一种相变散热风冷电机外壳、其制造方法以及风冷电机与流程

本发明涉及一种相变散热风冷电机外壳、其制造方法以及风冷电机。

背景技术：
：

目前，世界各国都在大力发展新能源汽车，我国更是将其列入到七大战略性新兴产业之中。节能与新能源汽车的发展是我国减少石油消耗和降低二氧化碳排放的重要举措之一，中央和地方各级政府对其发展高度关注，陆续出台了各种扶持培育政策，为新能源汽车的发展营造了良好的政策环境。

但目前来看，作为其驱动系统核心的车用电机及其控制系统目前尚缺乏大规模的产业化验证，部分核心零部件的高效热管理关键技术仍掌握于国外厂商手中，制约了我国产品的性能提升和大规模产业化。电机热管理技术直接影响电机效率、可靠性和使用寿命。温升过高，容易加速电机绝缘材料老化，缩短使用寿命，促使电机效率下降，而电机效率下降，将进一步导致发热量增加，从而再次推高温升。因此，温度控制对电机工作的效率、稳定性和可靠性至关重要。

现有的汽车用电机的温控系统主要依靠水冷系统或强制风冷系统。其中对于强制风冷系统，由于驱动电机主要发热部件为定子绕组和定子铁芯，而其二者的传热途径主要依靠定子铁芯与风冷机壳的接触部位进行，通常情况下，受到安装位置、出线方式以及材料成本等的限制，上述接触部位面积仅占风冷机壳内壁面面积的三分之一至二分之一，其余面积则得不到有效利用，从而造成风冷机壳局部部位温度过高，温差梯度过大的现象，风冷机壳两端的散热翅片组无法得到良好的利用，影响驱动电机整机的温控性能，进而影响新能源汽车的性能。

技术实现要素：
：

本发明的目的是提供一种相变散热风冷电机外壳、其制造方法以及风冷电机，能解决风冷电机的散热机壳局部温度过高，散热慢的问题。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

本发明的一个目的是提供一种相变散热风冷电机外壳，包括环形壳体，所述环形壳体外部沿周向凸出有若干间隔排列的散热翅片，其特征在于：还包括上端板和下端板，所述环形壳体内周向分布有若干真空相变散热通道，所述真空相变散热通道从所述环形壳体的上端面延伸到下端面，所述真空相变散热通道两端由所述上端板、所述下端板密封，所述真空相变散热通道内设有相变工质。

