为了能使冷却液从定子铁芯13的不同位置流出以提升散热效率,出液流道12c的数量可以是两个及以上(例如图3示出了两个出液流道12c,两个出液流道12c分别位于电机壳体12在轴向Y2上的相对两端),各个出液流道12c的形状及开口位置均可以根据需要灵活设置。
如图2所示,所述定子铁芯13的外壁开设有定子凹槽13c,定子凹槽13c可接收来自分配凹槽12b的冷却液,并作为冷却液在定子铁芯13上的流道(将在下文详细描述)。该外壁即为定子铁芯13朝向电机壳体12内壁的外表面,也即为轭部13a的外表面。本实施例中,所述定子凹槽13c的延伸方向(该延伸方向的含义同上文所述)与所述分配凹槽12b的延伸方向相交叉,即两者的延伸方向不平行而是相交成角。例如如图3所示,在一种实施方式中,定子凹槽13c的延伸方向可以是轴向Y2,分配凹槽12b的延伸方向可以是周向Y1,轴向Y2与周向Y1相垂直。在其他实施方式中,定子凹槽13c的延伸方向可以是其他与分配凹槽12b相交叉的方向,例如与轴向Y2呈一锐角的方向。与分配凹槽12b类似的是,定子凹槽13c可以是如图2和图3所示的直线槽,也可以是非直线槽。定子凹槽13c的位置可以根据需要设计,只要将分配凹槽12b及所述出液流道12c连通即可。定子凹槽13c的数量为至少一个,当然为了能使更多冷却液接触定子铁芯13以提升散热效果,定子凹槽13c可以是两个及以上。当定子凹槽13c的数目超过一个时,各个定子凹槽13c的延伸方向可以均相同或者不完全相同,其中至少部分定子凹槽13c的延伸方向为第一方向,至少部分分配凹槽12b的延伸方向为第二方向,第一方向与第二方向交叉;其中一个定子凹槽13c可与若干出液流道12c连通(例如图3示出了一个定子凹槽13c与两个出液流道12c连通),或者若干定子凹槽13c与若干分配流道及若干出液流道12c一对一连通。
本实施例中,所述定子凹槽13c的延伸方向上的相对两端均封闭,即定子凹槽13c的该相对两端均未贯通定子铁芯13的轴向端面。具体如图4所示,在一种实施方式中,构成定子铁芯13的每个所述铁芯片的周缘均设有缺口,位于所述定子铁芯13的轴向两端的铁芯片131与铁芯片132(每一端的铁芯片为至少一个)中,铁芯片131上未设所述缺口131b的部位131a对准与铁芯片131相邻的铁芯片的缺口;同样的,铁芯片132上未设所述缺口132b的部位132a对准与铁芯片132相邻的铁芯片的缺口。(即每一端的铁芯片上未设缺口的部位,均对准与该铁芯片相邻的铁芯片的缺口);铁芯片131与铁芯片132之间的其余铁芯片中所有缺口依次连通,以形成一个两端封闭的定子凹槽13c(出于使图面简洁的目的,图4中并未细分出轴向两端之间的各个铁芯片)。本实施方式中,每个铁芯片的周缘均可间隔设置若干缺口,轴向两端之间的铁芯片上对应位置的若干缺口依次连通,从而形成若干定子凹槽13c。并且,轴向两端之间的铁芯片上对应位置的若干缺口依次对准,使得形成的定子凹槽13c沿轴向延伸。当然,轴向两端之间的铁芯片上对应位置的若干缺口也可以依次沿周向错位,使得形成的定子凹槽13c沿与轴向夹一锐角的方向延伸。采用本实施方式的方案,只需在单个铁芯片的边缘开设缺口,组装时将若干此种铁芯片依次层叠以使各个铁芯片对应位置的缺口依次连通,且位于最外侧的铁芯片转动一定角度,使其未设缺口的位置对准相邻铁芯片的缺口,即能得到上述定子铁芯13。由于构成的定子铁芯13的所有铁芯片具有同一结构、可采用同一工艺制造,因此极大简化了设计与制造成本。当然,也可以采用其他方式制造上述定子铁芯13,例如可分别设计和加工两种铁芯片——周缘不设缺口的铁芯片与周缘开设缺口的铁芯片,将不设缺口的铁芯片组装在最外侧,将开设缺口的铁芯片组装在中间。
本实施例中,所述进液流道12a、所述分配凹槽12b、所述定子凹槽13c及所述出液流道12c相互连通以形成冷却液的流道。如图3所示,在一种实施方式中,冷却液可通过进液流道12a进入电机壳体12的内腔,并依次流入分配凹槽12b、所述定子凹槽13c及所述出液流道12c,最终从出液流道12c流出定子铁芯13。其中,当冷却液由分配凹槽12b进入定子凹槽13c时,由于分配凹槽12b可以位于定子凹槽13c沿该轴向的中部,因此冷却液可从定子凹槽13c的中部向其两端流动,并分别从定子凹槽13c两端的两个出液流道12c流出。在其他实施方式中,冷却液在分配凹槽12b与定子凹槽13c内的流动次序,可基于分配凹槽12b与定子凹槽13c的分布情况,不限于依次由分配凹槽12b流入定子凹槽13c(以下实施方式将继续描述)。冷却液在定子凹槽13c内流动时,可对定子铁芯13进行换热使其降温。结合图1、图3所示,冷却液通过出液流道12c流出定子铁芯13后,可喷淋到定子绕组14的端部(当出液流道12c位于图1视角中的顶部时),进一步对定子绕组14进行散热。
