电机冷却系统及冷却方法与流程

1.本发明属于电机技术领域，具体是电机冷却系统及冷却方法。


背景技术：

2.现有电机的冷却主要是通过壳体侧壁的散热片进行散热，该方式使用风冷散热存在密封空间内散热能力差的问题，尤其是电动汽车中大功率的电机在密封空间中长时间工作存在过热损坏的问题，因此需要提供一种能够提高电机在密封空间内冷却效率的电机冷却系统。


技术实现要素：

3.发明目的：提供电机冷却系统及冷却方法，以解决现有技术存在的上述问题。
4.技术方案：电机冷却系统包括：电机壳，开设有若干个冷却腔，冷却腔内填充有冷却介质。
5.进液管道，与冷却腔的进液端连通。
6.回液管道，与冷却腔的出液端连通。
7.散热器，出液端与进液管道连通，进液端与回液管道连通。
8.工作时，冷却介质从进液管道内进入电机壳的冷却腔后，再从回液管道进入散热器内散热。
9.在进一步的实施例中，电机冷却系统还包括：电机泵，进液端与冷却腔连通，出液端与回液管道连通。
10.在进一步的实施例中，电机冷却系统还包括：转速传感器，与电机转子连接，用于监测电机转速。
11.控制单元，与转速传感器和电机泵电连接，所述控制单元根据转速传感器监测到的转速调整电机泵工作功率，通过使电机泵与冷却腔和回液管道连通，使冷却介质主动从冷却腔内排出，解决了冷却介质在冷却腔内混合导致冷却介质在冷却腔内吸热效率降低的问题，而且使冷却腔内处于负压状态，避免了冷却腔内因出现压缩放热的物理现象，吸热效率降低的问题，且解决了冷却腔内处于正压状态存在冷却介质泄漏的问题。
12.在进一步的实施例中，电机冷却系统还包括：变容装置，设置在电机壳的端部，并与电机转子连接。
13.在工作状态时，电机转子带动所述变容装置旋转，所述变容装置改变冷却腔的容积带动冷却介质流动，通过与电机转子连接的变容装置，能够在电机转子转速高、功率大、发热量大时，加快冷却介质的流速，进而提高冷却效率，而且不必额外设置电机泵、电机泵功率调节单元、传感器和算法实现冷却介质的流动以及调节其流速，简化了传动链降低了生产成本。
14.在进一步的实施例中，所述变容装置包括：壳体，与电机壳连接，设置有进液端、出液端和储液腔，所述进液端的储液腔容积大于出液端的储液腔的容积。
15.旋转件，收容在壳体内，并与电机转子连接。
16.滑动件，与旋转件插接配合。
17.所述壳体与旋转件偏心设置，所述旋转件带动滑动件旋转至进液端时，所述滑动件从旋转件向壳体侧壁方向位移滑出，将冷却介质吸入到储液腔内的同时向出液端方向运输。
18.所述旋转件带动滑动件旋转至出液端时，储液腔容积减小且所述滑动件从壳体侧壁向旋转件方向位移滑入，将储液腔内的冷却介质输入到出液端内。
19.在进一步的实施例中，所述变容装置的进液端与冷却腔连通，出液端与回液管道连通，通过电机转子直接带动变容装置工作，并使变容装置的进液端与冷却腔连通，出液端与回液管道连通，能够在更换冷却腔内冷却介质时，使冷却腔内处于负压状态，解决了冷却介质在冷却腔内混合导致冷却介质在冷却腔内吸热效率降低的问题，避免了冷却腔内因出现压缩放热的物理现象，吸热效率降低的问题，且解决了冷却腔内处于正压状态存在冷却介质泄漏的问题。
20.在进一步的实施例中，电机冷却系统包括：两个变容装置，分别设置在电机壳的两端，两个所述变容装置对称配合。
21.在进一步的实施例中，两个所述变容装置的壳体、旋转件和滑动件关于电机转子的旋转轴偏置预定角度设置，通过偏置设置两个变容装置能够使两个变容装置错峰工作，进而避免了工作时散热器内压力变化过大，且不工作时空挡期长的问题，提高了散热器的散热效率，以及动力利用率。
22.在进一步的实施例中，所述冷却腔是进液端截面面积小于出液端截面面积的锥状腔体结构，通过将冷却腔设计为锥状腔体结构能够使冷却介质在腔体内膨胀吸热，提高吸热效率。
23.基于电机冷却系统的冷却方法包括：s1. 当电机工作时，电机转子带动旋转件旋转。
24.s2. 当旋转件带动滑动件旋转至进液端时，滑动件从旋转件向壳体侧壁方向位移滑出，将冷却介质吸入到储液腔内的同时向出液端方向运输。
