专利名称：一种对电机进行冷却的系统和方法
技术领域：
本发明涉及电机技术，特别是涉及一种对电机进行冷却的系统和方法。
背景技术：
目前，为了节约能源，大量的设备产品使用电机作为动力源。电机本体 的主要部件有转子和定子。在电机运行时，电机内部部件产生大量的热量， 不能及时的散去，这直接影响到了电机的使用寿命和运行可靠性，因此电机 冷却系统的设计显得至关重要。
通常，对于电机的冷却采用自然风冷，或强迫风冷即在电机内部设置风 扇系统，利用通风带走电机的热量，采用内置风扇系统对电机进行冷却的方 法，带走热量的能力有限，且对工作环境要求较高。然而，随着工业和加工 制造业的迅速发展，各行各业对电机的体积要求越来越小，对电机功率和输
出扭矩的要求却越来越大，尤其是电机在混合动力汽车上的使用尤为明显； 这就需要一种更有效的冷却方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种对电机进行冷却的方法和系统，对电机 进行更为有效的冷却。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的
一种对电机进行冷却的系统，包括定子铁芯(1)和机壳(2)，所述机 壳(2)由一体设置的机壳外壳(21)和机壳内壳(22)组成，该机壳外壳 (21)和机壳内壳(22)之间形成有环形冷却通道(3)，机壳外壳(21) 上包括冷却液入口 (4)和冷却液出口 (5);其中，
所述冷却液入口 (4)与所述环形冷却通道(3)相通，用于使冷却液从 电机外部流入所述环形冷却通道(3)，所述冷却液出口 (5)用于将沿所述环形冷却通道(3)流动后的冷却液排出。
所述机壳(2)上进一步包括内部冷却入口 (40)和内部冷却出口 (50)，该内部冷却入口 (40)与所述冷却液入口 (4)为不同的入口，内部冷却出口 (50)与所述冷却液出口 (5)为不同的出口，
内部冷却入口 (40)，位于所述机壳(2)的上部，用于使冷却液从电机外部直接流入电机内部的定子线圈(7)上；
内部冷却出口 (50)，位于电机机壳(2)底部，直接将从定子线圈(7)上流下的冷却液排出。
所述内部冷却入口 (40)为位于机壳(2)上部两端的多个入孔(60)，每一端的多个入孔(60)位于所述机壳(2)卜.半圆周上大于等于120度的位置；
和/或，
每一端的多个入孔(60)的直径大小根据该多个入孔(60)的流量相同的原则确定。
在所述机壳内壳(22)上部的两端进一步分别包括一个以上的开孔(6)，每一个开孔(6)与所述环形冷却通道(3)相通，用于使环形冷却通道(3)中的冷却液流入电机内部的定子线圈(7)上
所述冷却液出口 (5)位于所述机壳外壳(21)的底部，将从定子线圈(8)上流下的冷却液排出。
所述机壳内壳(22)上部每一端的多个开孔(6)位于所述机壳内壳(22)的上半圆周上大于等于120度的位置；
和/或，
所述机壳内壳(22)上部每一端的多个开孔(6)的直径人小根据该多个开孔的流量相同的原则确定。所述环形冷却通道(3)为
所述机壳外壳(21)和所述机売内壳(22)之间的中空结构；或者，
位于所述机壳外壳(21)和所述机壳内壳(22)之间、沿所述机壳内壳(22)的圆周设置的单个环形槽道，或者多个并联/串联的环形槽道；或者，
位于所述机壳外壳(21)和所述机壳内壳(22)之间、沿所述机壳内壳(22)的直径方向设置的单个"弓"形槽道，或者多个并联/串联的"弓"形槽道。
系统进一步包括转子铁芯(8)和转子支架(9),所述转子支架(9)为中空，两端分别包括冷却液进口 (10)，所述转子支架(9)在与转子铁芯(8)两侧接触部分分别包括流通口 (11)，在所述机壳外壳(21)的底部进一步包括冷却液排放口 (12)，其中，
冷却液进口 (10)用于使冷却液流入到所述转子支架(9)内部的中空结构中；