本实施例的方案,通过在电机壳体12设置分配凹槽12b、进液流道12a及出液流道12c,在定子铁芯13的外壁开设定子凹槽13c,使进液流道12a、所述分配凹槽12b、所述定子凹槽13c及所述出液流道12c相互连通以形成冷却液的流道。由于在定子铁芯13的外壁开设了定子凹槽13c,增大了冷却液与定子铁芯13的接触面积,使冷却液能充分接触定子铁芯13,从而降低冷却液与定子铁芯13的接触热阻,提升定子铁芯13的散热效率。令定子凹槽13c的延伸方向上的相对两端均封闭,使冷却液只能通过出液流道12c流出而非从定子凹槽13c的该相对两端流出,确保定子铁芯13上应当进行散热的区域得到良好的散热,避免了冷却液通过定子凹槽13c的相对两端快速流失导致定子铁芯13无法均衡散热的缺陷(尤其是有多个定子凹槽13c时,若每个定子凹槽13c的相对两端均开放,冷却液在流经在先的定子凹槽13c时不断流失,极有可能使在后的定子凹槽13c分配不到冷却液,导致此部分定子凹槽13c所在的定子铁芯13区域无法散热),也能避免大量冷却液从定子凹槽13c的该相对两端流出后接触到转子16,导致转子16损失动能而影响电机10的功率输出。同时,使分配凹槽12b与定子凹槽13c的延伸方向交叉,以网格形式构造冷却液的流道,是充分考虑了产品的制造工艺进行的流道结构设计,满足了电机10的制造需求。特别的,将分配凹槽12b设计成沿周向延伸,容易通过铸造等工艺在电机壳体12内壁加工出周向的分配凹槽12b。将定子凹槽13c设计成沿轴向延伸,只需在单个铁芯片的边缘开设缺口,组装时将若干此种铁芯片依次层叠,使各个缺口对准即可得到定子凹槽13c,这使得若干铁芯片具有同一设计结构、可采用同一加工工艺,极大简化了设计与制造成本。并且,将流道分散于定子铁芯13与电机壳体12而非将全部流道集中于电机壳体12,能够避免在电机壳体12开设大量流道导致电机壳体12的厚度大幅增加的缺陷(在开设流道同时为了保证电机壳体12的强度,需要相应增加其厚度),使得电机壳体12能够尽量做轻薄并降低成本。
以下将通过若干具体的实施方式,对本实施例的方案进行充分和详尽的描述。
如图5和图6所示,具体的,在第一实施方式中所述分配凹槽可以包括两个第一分配凹槽12b1与两个第二分配凹槽12b2。在定子铁芯13的轴向上,两个第一分配凹槽12b1均位于两个第二分配凹槽12b2之间,两个第二分配凹槽12b2间隔分布并分别靠近电机壳体12的两个轴向端面。在定子铁芯13的周向上,每个第一分配凹槽12b1均与两个第二分配凹槽12b2间隔设置。进液流道12a连通其中第一分配凹槽12b1与电机壳体12的外部空间。结合图6所示,三个定子凹槽13c沿该周向间隔设置,与进液流道12a连通的第一分配凹槽12b1通过第一个定子凹槽13c与两个第二分配凹槽12b2连通,两个第二分配凹槽12b2又通过第二个定子凹槽13c与另一个第一分配凹槽12b1连通,该另一个第一分配凹槽12b1的相对两端分别连通第二个定子凹槽13c与第三个定子凹槽13c,第三个定子凹槽13c又与两个出液流道12c连通,两个出液流道12c分别位于第三个定子凹槽13c的相对两端。
本第一实施方式中,两个定子凹槽13c的延伸方向均可以为轴向,两个第一分配凹槽12b1与两个第二分配凹槽12b2均可沿周向延伸。在其他实施方式中,在满足至少部分定子凹槽13c的延伸方向与至少部分分配凹槽的延伸方向交叉的前提下(即至少存在一个定子凹槽13c与一个分配凹槽的延伸方向相交叉),各定子凹槽13c与各分配凹槽的延伸方向可根据需要设计。例如,两个第二分配凹槽12b2可分别具有不同的延伸方向,一个定子凹槽13c可仅与其中一个第二分配凹槽12b2的延伸方向交叉,或与两个第二分配凹槽12b2的延伸方向均交叉。本第一实施方式的图4-图6仅示出了两个第一分配凹槽12b1、两个第二分配凹槽12b2及三个定子凹槽13c,应理解这是一种简化示意,实际上第一分配凹槽12b1、第二分配凹槽12b2与定子凹槽13c的数目可以根据需要设置,例如第一分配凹槽12b1可以为至少一个,第二分配凹槽12b2可以为至少2*N(N=1,2,3,…)个,定子凹槽13c可以为至少两个(当定子凹槽13c为两个时,第一分配凹槽12b1为一个,第二分配凹槽12b2为两个)。
如图7所示,本第一实施方式中,所述进液流道12a、一个第一分配凹槽12b1、第一个所述定子凹槽13c、两个第二分配凹槽12b2、第二个定子凹槽13c、另一个第一分配凹槽12b1、第三个定子凹槽13c、两个出液流道12c依次连通形成流道,冷却液从进液流道12a流入电机壳体12内腔,并依次流入一个第一分配凹槽12b1、第一个所述定子凹槽13c、两个第二分配凹槽12b2、第二个定子凹槽13c、另一个第一分配凹槽12b1、第三个定子凹槽13c,最终分别从两个出液流道12c流出定子铁芯13。当第一分配凹槽12b1、第二分配凹槽12b2及定子凹槽13c为其他数目时,冷却液按照第一分配凹槽12b1-定子凹槽13c-第二分配凹槽12b2-定子凹槽13c-第一分配凹槽12b1…的流动次序循环类推。从整体流动趋势来看,冷却液在电机壳体12内壁上沿单向流动(例如沿顺时针或逆时针方向)。冷却液在定子凹槽13c内流动时,可对定子铁芯13进行换热使其降温。