[实用新型]外转子电机的冷却水道、外转子电机及其冷却系统

说明书

外转子电机的冷却水道，其所作用的外转子电机包括定子铁芯、电机端盖、内机壳；内机壳紧密贴合安装在外转子电机的定子铁芯内侧，水道设置在内机壳中；水道为折返型，沿外转子电机的轴向层层分布，水道的两端设有轴向的进水段、出水段；进水段、出水段的端口分别为进水口、出水口；进水口、出水口设置在外转子电机的同一端；进水口、出水口所在一端的电机端盖上设置了进水嘴、出水嘴，分别与进水口、出水口相接。还涉及外转子电机及其冷却系统。属于电机热控技术领域。使具有该冷却水道或冷却系统的外转子电机工作中温升小，均温性好，控温能耗较小。

技术领域

本实用新型属于电机热控技术领域，尤其涉及外转子电机的冷却水道、具有该冷却水道的外转子电机及其冷却系统。

背景技术

当前，能源短缺和污染问题是影响我国发展的重大问题，而新能源汽车是缓解这两大问题的重要工具，新能源汽车电机是影响新能源汽车性能及其发展的重要因素。为了满足高功率密度，轻量化的要求，外转子电机的研发需求日益强烈，但是随着较高的功率密度要求，外转子电机的单位体积热负荷越来越大，使得电机产生过大的温升，导致电机的性能和寿命下降。所以，电机的温控技术的研究尤为关键，水冷式散热系统具有良好的散热效果，是控制电机温升的有效技术。但是水冷式散热系统的水道确存在温升过高或者压降太大的缺点。

水冷电机的冷却水道结构主要有螺旋型和折返型两种形式。螺旋型水道结构虽然具有较小的压降损失，但其水道的进水口和出水口分布于电机的前后两端，导致电机的前后两端形成较大的温度梯度，不利于电机整体的温升控制。折返型水道结构的设置虽然比较灵活，但现有的折返型水道结构设置不够合理；不能很好地保证电机的均温性，也不便于整体水冷系统的布置；另外其水路方向所需要改变的次数较多，存在压降较大的问题，需要较多的能耗。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的第一个目的是：提供外转子电机的冷却水道、冷却系统；能有效地控制外转子电机的温升，并保证外转子电机的均温性。

本实用新型的另一个目的是：提供温升较小、温控所需能耗较少的外转子电机。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

外转子电机的冷却水道，其所作用的外转子电机包括定子铁芯、电机端盖、内机壳；内机壳紧密贴合安装在外转子电机的定子铁芯内侧，水道设置在内机壳中：水道为折返型，沿外转子电机的轴向层层分布，水道的两端设有轴向的进水段、出水段；进水段、出水段的端口分别为进水口、出水口；进水口、出水口设置在外转子电机的同一端；进水口、出水口所在一端的电机端盖上设置了进水嘴、出水嘴，分别与进水口、出水口相接。采用这种结构后，能有效地控制外转子电机的温升，并保证外转子电机的均温性，有利于外转子电机发挥最佳性能，方便整体冷却系统的布置。

作为一种优选，相邻层水道的宽度不相等，各层宽度呈“大小大小”的规律分布。采用这种结构后，使得冷却水在每层水道之间产生入口段效应，提高了湍流度从而提高换热效率。

作为一种优选，水道转角处为圆角过渡；圆角的半径R根据水道的宽度选取；R的选取范围为10mm≤R≤20mm。采用这种结构后，使冷却水稳定过渡，减小了压力损耗，并消除流动死区。

作为一种优选，进水口与进水嘴的相接处、出水口与出水嘴相接处的过渡皆为光滑圆弧过渡。采用这种结构后，使冷却水稳定过渡，减小了压力损耗，并消除流动死区。

作为一种优选，折返型水道的轴向层数N、水道宽度L和水道高度h根据外转子电机的定子尺寸进行调整；其中，轴向层数N的选取范围为2≤N≤5，N取整数；水道高度h的选取范围为6mm≤h≤9mm。采用这种结构后，可适应不同型号的外转子电机，采取最优轴向层数和宽度取得最佳的传热系数和压降损失。