[发明专利]一种可用于外转子轮毂电机的定子冷却水路设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及外转子电机的散热冷却技术领域，尤其涉及一种定子轴散热内部冷却液管道结构的设计方法。

背景技术

目前电动车辆越来越多的采用外转子轮毂电机作为直接驱动电机，对于外转子轮毂电机由于提高电机功率和输出扭矩主要采用定子轴内冷却液冷却方式，对于定子轴内冷却液的回流方式主要有采用径向螺旋结构。

采用径向螺旋冷却液管道模式冷却液管道沿电机定子轴圆周螺旋上升并从电机定子轴另一侧引出出水管。采用这种结构需要在电机定子轴两端引入出水管增加了轮毂电机两侧端部的长度，造成了电机宝贵轴向空间的浪费，同时采用螺旋结构的冷却液管道在轴向尺寸较短的电机轴内无法得到较大散热面积的问题，如附图1所示。

采用本发明的方法，具有成本低廉、相同轴向长度下散热面积大、轴段冷却水管长度短有效利用电机轴向尺寸等优点。同时定子轴内轴向冷却管道结构简单、加工方便，更可以根据散热要求的不同需要，灵活设计冷却液管道宽度和高度等技术参数，提高散热面积和散热能力。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题，是一种外转子轮毂电机的定子轴内冷却装置设计方法。通过实践证明，按照本发明所提出的方案进行实施，不仅保证了外转子轮毂电机运行过程中的温升要求，并且能够显著提高外转子轮毂电机的功率密度，降低成本，有利于提高电动车辆驱动系统的功率密度和可靠性。

本发明所采用的电机定子结构和带轴向冷却液管道的电机定子轴，通过简单的加工工艺即可实现。因此对操作工人的技术水平和加工设备的要求相对较低，因此能够对成本进行有效控制。另外，由于电机定子结构与传统电机定子结构类似可以做到一定程度的功能复用，带轴向冷却液管道的电机定子轴与电机定子通过过盈配合连接，可以大幅降低安装成本。

本发明采用外转子轮毂电机定子轴内部沿轴向的冷却液环流方式对外转子轮毂电机进行冷却，做到充分利用电机轴向长度和电机定子轴表面积，可以做到在小长径比的电机内增大冷却液对流面积，明显提高散热效率的作用，比较适合使用在外转子轮毂电机等一类小长径比电机中。

可以明显增大外转子轮毂电机的散热能力，改善电机运行过程中的温度升高现象，进而大幅提高外转子轮毂电机的功率密度，有利于电动汽车直接驱动系统小型化的研究。

本发明外转子轮毂电机定子轴内部冷却液管道沿电机定子轴方向分布，在定子轴端部联通行程回路，使冷却液散热面积大幅提高,并且使冷却管路与外界环境完全隔绝，不受外界环境干扰，使整个定子轴内部轴向冷却系统不需后期维护，从而使系统的适用性大幅提高。

附图说明

图1是一种传统电机定子轴内部径向螺旋冷却管道示意图。

图2是一种可用于外转子轮毂电机冷却的电机定子轴内部轴向冷却管道的结构示意图。

其中：1.冷却液进口，2.外转子轮毂电机定子，3.电机定子轴内部冷却液管道，4.电机定子轴，5.冷却液管道端部连接，6.冷却液出口。

具体实施方式

以下将根据附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

外转子轮毂电机定子轴内部冷却液运行回路由冷却液管道、冷却液管道端部连接和外转子轮毂电机定子组成。

本发明的冷却液对流散热面积由电机定子轴内部冷却液管道3、电机定子轴4的表面和外转子轮毂电机定子2的内表面共同组成，冷却液在定子轴内部管道内运行，在上述表面发生对流散热现象对外转子轮毂电机进行散热作用。

其具体步骤如下：

a)根据电机运行过程中各类损耗的大小和各类冷却液的特性决定采用电机定子轴内部冷却外转子轮毂电机的整体散热参数；

b)根据各类冷却液不同的物理特性、流速和流体散热类型确定电机定子轴内部轴向冷却水道3的高度、宽度、长度等参数；

b)根据冷却液的类型、流速和散热能力确定冷却液进口1和冷却液出口6的直径，并根据电机轴向尺寸和安装加工约束确定冷却液进口1和冷却液出口6的轴向长度。

c)根据流体力学原理确定电机定子轴内部轴向冷却液管道端部连接5的长度、宽度、圆角和半径等参数。

d)根据以上计算结果设计电机轴内部定子轴冷却液管道和定子轴的图纸；

e)按照图纸要求进行加工；

f)电机定子轴4和外转子轮毂电机定子2加工完成后，将二者采用过盈配合方式装配，并在装配完成后根据电机的绝缘等级用隔热材料进行密封处理；

g)待隔热材料完全固化后，外转子轮毂电机定子轴内部轴向冷却装置加工装配即完成。