结合图1、图7所示,冷却液通过两个出液流道12c流出定子铁芯13后,可喷淋到定子绕组14的相对两端部(当出液流道12c位于图1视角中的顶部时),进一步对定子绕组14进行散热。由于第一分配凹槽12b1位于定子凹槽13c的两端之间,当冷却液由第一分配凹槽12b1进入定子凹槽13c时,冷却液可从定子凹槽13c的中部向其两端流动;由于两个第二分配凹槽12b2位于定子凹槽13c的相对两端,当冷却液由两个第二分配凹槽12b2进入定子凹槽13c时,冷却液可从定子凹槽13c的两端向其中部流动。此种流道设计能确保冷却液在电机壳体12的内壁与定子铁芯13的外壁之间流畅衔接,且保证冷却液能全面覆盖定子铁芯13的外壁,保证散热效率。并且,通过设计一个进液流道12a使冷却液从一个入口集中流入,简化了电机壳体12的进液流道12a设计,有利于对冷却液的流向进行准确控制,以实现预期的散热效果。在其他实施方式中,进液流道12a与出液流道12c可以为其他数目,例如进液流道12a为至少两个,出液流道12c为一个或至少三个。
如图8和图9所示,在第二实施方式中,在上述第一实施方式的基础上,所述电机壳体12的内壁还可以开设有回液凹槽12d,所述回液凹槽12d的延伸方向上的相对两端均超出所述定子铁芯13。本实施方式中,回液凹槽12d的相对两端均可贯穿电机壳体12的轴向端面,当然也可以至少一端不贯穿电机壳体12的轴向端面。回液凹槽12d的延伸方向为定子铁芯13的轴向,当然也可以是其他合适的方向,例如与该轴向呈一锐角的方向。回液凹槽12d可以是直线槽或非直线槽。回液凹槽12d可与换热器连通,回液凹槽12d用于接收从所述出液流道12c流出的冷却液,并将冷却液输送至换热器以进行冷却。经过冷却后的冷却液温度降低,可再次用于散热。本实施方式中,出液流道12c流出的冷却液可自由下落到回液凹槽12d中,即出液凹槽与回液凹槽12d分别位于定子铁芯13的径向上的相对两端,且电机10处于安装位置时,出液凹槽位于电机10的顶部,回液凹槽12d位于电机10的底部。或者,出液流道12c可通过管路与回液凹槽12d连通,出液流道12c流出的冷却液可经过管路流入回液凹槽12d,此时出液流道12c与回液凹槽12d的相对位置不做如上限制。本实施方式中,由于回液凹槽12d盛装的是温度较高的冷却液,而进液流道12a及与进液流道12a连通的分配凹槽中的是温度较低的冷却液,为避免高温冷却液与低温冷却液相遇、混合而影响散热,可将所述进液流道12a以及与所述进液流道12a连通的所述第一分配凹槽12b1均与所述回液凹槽12d间隔设置。
如图10和图11所示,在第三实施方式中,在上述第二实施方式的基础上,电机壳体12的内壁设有若干个第一分配凹槽12b1和若干个第二分配凹槽12b2,若干第一分配凹槽12b1沿定子铁芯13的周向间隔分布,每两个第一分配凹槽12b1之间均设有两个第二分配凹槽12b2。若干第一分配凹槽12b1中包括邻近回液凹槽12d且分别位于回液凹槽12d的延伸方向的相对两侧的两个第一分配凹槽12b1,其中一个第一分配凹槽12b1与进液流道12a连通并与回液凹槽12d间隔设置,另一个第一分配凹槽12b1与回液凹槽12d连通。冷却液由进液流道12a进入与进液流道12a连通的第一分配凹槽12b1,并依次流入定子凹槽13c、两个第二分配凹槽12b2、定子凹槽13c、第一分配凹槽12b1、定子凹槽13c、两个第二分配凹槽12b2…,以此循环直到流入与出液流道12c连通的定子凹槽13c。此时冷却液分为两路,一路由出液流道12c流出定子铁芯13,并进入回液凹槽12d;另一路则继续沿原流向和流动次序从定子凹槽13c流入后续的第一分配凹槽12b1或第二分配凹槽12b2,直到流入与回液凹槽12d连通的第一分配凹槽12b1,并汇入回液凹槽12d。本实施方式中,由于连通有进液流道12a的第一分配凹槽12b1与回液凹槽12d隔开,因此进入电机壳体12内的低温冷却液不会与回液凹槽12d中的高温冷却液混合,确保了散热效果。并且,通过使电机壳体12内壁上的冷却液沿单一方向流动,简化了电机壳体12的流道设计,有利于对冷却液的流向进行准确控制,实现预期的散热效果。
如图12和图13所示,在第四实施方式中,与上述第一实施方式不同的是,冷却液可从电机壳体12的两个入口流入,使电机壳体12内壁上的冷却液具有沿双向流动的整体流动趋势。具体的,电机10可以包括两个流道A和流道B,流道A和流道B均包括一个进液流道12a、一个第一分配凹槽12b1、第一个所述定子凹槽13c、两个第二分配凹槽12b2、第二个定子凹槽13c、另一个第一分配凹槽12b1、第三个定子凹槽13c以及两个出液流道12c。流道A和流道B中两个进液流道12a相间隔,分别与两个进液流道12a连通的两个第一分配凹槽12b1也隔开,且流道A和流道B共用第三个定子凹槽13c与两个出液流道12c(即第三个定子凹槽13c与两个出液流道12c均可以为流道A和流道B共有。