一种轮毂电机定子蒸发冷却装置

本发明涉及电动汽车轮毂电机，尤其涉及一种轮毂电机定子蒸发冷却装置。

背景技术：

1、电动汽车的轮毂电机驱动系统通过将动力、传动与制动装置等整合安装在汽车轮毂内部，省去了离合器、传动、变速器、差速器等复杂的机械结构，使得车辆整体系统结构得到极大的简化，具有功率密度高、集成度高、控制更加方便灵活等优点，轮毂电机大多采用外转子，电机的定子铁心在内部，传热路径较长，瞬态热量不能快速排散，轮毂电机产生的热量很少能通过机壳外部散出，且汽车的运行工况比较复杂，频繁的启停、爬坡、加速等工况变化，要求驱动电机在低速时也具有较大的输出转矩和较强的过载能力，这会导致电机产生大量的热，如果热量不能及时的散发出去，电机的温度将会持续升高，达到一定温度后电机的永磁体就会发生过热退磁现象，过高的温度还会烧坏绕组线圈，进而对电机产生负面影响，影响电机的稳定性。

2、电机常用的冷却方式主要有空冷结构和水冷结构，采用空气冷却结构的电机，一般功率等级较低，对散热需求也不高，且空气冷却效果受外界环境影响比较大，冷却效率不高，而且由于机舱需要通风，会造成风沙和潮气侵蚀电机的问题，从而对电机的可靠性和工作寿命带来不利的影响，而高功率的电机一般采用水冷才能满足散热需求，虽然水冷结构的冷却效果较好，但是在使用过程中，冷却水如果泄漏就会引起短路，造成重大损失，因此，需要水冷系统具有绝对良好的密封性能，或者需要加入复杂庞大的去离子水处理系统，冬季还需要对冷却管道进行防腐处理，防止冷却水中的防冻剂腐蚀管道，比较繁琐。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种轮毂电机定子蒸发冷却装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种轮毂电机定子蒸发冷却装置，用于电动汽车中对轮毂电机定子的高效控温，包括风冷器、出液管、集气管和集合件，所述风冷器设置在汽车顶部或侧部，所述集合件固定设置在定子内部，所述集合件包括分液环和集气环，所述出液管连接在风冷器与分液环之间，所述集气管连接在风冷器与集气环之间，所述定子一侧内壁上间隔开设有多个分液口，定子另一侧内壁上间隔开设有多个出气口，所述分液环同时与多个分液口对应连接，集气环同时与多个出气口对应连接，所述出液管通过分液环、定子、集气环与集气管连通。

3、进一步的，多个所述分液口沿定子周向设置，多个所述出气口沿定子周向设置，所述分液口均通过管道与出气口连通，所述分液环和集气环均为圆环状。

4、进一步的，所述分液环和集气环间隔设置在定子内壁上，所述分液环和集气环均与定子插接，分液环和集气环同轴设置，所述分液环和集气环的外表面均与定子内壁贴合且固定连接，所述分液环与定子之间、集气环与定子之间均通过环氧树脂进行密封。

5、进一步的，所述定子外侧沿圆周方向设有多个齿极，每个齿极内部均开设有第一支管道、第二支管道和第三支管道，一个齿极一端对应设置一个分液口，另一端对应设置一个出气口，分液口通过第一支管道、第二支管道、第三支管道与出气口连通。

6、进一步的，所述第一支管道和第三支管道均沿定子的径向方向设置，所述第二支管道沿平行于定子轴线的方向设置。

7、进一步的，所述第一支管道和第二支管道内表面采用疏水微纳结构，所述第三支管道内表面采用亲水微纳结构。

8、进一步的，所述分液环内侧开设有一个进液口，所述分液环外侧中部开设有分液凹槽，所述分液凹槽呈环形，分液凹槽沿分液环周向设置，所述进液口通过分液凹槽、分液口与第一支管道连通。

