一种机壳、绕组端部水冷冷却系统

专利摘要:
本实用新型公开了一种机壳、绕组端部水冷冷却系统，包括：与绕组灌封为一体的冷却回路，且冷却回路的进口与出口裸露于灌封体外；第一模块配置为引出线端绕组及该绕组端部的第一水路；第一水路沿引出线端绕组的表面包绕呈环状布置；第二模块配置为轴伸端绕组及该绕组端部的第二水路；第二水路沿轴伸端绕组的表面包绕呈环状布置；第三模块配置为机壳，及机壳内的第三水路与第四水路；第三水路及第四水路沿着所述机壳轮廓呈回转状盘绕；第三水路与第一水路形成流道连通；第四水路与第二水路形成流道连通。该方案基于模块化绕组端部结构，通过在绕组端部外设置冷却回路，并与机壳冷却水路连接起来，对电机结构进行整体高效冷却。
公开号:CN214337673U
申请号:CN202022790074.3U
申请日:2020-11-27
公开日:2021-10-01
发明作者:裴瑞琳；郑杭兵；丁宇；施俊生
申请人:Suzhou Yingci New Energy Technology Co ltd；
IPC主号:H02K3-24

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及电机冷却技术领域，尤其涉及一种机壳、绕组端部水冷冷却系统。
[n0002] 目前车用电机常用的冷却方式为风冷与水冷，风冷方式结构简单成本低，但散热效果和效率不高，可靠性差；水冷方式虽然成本略高，但其冷却效果显著，散热均匀，噪音小，环境适应性强，适用于运行工况要求严苛的电机。电机水冷结构主要分为3种：机壳水冷结构、端盖水冷结构和转轴水冷结构，机壳水冷结构可单独使用，其他两种结构均和机壳水冷结构混合使用。
[n0003] 本实用新型提供的一种机壳、绕组端部水冷冷却系统，解决了电机散热效果不佳，冷却结构加工不便的问题。
[n0004] 本实用新型的技术方案是：一种机壳、绕组端部水冷冷却系统，包括：轴伸端绕组端部冷却模块、引出线端绕组端部冷却模块和机壳冷却模块。即，轴伸端绕组端部冷却模块为第一模块，引出线端绕组端部冷却模块为第二模块，机壳冷却模块为第三模块。
[n0005] 轴伸端绕组端部冷却模块和引出线端绕组端部冷却模块由所在端对应的绕组与冷却回路组成，具体的，轴伸端绕组端部冷却模块包括轴伸端绕组和第一水路；引出线端绕组端部冷却模块包括引出线端绕组和第二水路。
[n0006] 各绕组中的电磁线原件按照电机设计需求有序且规律排布，冷却回路包绕在对应端的绕组上形成循环冷却。在电机内部封装时，使用灌装技术将绕组及对应冷却回路封装为一体，同时将冷却回路的进口及出口、绕组的接线端及引出线端均裸露至封装体外。
[n0007] 封装后的引出线端绕组端部冷却模块与轴伸端绕组端部冷却模块装配在机壳内，进而的与机壳模组进行水路连通。具体的，机壳冷却模组包括机壳及机壳内的水路。
[n0008] 优选的是，轴伸端绕组、引出线端绕组及铁芯内的电磁线对应连接以形成线圈通电回路。
[n0009] 具体的，轴伸端绕组端部冷却模块则包括：轴伸端绕组和第一水路。
[n0010] 由连续的流道盘绕成的第一水路包括：沿着轴伸端绕组的外侧回转表面环绕成型第一外圈部、沿着轴伸端绕组的端部表面环绕成型的第一顶圈部、沿着轴伸端绕组的内侧回转表面环绕成型的第一内圈部。
[n0011] 第一外圈部、第一顶圈部、第一内圈部顺序连通以形成单向流通的回路，且第一外圈部、第一顶圈部、第一内圈部均为单流道布置。
[n0012] 优选的是，第一外圈部的末端折起以过渡至轴伸端绕组的内侧回转表面形成第一内圈部；第一顶圈部的末端折起以过渡至轴伸端绕组的端部表面形成第一顶圈部；第一顶圈部的末端布置第一水路进口。
[n0013] 优选的是，第一外圈部的始端折起以过渡至轴伸端绕组的端部表面处，且第一外圈部的始端上布置第一水路出口；第一水路出口与第一水路进口位置相邻，两者均位于轴伸端绕组的端面上，且均沿着轴向伸出。
[n0014] 引出线端绕组端部冷却模块包括：引出线端绕组和第二水路。
[n0015] 由连续的流道盘绕成的第二水路包括：沿着引出线端绕组的外侧回转表面环绕成型的第二外圈部、沿着引出线端绕组的端部表面环绕成型的第二顶圈部。
