本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種用于電機(jī)定子冷卻的水套結(jié)構(gòu)，包括密封連接的水套本體和外殼，外殼與水套本體之間形成容納冷卻劑的流道；外殼和水套本體具有相連通的冷卻劑入口和相連通的冷卻劑出口，水套本體的冷卻劑入口和冷卻劑出口之間設(shè)有一隔斷，水套本體的冷卻劑入口遠(yuǎn)離隔斷的一側(cè)設(shè)有若干入口均流柱，冷卻劑出口遠(yuǎn)離隔斷的一側(cè)設(shè)有若干出口均流柱；遠(yuǎn)離冷卻劑入口的入口均流柱一側(cè)和遠(yuǎn)離冷卻劑出口的出口均流柱一側(cè)之間的水套本體上分布有若干列擾流柱，相鄰兩列的擾流柱交錯(cuò)分布。本發(fā)明專利技術(shù)不僅可以減少冷卻劑流動(dòng)的阻力，提高水套的換熱能力，避免流體在流道內(nèi)出現(xiàn)滯流區(qū)域，而且水套周向上的表面換熱能力分布均勻，提高電機(jī)的性能。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)與電機(jī)定子的散熱裝置有關(guān)，具體屬于一種加強(qiáng)電機(jī)定子冷卻的水套結(jié)構(gòu)，可用于新能源汽車的高功率密度電機(jī)定子的冷卻。
技術(shù)介紹
熱設(shè)計(jì)和熱管理是新能源汽車面臨的重大挑戰(zhàn)之一，對于新能源汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)而言，由于電機(jī)安裝空間和自身重量的限制，使得電機(jī)的體積結(jié)構(gòu)越來越小，但對輸出功率和輸出扭矩的要求卻越來越高，這就使得電機(jī)的冷卻設(shè)計(jì)面臨更大的技術(shù)問題。目前，新能源汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)通常采用的是永磁同步電機(jī)，定子是三相繞組，轉(zhuǎn)子是永磁材料，其中，定子的結(jié)構(gòu)包括1)定子鐵芯，導(dǎo)磁較好的軟鐵材料，主要在磁路中發(fā)揮導(dǎo)磁的作用，它是由沖有齒槽的硅鋼片一層一層的疊加起來，硅鋼片的層與層之間通過絕 緣膜進(jìn)行隔離；2)定子繞組，由漆包銅線繞制而成，定子繞組套在鐵芯的齒槽上，通電之后形成磁場；三相繞組在交流電的作用下，形成一個(gè)變化的磁場，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)。電機(jī)定子的鐵芯上套有水套結(jié)構(gòu)，可帶走電機(jī)定子產(chǎn)生的熱量。電機(jī)定子的熱量主要由電機(jī)繞組和鐵芯損耗產(chǎn)生，繞組產(chǎn)生的熱量經(jīng)過漆包材料和浸漆材料傳遞到鐵芯上，與鐵芯上產(chǎn)生的熱量一起傳遞到水套上，水套上的熱量再通過對流換熱與水套內(nèi)的冷卻劑進(jìn)行熱交換，由冷卻劑把電機(jī)定子產(chǎn)生的熱量帶走，從而起到冷卻電機(jī)定子的作用。目前，市場上的新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的水套結(jié)構(gòu)多采用螺旋水道設(shè)計(jì)(如圖I所示)、s形流道設(shè)計(jì)(如圖2所示)或者平的水道設(shè)計(jì)(如圖3所示)等，通過流體的流動(dòng)計(jì)算分析發(fā)現(xiàn)，在這些流道的設(shè)計(jì)中，螺旋形水道設(shè)計(jì)和S形流道設(shè)計(jì)存在流阻較大或換熱死區(qū)的問題，平的水道設(shè)計(jì)的換熱能力不足，有一定的改善空間。從上面的分析可知，在整個(gè)的熱流路徑內(nèi)，冷卻劑是熱沉，改善水套的結(jié)構(gòu)，提高水套與冷卻劑之間的對流換熱系數(shù)可以有效地提高電機(jī)的散熱能力。另外，為了降低整個(gè)E-Drive (電驅(qū)動(dòng))冷卻系統(tǒng)的壓力，以及降低對水泵的要求，冷卻系統(tǒng)需要考慮降低流道的流阻。因此，對電機(jī)的水套設(shè)計(jì)而言，提高流道的換熱能力，降低電機(jī)流道的阻力成為電機(jī)水套的重要設(shè)計(jì)目標(biāo)之一。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于電機(jī)定子冷卻的水套結(jié)構(gòu)，可以提高水套的散熱能力，降低水套流道的流阻。