25.s3. 当旋转件带动滑动件旋转至出液端时，储液腔容积减小且滑动件从壳体侧壁向旋转件方向位移滑入，将储液腔内的冷却介质输入到出液端内。
26.s4. 在s2中旋转件和滑动件将冷却腔内的冷却介质吸入到储液腔内的同时向出液端方向运输，使冷却腔内产生负压吸入待工冷却介质。
27.有益效果：本发明公开了电机冷却系统及冷却方法，通过在电机壳内开设若干冷却腔，并通过冷却介质将电机壳的热量带到散热器内进行散热，能够提高电机在密封空间内冷却效率，解决了风冷散热存在密封空间内散热能力差，导致的电动汽车中大功率的电机在密封空间中长时间工作存在过热损坏的问题。
附图说明
28.图1是本发明的电机泵实施例示意图。
29.图2是本发明的变容装置实施例示意图。
30.图3是本发明的变容装置工作原理示意图。
31.图4是本发明的双变容装置实施例示意图。
32.图1至图4所示附图标记为：电机壳1、进液管道2、回液管道3、散热器4、电机泵5、转速传感器6、控制单元7、变容装置8、冷却腔11、电机转子12、壳体81、旋转件82、滑动件83。
具体实施方式
33.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
34.本技术公开了一种能够提高电机在密封空间内冷却效率的电机冷却系统。
35.该冷却系统包括：电机壳1、进液管道2、回液管道3和散热器4。
36.电机壳1开设有若干个冷却腔11，冷却腔11内填充有冷却介质，其中冷却介质可以是氟利昂溶液或水液或油液等高储热能力的流体。
37.进液管道2与冷却腔11的进液端连通，回液管道3与冷却腔11的出液端连通。
38.散热器4的出液端与进液管道2连通，进液端与回液管道3连通。
39.工作原理：工作时，冷却介质从进液管道2内进入电机壳1的冷却腔11后，再从回液管道3进入散热器4内散热，通过在电机壳1内开设若干冷却腔11，并通过冷却介质将电机壳1的热量带到散热器4内进行散热，能够提高电机在密封空间内冷却效率，解决了风冷散热存在密封空间内散热能力差，导致的电动汽车中大功率的电机在密封空间中长时间工作存在过热损坏的问题。
40.在进一步的实施例中，现有冷却系统一般是在电机外额外设置电机泵5，将冷却介质输入进冷却腔11内，该方法将外部冷却介质输出进冷却腔11内时此过程会使外部冷却介质与内部冷却介质混合导致冷却介质在冷却腔11内吸热效率降低的问题，而且会使冷却腔11内处于正压状态，冷却腔11内会出现压缩放热的物理现象，导致吸热效率降低的问题，而且冷却腔11内处于正压状态存在冷却介质泄漏的问题。
41.为了解决上述问题，电机冷却系统还包括：电机泵5。
42.电机泵5的进液端与冷却腔11连通，出液端与回液管道3连通。
43.通过使电机泵5与冷却腔11和回液管道3连通，使冷却介质主动从冷却腔11内排出，解决了冷却介质在冷却腔11内混合导致冷却介质在冷却腔11内吸热效率降低的问题，而且使冷却腔11内处于负压状态，避免了冷却腔11内因出现压缩放热的物理现象，吸热效率降低的问题，且解决了冷却腔11内处于正压状态存在冷却介质泄漏的问题。
44.在本实施例中，电机冷却系统还包括：转速传感器6和控制单元7。
45.转速传感器6与电机转子12连接，用于监测电机转速。
46.控制单元7与转速传感器6和电机泵5电连接，控制单元7根据转速传感器6监测到的转速调整电机泵5工作功率。
47.通过控制单元7根据转速传感器6监测到的转速调整电机泵5工作功率，能够保证冷却效率的同时，降低电机泵5的能耗。
48.在进一步的实施例中，现有冷却系统一般是在电机外额外设置电机泵5，实现冷却介质的流动，该方法虽然增加了冷却介质的流速，提高了冷却效率，但是增加了能耗，降低
了电动汽车的续航，而且为了克服这一缺陷一般会设置电机泵5功率调节单元，使用电机泵5根据电机功率调节冷却介质流速，进而降低电机泵5能耗，但是该方法存在增加的电机泵5功率调节单元一般是单片机等电子控制器，还要设置传感器和算法来根据电机功率调节电机泵5的功率，导致了传动链复杂冗长且生产成本高的问题。
49.为了解决上述问题，电机冷却系统还包括：变容装置8。
