冷却套及电机

技术领域

本申请涉及电机散热技术领域，特别涉及一种冷却套以及包含该冷却套的电机。

背景技术

为了使电机维持在最佳效能，并延长电机的使用寿命，其运转时所产生的热量必须 被适当排除。现有技术通常会在此类电机外部加装冷管流道，并以管道中流动的冷却剂与电机进行热交换，达成排除电机废热的目的。

由于内置磁体的永磁同步电机需要连续性能和更高的功率密度，冷却通道的设计变 得越来越重要。如图1、图2所示，图1是现有的一种永磁同步电机的冷却套的结构示意图，图2是图1所示冷却套的内部冷却通道示意图，目前的冷却套90包括：套体91、螺旋 式冷却通道92、进口接头93、及出口接头94，其中所述螺旋式冷却通道92围绕所述套体 91的周向设置；所述进口接头93和所述出口接头94设置于所述套体91的两端的外周面 上。冷却剂从进口接头93进入冷却通道92并从出口接头94流出，冷却通道92为顺时针螺 旋式排布，导致冷却剂的流经路程长。冷却通道92的总压损失定义为冷却剂进口和出口 的压差，压力越大，就需要泵的功率越大，才能迫使冷却剂流经冷却通道92，这样会导 致成本越高。

一般来说，液冷系统的设计有两个目标：更高的冷却效率和更低的压力损失。但从图6所示冷却套的仿真结果来看，当前冷却通道存在超压损失风险。计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，CFD)模拟结果显示，当前冷却通道的压降达到155mbar，这是不可接受的。

发明内容

本申请的目的在于，提供一种冷却套以及包含该冷却套的电机，从根本上解决目前 冷却通道的总压损失的压降达到155mbar，不利于冷却剂从进口接头向出口接头扩散，在进口接头区域附近冷却剂的局部压力大，在螺旋式冷却通道存在超压损失大的技术问题。

为实现上述目的，本申请提供了一种冷却套，包覆在电机的外表面，用以冷却所述电机；所述冷却套包括进口接头和出口接头以及冷却通道；所述进口接头和所述出口接 头均设置于所述冷却套的外周面上且分别位于所述冷却套的两端；所述冷却通道用以供 冷却剂流通；所述冷却通道包括相互连通的第一冷却通道和第二冷却通道，所述第一冷 却通道和所述第二冷却通道的形状不同且沿着所述冷却套的轴向并排设置，其中所述第 一冷却通道连接至所述进口接头，所述第二冷却通道连接至所述出口接头。

在一些实施例中，所述冷却套包括套体以及外夹套；所述套体用来包覆在所述电机 的外表面，所述冷却通道形成于所述套体的外周面上；所述外夹套环绕所述套体的外周面且密封所述冷却通道。

在一些实施例中，所述第一冷却通道为环形通道，所述第二冷却通道为螺旋通道。

在一些实施例中，所述冷却通道还包括第三冷却通道，其中所述第三冷却通道为环 形通道，所述第三冷却通道位于所述第一冷却通道和所述第二冷却通道之间，所述第三冷却通道的一端连通至所述第一冷却通道，所述第三冷却通道的另一端连通至所述第二冷却通道；所述第一冷却通道、所述第三冷却通道及所述第二冷却通道沿着所述套体的 轴向依次并排设置。

在一些实施例中，所述第一冷却通道沿着所述套体的周向环形设置，所述第一冷却 通道包括相对设置的第一进口端和第一出口端，其中所述第一进口端连接至所述进口接 头；所述第一冷却通道还包括沿着所述套体周向设置的第一顺向管部及第一逆向管部；所述第一顺向管部环绕所述套体的半周设置且从所述套体的一侧连接所述第一进口端 和所述第一出口端；所述第一逆向管部环绕所述套体的半周设置且从所述套体的另一侧 连接所述第一进口端和所述第一出口端。

在一些实施例中，所述第二冷却通道沿着所述套体的周向螺旋设置，所述第二冷却 通道包括相邻设置的第二进口端和第二出口端，其中所述第二出口端连接至所述出口接 头；所述第二冷却通道还包括沿着所述套体周向设置的第二管部，所述第二管部环绕所述套体的一周设置且连接所述第二进口端和所述第二出口端。

