[發(fā)明專利]一種水冷電機(jī)的冷卻管路結(jié)構(gòu)及其水冷電機(jī)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710373524.9
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107070062A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳進(jìn)華;劉威;張馳;楊桂林;舒鑫東
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號: H02K5/20
• 分類號: H02K5/20;H02K9/19
• 代理公司: 北京鴻元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11327
• 代理人: 單英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)和其水冷系統(tǒng)領(lǐng)域，具體地說是一種水冷電機(jī)的冷卻管路結(jié)構(gòu)及其水冷電機(jī)。

背景技術(shù)

電機(jī)單位體積損耗大，功率密度高，散熱條件差，極易使永磁體產(chǎn)生不可逆退磁，影響電機(jī)的正常運轉(zhuǎn)。由于電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)帶來的很大的風(fēng)摩耗和電機(jī)本身發(fā)熱導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱量過大問題，傳統(tǒng)自然冷卻的方式對于這類高功率密度電機(jī)已經(jīng)無法滿足要求，使得強(qiáng)制風(fēng)冷和液冷成為主要的散熱方式。強(qiáng)制風(fēng)冷方式設(shè)計簡單，但是空氣傳熱能力有限，對于散熱量需求大的高功率密度電機(jī)無法勝任。而且風(fēng)冷會產(chǎn)生很大的噪音，惡化了工作環(huán)境。液冷的傳熱能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣，具有低噪音、高效的特點，同時設(shè)計通道減少了電機(jī)的重量。特別是水冷的方式，因造價較低，方便使用，被廣泛運用。

水冷散熱效果的好壞關(guān)鍵體現(xiàn)在水路設(shè)計是否合理上。對于一個系統(tǒng)來說，水路設(shè)計不僅要實現(xiàn)有效的散熱，還要兼顧到供水的泵體和對水降溫的散熱器，盡量降低它們的負(fù)荷。可見水路設(shè)計是一個綜合考慮各種因素和不斷優(yōu)化的過程，具有很重要的研究意義。傳統(tǒng)的螺旋水道電機(jī)外殼和直槽水道電機(jī)外殼存在著以下問題：一、傳統(tǒng)的螺旋水道電機(jī)外殼和直槽水道電機(jī)外殼散熱效率低；二、傳統(tǒng)的螺旋水道電機(jī)外殼和直槽水道電機(jī)外殼溫升不均勻。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種水冷電機(jī)的冷卻管路結(jié)構(gòu)及其水冷電機(jī)，通過應(yīng)用均勻規(guī)律布置的丁胞結(jié)構(gòu)，提高水冷電機(jī)的冷卻效率。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種水冷電機(jī)的冷卻管路結(jié)構(gòu)，包括水冷殼體，水冷殼體的內(nèi)部制有水冷流道，水冷流道的表面具有間隔設(shè)置的球形凸胞狀的丁胞結(jié)構(gòu)。

為優(yōu)化上述技術(shù)方案，本發(fā)明還包括以下改進(jìn)的技術(shù)方案。

上述的丁胞結(jié)構(gòu)的寬度與所處流道的寬度成比例。丁胞結(jié)構(gòu)的厚度小于流道的厚度，采用較小的深度，只會影響到冷卻介質(zhì)表面的流動，并不會產(chǎn)生較大的流阻，在犧牲較小的流阻下大大提高散熱能力。

本發(fā)明還對水冷流道作了進(jìn)一步的改進(jìn)，在水冷殼體中具有雙層樹狀的水冷流道。每層的水冷流道包括繞水冷殼體周向延伸的主流道、從主流道兩側(cè)分離并軸向延伸的分支流道，從分支流道分離并周向延伸的分叉流道。內(nèi)層分叉流道的末端與外層分叉流道的末端相連通。該結(jié)構(gòu)采用了雙層樹狀流道，在不明顯增大流阻的前提下，能夠有效提高電機(jī)散熱能力，并且可以使電機(jī)溫升更加均勻。

上述兩層分叉流道的末端具有工字型將內(nèi)外兩層分叉流道連通的連通流道。

上述內(nèi)層的主流道具有帶進(jìn)水口的進(jìn)水支路，外層的主流道具有帶出水口的出水支路。

上述的丁胞結(jié)構(gòu)均勻間隔分布于內(nèi)層水冷流道的內(nèi)側(cè)表面和外層水冷流道的外側(cè)表面。

上述的水冷殼體設(shè)有兩組獨立分布在半圓殼體內(nèi)的雙層的水冷流道。

上述的進(jìn)水支路與主流道的中部相連接。分支流道與主流道的兩端呈工字型連接。分叉流道與分支流道的兩端呈工字型連接。

上述進(jìn)水支路的進(jìn)水口和出水支路的出水口分布在水冷殼體的兩端。

本發(fā)明提供了應(yīng)用上述冷卻管路結(jié)構(gòu)的水冷電機(jī)，包括前端蓋和后端蓋。在前端蓋與后端蓋之間配裝有上述的冷卻管路結(jié)構(gòu)，冷卻管路結(jié)構(gòu)的內(nèi)部安裝有電機(jī)定子和電機(jī)轉(zhuǎn)子。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的冷卻管路結(jié)構(gòu)及水冷電機(jī)，可以在傳統(tǒng)的各種冷卻流道上應(yīng)用球形凸胞狀的丁胞結(jié)構(gòu)，通過規(guī)律放置的丁胞結(jié)構(gòu)讓流體通過時產(chǎn)生渦流，破壞了流道邊界層，增大了流道的散熱系數(shù)、努塞爾數(shù)和湍動能，大大提高散熱效率。

進(jìn)一步改進(jìn)后的雙層樹狀冷卻管路結(jié)構(gòu)，使電機(jī)水冷系統(tǒng)在同等水泵的驅(qū)動下，不會明顯增大流道流阻，比傳統(tǒng)水道冷卻效果顯著，而且電機(jī)溫升均勻，不會出現(xiàn)傳統(tǒng)散熱方案入口溫度過低，出口溫度過高的情況，保證了電機(jī)的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是實施例1的水冷流道的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是實施例2的水冷流道的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是實施例3的水冷流道的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是圖4中一組水冷流道的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是雙層樹狀冷卻管路結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的溫升對比圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

圖1至圖6所示為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。