一种铁芯的冷却增强结构与一种轴向磁场电机的制作方法

本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种铁芯的冷却增强结构与一种轴向磁场电机。

背景技术：

随着新能源汽车市场的发展，人们对高功率电机的小型化、轻量化提出了更高的要求。目前，制约电机实现小型化和轻量化目标的主要因素是散热问题，电磁计算得出的电机体积不能满足散热需求，只能扩大体积、增加重量，这就导致了电机的过设计。电机在运行时，内部的铁芯和绕组会产生很多热量，电机的功率越大，产生的热量越多，意味着电机的散热压力也越大。

现有技术中用于解决电机散热问题的方案，通常为导热胶和冷却液组合散热的方式。请参照图1和图2，现有的电机包括壳体01、铁芯02、线圈03，其中，壳体01中包含水道04，由图2剖视图可以看出，铁芯02的底面与壳体01贴合，两个面之间使用导热硅脂或导热胶填充缝隙，以保证铁芯02与壳体01完全贴合；线圈03装配在铁芯02的槽中。电机在运行时，铁芯02和线圈03会产生热量，这些热量通过水道04内部的循环冷却液传递到电机外部，以实现冷却功能。

由于线圈03和铁芯02的热量只能通过铁芯02底面传导到壳体01，再由循环冷却液带走，所以，铁芯02中距离底面越近的部分散热越快，而对于铁芯02内部以及铁芯02顶部距离底面较远的部分散热则较慢，这会导致热量在铁芯02内堆积，电机长时间运行之后温度较高。可见，现有技术仍然不能很好地解决电机的散热问题。

因此，如何提高电机的散热效率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种铁芯的冷却增强结构，该结构可以有效增强电机的散热效率。本实用新型的另一个目的是提供一种包括该铁芯的冷却增强结构的轴向磁场电机。

为了达到上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种铁芯的冷却增强结构，包括铁芯、壳体和热管，所述壳体的内部设有冷却水道，所述壳体用于安装所述铁芯的内壁上开设有与所述冷却水道连通的通孔，所述铁芯的底面开设有延伸至铁芯齿部内侧的盲孔，所述热管的一端伸入所述盲孔内且另一端贯穿所述通孔并伸入到所述冷却水道内，所述热管与所述通孔密封连接。

优选地，所述通孔位于所述壳体内壁表面的一端设有沉孔密封面，所述热管的外周设有与所述沉孔密封面密封连接的密封凸缘。

优选地，所述密封凸缘与所述沉孔密封面之间通过焊接密封连接或通过密封胶连接。

优选地，所述通孔的中心线相对所述壳体的内壁表面垂直布置，所述盲孔的中心线相对所述铁芯的底面垂直布置。

优选地，所述通孔和所述盲孔均与所述热管过盈配合。

优选地，所述热管的横截面为圆形。

优选地，所述铁芯的底面与四周与所述壳体的内壁之间填充有导热硅脂或导热胶。

优选地，所述铁芯的底面开设有与各个所述铁芯齿部一一对应的多个所述盲孔，所述壳体的内壁开设有与各个所述盲孔一一对应的多个所述通孔，每个所述通孔中布置有一个所述热管。

优选地，多个所述盲孔沿周向围绕所述铁芯的轴心均匀分布。

本实用新型提供的铁芯的冷却增强结构，包括铁芯、壳体和热管，壳体的内部设有冷却水道，壳体用于安装铁芯的内壁上开设有与冷却水道连通的通孔，铁芯的底面开设有延伸至铁芯齿部内侧的盲孔，热管的一端伸入盲孔内且另一端贯穿通孔并伸入到冷却水道内，热管与通孔密封连接。本方案在铁芯与壳体之间布置有热管，并且使热管的一端伸入铁芯内部且另一端伸入壳体的冷却水道中，充分利用热管的快速导热特性，可以将铁芯内部的热量快速地传导到循环冷却液，从而使热量传递至电机外部。本方案有效地增强了电机的散热效率，且热管结构简单、便于布置，可进一步减小电机体积。

本实用新型还提供了一种轴向磁场电机，包括如上所述的铁芯的冷却增强结构。该轴向磁场电机产生的有益效果的推导过程与上述铁芯的冷却增强结构带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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获得其他的附图。