在一些实施例中，所述第三冷却通道沿着所述套体的周向环形设置，所述第三冷却 通道包括相对设置的第三进口端和第三出口端，其中所述第三进口端紧邻所述第一出口 端且与所述第一出口端连接；所述第三出口端紧邻所述第二进口端且与所述第二进口端 连接；所述第三冷却通道还包括沿着所述套体周向设置的第三顺向管部及第三逆向管部；所述第三顺向管部环绕所述套体的半周设置且从所述套体的一侧连接所述第三进口端和所述第三出口端；所述第三逆向管部环绕所述套体的半周设置且从所述套体的另一侧连接所述第三进口端和所述第三出口端。

在一些实施例中，所述第一顺向管部包括至少两个平行的第一顺向子管，；所述第一逆向管部包括至少两个平行的第一逆向子管；所述第二管部包括至少两个平行的第二子管；所述第三顺向管部包括至少两个平行的第三顺向子管；所述第三逆向管部包括至 少两个平行的第三逆向子管。

在一些实施例中，在所述第三出口端设有导流部，所述导流部朝向所述第二进口端。

为实现上述目的，本申请还提供了一种电机，在所述电机的外表面包覆有前文所述 的冷却套。

本申请的优点在于：本申请通过提出一种新型的冷却套以及包含该冷却套的电机， 通过优化冷却通道，在进口接头处将所述冷却剂分流，实现了冷却剂从进口接头流入冷 却通道后会向四周扩散，有效缩短冷却剂的流径路径，显著降低了入口区域附近冷却剂的局部压降，而且著降低了冷却剂在所述冷却通道内部的压力损失，冷却通道不存在超 压损失的风险。此外，由于新设计保持原有进口接头和出口接头，尺寸与原型号相同， 能够避免整个冷却套的结构变化太大，从而节省成本，提高匹配度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它 的附图。

图1是现有的一种永磁同步电机的冷却套的结构示意图；

图2是图1所示现有的冷却套的冷却通道结构示意图；

图3是本申请实施例中的一种冷却套的整体结构示意图；

图4是本申请实施例中的所述套体的结构示意图；

图5是本申请实施例中的所述外夹套的结构示意图；

图6是现有的一种永磁同步电机的冷却套的冷却通道内冷却剂的压力分布图；

图7是本申请施例中的所述冷却套的冷却通道内冷却剂的压力分布图。

附图中的标识如下：

冷却套10，套体11，外夹套12，

冷却通道2，进口接头3，出口接头4，

导流部5，第一冷却通道21，第二冷却通道22，

第三冷却通道23，第一顺向管部211，第一逆向管部212，

第二管部221，第三顺向管部231，第三逆向管部232，

第一顺向子管2111，第一逆向子管2121，第二子管2211，

第三顺向子管2311，第三逆向子管2321，第一进口端101，

第一出口端102，第二进口端201，第二出口端202，

第三进口端301，第三出口端302。

具体实施方式

以下实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。 本发明所提到的方向用语，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、 “厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、 “顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系 为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示 或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理 解为对本发明的限制。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制 本发明。此外，在具体实施例方式中所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前 提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图3、图4和图5，本申请实施例中提供了一种冷却套10，包覆在电机的外 表面，用以冷却所述电机；所述冷却套10包括冷却通道2、进口接头3和出口接头4； 所述进口接头3和所述出口接头4设置于所述冷却套10的外周面上且分别位于所述冷 却套10的两端；所述冷却通道2用以供冷却剂流通；所述冷却通道2为一组合式通道， 包括相互连通的第一冷却通道21和第二冷却通道22，所述第一冷却通道21和所述第二 冷却通道22的形状不同且沿着所述冷却套10的轴向并排设置，其中所述第一冷却通道 21连接至所述进口接头3，所述第二冷却通道22连接至所述出口接头4。

