[发明专利]用于电机定子冷却的水套结构

说明书

技术领域

本发明与电机定子的散热装置有关，具体属于一种加强电机定子冷却的水套结构，可用于新能源汽车的高功率密度电机定子的冷却。

背景技术

热设计和热管理是新能源汽车面临的重大挑战之一，对于新能源汽车的驱动电机而言，由于电机安装空间和自身重量的限制，使得电机的体积结构越来越小，但对输出功率和输出扭矩的要求却越来越高，这就使得电机的冷却设计面临更大的技术问题。

目前，新能源汽车的驱动电机通常采用的是永磁同步电机，定子是三相绕组，转子是永磁材料，其中，定子的结构包括：1）定子铁芯，导磁较好的软铁材料，主要在磁路中发挥导磁的作用，它是由冲有齿槽的硅钢片一层一层的叠加起来，硅钢片的层与层之间通过绝缘膜进行隔离；2）定子绕组，由漆包铜线绕制而成，定子绕组套在铁芯的齿槽上，通电之后形成磁场；三相绕组在交流电的作用下，形成一个变化的磁场，驱动转子产生机械运动。

电机定子的铁芯上套有水套结构，可带走电机定子产生的热量。电机定子的热量主要由电机绕组和铁芯损耗产生，绕组产生的热量经过漆包材料和浸漆材料传递到铁芯上，与铁芯上产生的热量一起传递到水套上，水套上的热量再通过对流换热与水套内的冷却剂进行热交换，由冷却剂把电机定子产生的热量带走，从而起到冷却电机定子的作用。目前，市场上的新能源汽车驱动电机的水套结构多采用螺旋水道设计（如图1所示）、S形流道设计（如图2所示）或者平的水道设计（如图3所示）等，通过流体的流动计算分析发现，在这些流道的设计中，螺旋形水道设计和S形流道设计存在流阻较大或换热死区的问题，平的水道设计的换热能力不足，有一定的改善空间。

从上面的分析可知，在整个的热流路径内，冷却剂是热沉，改善水套的结构，提高水套与冷却剂之间的对流换热系数可以有效地提高电机的散热能力。另外，为了降低整个E-Drive（电驱动）冷却系统的压力，以及降低对水泵的要求，冷却系统需要考虑降低流道的流阻。因此，对电机的水套设计而言，提高流道的换热能力，降低电机流道的阻力成为电机水套的重要设计目标之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于电机定子冷却的水套结构，可以提高水套的散热能力，降低水套流道的流阻。

为解决上述技术问题，本发明提供的用于电机定子冷却的水套结构，包括水套本体、外壳，所述外壳与水套本体密封连接，外壳与水套本体之间形成供冷却剂流动的流道；

所述外壳和水套本体都具有一个冷却剂入口和一个冷却剂出口，水套本体的冷却剂入口和外壳的冷却剂入口相连通，水套本体的冷却剂出口和外壳的冷却剂出口相连通；

水套本体的冷却剂入口和冷却剂出口之间设有一隔断，水套本体的冷却剂入口远离隔断的一侧设有若干入口均流柱，水套本体的冷却剂出口远离隔断的一侧设有若干出口均流柱；

远离冷却剂入口的入口均流柱一侧和远离冷却剂出口的出口均流柱一侧之间的水套本体上分布有若干列扰流柱，相邻两列的扰流柱交错分布。

其中，所述靠近冷却剂入口的入口均流柱之间的间隙宽度小于远离冷却剂入口的入口均流柱之间的间隙宽度。所述靠近冷却剂出口的出口均流柱之间的间隙宽度小于远离冷却剂出口的出口均流柱之间的间隙宽度。

更佳的，所述水套本体上设有相同的凹坑，所述凹坑交错分布在同一列的扰流柱之间的间隙内。所述凹坑为凹点或沟槽。

优选的，所述隔断的顶部与外壳的内壁紧密贴合。所述扰流柱的顶部与外壳的内壁留有空隙或紧密贴合。

优选的，所述扰流柱为圆柱状、圆台状或带圆角的方形。

本发明不仅大幅度地减少了冷却剂流动的阻力，提高了水套的换热能力，避免了流体在流道内出现滞流区域，而且水套周向上的表面换热能力分布均匀，提高了电机的性能。

附图说明

图1是现有的采用螺旋水道的水套结构示意图；

图2是现有的采用S形水道的水套结构示意图；

图3是现有的采用平的水道的水套结构示意图；

图4是本发明的水套流道展开示意图；

图5是本发明未封闭的水套结构示意图；

图6是本发明水套本体与外壳的分解示意图。

其中附图标记说明如下：

1为水套本体            11为冷却剂入口

12为入口均流柱         13为扰流柱

14为凹坑               15为隔断

16为冷却剂出口         17为出口均流柱

2为外壳