一种基于脉动热管的车用电机强化冷却结构的制作方法

本发明涉及电机冷却技术领域，特别涉及一种基于脉动热管的车用电机强化冷却结构。

背景技术：

热管是利用液体的相变，实现热量的吸收，传递和散发，热管相比相同体积(截面积)的金属材料，导热性能大幅提升。为了降低新能源车的单位里程电耗，需要进一步改善电机内部主要部件如铁芯、绕组以及转子永磁体等的冷却效果，进而提高驱动电机的效率。目前有部分科研机构将热管技术应用于电机的冷却，用于改善散热性能进而提高效率。

公开号为cn106329808a的中国专利公开了一种热管式绕组强化散热电机，通过将热管的蒸发段插入定子绕组端部与机壳之间的间隙，再将热管的冷凝段卡在端盖槽内，将定子绕组的热量通过热管传导至端盖，再由端盖传导至水冷外壳，此种方式设置需要使用多个铜管，成本较高，还需设置压板压热管，零件多，组装复杂，且热量需由传导至端盖，再由端盖传导至水冷壳体，端盖本身没有专门的散热翅片或者散热介质，散热性能不佳同时散热速度慢。

公开号为cn106787451a的中国专利公开了一种基于脉动热管原理的泵用电机冷却降噪装置，其特征在于，所述电机外壳上缠绕有脉动热管，脉动热管由蒸发段和冷凝段构成，蒸发段缠绕在所述电机外壳的表面，所述冷凝段位于水箱内，此种方式不能冷却电机内部的定子和转子，需额外设计冷却水箱，水箱体积大，不便于在车辆机舱内布置；热管冷凝端必须高于蒸发端，导致配置的水箱必须与水平面呈30到90°的角度，在车辆复杂路况下无法保证达成。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于脉动热管的车用电机强化冷却结构，通过脉动热管将定子绕组的热量传导至机壳或者外部冷源，而不是通过端盖将热量导到机壳进行冷却，冷凝段散热效果更好，仅需一根脉动热管进行传热，降低组装难度和成本。

本发明的技术方案为：一种基于脉动热管的车用电机强化冷却结构，包括机壳、脉动热管、多个定子绕组、定子铁芯、转子、转子轴和端盖，所述转子安装于机壳内，转子轴与转子连接，定子铁芯安装于转子与机壳之间，多个定子绕组分别与定子铁芯连接，端盖密封于机壳的端部；

脉动热管为一段封闭的环路，脉动热管内填充冷凝介质，脉动热管包括冷凝段、绝热段和蒸发段，冷凝段贴合于机壳进行换热或者与外界冷源进行换热，蒸发段与定子绕组贴合，绝热段连接冷凝段和蒸发段，蒸发段吸收定子绕组的热量后，内部冷凝介质沸腾，通过绝热段将热量运输至冷凝段，冷凝段内的热量传导至机壳或者外界冷源进行散热，使冷凝段内的冷凝介质冷凝，再通过绝热段回到蒸发段。通过将冷凝段贴合于机壳进行换热或者与外界冷源进行换热，而不是通过端盖将热量导到机壳进行冷却，冷凝段散热效果更好，提高散热效率，脉动热管为一段封闭的环路，降低成本和组装难度。

进一步，所述蒸发段与定子绕组之间填充导热绝缘胶。导热绝缘胶包覆蒸发段，定子绕组的热量通过导热绝缘胶传递蒸发段，导热绝缘胶增加了定子绕组与蒸发段的接触面积，增强定子绕组散热效果。

进一步，所述蒸发段夹持于相邻两个定子绕组之间。相比蒸发段贴合于定子绕组的端部，蒸发段夹持于相邻两个定子绕组之间的散热效果更佳。

进一步，所述脉动热管内的冷凝介质为水或者无水乙醇，充液率30％-80％。

进一步，所述冷凝段为贴合于机壳内壁的环状，冷凝段的两端分别连接绝热段，绝热段和蒸发段交错设置，机壳的顶部设置环形凹槽，冷凝段嵌入环形凹槽内，自环形凹槽向下凹设多个固定槽，多个固定槽间隔设置，固定槽的形状与绝热段的形状贴合，绝热段设于固定槽内。通过设置环形凹槽和固定槽对冷凝段和绝热段进行布置和限位，无需额外采用加固元件，节省机壳内的空间，方便电机的组装。

进一步，所述冷凝段与机壳之间填充有导热硅胶。导热硅胶包覆冷凝段，冷凝段的热量通过导热硅胶传递机壳，导热硅胶增加了冷凝段与机壳的接触面积，增强冷凝段的散热效果。

进一步，所述固定槽自环形凹槽向下凹设4-8mm形成，固定槽用以对绝热段进行限位，无需额外采用加固元件，节省机壳内的空间。

进一步，所述基于脉动热管的车用电机强化冷却结构还包括上法兰、下法兰和水套外壳，上法兰和下法兰分别设于机壳外壁的顶部和底部，水套外壳套设于机壳、上法兰和下法兰外，水套外壳与机壳、上法兰和下法兰之间围设形成冷凝空间，水套外壳上设有冷凝液进口，冷凝空间内填充有冷凝液。通过设置水套外壳和冷凝空间，使得机壳可与冷凝液进行换热，增强换热效率。