在本申请实施例通过提供了一种新型的冷却套10，保持原有的进口接头和出口接头，尺寸与原型号相同，通过优化电机的冷却通道2，避免了设计变化太大；实现了冷 却剂从进口接头3流入冷却通道2后会向四周扩散，显著降低了在所述进口接头3附近 冷却剂的局部压降，而且著降低了冷却剂在所述冷却通道2内部的压力损失，冷却通道 2不存在超压损失的风险。

如图4和图5所示，图4是本申请实施例中的所述套体的结构示意图；图5是本申 请实施例中的所述外夹套的结构示意图。在本申请实施例中，所述冷却套10包括套体 11和外夹套12。所述套体11用来包覆在所述电机的外表面，所述冷却通道2形成于所 述套体11的外周面上；所述外夹套12环绕所述套体11的外周面且密封所述冷却通道2。

在本实施例中，所述外夹套12的内周面上也设置有如上所述的冷却通道2，此时所述外夹套12的内周面与所述套体11的外周面相对扣合形成所述冷却通道2的完整密封 结构。也就是说，在本实施例中，所述冷却通道2的至少一部分形成于所述套体11的 外周面上，而另一部分形成于所述外夹套12的内周面上。

当然，在其他实施例中，所述冷却通道2可以全部形成于所述套体11的外周面上，而在外夹套12的内周面可以不设置所述冷却通道2。此时，所述外夹套12仅是密封作 用即可。

此外，所述套体11与所述外夹套12可以是两个独立的零件，二者通过紧固件连接成为一体，或者所述套体11与所述外夹套12是由合金铸造形成的一个零件。

下面将结合图4和图5描述本申请冷却通道2的细部结构。

其中，图4的所述套体11的外周面可以清楚地展示所述冷却通道2的上半部分， 而所述冷却通道2的下半部分则由于图4的视角原因未呈现出来,但其下半部分的结构 可以参照图5所示。也就是说，虽然图5是展示了位于所述外夹套12的内周面上的所 述冷却通道2，但所展示的冷却通道2的结构与所述套体11的外周面的冷却通道2的结 构相同或大致相同。因此，为了清楚地表现所述冷却通道2，在图4和图5中均对所述 冷却通道2的具体结构进行了标注。

在本申请实施例中，所述第一冷却通道21为环形通道，所述第二冷却通道22为螺旋通道。

在本申请实施例中，所述冷却通道2还包括第三冷却通道23，其中所述第三冷却通道23为环形通道，所述第三冷却通道23位于所述第一冷却通道21和所述第二冷却通 道22之间，所述第三冷却通道23的一端连通至所述第一冷却通道21，所述第三冷却通 道23的另一端连通至所述第二冷却通道22；所述第一冷却通道21、所述第三冷却通道 23及所述第二冷却通道22沿着所述套体11的轴向依次并排设置。

在本申请实施例中，所述第一冷却通道21沿着所述套体11的周向环形设置，或换句话说，所述第一冷却通道21设置于所述套体11的外周面上且呈环状。所述第一冷却 通道21包括相对设置的第一进口端101和第一出口端102，所述第一进口端101和所述 第一出口端102分别位于所述套体11的径向(直径方向)的两端，其中所述第一进口 端101连接至所述进口接头3；所述第一冷却通道21还包括沿着所述套体11周向设置 的第一顺向管部211及第一逆向管部212；所述第一顺向管部211环绕所述套体11的半 周设置且从所述套体11的一侧沿着顺时针方向连接所述第一进口端101和所述第一出 口端102；所述第一逆向管部212环绕所述套体11的半周设置且从所述套体11的另一 侧沿着逆时针方向连接所述第一进口端101和所述第一出口端102。本实施例中，顺向 是指图中右侧部分，从上至下沿顺时针方向设置；逆向是指图中左侧部分，从上至下沿 逆时针方向设置。所述的环绕所述套体11的半周是指环绕所述套体11的外周面的半周， 但并非很精准的半周，可以是指大约半周。