[n0016] 第二外圈部、第二顶圈部连通以形成单向流通的回路。
[n0017] 优选的是，第二外圈部的末端折起以过渡至引出线端绕组的端部表面形成第二顶圈部；第二顶圈部在引出线端绕组的端部表面形成同心盘绕的双流道布置；第二外圈部的始端折起以过渡至引出线端绕组的端部表面处，第二外圈部的始端上布置第二水路出口。
[n0018] 优选的是，第二顶圈部的始端上布置第二水路进口；第二水路出口与第二水路进口位置相邻，两者均位于轴伸端绕组的端面上，且均沿着轴向伸出。
[n0019] 机壳冷却模组包括：机壳、第三水路、第四水路。第三水路及第四水路沿着机壳的内壁轮廓呈回转状盘绕。第三水路与第四水路为不连通的独立水路，第三水路靠近轴伸端一侧，因此，第三水路与第一水路连通；第四水路靠近引出线端一侧，因此，第四水路与第二水路连通。
[n0020] 优选的是，第三模块上包括用于接入冷却液的入水口；第三模块上包括用于连通入水口与第一水路/第二水路的过水口；入水口与过水口之间的水路与第三水路及第四水路均不相干涉。
[n0021] 具体的，在第三水路上，特别是位于电机回转表面一侧开设一个第一入水口，而位于第三水路上靠近轴伸端一侧的端面上布置第一过水口。同时，在第三水路上布置第三水路进口和第三水路出口，第三水路进口与第一过水口位置相邻，第三水路出口与第一入水口位置相邻，这样便于水路接口的管理及分类。第一过水口则通过一根单独的第一连通水路连接至第一水路进口上实现连通，同时，第一水路出口则通过一根单独的第二连通水路连接至第三水路进口上实现连通。
[n0022] 因而，当第三水路与第一水路连通后，冷却液的流动依次经过：第一入水口——第一过水口——第一连通水路——第一水路进口——第一水路——第一水路出口——第二连通水路——第三水路进口——第三水路——第三水路出口。冷却水循环流动形成一条从机壳到轴伸端绕组再回到机壳的冷却水路。
[n0023] 第三水路与第四水路为对称设置，因此，在第四水路上布置第四水路进口和第四水路出口，第四水路进口与第二过水口位置相邻，第四水路出口与第二入水口位置相邻。第二过水口则通过一根单独的第三连通水路连接至第二水路进口上实现连通，同时，第二水路出口则通过一根单独的第四连通水路连接至第四水路进口上实现连通。
[n0024] 冷却液具体流动顺序：第二入水口——第二过水口——第三连通水路——第二水路进口——第二水路——第二水路出口——第四连通水路——第四水路进口——第四水路——第四水路出口。
[n0025] 本实用新型的优点是：
[n0026] 1、机壳、绕组端部混合冷却方式，电机整体冷却效果好。
[n0027] 2、绕组端部冷却结构对绕组端部进行直接冷却，冷却效果好。
[n0028] 3、绕组端部冷却水路为模块化结构，可按尺寸需求独立加工后，与机壳水路连接起来，易于加工。
[n0029] 4、绕组端部灌封处理后，电机绝缘性好，绕组端部模块可与机壳直接接触，进一步提高散热效果
[n0030] 5、绕组模块外涂抹硅胶涂层，有限延缓凝露产生。
[n0031] 下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
[n0032] 图1为轴伸端绕组端部冷却模块的顶部示意图；
[n0033] 图2为轴伸端绕组端部冷却模块的底部示意图；
[n0034] 图3为轴伸端绕组上包绕第一水路的示意图；
[n0035] 图4为第一水路的示意图；
[n0036] 图5为引出线端绕组端部冷却模块的顶部示意图；
[n0037] 图6为引出线端绕组端部冷却模块的底部示意图；
[n0038] 图7为引出线端绕组上包绕第二水路的示意图；
[n0039] 图8为第二水路的示意图；
[n0040] 图9为第三水路与第四水路的示意图；
[n0041] 图10为机壳冷却模组上第三水路的进/出口位置布置图；
[n0042] 图11为机壳冷却模组上第四水路的进/出口位置布置图；