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供的用于電機(jī)定子冷卻的水套結(jié)構(gòu)，包括水套本體、外殼，所述外殼與水套本體密封連接，外殼與水套本體之間形成供冷卻劑流動(dòng)的流道；所述外殼和水套本體都具有一個(gè)冷卻劑入口和一個(gè)冷卻劑出口，水套本體的冷卻劑入口和外殼的冷卻劑入口相連通，水套本體的冷卻劑出口和外殼的冷卻劑出口相連通；水套本體的冷卻劑入口和冷卻劑出口之間設(shè)有一隔斷，水套本體的冷卻劑入口遠(yuǎn)離隔斷的一側(cè)設(shè)有若干入口均流柱，水套本體的冷卻劑出口遠(yuǎn)離隔斷的一側(cè)設(shè)有若干出口均流柱；遠(yuǎn)離冷卻劑入口的入口均流柱一側(cè)和遠(yuǎn)離冷卻劑出口的出口均流柱一側(cè)之間的水套本體上分布有若干列擾流柱，相鄰兩列的擾流柱交錯(cuò)分布。其中，所述靠近冷卻劑入口的入口均流柱之間的間隙寬度小于遠(yuǎn)離冷卻劑入口的入口均流柱之間的間隙寬度。所述靠近冷卻劑出口的出口均流柱之間的間隙寬度小于遠(yuǎn)離冷卻劑出口的出口均流柱之間的間隙寬度。更佳的，所述水套本體上設(shè)有相同的凹坑，所述凹坑交錯(cuò)分布在同一列的擾流柱之間的間隙內(nèi)。所述凹坑為凹點(diǎn)或溝槽。優(yōu)選的，所述隔斷的頂部與外殼的內(nèi)壁緊密貼合。所述擾流柱的頂部與外殼的內(nèi)壁留有空隙或緊密貼合。優(yōu)選的，所述擾流柱為圓柱狀、圓臺(tái)狀或帶圓角的方形。·本專利技術(shù)不僅大幅度地減少了冷卻劑流動(dòng)的阻力，提高了水套的換熱能力，避免了流體在流道內(nèi)出現(xiàn)滯流區(qū)域，而且水套周向上的表面換熱能力分布均勻，提高了電機(jī)的性倉泛。附圖說明圖I是現(xiàn)有的采用螺旋水道的水套結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有的采用S形水道的水套結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是現(xiàn)有的采用平的水道的水套結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本專利技術(shù)的水套流道展開示意圖；圖5是本專利技術(shù)未封閉的水套結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本專利技術(shù)水套本體與外殼的分解示意圖。其中附圖標(biāo)記說明如下I為水套本體11為冷卻劑入口12為入口均流柱13為擾流柱14為凹坑15為隔斷16為冷卻劑出口17為出口均流柱2為外殼具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本專利技術(shù)提供的用于電機(jī)定子冷卻的水套結(jié)構(gòu)，如圖6所示，包括中空圓柱狀的水套本體I和外殼2，所述外殼2為兩片圓弧狀殼體，每片殼體平行于軸向的兩端分別向外延伸形成一固定板，固定板的對應(yīng)位置形成有多個(gè)供螺栓安裝的螺栓孔，水套本體I上具有兩肋板，該兩肋板以水套本體I的軸線為中心對稱分布。一圓弧狀殼體位于兩肋板之間的一側(cè)水套本體I外，另一圓弧狀殼體位于肋板之間的另一側(cè)水套本體I外，肋板的兩側(cè)各有一固定板，兩圓弧狀殼體通過螺栓螺母固定連接，且兩固定板夾緊中間的肋板，圓弧狀殼體的弧形端面與水套本體I的端部密封連接，外殼2與水套本體I之間形成供冷卻劑流動(dòng)的流道。所述外殼2和水套本體I都具有一個(gè)冷卻劑入口和一個(gè)冷卻劑出口，水套本體I的冷卻劑入口 11和外殼2的冷卻劑入口相連通，水套本體I的冷卻劑出口 16和外殼2的冷卻劑出口相連通，外殼2的冷卻劑入口連接輸入管路，冷卻劑出口連接輸出管路。如圖4、5所示，水套本體I的冷卻劑入口 11和冷卻劑出口 16之間設(shè)有一隔斷15，該隔斷15的頂部與外殼2的內(nèi)壁緊密貼合，保證了冷卻劑從冷卻劑入口 11流進(jìn)，從冷卻劑出口 16流出電機(jī)水套。在正常工況下，電機(jī)定子在周向上是一個(gè)均勻發(fā)熱體，即電機(jī)定子鐵芯向水套傳熱的外表面的熱流密度是均勻的，因此，水套結(jié)構(gòu)需要保證水道壁面在周向上的換熱系數(shù)均勻。然而，水套本體I的冷卻劑入口 11較小，冷卻劑進(jìn)入水套流道后管道截面突然變大，容易造成冷卻劑在整個(gè)流道內(nèi)分布不均。同時(shí)，冷卻劑入口 11是偏置的，通常流體將沿壓力較小的方向流動(dòng)，這樣在靠近冷卻劑入口 11的位置，冷卻劑的流速較快，換熱能力較強(qiáng)，而在同一截面上遠(yuǎn)離冷卻劑入口 11的位置，冷卻劑的流速較慢或者出現(xiàn)滯流區(qū)，換熱系數(shù)較低，這樣就會(huì)導(dǎo)致水套的換熱能力分布不均勻。為了使冷卻劑入口 11流入的冷卻劑流體 在整個(gè)流道的截面方向上均勻分布，即流過流道截面上的流量相等，如圖4所示，水套本體I的冷卻劑入口 11遠(yuǎn)離隔斷15的一側(cè)設(shè)有若干入口均流柱12(在本實(shí)施例中，入口均流柱12為4個(gè))。