图1为现有技术中的电机的内部结构示意图；

图2为现有技术中的电机的侧向剖视图；

图3为本实用新型具体实施例中的热管的结构示意图；

图4为本实用新型具体实施例中的壳体的结构示意图；

图5为本实用新型具体实施例中的壳体的纵向剖视图；

图6为本实用新型具体实施例中的铁芯的结构示意图；

图7为本实用新型具体实施例中的铁芯的纵向剖视图；

图8为本实用新型具体实施例中将热管插入壳体的通孔之前的示意图；

图9为本实用新型具体实施例中将热管插入壳体的通孔之后的示意图；

图10为本实用新型具体实施例中将热管插入壳体的通孔之后的侧向剖视图；

图11为本实用新型具体实施例中将铁芯装入壳体之前的示意图；

图12为本实用新型具体实施例中将铁芯装入壳体之后的示意图；

图13为本实用新型具体实施例中将线圈装入铁芯之后的示意图；

图14为本实用新型具体实施例中将线圈装入铁芯之后的侧向剖视图。

图1和图2中的各附图标记的含义如下：

01-壳体、02-铁芯、03-线圈、04-水道；

图3至图14中的各附图标记的含义如下：

1-热管、11-密封凸缘、2-壳体、21-通孔、22-沉孔密封面、3-冷却水道、4-铁芯、41-盲孔、5-线圈。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参照图3至图14，图3为本实用新型具体实施例中的热管的结构示意图；图4和图5分别为本实用新型具体实施例中的壳体的结构示意图以及壳体的纵向剖视图；图6和图7分别为本实用新型具体实施例中的铁芯的结构示意图以及铁芯的纵向剖视图。图8至图10依次为本实用新型具体实施例中将热管插入壳体的通孔之前、之后及插入之后的侧向剖面的示意图；图11和图12分别为本实用新型具体实施例中将铁芯装入壳体之前和之后的示意图；图13和图14分别为本实用新型具体实施例中将线圈装入铁芯之后的示意图以及侧向剖视图。

为了提高电机的散热效率，本实用新型提供了一种铁芯的冷却增强结构，包括铁芯4、壳体2和热管1，壳体2的内部设有冷却水道3，壳体2用于安装铁芯4的内壁上开设有与冷却水道3连通的通孔21，铁芯4的底面开设有延伸至铁芯齿部内侧的盲孔41，热管1的一端伸入盲孔41内且另一端贯穿通孔21并伸入到冷却水道3内，热管1与通孔21密封连接，保证将冷却水道3密封。

本方案中使用的热管1是一种传热元件。本方案充分利用了热传导原理与热管1相变介质的快速热传递性质，能够透过热管1将发热物体的热量迅速传递到热源外。热管1的导热能力超过任何已知金属的导热能力，普通金属的导热系数在10²数量级，而热管1的导热系数达到了10⁵数量级，可见，热管1的导热能力高出现有普通金属上千倍。

本方案在铁芯4与壳体2之间布置有热管1，并且使热管1的一端伸入铁芯4内部且另一端伸入壳体2的冷却水道3中，充分利用热管1的快速导热特性，可以将铁芯4内部的热量快速地传导到循环冷却液，从而使热量传递至电机外部。本方案采用热管1增强散热，有效地增强了电机的散热效率，且热管结构简单、便于布置，可进一步减小电机体积。

优选地，通孔21位于壳体2内壁表面的一端设有沉孔密封面22，热管1的外周设有与沉孔密封面22密封连接的密封凸缘11。当热管1插入通孔21之后，不仅便于在密封凸缘11与沉孔密封面22之间进行密封处理，还可以利用密封凸缘11与沉孔密封面22的相互限位来锁定热管1相对通孔21的位置。另外，热管1的下端或两端通过封口设计实现密封，保证冷却水道3中的循环冷却液不会接触到壳体2表面的铁芯4。

需要说明的是，本方案中可以优选地将热管1外周的密封凸缘11的轴向厚度设计为小于等于沉孔密封面22的深度，如此设置，当热管1插入固定于通孔21之后，密封凸缘11的外表面低于壳体2的内壁表面，这样在安装铁芯4的时候，就可以保证铁芯4的底面与壳体2的内壁表面良好贴合，从而保证铁芯4与壳体2之间的有效热传递。

另外，本方案还可以在盲孔41的端口处设计有沉孔或倒角。

需要说明的是，电磁计算结果表明，在正对铁芯齿部的位置进行打孔，不会对电机的电磁性能产生影响。因此，在一种优选方案中，本方案将盲孔41的中心线设计为与铁芯齿部的对称面重合布置，如此可以保证盲孔41与铁芯齿部位置对正。