[n0043] 其中，1、轴伸端绕组端部冷却模块；2、机壳冷却模组；21、第三水路；211、第一入水口；212、第一过水口；213、第三水路进口；214、第三水路出口；215、第一连通水路；216、第二连通水路；22、第四水路；221、第二入水口；222、第二过水口；223、第四水路进口；224、第四水路出口；225、第三连通水路；226、第四连通水路；3、第一水路；31、第一水路进口；32、第一水路出口；33、第一外圈部；34、第一顶圈部；35、第一内圈部；4、轴伸端绕组；41、轴伸端绕组端部；42、轴伸端绕组端部连接件；5、引出线端绕组端部冷却模块；6、第二水路；61、第二水路进口；62、第二水路出口；63、第二外圈部；64、第二顶圈部；7、引出线端绕组；71、引出线端绕组端部；72、引出线端绕组端部连接件；8、三相引出线；9、第二灌封部件；10、第一灌封部件。
[n0044] 实施例1：
[n0045] 轴伸端绕组端部冷却模块1则包括：轴伸端绕组4和第一水路3。
[n0046] 由连续的流道盘绕成的第一水路3包括：第一外圈部33、第一顶圈部34、第一内圈部35。
[n0047] 第一外圈部33，沿着轴伸端绕组4的外侧回转表面环绕呈环状布置。
[n0048] 第一顶圈部34，沿着轴伸端绕组4的端部表面环绕呈环状布置。
[n0049] 第一内圈部35，沿着轴伸端绕组4的内侧回转表面环绕呈环状布置。
[n0050] 第一外圈部33、第一顶圈部34、第一内圈35部顺序连通以形成单向流通的回路，且第一外圈部33、第一顶圈部34、第一内圈部35均为单流道布置。
[n0051] 如图4所示，第一外圈部33的末端折起以过渡至轴伸端绕组4的内侧回转表面形成第一内圈部35；第一顶圈34部的末端折起以过渡至轴伸端绕组4的端部表面形成第一顶圈部34；第一顶圈部34的末端布置第一水路进口31。第一外圈部33的始端折起以过渡至轴伸端绕组4的端部表面处，且第一外圈部33的始端上布置第一水路出口32；第一水路出口32与第一水路进口31位置相邻，两者均位于轴伸端绕组的端面上，且均沿着轴向伸出.
[n0052] 引出线端绕组端部冷却模块5包括：引出线端绕组7和第二水路6。
[n0053] 由连续的流道盘绕成的第二水路6包括：第二外圈部63、第二顶圈部64。
[n0054] 第二外圈部63，沿着引出线端绕组7的外侧回转表面环绕呈环状布置。
[n0055] 第二顶圈部64，沿着引出线端绕组7的端部表面环绕呈环状布置。
[n0056] 第二外圈部63、第二顶圈部64连通以形成单向流通的回路。
[n0057] 如图6所示，第二外圈部63的末端折起以过渡至引出线端绕组7的端部表面形成第二顶圈部64；第二顶圈部64在引出线端绕组7的端部表面形成同心盘绕的双流道布置；第二外圈部63的始端折起以过渡至引出线端绕组7的端部表面处，第二外圈部63的始端上布置第二水路出口62。第二顶圈部64的始端上布置第二水路进口61；第二水路出口62与第二水路进口61位置相邻，两者均位于轴伸端绕组的端面上，且均沿着轴向伸出。
[n0058] 机壳冷却模组包括：机壳、第三水路21、第四水路22。第三水路21及第四水路22沿着机壳的内壁轮廓呈回转状盘绕。第三水路21与第四水路22为不连通的独立水路，第三水路21靠近轴伸端一侧，因此，第三水路21与第一水路3连通；第四水路22靠近引出线端一侧，因此，第四水路22与第二水路6连通。
[n0059] 具体的，在第三水路21上，特别是位于电机回转表面一侧开设一个第一入水口211，而位于第三水路21上靠近轴伸端一侧的端面上布置第一过水口212。同时，在第三水路21上布置第三水路进口213和第三水路出口214，第三水路进口213与第一过水口212位置相邻，第三水路出口214与第一入水口211位置相邻，这样便于水路接口的管理及分类。第一过水口212则通过一根单独的第一连通水215路连接至第一水路进口31上实现连通，同时，第一水路出口32则通过一根单独的第二连通水216路连接至第三水路进口213上实现连通。
[n0060] 冷却液具体流动顺序：第一入水口211——第一过水口212——第一连通水路215——第一水路进口31——第一水路3——第一水路出口32——第二连通水路216——第三水路进口213——第三水路21——第三水路出口214。冷却水循环流动形成一条从机壳到轴伸端绕组再回到机壳的冷却水路。