图12为电机壳体12与定子铁芯13的周向展开示意图,最上方的第三个定子凹槽13c与两个出液流道12c可为流道A和流道B共有,最下方的第一分配槽实际与最上方的第三个定子凹槽13c连通)。在电机壳体12内壁上,从与进液流道12a连通的第一分配凹槽12b1起,流道A和流道B分别沿相反方向延伸并最终汇合。冷却液分别从两个进液流道12a流入电机壳体12内,其中对于在电机壳体12内壁上流动的两路冷却液,其分别沿相反方向(一路沿顺时针,另一路沿逆时针)流动最终汇合到第三个定子凹槽13c,并通过两个出液流道12c流出。对于流道A和流道B,冷却液均按照上述第一实施方式描述的流动次序流动,即冷却液依次流入进液流道12a、一个第一分配凹槽12b1、第一个所述定子凹槽13c、两个第二分配凹槽12b2、第二个定子凹槽13c、另一个第一分配凹槽12b1、第三个定子凹槽13c,最终从两个出液流道12c流出定子铁芯13。本第四实施方式不仅具有上述第一实施方式的技术效果,并且通过在电机壳体12上设计两个并联流道(此处的“流道”指由第一分配凹槽12b1与第二分配凹槽12b2形成的流道),使冷却液在该两个并联流道中分别沿相反方向流动,能使冷却液更快地分配到定子凹槽13c中,实现定子铁芯13的快速散热。
或者如图14所示,在第五实施方式中,与上述第四实施方式不同的是,电机10的流道A和流道B依然汇合,但流道A和流道B的构成不同。具体的,流道A可同第三实施方式中的流道A,但流道B包括一个进液流道12a、一个第一分配凹槽12b1、一个所述定子凹槽13c及两个第二分配凹槽12b2,且该两个第二分配凹槽12b2与前一流道中的第三定子凹槽13c连通(图13为电机壳体12与定子铁芯13的周向展开示意图,最下方的两个第二分配槽实际与最上方的第三定子凹槽13c连通)。本实施方式拓展了电机10的流道设计方案,能够满足不同结构的电机10的散热需求。
或者如图15和图16所示,在其他实施方式中,与上述第四实施方式不同的是,电机10的流道A和流道B相互独立不发生汇合。具体的,流道A和流道B均可包括各自的进液流道12a、第一分配凹槽12b1、定子凹槽13c、第二分配凹槽12b2和出液流道12c,流道A和流道B中的冷却液相隔离,不会发生汇合。其中,图14所示的实施方式中两个流道的构成相同,流道A和流道B在结构上对称;图15所示的实施方式中两个流道的构成不同,流道A和流道B在结构上非对称。本实施方式拓展了电机10的流道设计方案,能够满足不同结构的电机10的散热需求。
如图17和图18所示,在第六实施方式中,在上述第四实施方式的基础上,所述电机壳体12的内壁还可以开设有回液凹槽12d,所述回液凹槽12d的延伸方向上的相对两端均超出所述定子铁芯13。本实施方式中,回液凹槽12d的相对两端均可贯穿电机壳体12的轴向端面,当然也可以至少一端不贯穿电机壳体12的轴向端面。回液凹槽12d的延伸方向为定子铁芯13的轴向,当然也可以是其他合适的方向,例如与该轴向呈一锐角的方向。回液凹槽12d可以是直线槽或非直线槽。回液凹槽12d可与换热器连通,回液凹槽12d用于接收从所述出液流道12c流出的冷却液,并将冷却液输送至换热器以进行冷却。经过冷却后的冷却液温度降低,可再次用于散热。本实施方式中,出液流道12c流出的冷却液可自由下落到回液凹槽12d中,即出液凹槽与回液凹槽12d分别位于定子铁芯13的径向上的相对两端,且电机10处于安装位置时,出液凹槽位于电机10的顶部,回液凹槽12d位于电机10的底部。或者,出液流道12c可通过管路与回液凹槽12d连通,出液流道12c流出的冷却液可经过管路流入回液凹槽12d,此时出液流道12c与回液凹槽12d的相对位置不做如上限制。本实施方式中,由于回液凹槽12d盛装的是温度较高的冷却液,而流道A和流道B中进液流道12a及与进液流道12a连通的第一分配凹槽12b1中流动的是温度较低的冷却液,为避免高温冷却液与低温冷却液相遇、混合而影响散热,可将流道A中的所述进液流道12a以及与所述进液流道12a连通的所述第一分配凹槽12b1设在回液凹槽12d的一侧,且与回液凹槽12d隔开;将流道B中的所述进液流道12a以及与所述进液流道12a连通的所述第一分配凹槽12b1设在回液凹槽12d的另一侧,且与回液凹槽12d隔开。
如图19和图20所示,在第七实施方式中,与上述各实施方式均不同的是,所述分配凹槽可以包括第一分配凹槽12b3与第二分配凹槽12b4,所述第一分配凹槽12b3与所述第二分配凹槽12b4均环绕所述定子铁芯13的轴线延伸,二者延伸方向上的相对两端相间隔(即并未围成封闭环)。所述第一分配凹槽12b3与所述第二分配凹槽12b4间隔设在所述内壁沿所述轴线方向的相对两侧。所述进液流道12a连通所述第一分配凹槽12b3与所述电机壳体12外的空间,进液流道12a可以位于第一分配凹槽12b3的一端。若干所述定子凹槽13c(例如图20示出了三个)间隔分布,且均位于第一分配凹槽12b3与第二分配凹槽12b4之间并均与二者连通。其中一个定子凹槽13c与出液流道12c连通。