上述所述真空相变散热通道轴向设置。

上述所述真空相变散热通道均匀分布在所述环形壳体内。

上述所述真空相变散热通道的横截面为圆形、弧形、矩形或梯形。

上述所述环形壳体的上端面上设有第一环形凹槽，相邻两个所述真空相变散热通道的上端口与第一环形凹槽连通，所述第一环形凹槽由所述上端板密封。

上述所述环形壳体的下端面上设有第二环形凹槽，相邻两个所述真空相变散热通道的下端口与第二环形凹槽连通，所述第二环形凹槽由所述下端板密封。

上述所述第一环状凹槽和所述第二环状凹槽为沉头式凹槽，所述沉头式凹槽的槽壁的轴向倾斜角为5°—20°。

上述所述真空相变散热通道的内壁设有微沟槽。

上述所述微沟槽的横截面为V形、弧形、锯齿形、矩形或梯形。

上述所述微沟槽的槽宽与槽长比例为1：200—1：20，所述微沟槽的槽宽与槽高比例为1：4—1：2，所述微沟槽141的槽宽与间距比例为1：2—1：1。

上述所述微沟槽的所述槽宽为0.5—1mm，所述槽高为0.5—2mm，所述间距为0.5—1mm。

上述所述相变工质为去离子水或丙酮，所述相变工质的液态灌注量为所述真空相变散热通道总容积的25％—75％。

上述所述真空相变散热通道的密封真空度小于或等于100帕。

上述所述散热翅片外侧面设有若干散热加强筋。

上述所述散热加强筋的横截面为V形、弧形、锯齿形、矩形或梯形。

上述所述环形壳体、所述散热翅片、所述真空相变散热通道与所述微沟槽由铝材一体化挤压成型加工成型。

本发明的另一个目的是提供一种相变散热风冷电机外壳的制造方法，其特征在于，包括：

用拉伸工艺制造所述环形壳体，所述环形壳体外部沿周向凸出有若干散热翅片，环形壳体内周向分布有若干真空相变散热通道，真空相变散热通道从环形壳体的上端面延伸到下端面，真空相变散热通道的内壁设有微沟槽；

将所述下端板安装在所述环形壳体的第二环形凹槽上并焊接密封所述下端板，所述下端板封闭所述真空相变散热通道的下端口；

将所述上端板安装在所述环形壳体的第一环形凹槽上并焊接密封所述上端板，所述上端板封闭真空相变散热通道的上端口，所述上端板上凸出有抽真空圆管与所述真空相变散热通道连通。

通过所述抽真空圆管向所述真空相变散热通道灌入液态的相变工质；

通过所述抽真空圆管对所述真空相变散热通道进行抽真空处理；

夹断所述抽真空圆管并对夹断处进行焊接密封处理。

本发明的再一个目的是提供一种风冷电机，包括外壳组件、定子组件、转子组件和转轴，所述转子组件安装在所述转轴上，所述定子组件嵌套安装在所述外壳组件里面，所述转子组件套设于所述定子组件里面，其中所述定子组件包括定子铁芯以及绕设于所述定子铁芯上的线圈绕组，其特征在于：所述外壳组件包括外壳壳体、上端盖和下端盖，所述外壳壳体为上述所述的相变散热风冷电机外壳。

本发明与现有技术相比，具有如下效果：

1)所述环形壳体内周向分布有若干真空相变散热通道，真空相变散热通道内设有相变工质，通过液体工质在真空环境下的相变性质，赋予真空相变散热通道极其高效的传热能力，其导热系数是已知金属的上万倍，能够实现驱动电机内部热量分布的快速重组；

2)所述真空相变散热通道从环形壳体的上端面延伸到下端面，可将现有技术中集中于局部位置的大量热量迅速传播、扩散至整个环形壳体，从而消除局部温度过热问题，大幅度减小环形壳体的温差梯度，进而促使更多的热量从环形壳体内传导至散热翅片进行散热；

3)所述真空相变散热通道轴向设置，真空相变散热通道均匀分布在环形壳体内，加工方便，散热均匀；

4)相邻两个所述真空相变散热通道的上端口与第一环形凹槽连通，第一环形凹槽由所述上端板密封；相邻两个所述真空相变散热通道的下端口与第二环形凹槽连通，第二环形凹槽由所述下端板密封，相互连通的真空相变散热通道便于相变工质的灌入；