转子铁芯(8)，利用旋转将流通口 (11)流出的冷却液甩到定子线圈(7)上；
冷却液排放口 (12)，将从定子线圈(7)上流下的冷却液排出。
该系统进一步包括伺服装置，用于接收从所述冷却液出口 (5)排出的冷却液，并将接收的冷却液重新输入至所述冷却液入口 (4)。
一种利用本发明系统对电机进行冷却的方法，该方法包括
使冷却液从冷却液入口 (4)进入环形冷却通道(3)，沿环形冷却通道(3)流动，并从冷却液出口 (5)排出。
当所述机壳内壳(22)上没有开孔(6)时，从冷却液入口 (4)流入的冷却液为水；当所述机壳内壳(22)上有开孔(6)时，从冷却液入口 (4)流入的冷却液为油；
当所述机壳(2)上包括内部冷却入口 (40)时，所述冷却液为油。
由此可见，本发明具有以下优点.-
1、在本发明中，在机壳内部形成有环形冷却通道，冷却液沿该环形冷却通道流动后，则可以将机壳内壳下的定子铁芯的热量带走，从而实现冷却。可见，本发明中，冷却液可以直接从电机外部进入电机壳体内部，与线圈接触，在相同的输出功率和扭矩下，大大提高了散热的效果。
2、 在本发明中，外部冷却方式与内部冷却方式(外部冷却方式指冷却液在环形冷却通道中流动来冷却的方式，内部冷却方式指冷却液透过机壳进入电机内部来冷却的方式)可以是相互独立的两套系统，分别使用各自不同的冷却液入口和出口，分别进行外部冷却和内部冷却；另外，外部冷却方式
与内部冷却方式也可以共用一套系统，使用同一个冷却液入口和出口。因此，本发明的实现方式多样，大大增加了灵活性。
3、 在本发明中，机壳内壳上可以没有开孔，也就是说，经环形冷却通
道流动后的冷却液可以直接从机壳外壳排出，环形冷却通道相对于电机内部构件是封闭的，因此，可以采用的任意的冷却液，比如水或油等，增加了业务实现的灵活性。
4、 在机壳内壳的上部可以设置开孔，冷却液可以从开孔流入电机机壳内部，这样，在对定子铁芯进行冷却后，还可以进一步对定子线圈的端部进行冷却，从而大大提高了对电机的冷却效果。
5、 在本发明中，可以进一步将转子支架内部设置为中空，使得冷却液能够通过该中空结构进一步对转子铁芯进行冷却，并且，利用液压和转子铁芯的旋转，还可以将冷却液甩到定子线圈的端部，进一步对定子线圈的端部进行冷却，从而大大提高了对电机的冷却效果。
图1A是本发明实施例中对电机进行冷却的系统的基本结构图；图1B是本发明实施例中外部冷却和内部冷却使用相互独立的两套系统的结构图1C是本发明实施例中内部冷却入口的一种示意图；图2是在本发明的一个实施例中环形冷却通道3的第一种较佳结构示意图3是在本发明的一个实施例中环形冷却通道3的第二种较佳结构示意
图4是在本发明的一个实施例中环形冷却通道3的第三种较佳结构示意
图5是本发明实施例中对电机进行冷却的系统的一种优化结构图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。
本发明提出了一种对电机进行冷却的系统。图1A是本发明实施例中对电机进行冷却的系统的基本结构图。参见图1A，该冷却系统包括定子铁芯1和机壳2，特别的是，机壳2由一体设置的机壳外壳21和机壳内壳22组成，该机壳外壳21和机壳内壳22之间形成有环形冷却通道3，机壳外壳21上包括冷却液入口 4和冷却液出口 5;其中，冷却液入口 4与环形冷却通道3相通，用于使冷却液从电机外部流入所述环形冷却通道3，冷却液出口5用于将沿环形冷却通道3流动后的冷却液排出。
可见，利用上述本发明的冷却系统，冷却液沿环形冷却通道3流动后，则可以将机壳内壳22下的定子铁芯1的热量带走，对定子铁芯1进行冷却。
在本发明中，对电机冷却的方式可以是多样的，比如，可以包括如下方式中的任意一种
方式一、仅利用以上描述的本发明系统对电机进行冷却的外部冷却方式。