[n0061] 第三水路21与第四水路22为对称设置，因此，在第四水路22上布置第二入水口221、第二过水口222、第四水路进口223和第四水路出口224，第四水路进口223与第二过水口222位置相邻，第四水路出口224与第二入水口221位置相邻。第二过水口222则通过一根单独的第三连通水路225连接至第二水路进口61上实现连通，同时，第二水路出口62则通过一根单独的第四连通水路226连接至第四水路进口223上实现连通。
[n0062] 冷却液具体流动顺序：第二入水口221——第二过水口222——第三连通水路225——第二水路进口61——第二水路6——第二水路出口62——第四连通水路226——第四水路进口223——第四水路22——第四水路出口221。
[n0063] 实施例2：
[n0064] 本方案电机采用绕组端部冷却结构，将冷却回路置于绕组端部，并使用灌封技术将端绕组与冷却水路固定为一体。
[n0065] 轴伸端绕组端部冷却模块1中，电磁线元件按照电机设计需求按顺序有规律地排布，形成轴伸端绕组4，轴伸端绕组4上形成轴伸端绕组端部41，轴伸端绕组端部41中每个电磁线原件尾端都留有轴伸端绕组端部连接件42。第一水路3环形包绕在轴伸端绕组4内回转侧与外回转侧，对拼接组装好的轴伸端绕组4与第一水路3进行灌封处理，形成第一灌封部件2，留下第一水路3的第一水路进口31与第一水路出口32在第一灌封部件2的外部。
[n0066] 引出线端绕组端部冷却模块5中，电磁线元件按照电机设计需求按顺序有规律地排布，并与轴伸端电磁线对应，形成引出线端绕组7，引出线端绕组7上形成引出线端绕组端部71，引出线端绕组端部71中每个电磁线原件尾端都留有引出线端绕组端部连接件72。第二水路6环形包绕在引出线端绕组7外侧，对拼接组装好的引出线端绕组7与第二水路6进行灌封处理，形成第二灌封部件9，留下第二水路6的第二水路进口61、第二水路出口62、三相引出线8在第二灌封部件9的外部。
[n0067] 机壳12内有两条环形水路：第三水路21和第四水路22，机壳的回转表面预留：第一入水口211、第二入水口221、第三水路出口214、第四水路出口224。机壳轴向两端分别留有：第一过水口212、第三水路进口213和第二过水口222、第四水路进口223。通过第一连通水路215、第二连通水路216、第三连通水路225和第四连通水路226将机壳水路与绕组端部水路连接起来，形成回路。
[n0068] 灌封后的轴伸端绕组端部模块1和引出线端绕组端部模块5与铁芯内的电磁线相连接，形成线圈通电回路。
[n0069] 电磁线元件4可为铜线、铝线、银线等导电电磁元件；
[n0070] 电磁线元件4可为扁线也可为圆线；
[n0071] 第一灌封部件10、第二灌封部件9需将绕组端部与冷却回路覆盖包裹；
[n0072] 灌封后，在灌封部件外侧涂覆防凝露硅胶涂层；
[n0073] 在电机运行过程中，由于空气散热系数较低，通常绕组端部温度最高，因此该方案基于模块化绕组端部结构，通过在绕组端部外设置冷却回路，达到对绕组端部进行直接冷却的目的。
[n0074] 实施例3：
[n0075] 本方案示例中为48槽8极电机绕组线，轴伸端绕组端部冷却模块1由第一水路3和轴伸端绕组4组成，冷却回路基于端部绕组的尺寸，独立加工，环形套在轴伸端绕组4上，第一水路3由三条环形水道组成，将轴伸端绕组4内、外、上侧都包住，第一水路3与轴伸端绕组4组装后，使用环氧材料进行灌封处理，灌封材料包裹在轴伸端绕组4和第一水路3上。
[n0076] 引出线端绕组端部冷却模块5中，第二水路6由三条环形水道组成，与引出线端绕组7拼接后，第二水路6将引出线端绕组7外侧及上侧包裹住，然后进行灌封处理。灌封后，在灌封部件外侧涂覆防凝露硅胶涂层。
[n0077] 绕组端部冷却回路通过连通水路与机壳水路连接起来，并形成一条机壳、绕组端部混合冷却水路。
[n0078] 当电机运行时，在进口通入冷却液（冷却水、冷却剂、液态冷却气体等），冷却液经过环形水道，带走绕组端部的热量，从出口流出。