至少部分所述定子凹槽13c的延伸方向与所述第一分配凹槽12b3及所述第二分配凹槽12b4中至少一个的延伸方向相交叉,例如第一分配凹槽12b3与第二分配凹槽12b4均可以沿定子铁芯13的周向延伸,定子凹槽13c的延伸方向可以是定子铁芯13的轴向,定子凹槽13c与第一分配凹槽12b3及所述第二分配凹槽12b4的延伸方向均交叉。在其他实施方式中,第一分配凹槽12b3和/或第二分配凹槽12b4可以沿其他合适的方向延伸,例如第一分配凹槽12b3和/或第二分配凹槽12b4可如同螺旋线在电机壳体12的内壁延伸;定子凹槽13c可以具有与之适应的延伸方向,例如至少一个定子凹槽13c可沿与该轴向呈一锐角的方向延伸;第一分配凹槽12b3和/或第二分配凹槽12b4也可以围成一封闭环;定子铁芯13可以是一个。
如图20所示,本第七实施方式中,所述进液流道12a、所述第一分配凹槽12b3、所述定子凹槽13c、所述第二分配凹槽12b4及所述出液流道12c依次连通形成冷却液的流道。冷却液从进液流道12a进入第一分配凹槽12b3时,一边在第一分配凹槽12b3内流动,一边流入各个定子凹槽13c并通过各个定子凹槽13c流入第二分配凹槽12b4。在第一分配凹槽12b3与第二分配凹槽12b4中,冷却液从一端到另一端单向流动。冷却液流入与出液流道12c连通的定子凹槽13c时,经出液流道12c流出定子铁芯13。在其他实施方式中,第一分配凹槽12b3和/或第二分配凹槽12b4围成封闭环时,冷却液在封闭环中可以双向流动。冷却液在定子凹槽13c内流动时,可对定子铁芯13进行换热使其降温。结合图1、图20所示,冷却液通过出液流道12c流出定子铁芯13后,可喷淋到定子绕组14的端部(当出液流道12c位于图1视角中的顶部时),进一步对定子绕组14进行散热。本实施方式拓展出了一种全新的流道设计方案,不仅具有以上各实施方式的技术效果,还能满足不同结构的电机10的散热需求。在其他实施方式中,可以无需设置第二分配凹槽12b4,但每个与第一分配凹槽12b3连通的定子凹槽13c均需连通出液流道12c,使冷却液从第一分配凹槽12b3分配到各个定子凹槽13c,并通过每个定子凹槽13c对应的出液流道12c流出。
如图21与图22所示,在本第八实施方式中,基于上述第七实施方式,所述电机壳体12的内壁还可以开设有回液凹槽12d,所述回液凹槽12d的延伸方向上的相对两端均超出所述定子铁芯13。本实施方式中,回液凹槽12d的相对两端均可贯穿电机壳体12的轴向端面,当然也可以至少一端不贯穿电机壳体12的轴向端面。回液凹槽12d的延伸方向为定子铁芯13的轴向,当然也可以是其他合适的方向,例如与该轴向呈一锐角的方向。回液凹槽12d可以是直线槽或非直线槽。回液凹槽12d可与换热器连通,回液凹槽12d用于接收从所述出液流道12c流出的冷却液,并将冷却液输送至换热器以进行冷却。经过冷却后的冷却液温度降低,可再次用于散热。本实施方式中,出液流道12c流出的冷却液可自由下落到回液凹槽12d中,即出液凹槽与回液凹槽12d分别位于定子铁芯13的径向上的相对两端,且电机10处于安装位置时,出液凹槽位于电机10的顶部,回液凹槽12d位于电机10的底部。或者,出液流道12c可通过管路与回液凹槽12d连通,出液流道12c流出的冷却液可经过管路流入回液凹槽12d,此时出液流道12c与回液凹槽12d的相对位置不做如上限制。本实施方式中,由于回液凹槽12d盛装的是温度较高的冷却液,而第一分配凹槽12b3与第二分配凹槽12b4中流动的是温度较低的冷却液,为避免高温冷却液与低温冷却液相遇、混合而影响散热,可令回液凹槽12d穿过第一分配凹槽12b3的相对两端与第二分配凹槽12b4的相对两端之间,且保持第一分配凹槽12b3的相对两端与回液凹槽12d隔开、第二分配凹槽12b4的相对两端也与回液凹槽12d隔开。
或者,如图23与图24所示,在其他实施方式中,与上述第八实施方式不同的是,第一分配凹槽12b3与第二分配凹槽12b4基本绕定子铁芯13的轴线围绕一周,第一分配凹槽12b3与第二分配凹槽12b4的相对两端之间的间隔较小。第一分配凹槽12b3未设进液流道12a的一端与回液凹槽12d连通,第二分配凹槽12b4的一端也与回液凹槽12d连通,其中第一分配凹槽12b3的该端部与第二分配凹槽12b4的该端部位于回液凹槽12d的同侧。由此,冷却液在出液流道12c处出分为两路,一路从出液流道12c流出定子铁芯13并进入回液凹槽12d;另一路沿原流向继续在第一分配凹槽12b3中流动,并通过定子凹槽13c进入到第二分配凹槽12b4中流动,最终汇入回液凹槽12d。本实施方式拓展出了一种全新的流道设计方案,能够满足不同结构的电机10的散热需求。当然,在第一分配凹槽12b3未设进液流道12a的一端与回液凹槽12d连通、设置进液流道12a的一端与回液凹槽12d隔开的前提下,第二分配凹槽12b4的相对两端也可以均与回液凹槽12d连通。