在该方式一中，由于冷却液在外壳21与内壳22之间的环形冷却通道3流动后直接排出电机，而不进入电机内部，环形冷却通道3相对于电机内部部件是封闭的，因此是一种外部冷却方式。
方式二、仅对电机进行内部冷却的内部冷却方式在该方式二中，在机壳2上进一步包括内部冷却入口 40和内部冷却出
口 50，内部冷却入口 40位于机壳2的上部，用于使冷却液从电机外部直接流入电机内部的定子线圈7上；内部冷却出口 50位于电机机壳2底部，直接将从定子线圈7上流下的冷却液排出。
由于冷却液可以通过机壳2上的内部冷却入口 40直接从外部流入电机内部，如流入电机内部的定子线圈7上；然后直接从内部冷却出口 50排出电机外，因此是一种内部冷却方式。
方式三、在本发明系统中，外部冷却方式与内部冷却方式利用相互独立的两套系统来分别实现。
参见图1B，在该方式三中，用于实现内部冷却方式的内部冷却入口 40与用于实现外部冷却方式的冷却液入口 4为不同的入口，用于实现内部冷却方式的内部冷却出口 50与用于实现外部冷却方式的冷却液出口 5为不同的出口。这样， 一部分冷却液从冷却液入口 4进入环形冷却通道，最后从冷却液出口5排出，完成外部冷却；另一部分冷却液直接从内部冷却入口 40进入电机内部，对定子线圈7进行冷却后从内部冷却出口 50排出，完成内部冷却。
方式四、在本发明系统中，外部冷却方式与内部冷却方式利用一套系统来同时实现。
在该方式四中，在机壳内壳22的上部设置开孔，使得环形冷却通道3中的冷却液可以从开孔流入电机内部，这样，在完成外部冷却后，还可以进一步进行内部冷却，从而大大提高了对电机的冷却效果，此时，为了保护电机内部部件，冷却液采用油。具体的实现为在机壳内壳22上部的两端进一步分别包括一个以上的开孔6，每一个开孔6与环形冷却通道3相通，用于使环形冷却通道3中的冷却液流入机壳2内部的定子线圈7上，对定子线圈7的端部进行冷却；此后，冷却液从定子线圈7上流下，为了排出冷却液，相应地，冷却液出口 5需要设置在机壳外壳21的底部，这样，从定子线圈8上流下的冷却液从机壳外壳21底部的冷却液出口 5排出。在本发明系统中，当内部冷却方式与外部冷却方式使用两套系统实现
时，内部冷却入口 40可以为位于机壳2上部两端的多个入孔60，每一端的多个入孔60可以位于机壳2的上半圆周的不同位置，比如，上半圆周上大于等于120度的位置。较佳的，每一端的多个入孔60的直径大小不同，具体的直径大小根据该多个入孔60的流量相同的原则确定。比如参见图1C，内部冷却入口 40可以为位于机壳2上部每一端各5个的入孔60，该每一端的5个入孔60位于上半圆周上大于等于120度的位置，且每一个入孔60的直径大小不同。
在本发明系统中，当内部冷却方式与外部冷却方式使用一套系统实现时，机壳内壳22上部的两端分别包括多个开孔6，较佳的，为了保证对定子线圈7的端部进行均匀的冷却，每一端的多个开孔6可以位于机壳内壳22的上半圆周的不同位置，比如，上半圆周上大于等于120度的位置。较佳的，每一端的多个开孔6的直径大小不同，具体的直径大小根据该多个开孔6的流量相同的原则确定。
在本发明的冷却系统中，在一体化设计机壳外壳21与机壳内壳22时，可以以多种方式形成环形冷却通道3，只要形成的环形冷却通道3是沿机壳2的环形通道且均匀分布在机壳圆柱体表面上即可。下面举环形冷却通道3的三种较佳实现方式，并分别对每种实现方式进行说明。
方式A、
图2是在本发明的一个实施例中环形冷却通道3的第一种较佳结构示意图。参见图2，在一体化设计机壳外壳21和机壳内壳22时，将机壳外壳21和机壳内壳22之间设计为中空结构，也就是说，使用该中空结构作为环形冷却通道3。
参见图2，较佳的，此时的冷却液入口 4具体可以包括位于机壳外壳21底部的冷却液入口 41和冷却液入口 42，对于冷却液出口 5的位置，需要根据机壳内壳22上是否包括开孔6来确定
