电动汽车用电机的水道结构、机壳及电机的制作方法

1.本申请涉及电动汽车技术领域，尤其涉及电动汽车用电机的水道结构、机壳及电机。


背景技术：

2.电动汽车驱动电机的功率密度越来越高，所以对于电机散热性能也提出更高的要求。
3.相关技术中，电机例如液冷电机的水道分为往返式水道和螺旋式水道。其中，往返式水道因为往返次数多，水道的流阻很大，对于水泵功率的要求较高，且往返式水道结构对应的机壳，其两端需要采用额外的工艺进行封堵，额外增加成本及有渗漏风险，但往返式水道散热效果比一般的螺旋式水道更好。其中，螺旋式水道所对应的机壳通常采用低压铸造，机壳内外壁较厚，机壳重量重，因工艺特性导致水道的螺旋圈数少、水道过水面积较小，水道轴向长度占机壳总长度较低，使得散热能力较弱。
4.因此，相关技术中的电机的水道结构设计都具有一些缺陷，有待改进。


技术实现要素：

5.为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本申请提供一种电动汽车用电机的水道结构、机壳及电机，能够实现低流阻和高散热性。
6.本申请第一方面提供一种电动汽车用电机的水道结构：
7.所述水道结构包括由电机内壳上设置的筋条所构成的水道回路，所述水道回路与所述电机的外壳配合形成所述水道结构；
8.其中，所述水道回路包括：进水端及出水端、螺旋通道和往返通道；
9.所述水道回路由所述进水端至所述出水端之间，沿所述电机内壳的周面布置；
10.所述螺旋通道，设置于所述进水端与所述出水端之间，在所述周面上螺旋延伸；
11.所述往返通道，设置于所述周面上且具有流道折返部；
12.所述螺旋通道与所述往返通道连通。
13.在一种实施方式中，所述进水端和/或所述出水端连接所述螺旋通道；或者，
14.所述进水端和/或所述出水端连接所述往返通道。
15.在一种实施方式中，所述进水端设有两个进水口，所述螺旋通道构成双螺旋结构；所述往返通道设有对应于所述螺旋通道的两个入水口以及两个出水口；或，
16.所述进水端设有一个进水口，所述螺旋通道构成单螺旋结构；所述往返通道设有对应于所述螺旋通道的一个入水口以及一个出水口。
17.在一种实施方式中，所述螺旋通道的数量为两个，所述往返通道的数量为一个或多个。
18.在一种实施方式中，所述往返通道位于所述内壳周面的中间，其两端分别与螺旋通道连通；或，
19.所述往返通道位于所述内壳周面的一侧，其一端与螺旋通道连通。
20.在一种实施方式中，所述流道折返部呈一端较小而另一端较大的喇叭口形状；和/或，
21.位于所述流道折返部的筋条的伸出长度，沿从流入到流出方向逐步变短。
22.本申请第二方面提供一种电动汽车用电机的机壳：
23.包括内壳与外壳；
24.所述内壳的两端与所述外壳密封连接；
25.所述内壳与所述外壳之间间隔设置有筋条，所述筋条设于所述内壳上构成水道回路，所述水道回路与所述外壳配合构成前述的水道结构。
26.在一种实施方式中，所述筋条设置在所述内壳的外周壁上。
27.在一种实施方式中，所述外壳包括呈筒状的第一壁部以及设置在其一端的端盖，所述外壳还包括一开口；
28.所述内壳包括呈筒状的第三壁部以及设置在其一端的法兰盘；
29.所述法兰盘与所述外壳固定连接；
30.所述第三壁部的外周两端分别设有密封圈；远离所述法兰盘的所述内壳的另一端端面设有密封圈。
31.本申请第三方面提供一种电动汽车用电机：
32.包括前述的电动汽车用电机的机壳，还包括有安装在所述机壳内的转子和定子。
33.本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
34.本申请提供的电动汽车用电机的水道结构，包括由电机内壳上设置的筋条所构成的水道回路，所述水道回路与所述电机的外壳配合形成所述水道结构；其中，所述水道回路包括：进水端及出水端、螺旋通道和往返通道；所述螺旋通道，设置于所述进水端与所述出水端之间，在所述周面上螺旋延伸；所述往返通道，设置于所述周面上且具有流道折返部；所述螺旋通道与所述往返通道连通。与相关技术相比，本申请的技术方案采用螺旋+往返复合结构，相对于相关技术中单纯往返式水道的水道流阻很大的缺点，本申请的方案利用了螺旋通道，使得流阻较低；相对于相关技术中单纯螺旋式水道的散热能力较弱的缺点，本申请的方案利用了往返通道，使得提高了散热能力，因此本申请的技术方案采用螺旋+往返复合结构，使得水道能够实现低流阻和高散热性。也即本申请方案利用螺旋通道与往返通道结合，既克服了相关技术中采用单纯往返式水道存在的缺陷，也克服了相关技术中采用单纯螺旋式水道存在的缺陷，在保证过水面积的同时，具有较低流阻和高散热性的效果。