如图25与图26所示,在第九实施方式中,与上述第七实施方式不同的是,电机壳体12设有两个相间隔的进液流道12a,第一分配凹槽12b3的延伸方向上的相对两端隔开,且每一端均与一个进液流道12a连通。在第一分配凹槽12b3与第二分配凹槽12b4中,冷却液从两端向中间双向流动。具体的,两路冷却液从两个进液流道12a分别进入第一分配凹槽12b3的相对两端,其中一路沿顺时针方向在第一分配凹槽12b3内流动,另一路沿逆时针方向在第一分配凹槽12b3内流动。第一分配凹槽12b3中的两路冷却液均可通过定子凹槽13c流入第二分配凹槽12b4,并在第二分配凹槽12b4中从两端向中间流动。第一分配凹槽12b3与第二分配凹槽12b4中的两路冷却液流入与出液流道12c连通的定子凹槽13c时,可通过出液凹槽流出定子铁芯13。本实施方式中第一分配凹槽12b3与第二分配凹槽12b4均作为并联流道,冷却液在该并联流道中分别沿相反方向流动,能使冷却液更快地分配到各定子凹槽13c中,实现定子铁芯13的快速散热。
如图27与图28所示,在第十实施方式中,在上述第九实施方式的基础上,所述电机壳体12的内壁还可以开设有回液凹槽12d,所述回液凹槽12d的延伸方向上的相对两端均超出所述定子铁芯13。本实施方式中,回液凹槽12d的相对两端均可贯穿电机壳体12的轴向端面,当然也可以是至少一端不贯穿电机壳体12的轴向端面。回液凹槽12d的延伸方向为定子铁芯13的轴向,当然也可以是其他合适的方向,例如与该轴向呈一锐角的方向。回液凹槽12d可以是直线槽或非直线槽。回液凹槽12d可与换热器连通,回液凹槽12d用于接收从所述出液流道12c流出的冷却液,并将冷却液输送至换热器以进行冷却。经过冷却后的冷却液温度降低,可再次用于散热。本实施方式中,出液流道12c流出的冷却液可自由下落到回液凹槽12d中,即出液凹槽与回液凹槽12d分别位于定子铁芯13的径向上的相对两端,且电机10处于安装位置时,出液凹槽位于电机10的顶部,回液凹槽12d位于电机10的底部。或者,出液流道12c可通过管路与回液凹槽12d连通,出液流道12c流出的冷却液可经过管路流入回液凹槽12d,此时出液流道12c与回液凹槽12d的相对位置不做如上限制。本实施方式中,由于回液凹槽12d盛装的是温度较高的冷却液,而第一分配凹槽12b3与第二分配凹槽12b4中流动的是温度较低的冷却液,为避免高温冷却液与低温冷却液相遇、混合而影响散热,可将回液凹槽12d穿过第一分配凹槽12b3的相对两端与第二分配凹槽12b4的相对两端之间,且保持第一分配凹槽12b3的相对两端与回液凹槽12d隔开、两个进液流道12a均与回液凹槽12d间隔、第二分配凹槽12b4的相对两端也与回液凹槽12d隔开。当然,第二分配凹槽12b4的至少一端也可以与回液凹槽12d连通。
如图29所示,在第十一实施方式中,与上述各实施方式均不同的是,电机壳体12内壁设有第一组分配凹槽与第二组分配凹槽,第一组分配凹槽包括若干第一分配凹槽12b5,并分布在电机壳体12的内壁沿该轴向的一端;第二组分配凹槽包括若干第二分配凹槽12b6,并分布在电机壳体12的内壁沿该轴向Y2的另一端。第一组分配凹槽中各第一分配凹槽12b5围绕定子铁芯13的轴线依次间隔分布,第二组分配凹槽中各第二分配凹槽12b6也围绕定子铁芯13的轴线依次间隔分布。且在所述定子铁芯13的周向Y1上第一分配凹槽12b5与第二分配凹槽12b6交替间隔分布,即每相邻的两个第一分配凹槽12b5之间设有一个第二分配凹槽12b6,且该第二分配凹槽12b6与该两个第一分配凹槽12b5均隔开,每相邻的两个第二分配凹槽12b6之间设有一个第一分配凹槽12b5,且该第一分配凹槽12b5与该两个第二分配凹槽12b6均隔开。进液流道12a可以是至少一个,一个进液流道12a与一个第一分配凹槽12b5对应连通。定子凹槽13c也为若干个,每相邻的第一分配凹槽12b5与第二分配凹槽12b6之间均分布有一个定子凹槽13c,该定子凹槽13c与该第一分配凹槽12b5及该第二分配凹槽12b6均连通。至少部分所述定子凹槽13c的延伸方向与至少部分所述第一分配凹槽12b5的延伸方向交叉,和/或至少部分所述定子凹槽13c的延伸方向与至少部分所述第二分配凹槽12b6的延伸方向交叉。例如第一分配凹槽12b5与第二分配凹槽12b6均可以沿定子铁芯13的周向延伸,定子凹槽13c的延伸方向可以是定子铁芯13的轴向,定子凹槽13c与第一分配凹槽12b5及所述第二分配凹槽12b6的延伸方向均交叉。在其他实施方式中,单个第一分配凹槽12b5和/或单个第二分配凹槽12b6可以沿其他合适的方向延伸,例如单个第一分配凹槽12b5和/或单个第二分配凹槽12b6可如同螺旋线在电机壳体12的内壁延伸;单个定子凹槽13c可以具有与之适应的延伸方向,例如单个定子凹槽13c可沿与该轴向呈一锐角的方向延伸。出液流道12c可以是至少一个,所有出液流道12c可以与其中一个定子凹槽13c连通。