[n0079] 另外，环氧材料与机壳直接接触，导热系数比空气高，端部绕组的端部通过环氧材料直接将热量传导到机壳上，提高电机的散热能力。
[n0080] 本实用新型实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型的。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型的所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

权利要求:
Claims (9)
[0001] 1.一种机壳、绕组端部水冷冷却系统，包括：与绕组灌封为一体的冷却回路，且冷却回路的进口与出口裸露于灌封体外；其特征在于：包括：
第一模块，配置为引出线端绕组及该绕组端部的第一水路；所述第一水路沿引出线端绕组的表面包绕呈环状布置；
第二模块，配置为轴伸端绕组及该绕组端部的第二水路；所述第二水路沿轴伸端绕组的表面包绕呈环状布置；
第三模块，配置为机壳，及机壳内的第三水路与第四水路；第三水路及第四水路沿着所述机壳轮廓呈回转状盘绕；
所述第三水路与所述第一水路形成流道连通；所述第四水路与第二水路形成流道连通；
由连续的流道盘绕成的第一水路包括：沿着所述轴伸端绕组的外侧回转表面环绕成型第一外圈部、沿着所述轴伸端绕组的端部表面环绕成型的第一顶圈部、沿着所述轴伸端绕组的内侧回转表面环绕成型的第一内圈部；
由连续的流道盘绕成的第二水路包括：沿着所述引出线端绕组的外侧回转表面环绕成型的第二外圈部、沿着所述引出线端绕组的端部表面环绕成型的第二顶圈部。
[0002] 2.根据权利要求1所述的一种机壳、绕组端部水冷冷却系统，其特征在于：所述第三模块上包括用于接入冷却液的入水口；第三模块上包括用于连通入水口与第一水路/第二水路的过水口；入水口与过水口之间的水路与第三水路及第四水路均不相干涉。
[0003] 3.根据权利要求2所述的一种机壳、绕组端部水冷冷却系统，其特征在于：所述第一外圈部、第一顶圈部、第一内圈部顺序连通以形成单向流通的回路；
所述第二外圈部、第二顶圈部连通以形成单向流通的回路。
[0004] 4.根据权利要求2所述的一种机壳、绕组端部水冷冷却系统，其特征在于：所述第一外圈部的末端折起以过渡至轴伸端绕组的内侧回转表面形成所述第一内圈部；
所述第一顶圈部的末端折起以过渡至轴伸端绕组的端部表面形成所述第一顶圈部；
所述第一顶圈部的末端布置第一水路进口。
[0005] 5.根据权利要求3所述的一种机壳、绕组端部水冷冷却系统，其特征在于：所述第一外圈部的始端折起以过渡至轴伸端绕组的端部表面处，第一外圈部的始端上布置第一水路出口；所述第一水路出口与第一水路进口位置相邻。
[0006] 6.根据权利要求4所述的一种机壳、绕组端部水冷冷却系统，其特征在于：所述第一外圈部、第一顶圈部、第一内圈部均为单流道布置。
[0007] 7.根据权利要求2或6所述的一种机壳、绕组端部水冷冷却系统，其特征在于：所述第二外圈部的末端折起以过渡至引出线端绕组的端部表面形成所述第二顶圈部；
所述第二顶圈部在所述引出线端绕组的端部表面形成同心盘绕的双流道布置；
所述第二外圈部的始端折起以过渡至引出线端绕组的端部表面处，第二外圈部的始端上布置第二水路出口；
所述第二顶圈部的末端上布置第二水路进口；所述第二水路出口与第二水路进口位置相邻。
[0008] 8.根据权利要求2所述的一种机壳、绕组端部水冷冷却系统，其特征在于：所述轴伸端绕组、引出线端绕组及铁芯内的电磁线对应连接以形成线圈通电回路。
[0009] 9.根据权利要求2所述的一种机壳、绕组端部水冷冷却系统，其特征在于：灌封体外侧涂覆防凝露硅胶涂层。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202022790074.3U|CN214337673U|2020-11-27|2020-11-27|一种机壳、绕组端部水冷冷却系统|CN202022790074.3U| CN214337673U|2020-11-27|2020-11-27|一种机壳、绕组端部水冷冷却系统|