并且，靠近冷卻劑入口 11的入口均流柱12之間的間隙寬度小于遠(yuǎn)離冷卻劑入口 11的入口均流柱12之間的間隙寬度，距離冷卻劑入口 11越近的入口均流柱12之間的間距越小，距離冷卻劑入口 11越遠(yuǎn)的入口均流柱12之間的間距越大，這樣通過調(diào)整入口均流柱12之間的間隙寬度，可以使冷卻劑流過入口均流柱12后在截面上的流量是一樣的，保證了流體在整個(gè)流道的周向壁面上換熱系數(shù)是均勻的，不會(huì)出現(xiàn)有的地方溫度偏高而有的地方溫度偏低的情況。同理，如圖4所示，水套本體I的冷卻劑出口 16遠(yuǎn)離隔斷15的一側(cè)也設(shè)有若干出口均流柱17 (在本實(shí)施例中，出口均流柱17為4個(gè))，其中靠近冷卻劑出口 16的出口均流柱17之間的間隙寬度小于遠(yuǎn)離冷卻劑出口 16的出口均流柱17之間的間隙寬度，其作用與入口均流柱12相同，通過調(diào)節(jié)出口均流柱17之間的間距，增加或者減少流體流過的阻力，從而調(diào)節(jié)流量的分布，保證冷卻劑出口 16處的冷卻劑分布也是均勻的，壁面的換熱能力也是均勻的。在冷卻劑的流動(dòng)過程中，應(yīng)盡量減少流體的局本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于電機(jī)定子冷卻的水套結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括水套本體（1）、外殼（2），所述外殼（2）與水套本體（1）密封連接，外殼（2）與水套本體（1）之間形成供冷卻劑流動(dòng)的流道；所述外殼（2）和水套本體（1）都具有一個(gè)冷卻劑入口和一個(gè)冷卻劑出口，水套本體（1）的冷卻劑入口（11）和外殼（2）的冷卻劑入口相連通，水套本體（1）的冷卻劑出口（16）和外殼（2）的冷卻劑出口相連通；水套本體（1）的冷卻劑入口（11）和冷卻劑出口（16）之間設(shè)有一隔斷（15），水套本體（1）的冷卻劑入口（11）遠(yuǎn)離隔斷（15）的一側(cè)設(shè)有若干入口均流柱（12），水套本體（1）的冷卻劑出口（16）遠(yuǎn)離隔斷（15）的一側(cè)設(shè)有若干出口均流柱（17）；遠(yuǎn)離冷卻劑入口（11）的入口均流柱（12）一側(cè)和遠(yuǎn)離冷卻劑出口（16）的出口均流柱（17）一側(cè)之間的水套本體（1）上分布有若干列擾流柱（13），相鄰兩列的擾流柱（13）交錯(cuò)分布。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于電機(jī)定子冷卻的水套結(jié)構(gòu)，其特征在于包括水套本體(I)、外殼(2)，所述外殼(2)與水套本體(I)密封連接，外殼(2)與水套本體(I)之間形成供冷卻劑流動(dòng)的流道； 所述外殼(2)和水套本體(I)都具有一個(gè)冷卻劑入口和一個(gè)冷卻劑出口，水套本體(I)的冷卻劑入口(11)和外殼(2)的冷卻劑入口相連通，水套本體(I)的冷卻劑出口(16)和外殼(2)的冷卻劑出口相連通； 水套本體(I)的冷卻劑入口( 11)和冷卻劑出口( 16)之間設(shè)有一隔斷(15)，水套本體(I)的冷卻劑入口( 11)遠(yuǎn)離隔斷(15)的一側(cè)設(shè)有若干入口均流柱(12)，水套本體(I)的冷卻劑出口(16)遠(yuǎn)離隔斷(15)的一側(cè)設(shè)有若干出口均流柱(17)； 遠(yuǎn)離冷卻劑入口(11)的入口均流柱(12) —側(cè)和遠(yuǎn)離冷卻劑出口(16)的出口均流柱(17)—側(cè)之間的水套本體(I)上分布有若干列擾流柱(13)，相鄰兩列的擾流柱(13)交錯(cuò)分布。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于電機(jī)定子冷卻的水套結(jié)構(gòu)，其特征在于所述靠近冷卻劑入口( 11)的入口均流柱(12 )之間的間隙寬度小于遠(yuǎn)離冷卻劑入口( 11)的入口均流柱(12)之間的間隙寬度。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于電機(jī)定子冷卻的水套結(jié)構(gòu)，其特征在于所述靠近冷卻劑出口(16)的出口均流柱(17)之間的間隙寬度小于遠(yuǎn)離冷卻劑出口(16)的出口均流柱(17)之間的間隙寬度。4.根據(jù)權(quán)利要求...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳思遠(yuǎn)，吳從波，紀(jì)科星，李立偉，韓明，
申請(專利權(quán))人：聯(lián)合汽車電子有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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