所述第二冷却通道22沿着所述套体的周向螺旋设置，或换句话说，所述第二冷却通道22设置于所述套体11的外周面上且呈螺旋状。所述第二冷却通道22包括相邻设 置的第二进口端201和第二出口端202，其中所述第二进口端201与所述第一出口端102 连接，所述第二出口端202连接至所述出口接头4；所述第二冷却通道22还包括沿着所 述套体11周向设置的第二管部221，所述第二管部221环绕所述套体的一周设置且连接 所述第二进口端201和所述第二出口端202。在本实施例中，所述第二管部221是逆向 管部，更具体地讲，所述第二管部221是逆向的螺旋管部。但在其他实施例中，所述第 二管部221还可以是顺向的螺旋管部，这都可以根据实际情况调整。此外，所述的环绕 所述套体11的一周是指环绕所述套体11的外周面的一周，但并非很精准的一周，可以 是指大约一周。

需要在此说明的是，所述第二进口端201与所述第一出口端102可以是直接连接或者可以是间接连接。在本实施例中，由于所述第三冷却通道23的存在，所述第二进口 端201与所述第一出口端102实际上是间接连接，也就是说，所述第二进口端201与所 述第一出口端102通过所述第三冷却通道23形成连接。但在其他实施例中，如果未设 置第三冷却通道23，仅设置所述第一冷却通道21和所述第二冷却通道22，则所述第二 进口端201与所述第一出口端102能够直接连接。

可见，所述第三冷却通道23并非必要结构。

实际上，所述冷却通道2可以根据所述冷却套10的轴向长度而确定增加或减少冷却通道的长度，例如当所述冷却套10的轴向长度较大时，可以在所述第一冷却通道21 和所述第二冷却通道22之间设置所述第三冷却通道23，甚至还可以增加第四冷却通道， 或者增加更多的环形冷却通道或螺旋冷却通道。

由于本实施例中采用了所述第三冷却通道23，因此下面将进一步说明所述第三冷却 通道23的结构。

所述第三冷却通道23沿着所述套体的周向环形设置，或换句话说，所述第三冷却通道23设置于所述套体11的外周面上且呈环状。所述第三冷却通道23包括相对设置 的第三进口端301和第三出口端302，其中所述第三进口端301紧邻所述第一出口端102 且与所述第一出口端102连接；所述第三出口端302紧邻所述第二进口端201且与所述 第二进口端201连接；所述第三冷却通道23还包括沿着所述套体周向设置的第三顺向 管部231及第三逆向管部232；所述第三顺向管部231环绕所述套体的半周设置且沿着 顺时针方向从所述套体11的一侧连接所述第三进口端301和所述第三出口端302；所述 第三逆向管部232环绕所述套体的半周设置且沿着逆时针方向从所述套体11的另一侧 连接所述第三进口端301和所述第三出口端302。所述的环绕所述套体11的半周是指环 绕所述套体11的外周面的半周，但并非很精准的半周，可以是指大约半周。

在本申请实施例中，为了提高冷却效率，降低压降，所述第一顺向管部211包括至少两个平行的第一顺向子管2111，所述第一顺向子管2111环绕所述套体11的半周设置 且从所述套体11的一侧连接所述第一进口端101和所述第一出口端102；所述第一逆向 管部212包括至少两个平行的第一逆向子管2121，所述第一逆向子管2121环绕所述套 体11的半周设置且从所述套体11的另一侧连接所述第一进口端101和所述第一出口端 102；亦即所述两个平行的第一顺向子管2111的所述第一进口端101和所述第一出口端 102相互连接合并共享一个所述进口接头3。

所述第二管部221包括至少两个平行的第二子管2211，所述第二子管2211沿顺时针环绕所述套体11的一周设置且从所述套体11的一侧连接所述第二进口端201和所述 第二出口端202，所述第二进口端202连接至所述第一出口端102；亦即所述两个平行 的第二子管2211的所述第二出口端202相互连接合并共享一个所述出口接头4。

所述第三顺向管部231包括至少两个平行的第三顺向子管2311，所述第三顺向子管 2311环绕所述套体11的半周设置且从所述套体11的一侧连接所述第三进口端301和所述第三出口端302；所述第三逆向管部232包括至少两个平行的第三逆向子管2321，所 述第三逆向子管2321环绕所述套体11的半周设置且从所述套体11的另一侧连接所述 第三进口端301和所述第三出口端302。其中，所述第三进口端301和所述第一出口端 102连接，所述第三出口端302和所述第二进口端201连接，实现所述第二进口端201 连接至所述第一出口端102。