35.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
36.通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
37.图1是本申请实施例示出的迷宫式水道结构示意图；
38.图2是本申请实施例示出的机壳爆炸结构示意图；
39.图3是本申请实施例示出的机壳剖面结构示意图；
40.图4是本申请实施例示出的机壳剖面另一结构示意图；
41.图5是本申请实施例示出的迷宫式水道水流方向示意图；
42.图6是本申请实施例示出的另一迷宫式水道结构示意图。
具体实施方式
43.下面将参照附图更详细地描述本申请的优选实施方式。虽然附图中显示了本申请的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。
44.在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
45.应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
46.在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
47.除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
48.相关技术中的水道，采用单纯往返式水道结构，存在水道的流阻很大的缺点，采用单纯螺旋式水道，存在水道面积小以及散热能力较弱的缺点。针对上述问题，本申请提供一种电动汽车用电机的水道、机壳及电机，能够实现低流阻和高散热性。
49.以下结合附图详细描述本申请实施例的技术方案。
50.本申请实施例的水道类似迷宫，也可以称为迷宫式水道，以下内容以统称为迷宫式水道为例说明。
51.图1是本申请实施例示出的迷宫式水道结构示意图。
52.参见图1，电动汽车用电机的迷宫式水道100，包括由电机内壳上设置的筋条所构成的水道回路，其中水道回路与电机的外壳配合形成迷宫式水道100；其中，水道回路包括：
包括进水端1及出水端2、螺旋通道3和往返通道4。由进水端1至出水端2，迷宫式水道100的水道回路整体沿电机内壳的周面布置；螺旋通道3，设置于进水端1与出水端2之间，其在周面上螺旋延伸；往返通道4，其设置于周面上且具有流道折返部401；螺旋通道3与往返通道4连通。其中，进水端1和/或出水端2连接螺旋通道3；或者，进水端1和/或出水端2连接往返通道4。
53.需要说明的是，连通是指两者之间能实现流体的流动。进水端1及出水端2的位置只是举例说明但不局限于此。本实施例中，螺旋通道3与往返通道4是在整个流道上根据水流情况进行了分段，即在整个流道上，如水流按照左螺旋或右螺旋中一种方式前进，当水流前进到一定位置后，不再按原有的螺旋方向继续前进，而在该位置折返流动，最终由流道流出，则应理解为具有螺旋通道3和往返通道4。在本实施例中，参考图1所示，水流先通过左螺旋方向的螺旋通道3行进，当其行进到折返部401时，不再按原来的左螺旋方式行进，此时水流在此处折返，最后以右螺旋的方式行进，直到将水由出水端2排出，因此，在折返部401之前，可以理解为具有第一个螺旋通道，而折返部401之后可以理解为具有第二个螺旋通道，而位于第一个螺旋通道和第二个螺旋通道之间的部分，则可以理解为往返通道4。可见，本申请方案中，水道在电机内壳周面的两端(两侧)走势可以为螺旋式，螺旋式水道一般流阻较低，在电机内壳周面的中间也即水道中间设计了一个往返回路，可以增加过水面积，往返回路一般散热性较好，因此使得水道兼顾了低流阻和高散热性两种优势。
54.当然，可以理解的是，若第一个螺旋通道和第二个螺旋通道与折返部401之间通过其它形状的连接通道与之相接，则位于第一个螺旋通道和第二个螺旋通道之间的该连接通道与折返部共同构成本申请中的往返通道4。