如果机壳内壳22上没有设置开孔，那么，冷却液出口5具体可以包括位于机壳外壳21顶部的冷却液出口 51和冷却液出口 52，此时，冷却液分别从底部的冷却液入口 41和冷却液入口 42进入环形冷却通道3，在液压的作用下沿图2中箭头所示方向环形流动，到达顶部后，冷却液分别从冷却液出口 51和冷却液出口 52排出，从而完成了对定子铁芯l的冷却；
如果机壳内壳22上部的两端分别包括一个以上的开孔6，较佳的，可以是每一端五个开孔6，那么，冷却液出口 5具体可以包括位于机壳外壳21底部的冷却液出口 53和冷却液出口 54，此时，冷却液分别从底部的冷却液入口 41和冷却液入口 42进入环形冷却通道3，在液压的作用下沿图2中箭头所示方向环形流动，到达上部后，冷却液分别从各个开孔6流入电机机壳内部的定子线圈7的端部，对定子线圈7的端部进行冷却，之后，冷却液从对定子线圈7的端部流下，从冷却液出口 53和冷却液出口 54排出，从而完成了对定子铁芯1和定子线圈7的端部的冷却。
方式B、
图3是在木发明的一个实施例中环形冷却通道3的第二种较佳结构示意图。参见图3，在一体化设计机壳外壳21和机壳内壳22时，机壳内壳22的圆周上包括环形槽道，该环形槽道可以是单个环形槽道，或者是多个并联/串联的环形槽道，比如图3中所示的两个串联的环形槽道，这样使用该位于机壳外壳21和机壳内壳22之间的环形槽道作为环形冷却通道3。
参见图3，较佳的，此时的冷却液入口 4具体可以包括位于机壳外壳21中部的冷却液入口 41'和冷却液入口 42'，对于冷却液出口 5的位置，无论机壳内壳22上是否包括开孔6，其位置都可以随意设置，只要保证冷却液流经了机壳内壳22的表面即可。如图3所示，较佳的，冷却液出口5具体可以包括位于机壳外壳21底部的冷却液出口 53'和冷却液出口54，，此时，冷却液分别从冷却液入口 41，和冷却液入口 42'进入环形槽道，在液压的作用下沿图3中箭头所示方向在环形槽道中流动，并且，
如果机壳内壳22上不包括开孔6，则冷却液从位于环形槽道上的冷却液出口53'和冷却液出口54'排出，从而完成了对定子铁芯1的冷却；如果机壳内壳22上部的两端上包括开孔6，冷却液沿环形槽道流动到
机壳内壳22上部的两端时，则分别从各个开孔6流入电机机壳内部的定子 线圈7的端部，对定子线圈7的端部进行冷却，之后，冷却液从定子线圈7 的端部流下，从冷却液出口 53'和冷却液出口 54'排出，从而完成了对定 子铁芯1和定子线圈7的冷却。 方式C、
图4是在本发明的一个实施例中环形冷却通道3的第三种较佳结构示意 图。参见图4，在一体化设计机壳外壳21和机壳内壳22时，机壳内壳22 上沿所述机壳内壳22的直径方向设置有"弓"形槽道，该"弓"形槽道可 以是单个"弓"形槽道，或者是多个并联/串联的"弓"形槽道，比如图4 中所示的单个"弓"形槽道，这样使用该位于机壳外壳21和机壳内壳22之 间的"弓"形槽道作为环形冷却通道3。
参见图4，较佳的，此时的冷却液入口 4具体可以包括位于机壳外壳21 底部的冷却液入口 41"和冷却液入口 42''，对于冷却液出口5的位置，无 论机壳内壳22上是否包括开孔6，其位置都可以随意设置，只要保证冷却 液流经了机壳内壳22的表面即可。如图4所示，较佳的，冷却液出口5具 体可以包括位于机壳外壳21底部的冷却液出口 53''和冷却液出口 54''，此 时，冷却液分别从冷却液入口 41''和冷却液入口 42''进入"弓"形槽道， 在液压的作用下沿图4中箭头所示方向在"弓"形槽道中流动，并且，
如果机壳内壳22上不包括开孔6，则冷却液从位于"弓"环形槽道上 的冷却液出口 53''和冷却液出口 54''排出，从而完成了对定子铁芯1的冷 却；