需要说明的是，本方案中可以通过多种方式实现热管1与通孔21之间的密封连接，例如通过密封胶连接，或者通过焊接密封连接，或者通过过盈配合，或者通过在热管1与通孔21之间设置环形密封圈等方式，均能够起到密封连接的作用。在一种优选方案中，密封凸缘11与沉孔密封面22之间通过焊接密封连接或通过密封胶连接，即，当热管1固定于通孔21中时，密封凸缘11的下端面与沉孔密封面22贴合，两个面之间可以通过设置平面密封胶的方式实现密封连接固定，也可以通过将密封凸缘11外周焊接密封于沉孔密封面22的内圈的方式实现两者之间的密封连接固定。

需要说明的是，本方案中的通孔21可以有多种布置方式，具体的，通孔21的中心线可以设计为与壳体2的内壁表面垂直布置，也可以设计为与壳体2的内壁表面相对倾斜布置。在一种优选方案中，通孔21的中心线相对壳体2的内壁表面垂直布置，盲孔41的中心线相对铁芯4的底面垂直布置，如图5和图7所示。

需要说明的是，本实用新型中的通孔21与热管1之间可以通过过盈配合、过渡配合或间隙配合等方式进行配合，盲孔41与热管1的配合方式与通孔21与热管1的配合方式类似。优选地，本方案中的通孔21和盲孔41均与热管1过盈配合。如此设置，不仅可以保证热管1与两孔内壁的充分接触，还可以避免热管1与孔内壁存在间隙时导致的振动异响等问题。

需要说明的是，本方案中的热管1可以设计为多种结构形式，具体的，热管1整体呈柱状结构，其横截面可以设计为圆形、椭圆形、方形或其他多边形等，在一种优选方案中，热管1的横截面为圆形，即，热管1设计为圆柱形结构。

优选地，铁芯4与壳体2的内壁之间填充有导热硅脂或导热胶。如此设置，可以进一步提高铁芯4与壳体2之间的导热性能。具体的，本方案可以在铁芯4的底面和四周位置均填充导热硅脂或导热胶，从而实现铁芯4与壳体之间的无缝式接触固定，使其散热面积达到最大化。

需要说明的是，本实用新型可以设置一个或多个热管1，为了进一步提高电机的散热性能，优选地，铁芯4的底面开设有与各个铁芯齿部一一对应的多个盲孔41，壳体2的内壁开设有与各个盲孔41一一对应的多个通孔21，每个通孔21中布置有一个热管1，如图8和图9所示。如此设置，可以使整个铁芯4的周向的各个铁芯齿部均能够得到有效散热，从而进一步提高电机整体的散热性能。

需要说明的是，上述多个热管1可以均匀布置于铁芯4周向，也可以不均匀布置。为了使铁芯4整体质量分布更加均匀，进一步优选地，本方案中将多个盲孔41沿周向围绕铁芯4的轴心均匀分布，相应地，多个通孔21也沿周向围绕铁芯4的轴心均匀分布，如此布置，不仅使得组装后的铁芯4质量分布均匀，使铁芯4的质心与中心位置重合，减小振动的产生，而且还便于进行铁芯4以及壳体2的钻孔加工操作。

下面，请参照图8至图14，介绍一下本方案中电机的组装过程：

首先，将热管1的下端插入到壳体2的通孔21中，当热管1插入固定于通孔21之后，热管1的下端伸入到冷却水道3中并与循环冷却液接触，热管1的上端则伸出于壳体2表面，热管1中部的密封凸缘11嵌入到通孔21上端的沉孔密封面22中，密封凸缘11的上表面与壳体2的内壁表面齐平或者低于壳体2的内壁表面；再采取焊接或者平面密封胶的方式将密封凸缘11和沉孔密封面22密封，从而密封住下方的冷却水道3，如图9和图10所示；然后，将铁芯4装配到壳体2内，铁芯4底面上的盲孔41分别与热管1一一对应，当热管1的上部插入到铁芯4下方的盲孔41中后，铁芯4的底面与壳体2的内壁表面贴合，再使用导热硅脂或导热胶填充铁芯4与壳体2之间的缝隙；最后，将线圈5装配到铁芯3的槽中，完成铁芯4及线圈5的装配，如图13和图14所示。

本实用新型还提供了一种轴向磁场电机，包括如上所述的铁芯的冷却增强结构。轴向磁场电机也称为盘式电机。该轴向磁场电机产生的有益效果的推导过程与上述铁芯的冷却增强结构带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。

以上对本实用新型所提供的铁芯的冷却增强结构和轴向磁场电机进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。