进一步，所述机壳顶部分别间隔凹设多个第一齿槽，绝热段分别嵌入第一齿槽内，上法兰具有多个第二齿槽，冷凝段通过第二齿槽进入冷凝空间内，通过将冷凝段与冷凝液进行换热，相比冷凝段与机壳进行换热，此种方式换热效率更高。

进一步，所述上法兰和下法兰的端面与水套外壳之间通过密封圈或密封胶密封，机壳的顶端与端盖通过密封圈或密封胶密封，第一齿槽与绝热段之间通过密封圈或者密封胶密封，所述第二齿槽与冷凝段之间通过密封圈或者密封胶密封。

上述基于脉动热管的车用电机强化冷却结构的工作原理：通过将蒸发段夹持于相邻两个定子绕组之间，并填充导热绝缘胶，定子绕组的热量通过导热绝缘胶传递蒸发段，蒸发段吸收定子绕组的热量后，内部冷凝介质沸腾，通过绝热段将热量运输至冷凝段，再将冷凝段内的热量传导至机壳或者外界冷源进行散热，使冷凝段内的冷凝介质冷凝，再通过绝热段回到蒸发段，相比通过端盖将热量导到机壳进行冷却，此种方式散热效果更好，散热效率更高。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本发明的基于脉动热管的车用电机强化冷却结构，通过冷凝段贴合于机壳进行换热或者与外界冷源进行换热，提高散热效率，同时仅使用一根铜管，机壳改动小，无需设置压板，降低成本，更易组装。

附图说明

图1为本发明实施例1的基于脉动热管的车用电机强化冷却结构的结构示意图。

图2为本发明实施例1的基于脉动热管的车用电机强化冷却结构的剖视图。

图3为本发明实施例2和3的基于脉动热管的车用电机强化冷却结构的结构示意图。

图4为本发明实施例2和3的基于脉动热管的车用电机强化冷却结构的剖视图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例提供了一种基于脉动热管的车用电机强化冷却结构，包括机壳1、脉动热管2、多个定子绕组3、定子铁芯4、转子5、转子轴6和端盖7。

如图1和图2所示，转子安装于机壳内，转子轴与转子连接，定子铁芯安装于转子与机壳之间，多个定子绕组分别与定子铁芯连接，端盖密封于机壳的端部。

如图1和图2所示，脉动热管为一段封闭的环路，脉动热管内填充冷凝介质，冷凝介质为水或者无水乙醇，充液率30％-80％，脉动热管包括冷凝段21、绝热段22和蒸发段23，冷凝段贴合于机壳进行换热，冷凝段与机壳之间填充有导热硅胶，蒸发段夹持于相邻两个定子绕组之间，蒸发段与定子绕组之间填充导热绝缘胶，绝热段连接冷凝段和蒸发段，在本实施例中，冷凝段为贴合于机壳内壁的环状，冷凝段的两端分别连接绝热段，绝热段和蒸发段交错设置，机壳的顶部设置环形凹槽11，冷凝段嵌入环形凹槽内，自环形凹槽向下凹设多个固定槽12，多个固定槽间隔设置，固定槽的形状与绝热段的形状贴合，绝热段设于固定槽内，固定槽自环形凹槽向下凹设4-8mm形成。

上述基于脉动热管的车用电机强化冷却结构的工作原理：通过将蒸发段夹持于相邻两个定子绕组之间，并填充导热绝缘胶，定子绕组的热量通过导热绝缘胶传递蒸发段，蒸发段吸收定子绕组的热量后，内部冷凝介质沸腾，通过绝热段将热量运输至冷凝段，再将冷凝段内的热量传导至机壳进行散热，使冷凝段内的冷凝介质冷凝，再通过绝热段回到蒸发段，相比通过端盖将热量导到机壳进行冷却，此种方式散热效果更好，散热效率更高。

实施例2

如图3和图4所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述基于脉动热管的车用电机强化冷却结构还包括上法兰8、下法兰9和水套外壳10，上法兰和下法兰分别设于机壳外壁的顶部和底部，水套外壳套设于机壳、上法兰和下法兰外，水套外壳与机壳、上法兰和下法兰之间围设形成冷凝空间101，水套外壳上设有冷凝液进口12，冷凝空间内填充有冷凝液。通过设置水套外壳和冷凝空间，使得机壳可与冷凝液进行换热，增强换热效率。

实施例3

如图3和图4所示，本实施例与实施例2的区别在于，所述机壳顶部分别间隔凹设多个第一齿槽13，绝热段分别嵌入第一齿槽内，上法兰具有多个第二齿槽81，冷凝段通过第二齿槽进入冷凝空间内。上法兰和下法兰的端面与水套外壳之间通过密封圈或密封胶密封，机壳的顶端与端盖通过密封圈或密封胶密封，第一齿槽与绝热段之间通过密封圈或者密封胶密封，所述第二齿槽与冷凝段之间通过密封圈或者密封胶密封。通过将冷凝段伸入冷凝空间内与冷凝液进行换热，相比冷凝段与机壳进行换热，此种方式换热效率更高。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。