5)所述真空相变散热通道的内壁设有微沟槽，微沟槽利于液体工质受热相变为气体，进而提高了传热效果；

6)所述散热翅片外侧面设有若干散热加强筋，加强筋增大了对流散热的接触面积，散热效果更好；

7)所述环形壳体、所述散热翅片、所述真空相变散热通道与所述微沟槽由铝材一体化挤压成型加工成型，免除了相变热管的使用及装配，进一步减小了热量散失路径中的接触热阻；

8)所述相变散热风冷电机外壳的制造方法，方法简单，加工方便；

9)所述风冷电机，使用了相变散热风冷电机外壳，使线圈绕组和定子铁芯的热量能迅速传导至散热翅片进行散热，改善驱动电机的温控性能，提高了电机的运行稳定性。

附图说明：

图1是本发明实施例一提供的相变散热风冷电机外壳的立体图；

图2是图1的A－A剖视图；

图3是图2的B处放大图；

图4是图2的D处放大图；

图5是本发明实施例一提供的相变散热风冷电机外壳的爆炸图；

图6是本发明实施例一提供的相变散热风冷电机外壳的环形壳体的俯视图；

图7是图6的C处放大图；

图8是所述真空相变散热通道的其中一种形状的结构示意图；

图9是所述真空相变散热通道的另一种形状的结构示意图；

图10是本发明实施例三提供的风冷电机的剖视图。

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。

实施例一：

如图1至图7所示，本实施例提供的是一种相变散热风冷电机外壳，包括环形壳体1，所述环形壳体1外部沿周向凸出有若干间隔排列的散热翅片11，其特征在于：还包括上端板2和下端板3，所述环形壳体1内周向分布有若干真空相变散热通道14，真空相变散热通道14从环形壳体1的上端面12延伸到下端面13，真空相变散热通道14两端由上端板2、下端板3密封，真空相变散热通道14内设有相变工质。

本实施例所述的相变散热风冷电机外壳，通过液体工质在真空环境下的相变性质，赋予真空相变散热通道极其高效的传热能力；所述真空相变散热通道14从环形壳体1的上端面12延伸到下端面13，促进热量从环形壳体1的局部高温位置向两端低温位置的迅速扩散，起到均匀热量分布的作用。

上述所述真空相变散热通道14轴向设置，加工方便。

上述所述真空相变散热通道14均匀分布在环形壳体1内，散热均匀。

上述环形壳体1的上端面12上设有第一环形凹槽15，相邻两个所述真空相变散热通道14的上端口142与第一环形凹槽15连通，第一环形凹槽15由上端板2密封。真空相变散热通道14的上端口142相互连通便于相变工质的灌入。

上述环形壳体1的下端面13上设有第二环形凹槽16，相邻两个所述真空相变散热通道14的下端口143与第二环形凹槽16连通，第二环形凹槽16由下端板3密封。相互连通的真空相变散热通道14更利于相变工质的流动。

上述所述第一环状凹槽15和第二环状凹槽16为沉头式凹槽，沉头式凹槽的槽壁的轴向倾斜角为5°—20°。

上述所述上端板2包括顶壁22和侧壁23，顶壁22上设有抽真空圆管21，抽真空圆管21顶部密封，所述侧壁23贴设在所述沉头凹槽的槽壁上。

上述所述真空相变散热通道14的内壁设有微沟槽141，微沟槽141利于液体工质受热相变为气体，进而提高了传热效果。

上述所述微沟槽141的槽宽D1与槽长L比例为1：200—1：20，所述微沟槽141的槽宽D1与槽高H比例为1：4—1：2，所述微沟槽141的槽宽D1与间距D2比例为1：2—1：1。

上述所述微沟槽141的所述槽宽D1为0.5—1mm，所述槽高H为0.5—2mm，所述间距D2为0.5—1mm。

上述所述相变工质为去离子水或丙酮，所述相变工质的液态灌注量为所述真空相变散热通道14总容积的25％—75％。

上述所述真空相变散热通道14的密封真空度小于或等于100帕。

上述所述散热翅片11外侧面设有若干散热加强筋111，加强筋111增大了对流散热的接触面积，散热效果更好。

上述所述环形壳体1、所述散热翅片11、所述真空相变散热通道14与所述微沟槽141由铝材一体化挤压成型加工成型。一体成型可免除了相变热管的使用及装配，进一步减小了热量散失路径中的接触热阻。

上述所述散热翅片11外侧面也可通过喷砂处理来强化传热效果。所述环形壳体1的上端面12和下端面13还加工有若干螺纹孔，以实现与电机上端盖、下端盖的螺栓连接。

本实施例中，所述环形壳体1内均匀分布有24条真空相变散热通道14，真空相变散热通道14的横截面为矩形，微沟槽141的横截面为V形，所述散热加强筋111的横截面为V形。