如图29所示,本第十一实施方式中,冷却液从进液流道12a进入第一分配凹槽12b5后分配到定子凹槽13c,从定子凹槽13c的一端流到另一端并进入第二分配凹槽12b6,然后通过该第二分配凹槽12b6再次进入定子凹槽13c,并沿与前一定子凹槽13c中的流向相反的方向流动以再次进入第一分配凹槽12b5,以此循环重复,直到流入出液流道12c,经出液流道12c流出定子铁芯13。冷却液在定子凹槽13c内流动时,可对定子铁芯13进行换热使其降温。结合图1、图29所示,冷却液通过出液流道12c流出定子铁芯13后,可喷淋到定子绕组14的端部(当出液流道12c位于图1视角中的顶部时),进一步对定子绕组14进行散热。本实施方式拓展出了一种全新的流道设计方案,不仅具有以上各实施方式的技术效果,还能满足不同结构的电机10的散热需求。
以上详细描述了本实施例的电机10,以下将描述包括该电机10的电机冷却系统。
如图30所示,本实施例的电机冷却系统20可以包括换热器23、输送装置21和上述任一实施方式中的电机10。其中,所述换热器23用于接收从电机10的出液流道12c流出的冷却液,并对冷却液进行冷却。对于未设回液凹槽12d的方案,换热器23可直接从出液流道12c接收冷却液;对于设置了回液凹槽12d的方案,换热器23可以从回液凹槽12d中接收冷却液。换热器23内有流动的冷流体,冷流体通过热交换将高温冷却液的热量吸收,实现对冷却液的换热降温,使其可再次使用。换热器23包括但不限于油水换热器,即利用水作为冷流体,对冷却油进行换热降温。所述输送装置21与所述换热器23及所述进液流道12a连通,用于接收经换热器23换热冷却之后的冷却液,并将其通过进液流道12a再次输送至分配凹槽内。输送装置21还能提供动力,以驱动冷却液在电机10内的流道中流动。输送装置21包括但不限于电子油泵。本实施例的电机冷却系统,不仅能够有效地对电机10的定子进行散热,并且能实现冷却液的循环利用。应理解,图30的目的仅在于示意性的描述换热器23、输送装置21和电机10的连接关系,并非是对各个设备的连接位置、具体构造及数量做具体限定。
如图30所示,为了对流入输送装置21的低温冷却液进行过滤,避免杂质进入输送装置21,还可以在换热器23与所述输送装置21之间设置过滤器22。过滤器22可以是具有过滤功能的电气装置,也可以仅仅是机械部件(如过滤网或滤芯)。当然,也可以在电机10与换热器23之间设置过滤器22,以对进入换热器23的高温冷却液进行过滤;和/或,还可以在输送装置21与电机10之间设置过滤器22,以对进入分配凹槽的低温冷却液进行过滤。当然本实施例中过滤器22不是必需的。
本实施例还提供了一种电动车,该电动车包括但不限于电动小汽车、电动巴士、电动摩托等车辆,例如图31示意出了一种电动SUV(Sport Utility Vehicle,运动型实用汽车)30。结合图32所示,该电动车可以包括电机控制器31、减速器32和上文中的电机冷却系统20。其中,所述电机控制器31与所述电机10连接,用于控制所述电机10工作。所述减速器32则与所述电机10的电机轴161相连,用于将电机10输出的转矩传递至其他机械装置。本实施例的电动车中,电机10的定子铁芯能得到有效、持续的散热,工作可靠性高,因此整车性能得到保障。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (14)
1.一种电机,其特征在于,
包括电机壳体和安装在所述电机壳体内的定子铁芯;
所述电机壳体设有分配凹槽、进液流道及出液流道,所述分配凹槽开设于所述电机壳体的内壁,所述进液流道连通所述分配凹槽与所述电机壳体外的空间,所述出液流道连通所述电机壳体的内外空间;
所述定子铁芯的外壁开设有定子凹槽,所述定子凹槽的延伸方向与所述分配凹槽的延伸方向相交叉,所述定子凹槽的延伸方向上的相对两端均封闭;所述定子凹槽与所述分配凹槽及所述出液流道均连通;所述进液流道、所述分配凹槽、所述定子凹槽及所述出液流道相连通以形成冷却液的流道。
2.根据权利要求1所述的电机,其特征在于,
所述分配凹槽包括两个第一分配凹槽与两个第二分配凹槽;在所述定子铁芯的轴向上,两个所述第一分配凹槽均位于两个所述第二分配凹槽之间,两个所述第二分配凹槽间隔分布;在所述定子铁芯的周向上,每个所述第一分配凹槽均与两个所述第二分配凹槽间隔设置;所述进液流道连通一个所述第一分配凹槽与所述电机壳体外的空间;三个所述定子凹槽沿所述周向依次间隔分布,至少部分所述定子凹槽的延伸方向与至少部分所述分配凹槽的延伸方向相交叉;与所述进液流道连通的所述第一分配凹槽及两个所述第二分配凹槽、两个所述第二分配凹槽与另一个所述第一分配凹槽、所述另一个所述第一分配凹槽与所述出液流道分别通过一个所述定子凹槽连通以形成冷却液的流道,使得冷却液依次流入所述进液流道、一个所述第一分配凹槽、第一个所述定子凹槽、两个所述第二分配凹槽、第二个所述定子凹槽、另一个所述第一分配凹槽、第三个所述定子凹槽及所述出液流道。
3.根据权利要求2所述的电机,其特征在于,