55.在本申请中，利用进水端1和/或出水端2连接于螺旋通道3；或者，进水端1和/或出水端2连接于往返通道4，均可以达到本申请的目的。因此，在本申请中，螺旋通道3可以为单个，也可以为间隔设置的多个，例如通过往返通道4间隔设置若干个螺旋通道3。当螺旋通道3的数量大于1个时，这些螺旋通道3可以为同向的螺旋方向，例如均为左螺旋或者均为右螺旋，也可以为不同的螺旋方向，例如一部分为左螺旋另一部分为右螺旋。
56.与相关技术相比，本申请的技术方案采用螺旋+往返复合结构，相对于相关技术中单纯往返式水道的水道流阻很大的缺点，本申请的方案利用了螺旋通道，使得流阻较低；相对于相关技术中单纯螺旋式水道的散热能力较弱的缺点，本申请的方案利用了往返通道，使得提高了散热能力。因此本申请的技术方案采用螺旋+往返复合结构，使得水道能够实现低流阻和高散热性，也即利用螺旋通道与往返通道结合，既克服了相关技术中采用单纯往返式水道存在的缺陷，也克服了相关技术中采用单纯螺旋式水道存在的缺陷，在保证过水面积的同时，具有较低流阻和高散热性的效果。
57.参考图1所示，进一步地，进水端1可以设有两个进水口101、102但不局限于此，第一螺旋通道30构成双螺旋结构，两个进水口101、102对应于第一螺旋通道30的两个进水口。往返通道4设有对应于第一螺旋通道30的两个入水口301以及两个出水口302。冷却水在往返通道4折返后，进入第二螺旋通道31，最后汇合于出水端2排出。
58.在其它实施方式中，进水端1也可设一个进水口，这样螺旋通道3构成单螺旋结构，此时往返通道4设有对应于螺旋通道3的一个入水口以及一个出水口。
59.本实施例中，参考图1所示，流道中的折返部401呈一端较小而另一端较大的喇叭
口形状。这是因为由第一螺旋通道30流入的冷却水分为两股，通过折返后同样形成两股排出，这样在折返部401附近就构成4条通道并排的布局(两进两出)，可以使进入折返部401的水流和流出折返部401的水流在该折返部401附近不形成较大角度的转向，减小冷却水的流阻。
60.参考图1所示，一种较佳的结构是，由第一螺旋通道30流入的冷却水，其流入口不平齐，折返后流出的冷却水，其流出口也不平齐。也就是说，往返通道4的中间折返部401区域的筋条也即加强筋的伸出长度，从流入到流出方向，逐步变短。通过对往返位置即折返部401区域所设置的加强筋进行仿真优化，本申请将在弯折处水道即往返通道4的加强筋的伸出长度，从流入到流出的方向，将加强筋的伸出长度逐步变短(可同时参见图1和图5所示)。具体来说，在折返部401区域，流入口相对流出口更靠近折返部401的顶端，从右至左，第一开口最高，第二开口其次，以此方式排列，即两个入水口301以及两个出水口302的开口大致构成一斜面。通过该设计，使得水流过渡更好，形成的是层流而不会形成杂乱无章的湍流，对水道带走热量有明显优化作用。
61.图2是本申请实施例示出的机壳爆炸结构示意图；图3是本申请实施例示出的机壳剖面结构示意图；图4是本申请实施例示出的机壳剖面另一结构示意图；图5是本申请实施例示出的迷宫式水道水流方向示意图。
62.参考图2
‑
5所示，另一方面，本申请提供一种电动汽车用电机的机壳20，其包括内壳201与外壳202，内壳201的两端与外壳202密封连接例如通过密封圈5密封连接，内壳201与外壳202之间间隔设置有筋条2011，筋条2011作为加强筋。筋条2011设于内壳201上构成水道回路，水道回路与外壳202配合分隔构成迷宫式水道100。本申请通过内外机壳也即内壳201与外壳202互相配合，机壳20的轴向和径向上通过密封圈5实现水道密封。
63.具体地，筋条2011设置在内壳201的外周壁上。在一较佳实施例中，筋条2011与内壳201可以一体铸造成型，其厚度约6mm，高度约6mm。相邻的筋条2011之间间距约15mm，也就是单个过水通道的轴向宽度约为15mm。需说明的是，上述间距只是举例说明但不局限于此。通过内壳201的筋条2011分隔构成水道回路，配合外壳202之后形成前述实施例中的迷宫式水道100。也即，电机的机壳20，通过内壳201的加强筋来设计水道回路，配合外壳202之后形成机壳20的迷宫式水道100。迷宫式水道100可以在初段为右螺旋通道，右螺旋通道延伸到折返部401与往返通道4连通，往返通道4尾端连通一左螺旋通道。可以理解的是，对应于螺旋通道3，筋条2011在内壳201的外壁上周向延伸形成螺旋线。
