从7个专利出发分析驱动电机冷却技术
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1、导热树脂
美国专利6201321 B1:
用导热树脂封装定子线圈端部,通过箱体消散热量。树脂固化之后,形成所谓热桥(Thermal bridge)。 为了消除制造误差,弹性导热垫(Resilient thermal pad)插在热桥和箱体之间确保热传递。
2、非封闭风冷
美国专利6011331 A:
艾默生电气公司专利,转子上三个叶片风扇(Centrifugal fan、Upper fan、Lower fan),产生流动气流散热。
缺点:非封闭。加过滤器,防止空气中灰尘或其他固体颗粒吸入、控制湿度水平。
3、封闭风冷
美国专利20040036367 A1:
通过转子旋转、箱体中加工的专用空气管道,使空气流动。箱体是密封的,空气冷却流以闭环方式运行。永磁体通过辐条连接到转子轴,由于特定的叶片设计,能够形成所需的气流。热量从转子传递到箱体,箱体用作散热器。
缺点:随着旋转速度的增加,风阻损失增加。 可以在电机外壳增加热交换表面。
4、水套冷却(液冷):
美国专利7009317 B2:
2图中可以看出,由定子和冷却套管形成的冷却管道。 对定子冷却非常有效。
缺点是转子冷却不良。需要冷却液泵送系统,并且使用冷却器在电机外面将液体冷却。
美国专利5859482冷却水套:
通用电气公司专利,左边鼠笼冷却水套,允许冷却液轴向流动。右边蛇形冷却水套。
日产Leaf:
宝马i3:
5、空心轴转子冷却:
美国专利7579725 B2:
特斯拉公司专利,两个同轴的空心轴,两轴使用辐条连接。
6、空心轴转子冷却、外壳定子水套冷却相结合
美国专利6191511 B1:
叶片固定在外轴的内表面上,随着转子运动而旋转。冷却剂通过管道流向外壳水套。
美国专利2012/0153718 A1:
特斯拉公司专利,冷却剂流分成两部分:第一路流入电机转子中心,第二路流入定子冷却剂通道。流量比为20%和80%。第一路冷却液离开转子轴,通过导管流向变速箱冷却系统。第二路冷却液退出蛇形管后,进入逆变器冷却回路。最后,又合并在一起。
7、油冷:
美国专利#8169110 B2:
GM公司专利,可冷却轴承。雪佛兰Volt采用这种冷却方式。
润滑油作为冷却剂注入,冷却定子线圈端绕组。油液在底部收集、冷却后循环利用。
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