如果机壳内壳22上部的两端上包括开孔6，冷却液沿环"弓"形槽道 流动到机壳内壳22上部的两端时，则分别从各个开孔6流入电机机壳内部 的定子线圈7的端部，对定子线圈7的端部进行冷却，之后，冷却液从定子 线圈7的端部流下，从冷却液出口 53''和冷却液出口 54''排出，从而完成 了对定子铁芯1和定子线圈7的端部的冷却。在以上的描述中，说明了本发明的冷却系统如何利用机壳外壳21和机
壳内壳22之间的环形冷却通道3来对定子铁芯1进行冷却，以及如何利用 机壳内壳22上的开孔6进一步对定子线圈的端部进行冷却。
为了进一步利用本发明的冷却系统对电机内部的转子铁芯8进行冷却， 增加电机冷却效果，参见图5，在本发明的冷却系统中进一步将转子支架9 设计为中空，转子支架9两端也需分别包括冷却液进口 10，转子支架9在 与转子铁芯8两侧接触部分还需要分别包括流通口 11，在机壳外壳21的底 部进一步包括冷却液排放口 12，这样，从冷却液进口 10流入到转子支架9 内部的中空结构中，由于液压，冷却液沿图5中箭头所示方向流动到转子支 架9中部位置的集液槽13，最后到达流通口 ll所示位置，从而完成了对转 子铁芯8的冷却。
进一步地，从流通口 11流出的冷却液到达转子铁芯8后，由于转子铁 芯8的旋转，冷却液被甩到定子线圈7的端部，从而进一步完成了对定子线 圈7的冷却。之后，冷却液从定子线圈7上流下，从机壳外壳21底部的冷 却液排放口 12排出。
需要说明的是，在本发明的冷却系统中，如果冷却液经环形冷却通道3 直接排出，也就是说，机壳内壳22上没有开孔，那么，冷却液排放口12与 冷却液出口 5需要单独设置；反之，如果机壳内壳22上有开孔6，那么， 冷却液排放口 12与冷却液出口 5可以集成为同一出口。
较佳的，为了进一步节约能源，本发明的冷却系统中还可以进一步包括 伺服装置，用于接收从所述冷却液出口 5和冷却液排放口 12排出的冷却液， 并将接收的冷却液重新输入至冷却液入口 4和冷却液进口 10，实现冷却液
的循环利用。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的 保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改 进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种对电机进行冷却的系统，包括定子铁芯(1)和机壳(2)，其特征在于，所述机壳(2)由一体设置的机壳外壳(21)和机壳内壳(22)组成，该机壳外壳(21)和机壳内壳(22)之间形成有环形冷却通道(3)，机壳外壳(21)上包括冷却液入口(4)和冷却液出口(5)；其中，所述冷却液入口(4)与所述环形冷却通道(3)相通，用于使冷却液从电机外部流入所述环形冷却通道(3)，所述冷却液出口(5)用于将沿所述环形冷却通道(3)流动后的冷却液排出。
2、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机壳(2)上进一步包 括内部冷却入口 (40)和内部冷却出口 (50)，该内部冷却入口 (40)与所述冷 却液入口 (4)为不同的入口，内部冷却出口 (50)与所述冷却液出口 (5)为 不同的出口，内部冷却入口 (40)，位于所述机壳(2)的上部，用于使冷却液从电机外 部直接流入电机内部的定子线圈(7)上；内部冷却出口 (50)，位于电机机壳(2)底部，直接将从定子线圈(7)上 流下的冷却液排出。
3、 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述内部冷却入口 (40)为 位于机壳(2)上部两端的多个入孔(60)，每一端的多个入孔(60)位于所述 机壳(2)上半圆周上大于等于120度的位置；禾口/或，每一端的多个入孔(60)的直径大小根据该多个入孔(60)的流量相同的 原则确定。