9、进一步的，所述集气环内侧开设有一个集气口，所述集气环外侧中部开设有集气凹槽，所述集气凹槽呈环形，集气凹槽沿集气环周向设置，所述集气口通过集气凹槽、出气口与第三支管道连通。

10、进一步的，所述风冷器中部设置有多个散热片，散热片分布在风冷器上下两个表面上，所述风冷器一端侧壁开设有出液口，风冷器另一端侧壁开设有进气口，所述出液管一端与出液口连通，出液管另一端与进液口连通，所述集气管一端与进气口连通，集气管另一端与集气口连通。

11、进一步的，所述风冷器内储存有相变换热工质，液态的相变换热工质从出液口流出风冷器，气态的相变换热工质从进气口进入风冷器，所述相变换热工质的沸点范围为-30℃~70℃。

12、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

13、1.本发明提供的一种轮毂电机定子蒸发冷却装置，设置的支管道布置在定子齿极内部，降低涡流损耗，缩短传热路径，实现绕组线圈的快速冷却，风冷器设置在汽车顶部或侧部，依靠相变换热工质密度差实现相变换热工质的自然循环冷却，有效控制轮毂电机的温度，保证轮毂电机的平稳运行。

14、2.本发明提供的一种轮毂电机定子蒸发冷却装置，具有根据热负荷自适应调节冷却能力的特点，低沸点相变换热工质蒸发过程的快慢与轮毂电机的热负荷密切相关，轮毂电机低负荷运行时，低沸点液体流过微通道，液体相变量少，产生汽泡少，主要以对流换热的方式实现绕组线圈的冷却，轮毂电机高热负荷运行时，线圈发热量升高，液体相变量增加，会产生更多汽泡，快速带走热量，保证定子温度的稳定性。

15、3.本发明提供的一种轮毂电机定子蒸发冷却装置，通过分液环和第一支管道对低沸点冷却液体实现分流，集气环和第三支管道对气液混合物实现汇流，第二支管道实现第一支管道和第三支管道的连接，在齿极中开设支管道，缩短传热路径，实现近热源冷却，支管道内表面设计不同的亲疏水微纳结构，以实现蒸发换热过程中各个子过程的调控，提高线圈表面整体温度的均匀性。

16、4.本发明提供的一种轮毂电机定子蒸发冷却装置，通过风冷器实现低沸点相变换热工质在定子内的蒸发冷却循环，各连接处均做密封处理，降低液态相变换热工质漏出的可能性，减少相变换热工质的损耗，加强了该装置的控温能力。

技术特征：

1.一种轮毂电机定子蒸发冷却装置，用于电动汽车中对轮毂电机定子(5)的高效控温，其特征在于：包括风冷器(1)、出液管(2)、集气管(3)和集合件(4)，所述风冷器(1)设置在汽车顶部或侧部，所述集合件(4)固定设置在定子(5)内部，所述集合件(4)包括分液环(41)和集气环(42)，所述出液管(2)连接在风冷器(1)与分液环(41)之间，所述集气管(3)连接在风冷器(1)与集气环(42)之间，所述定子(5)一侧内壁上间隔开设有多个分液口(51)，定子(5)另一侧内壁上间隔开设有多个出气口(55)，所述分液环(41)同时与多个分液口(51)对应连接，集气环(42)同时与多个出气口(55)对应连接，所述出液管(2)通过分液环(41)、定子(5)、集气环(42)与集气管(3)连通。

2.根据权利要求1所述的一种轮毂电机定子蒸发冷却装置，其特征在于：多个所述分液口(51)沿定子(5)周向设置，多个所述出气口(55)沿定子(5)周向设置，所述分液口(51)均通过管道与出气口(55)连通，所述分液环(41)和集气环(42)均为圆环状。