64.外壳202包括呈筒状的第一壁部2023以及设置在其一端的端盖2024，外壳202还包括一开口2025；内壳201包括呈筒状的第三壁部2012以及设置在其一端的法兰盘2013；法兰盘2013与外壳202连接例如固定连接；第三壁部2012的外周两端分别设有密封圈5；远离法兰盘2013的内壳201的另一端端面也设有密封圈5。
65.其中，密封圈5可以为具有弹性的o形圈，通过设置o形圈使得内壳201和外壳202之间能够实现轴向和径向上的密封，从而能比较好解决密封问题。
66.其中，外壳202与端盖2024可以为一体铸造成型，例如采用高压铸造成型，外壳202的外周壁上设有若干加强筋，例如外壳202的外周壁上设有环形的加强筋，加强筋的厚度约6mm，高度约6mm。外壳202上设有进冷水接口2021和出热水接口2022。需说明的是，进冷水接口2021和出热水接口2022的位置只是举例说明但不局限于此。当外壳202与内壳201装配
后，两者之间构成封闭空间，而位于内壳201上的多个筋条2011将该封闭空间隔断，构成迷宫式水道100，也即通过内壳201的加强筋形成水道回路，配合外壳202之后形成机壳20的迷宫式水道100，利用了内壳201和外壳202的自身结构限定出了迷宫式水道100。
67.需要说明的是，本申请中所指的“水”可以为冷却电机用的冷却液，例如一般指乙二醇水溶液。
68.可见，本申请提供的技术方案，水道过水面积(或对流换热面积)很大，水道的阻隔筋也即内壳201外周壁上的筋条2011较薄，所以水道轴向长度占机壳总长度的比例也很高。由于对流换热面积大，水道轴向尺寸与机壳尺寸的占比大，因此散热效果良好。另外，由于是内、外机壳配合形成的水道，所以机壳相比单纯往返式或螺旋式水道的铸造机壳的壁厚更薄，机壳重量更轻。由于机壳壁厚薄，重量轻，因此相比单纯往返式或螺旋式水道的机壳可以减重2kg以上。另外，由于流阻小，因此还可以减小整车水泵的功耗。
69.参考图5所示，图5中箭头所指方向为水流方向，当水流到达折返部401时，因折返部401的阻隔作用，水流改变原有的前进方向，折返后再由螺旋通道3流出。
70.图6是本申请实施例示出的另一迷宫式水道结构示意图。
71.本申请可以依靠机壳内壳上不同的加强筋的设计与外壳的配合，构成形式多样的水道，例如可以变化为没有往返的全螺旋通道，也可以将其中的一个往返通道增加为多往返通道，也可以将往返通道的往返位置设置在内壳周面的中间变为在内壳周面的两侧中的一侧往返，例如在左侧往返的变形方案参见图6。
72.参考图6所示，示出了本申请又一实施例的迷宫式水道结构，往返通道可以位于整个流道的初始段，也即内壳周面的一侧。同样，只需在电机壳体上设置对应的筋条形成水道回路，配合外壳构成该迷宫式水道结构即可，对于机壳未做图示。
73.或者，在其它实施方式中，可以将往返通道设置在整个流道的两端，中间为螺旋通道；又或者，在这个流道中，通过间隔设置多个螺旋通道和多个往返通道，只要不影响流道的布局即可。这些未示出的实施例，凡是利用本申请螺旋通道结合往返通道的原理，均不应限制在本申请之外。
74.综上所描述，本申请的方案，采用内壳和外壳的双机壳拼合结构，壳和外壳的拼合形成一个螺旋+往返的复合型式的迷宫式水道，水道之间靠加强筋阻隔，外观看去像迷宫的形状。本申请提供的复合型式的迷宫式水道，水道的螺旋圈数多，水道过水面积很大，水道轴向长度占机壳总长度很高，而且流阻较低，经流体仿真显示散热性能优异，因此兼顾了低流阻和高散热性两种优势。
75.再一方面，与前述迷宫式水道结构和机壳相对应，本申请还提供一种电动汽车用电机，其包括前述任一实施例中的机壳，还包括有安装在机壳内的转子和定子(未图示)，在电机壳体中安装转子和定子，可利用本领域的相关技术手段实现，在此不作详述。本申请方案应用到电机时，能有效地控制电机机壳的重量，有效控制制造成本。
76.以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。