4、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述机壳内壳(22)上部 的两端进一步分别包括一个以上的开孔(6)，每一个开孔(6)与所述环形冷却通道(3)相通，用于使环形冷却通道(3)中的冷却液流入电机内部的定子线 圈(7)上所述冷却液出口 (5)位于所述机壳外壳(21)的底部，将从定子线圈(8)上流下的冷却液排出。
5、 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述机壳内壳(22)上部每 一端的多个开孔(6)位于所述机壳内壳(22)的上半圆周上大于等于120度的 位置；禾口/或，所述机壳内壳(22)上部每一端的多个开孔(6)的直径大小根据该多个开 孔的流量相同的原则确定。
6、 根据权利要求1至5中任意一项所述的系统，其特征在于，所述环形冷 却通道(3)为所述机壳外壳(21)和所述机壳内壳(22)之间的中空结构； 或者，位于所述机壳外壳(21)和所述机壳内壳(22)之间、沿所述机壳内壳(22) 的圆周设置的单个环形槽道，或者多个并联/串联的环形槽道； 或者，位于所述机壳外壳(21)和所述机壳内壳(22)之间、沿所述机壳内壳(22) 的直径方向设置的单个"弓"形槽道，或者多个并联/串联的"弓"形槽道。
7、 根据权利要求1至5中任意一项所述的系统，进一步包括转子铁芯(8) 和转子支架(9)，其特征在于，所述转子支架(9)为中空，两端分别包括冷却 液进口 (10)，所述转子支架(9)在与转子铁芯(8)两侧接触部分分别包括流 通口 (11)，在所述机壳外壳(21)的底部进一步包括冷却液排放口 (12)，其 中，冷却液进口 (10)用于使冷却液流入到所述转子支架(9)内部的中空结构中；转子铁芯(8)，利用旋转将流通口 (11)流出的冷却液甩到定子线圈(7)上；冷却液排放口 (12)，将从定子线圈(7)上流下的冷却液排出。
8、 根据权利要求1至5中任意一项所述的系统，其特征在于，该系统进一 步包括伺服装置，用于接收从所述冷却液出口 (5)排出的冷却液，并将接收的 冷却液重新输入至所述冷却液入口 (4)。
9、 一种利用权利要求1至8中任意一项所述的系统对电机进行冷却的方法， 其特征在于，该方法包括使冷却液从冷却液入口 (4)进入环形冷却通道(3)，沿环形冷却通道(3) 流动，并从冷却液出口 (5)排出。
10、 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述机壳内壳(22)上 没有开孔(6)时，从冷却液入口 (4)流入的冷却液为水；当所述机壳内壳(22) 上有开孔(6)时，从冷却液入口 (4)流入的冷却液为油；当所述机壳(2)上包括内部冷却入口 (40)时，所述冷却液为油。
全文摘要
本发明公开了一种对电机进行冷却的系统和方法。该系统包括定子铁芯(1)和机壳(2)，所述机壳(2)由一体设置的机壳外壳(21)和机壳内壳(22)组成，该机壳外壳(21)和机壳内壳(22)之间形成有环形冷却通道(3)，机壳外壳(21)上包括冷却液入口(4)和冷却液出口(5)；其中，所述冷却液入口(4)与所述环形冷却通道(3)相通，用于使冷却液流入所述环形冷却通道(3)，所述冷却液出口(5)用于将沿所述环形冷却通道(3)流动后的冷却液排出。本发明中，由于环形冷却通道是在机壳内部设置的，所以冷却液可以直接从电机外部进入电机机壳内部进行冷却，大大提高了散热的效果，在相同的输出功率和扭矩下，减小了电机的体积。
文档编号H02K9/19GK101656445SQ20091017641
公开日2010年2月24日 申请日期2009年9月14日 优先权日2009年9月14日
发明者王江涛, 蔚 蔡 申请人:精进电动科技(北京)有限公司