上述所述微沟槽141的槽宽D1与槽长L比例为1：200，所述微沟槽141的所述槽宽D1为1mm，所述槽高H为1mm，所述间距D2为1mm。

上述所述真空相变散热通道14内灌注的相变工质为去离子水，去离子水的灌注量共计80ml，真空相变散热通道14的密封真空度控制在10—20帕之间。

上述所述第一环状凹槽15和所述第二环状凹槽16的所述槽壁的轴向倾斜角为5°。

如图8、图9所示，上述所述真空相变散热通道14的横截面也可为为圆形、弧形或梯形等；所述微沟槽141的横截面也可为矩形、弧形、锯齿形或梯形；所述散热加强筋111的横截面也可为弧形、锯齿形、矩形或梯形。

本实施例提供的相变散热风冷电机外壳，结构简单，散热效果好，安装方便，成本低廉，可适用于市面上所有的车用永磁同步电机改装；更可促使电机电磁性能往更高功率密度方向设计，实现电机组件轻量化以及低成本化的目的。

实施例二：

本实施例提供的是一种相变散热风冷电机外壳的制造方法，其特征在于，包括：

步骤1：用拉伸工艺制造所述环形壳体1，所述环形壳体1外部沿周向凸出有若干间隔排列的散热翅片11，环形壳体1内周向分布有若干真空相变散热通道14，真空相变散热通道14从环形壳体1的上端面12延伸到下端面13，真空相变散热通道14的内壁设有微沟槽141；

步骤2：将所述下端板3安装在所述环形壳体1的第二环形凹槽16上并焊接密封所述下端板3，所述下端板3封闭所述真空相变散热通道14的下端口143；

步骤3：将所述上端板2安装在所述环形壳体1的第一环形凹槽15上并焊接密封所述上端板2，所述上端板2封闭真空相变散热通道14的上端口142，所述上端板2上凸出有抽真空圆管21与所述真空相变散热通道14连通；

所述上端板2的所述抽真空圆管21长度为10—50mm。

步骤4：通过所述抽真空圆管21向所述真空相变散热通道14灌入液态的相变工质；

步骤5：通过所述抽真空圆管21对所述真空相变散热通道14进行抽真空处理；

步骤6：夹断所述抽真空圆管21并对夹断处进行焊接密封处理。

本实施例所述的相变散热风冷电机外壳的制造方法，方法简单，加工方便。

上述步骤2中所述焊接密封所述下端板3、步骤3中所述焊接密封所述上端板2，所述焊接密封可采用高温钎焊、低温锡焊等多种焊接工艺。

上述完成所述步骤1后，还包括步骤1.1和步骤1.2：

步骤1.1：所述环形壳体1成型后对其进行精加工去除毛刺毛边后实施水流冲洗工序，去除散热翅片11上以及真空相变散热通道14内的铝屑和冷却液。

步骤1.2：将所述环形壳体1置于烘箱中进行烘烤去除水份并冷却至室温。

上述所述步骤6：夹断所述抽真空圆管21并对夹断处进行焊接密封处理，具体为：采用液压装置夹断抽真空圆管21，进行机械力密封，然后通过氩弧焊对抽真空圆管21夹断处进行焊接密封操作。

实施例三：

如图10所示，本实施例提供的是一种风冷电机，包括外壳组件、定子组件4、转子组件5和转轴6，所述转子组件5安装在所述转轴6上，所述定子组件4嵌套安装在所述外壳组件里面，所述转子组件5套设于所述定子组件4里面，所述定子组件4包括定子铁芯41以及绕设于所述定子铁芯41上的线圈绕组42，其特征在于：所述外壳组件包括外壳壳体10、上端盖71和下端盖72，所述外壳壳体10为实施例一所述的相变散热风冷电机外壳。

本实施例所述风冷电机，使用了相变散热风冷电机外壳，使线圈绕组42和定子铁芯41的热量能迅速传导至散热翅片11进行散热，改善驱动电机的温控性能，提高了电机的运行稳定性。

以上实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式不限于此，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。