3.根据权利要求1所述的一种轮毂电机定子蒸发冷却装置，其特征在于：所述分液环(41)和集气环(42)间隔设置在定子(5)内壁上，所述分液环(41)和集气环(42)均与定子(5)插接，分液环(41)和集气环(42)同轴设置，所述分液环(41)和集气环(42)的外表面均与定子(5)内壁贴合且固定连接，所述分液环(41)与定子(5)之间、集气环(42)与定子(5)之间均通过环氧树脂进行密封。

4.根据权利要求2所述的一种轮毂电机定子蒸发冷却装置，其特征在于：所述定子(5)外侧沿圆周方向设有多个齿极(56)，每个齿极(56)内部均开设有第一支管道(52)、第二支管道(53)和第三支管道(54)，一个齿极(56)一端对应设置一个分液口(51)，另一端对应设置一个出气口(55)，分液口(51)通过第一支管道(52)、第二支管道(53)、第三支管道(54)与出气口(55)连通。

5.根据权利要求4所述的一种轮毂电机定子蒸发冷却装置，其特征在于：所述第一支管道(52)和第三支管道(54)均沿定子(5)的径向方向设置，所述第二支管道(53)沿平行于定子(5)轴线的方向设置。

6.根据权利要求4所述的一种轮毂电机定子蒸发冷却装置，其特征在于：所述第一支管道(52)和第二支管道(53)内表面采用疏水微纳结构，所述第三支管道(54)内表面采用亲水微纳结构。

7.根据权利要求4所述的一种轮毂电机定子蒸发冷却装置，其特征在于：所述分液环(41)内侧开设有一个进液口(411)，所述分液环(41)外侧中部开设有分液凹槽(412)，所述分液凹槽(412)呈环形，分液凹槽(412)沿分液环(41)周向设置，所述进液口(411)通过分液凹槽(412)、分液口(51)与第一支管道(52)连通。

8.根据权利要求7所述的一种轮毂电机定子蒸发冷却装置，其特征在于：所述集气环(42)内侧开设有一个集气口(421)，所述集气环(42)外侧中部开设有集气凹槽(422)，所述集气凹槽(422)呈环形，集气凹槽(422)沿集气环(42)周向设置，所述集气口(421)通过集气凹槽(422)、出气口(55)与第三支管道(54)连通。

9.根据权利要求8所述的一种轮毂电机定子蒸发冷却装置，其特征在于：所述风冷器(1)中部设置有多个散热片(11)，散热片(11)分布在风冷器(1)上下两个表面上，所述风冷器(1)一端侧壁开设有出液口(13)，风冷器(1)另一端侧壁开设有进气口(12)，所述出液管(2)一端与出液口(13)连通，出液管(2)另一端与进液口(411)连通，所述集气管(3)一端与进气口(12)连通，集气管(3)另一端与集气口(421)连通。

10.根据权利要求9所述的一种轮毂电机定子蒸发冷却装置，其特征在于：所述风冷器(1)内储存有相变换热工质，液态的相变换热工质从出液口(13)流出风冷器(1)，气态的相变换热工质从进气口(12)进入风冷器(1)，所述相变换热工质的沸点范围为-30℃～70℃。

技术总结
本发明涉及电动汽车轮毂电机技术领域，尤其涉及一种轮毂电机定子蒸发冷却装置，用于电动汽车中对轮毂电机的定子进行降温，包括风冷器、出液管、集气管和集合件，风冷器设置在汽车顶部或侧部，集合件固定设置在定子内部，集合件包括分液环和集气环，出液管连接在风冷器与分液环之间，集气管连接在风冷器与集气环之间，定子一侧内壁上开设有多个分液口，另一侧内壁上开设有多个出气口，分液环同时与多个分液口连接，集气环同时与多个出气口连接，出液管通过分液环、定子、集气环与集气管连通。本发明中，支管道布置在定子齿极内部，降低涡流损耗，缩短传热路径，依靠相变换热工质密度差实现相变换热工质的自然循环冷却，实现绕组线圈的快速冷却。

技术研发人员：史一涛,姬鹏,邬占川,张爱丽
受保护的技术使用者：河北工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/6/18