在本申请实施例中，在所述第三出口端302设有导流部5，所述导流部5朝向所述第二进口端201。亦即在所述第三顺向管部231与所述第三逆向管部232的汇合位置设 有导流部5，所述导流部5朝向所述第二进口端201突出，这样所述导流部5能够使得 所述第三顺向管部231和所述第三逆向管部232的末端朝向所述第二进口端201一侧弯 曲，用于与所述第二管部221的起端平滑连接，从而对所述冷却液提供引流的作用。

在本申请实施例中，为了提高冷却效率，降低压降，所述第一冷却通道21与所述第三冷却通道23的连接位置平滑过渡连接，在设计时，将所述第一出口端102略朝向 所述第三进口端301，以提供引流作用。

请参阅图4和图5，冷却剂的流通路径用箭头表示，在本实施例中，首先，所述冷 却剂从所述进口接头3进入所述第一冷却通道21，并从所述第一进口端101的两侧分流 至所述第一顺向管部211和第一逆向管部212中，然后在所述第一出口端102汇聚；接 着，所述冷却剂进入所述第三冷却通道23，并从所述第三进口端301的两侧分流至所述 第三顺向管部231和第一逆向管部232中，然后在所述第三出口端302汇聚；再接着， 所述冷却剂进入所述第二冷却通道22，并从所述第二进口端201的一侧全部进入所述第 二逆向管部221中，然后在所述第二出口端202汇聚；最后从所述出口接头4流出。本 申请通过组合式结构的冷却通道能够有效缩短冷却剂的路径，避免了冷却剂在所述冷却 通道2内部的压力损失。

为实现上述目的，本申请还提供了一种电机，在所述电机的外表面包覆有前文所述 的冷却套10。

所述电机包括定子以及转子，所述电机的转子转轴所在的轴线为所述电机的轴心， 所述冷却套10包覆所述电机的外表面，其中的冷却通道2用以供冷却剂流通，沿所述电机的轴心的周向排布。

为了对比改善效果，本申请还将图1、图2所示的现有的一种永磁同步电机的冷却套与本申请图3、图4、图5所示的冷却套10进行仿真结果对比，均采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，CFD)模拟。

模拟结果显示，现有的永磁同步电机的冷却套90的冷却通道的压降达到155mbar；而本申请的冷却套10的冷却通道2的压降仅为111mbar。对比结果如下表1所示，显然， 冷却效率几乎相同，新设计大大降低了压力损失。

表1

现有的永磁同步电机的冷却套90的冷却通道内冷却剂的压力分布如图6所示。本申请的冷却套10的冷却通道2内冷却剂的压力分布如图7所示。图6、图7中的压力用Pressure表示，其单位为mbar。经对比可知，本申请保持原有进口接头3和出口接头4， 尺寸与原型号相同，只通过更换新的冷却套10来优化电机的冷却通道2，避免了设计变 化太大；实现了冷却剂从进口接头3流入冷却套10通道后会向四周扩散，显著降低了 入口区域附近冷却剂的局部压降，而且著降低了冷却剂在所述冷却通道2内部的压力损 失，冷却通道2不存在超压损失的风险。而且通过优化所述冷却通道2，在所述进口接 头3处就能够将所述冷却剂分流，从而有效缩短冷却剂的路径，避免了冷却剂在所述冷 却通道2内部的压力损失。

本申请的优点在于：本申请通过提出一种新型的冷却套以及包含该冷却套的电机， 通过优化所述冷却通道，在所述进口接头处分别由顺向管部及逆向管部将所述冷却剂分 流，且新设计还保持原有进口接头和出口接头，尺寸与原型号相同，只通过更换新的冷却套来优化电机的冷却通道，避免了设计变化太大；实现了冷却剂从进口接头流入冷却 通道后会向四周扩散，显著降低了入口区域附近冷却剂的局部压降，而且著降低了冷却 剂在所述冷却通道内部的压力损失，冷却通道不存在超压损失的风险。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普 通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱 离本申请各实施例的技术方案的范围。