在所述定子铁芯的轴向上,所述定子铁芯的相对两端均内缩于所述电机壳体之内,且所述出液流道的一端超出所述定子铁芯;所述电机壳体的内壁开设有回液凹槽,所述回液凹槽的延伸方向上的相对两端均超出所述定子铁芯,所述回液凹槽用于接收从所述出液流道流出的冷却液,并作为冷却液输送至换热器的通道;所述进液流道以及与所述进液流道连通的所述第一分配凹槽,均与所述回液凹槽相间隔。
4.根据权利要求3所述的电机,其特征在于,
所述第一分配凹槽、所述第二分配凹槽及所述定子凹槽均为若干个;所述若干个所述第一分配凹槽沿所述定子铁芯的周向间隔分布,每两个所述第一分配凹槽之间均设有两个所述第二分配凹槽,每个所述第一分配凹槽及与其相邻的两个所述第二分配凹槽之间均通过一个所述定子凹槽连通,所述若干个所述第一分配凹槽中的两个所述第二分配凹槽分别位于所述回液凹槽的相对两侧,且其中一个所述第一分配凹槽与所述回液凹槽相间隔,另一个所述第一分配凹槽与所述回液凹槽连通。
5.根据权利要求2所述的电机,其特征在于,
所述电机包括两个所述流道,一个所述流道中相连通的所述进液流道及所述第一分配凹槽,与另一所述流道相连通的所述进液流道及所述第一分配凹槽隔开,两个所述流道共用所述第三个所述定子凹槽及所述出液流道,使得在所述电机壳体的内壁流动的冷却液沿相反方向分为两路流动。
6.根据权利要求5所述的电机,其特征在于,
在所述定子铁芯的轴向上,所述定子铁芯的相对两端均内缩于所述电机壳体之内,且所述出液流道的一端超出所述定子铁芯;所述电机壳体的内壁开设有回液凹槽,所述回液凹槽的延伸方向上的相对两端均超出所述定子铁芯,所述回液凹槽用于接收从所述出液流道流出的冷却液,并作为冷却液输送至换热器的通道;一个所述流道中相连通的所述进液流道及所述第一分配凹槽间隔设于所述回液凹槽的一侧,另一个所述流道中相连通的所述进液流道及所述第一分配凹槽间隔设于所述回液凹槽的另一侧。
7.根据权利要求1所述的电机,其特征在于,
所述分配凹槽包括第一分配凹槽与第二分配凹槽,所述第一分配凹槽与所述第二分配凹槽均环绕所述定子铁芯的轴线,且间隔分布在所述内壁沿所述轴线方向的相对两侧,所述第一分配凹槽通过所述定子凹槽与所述第二分配凹槽连通,所述定子凹槽的延伸方向与所述第一分配凹槽及所述第二分配凹槽中至少一个的延伸方向相交叉,所述进液流道连通所述第一分配凹槽的一端及所述电机壳体外的空间,使得冷却液经所述进液流道进入所述第一分配凹槽,在所述第一分配凹槽内流动的同时流入所述定子凹槽,并通过所述定子凹槽流入所述第二分配凹槽以及所述出液流道。
8.根据权利要求7所述的电机,其特征在于,
在所述定子铁芯的轴向上,所述定子铁芯的相对两端均内缩于所述电机壳体之内,且所述出液流道的一端超出所述定子铁芯;所述电机壳体的内壁开设有回液凹槽,所述回液凹槽的延伸方向上的相对两端均超出所述定子铁芯,所述回液凹槽用于接收从所述出液流道流出的冷却液,并作为冷却液输送至换热器的通道;所述第一分配凹槽连通有所述进液流道的一端以及所述进液流道均与所述回液凹槽相间隔。
9.根据权利要求7所述的电机,其特征在于,
所述电机壳体设有间隔相邻的两个所述进液流道,所述第一分配凹槽的延伸方向上的相对两端相间隔,且每一端均与一个所述进液流道连通,使得冷却液分别从两个所述进液流道进入所述第一分配凹槽,并在所述第一分配凹槽内分别沿相反方向流动的同时流入所述定子凹槽。
10.根据权利要求9所述的电机,其特征在于,
在所述定子铁芯的轴向上,所述定子铁芯的相对两端均内缩于所述电机壳体之内,且所述出液流道的一端超出所述定子铁芯;所述电机壳体的内壁开设有回液凹槽,所述回液凹槽的延伸方向上的相对两端均超出所述定子铁芯,所述回液凹槽用于接收从所述出液流道流出的冷却液,并作为冷却液输送至换热器的通道;所述回液凹槽从两个所述进液流道之间以及所述相对两端之间穿过,且与两个所述进液流道及所述相对两端均间隔。
11.根据权利要求1-10任一项所述的电机,其特征在于,
所述分配凹槽的延伸方向为所述定子铁芯的周向,所述定子凹槽的延伸方向为所述定子铁芯的轴向。
12.根据权利要求1所述的电机,其特征在于,
所述定子铁芯包括依次层叠的若干铁芯片,每个所述铁芯片的周缘设有缺口;位于所述定子铁芯的轴向两端的所述铁芯片上未设所述缺口的部位,对准与轴向两端的所述铁芯片相邻的所述铁芯片的所述缺口,轴向两端的所述铁芯片之间的其余所述铁芯片上的所有所述缺口依次连通,以形成所述定子凹槽。
13.一种电机冷却系统,其特征在于,
包括换热器、输送装置和权利要求1-12任一项所述的电机;所述换热器用于接收并冷却从所述出液流道流出的冷却液;所述输送装置与所述换热器及所述进液流道连通,用于将冷却后的冷却液从所述进液流道输送至所述分配凹槽内,并驱动冷却液在流道内流动。
14.一种电动车,其特征在于,
包括电机控制器、减速器和权利要求13所述的电机冷却系统,所述电机控制器与所述电机连接以控制所述电机工作,所述减速器与所述电机的电机轴相连。
Priority Applications (6)
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