50.变容装置8设置在电机壳1的端部，并与电机转子12连接。
51.在工作状态时，电机转子12带动变容装置8旋转，变容装置8改变冷却腔11的容积带动冷却介质流动。
52.通过与电机转子12连接的变容装置8，能够在电机转子12转速高、功率大、发热量大时，加快冷却介质的流速，进而提高冷却效率，而且不必额外设置电机泵5、电机泵5功率调节单元、传感器和算法实现冷却介质的流动以及调节其流速，简化了传动链降低了生产成本。
53.在本实施例中，变容装置8包括：壳体81、旋转件82和滑动件83。
54.壳体81与电机壳1连接，设置有进液端、出液端和储液腔，进液端的储液腔容积大于出液端的储液腔的容积。
55.旋转件82收容在壳体81内，并与电机转子12连接。
56.滑动件83与旋转件82插接配合，并且滑动件83在旋转件82内滑动。
57.如图3所示实施例中，旋转件82是轴测开有滑槽的转轮，储液腔是偏心腔，滑动件83是与滑槽滑动插接的片体，旋转件82在储液腔内旋转，壳体81的内壁限制滑动件83的位移距离。
58.壳体81与旋转件82偏心设置，旋转件82带动滑动件83旋转至进液端时，滑动件83从旋转件82向壳体81侧壁方向位移滑出，将冷却介质吸入到储液腔内的同时向出液端方向运输。
59.旋转件82带动滑动件83旋转至出液端时，储液腔容积减小且滑动件83从壳体81侧壁向旋转件82方向位移滑入，将储液腔内的冷却介质输入到出液端内。
60.工作原理：基于电机冷却系统的冷却方法包括：s1. 当电机工作时，电机转子12带动旋转件82旋转。
61.s2. 当旋转件82带动滑动件83旋转至进液端时，滑动件83从旋转件82向壳体81侧壁方向位移滑出，将冷却介质吸入到储液腔内的同时向出液端方向运输。
62.s3. 当旋转件82带动滑动件83旋转至出液端时，储液腔容积减小且滑动件83从壳体81侧壁向旋转件82方向位移滑入，将储液腔内的冷却介质输入到出液端内。
63.s4. 在s2中旋转件82和滑动件83将冷却腔11内的冷却介质吸入到储液腔内的同时向出液端方向运输，使冷却腔11内产生负压吸入待工冷却介质。
64.在本实施例中，变容装置8的进液端与冷却腔11连通，出液端与回液管道3连通。
65.通过电机转子12直接带动变容装置8工作，并使变容装置8的进液端与冷却腔11连通，出液端与回液管道3连通，能够在更换冷却腔11内冷却介质时，使冷却腔11内处于负压状态，解决了冷却介质在冷却腔11内混合导致冷却介质在冷却腔11内吸热效率降低的问题，避免了冷却腔11内因出现压缩放热的物理现象，吸热效率降低的问题，且解决了冷却腔11内处于正压状态存在冷却介质泄漏的问题。
66.在进一步的实施例中，因为壳体81的偏心设置，变容装置8仅能吸出电机壳1一半数量冷却腔11内的冷却介质，导致了存在冷却不充分，电机局部过热的问题。
67.为了解决上述问题，电机冷却系统包括：两个变容装置8，分别设置在电机壳1的两端，两个变容装置8对称配合。
68.在进一步的实施例中，两个变容装置8对称配合存在同时从散热器4方向吸冷却介质，以及同时向散热器4方向排冷却介质，存在工作时散热器4内压力变化过大，且不工作时空挡期长的问题，这导致了散热效率降低，以及动力利用率不足的问题。
69.为了解决上述问题，两个变容装置8的壳体81、旋转件82和滑动件83关于电机转子12的旋转轴偏置预定角度设置。
70.在优选实施例中，两个变容装置8偏置180
°
设置，一个从冷却腔11吸冷却介质时，另一个排出冷却介质。
71.通过偏置设置两个变容装置8能够使两个变容装置8错峰工作，进而避免了工作时散热器4内压力变化过大，且不工作时空挡期长的问题，提高了散热器4的散热效率，以及动力利用率。
72.在本实施例中，冷却腔11是进液端截面面积小于出液端截面面积的锥状腔体结构。
73.通过将冷却腔11设计为锥状腔体结构能够使冷却介质在腔体内膨胀吸热，提高吸热效率。
74.如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。