电机冷却技术的专利发展

从空冷到油冷·电机冷却技术的概念性认知（二）水冷篇展开全文水冷结构的产生Y2 Y3等传统的工业电机都以风冷或者自然冷却为主。

但随着人们对电机更小更轻的要求，催生电机往高功率密度方向发展。

特别是新能源汽车领域，对功率密度要求呈现直线式上升。

这就意味着自然冷却和风冷无法满足要求。

必须上水冷或者其它更高散热效率的系统。

水冷系统一般由水冷机壳、水泵、散热器、管道等部件组成。

其工作原理是，在水泵的推动下，水流通过电机外壳，在吸收了电机的热量后，再回到散热器将热量散发到大气中。

相当于将原来由电机表面散发的的热量，带到专用散热器上耗散掉。

这样带来两个好处，第一个散热效率更高，散热器+水的散热效率远高于电机本身散热筋的效率。

第二个好处，就是电机可以做的很小，满足紧凑安装的需求，而散热器可安装在远离电机通风良好的地方。

正因为如此在新能源汽车等一些应用中，水冷电机成立基本配置。

这里我们仅研究电机的水冷部分，都有哪些水冷结构呢。

各种各样的水冷结构市面上水冷结构种类很多。

而发明专利却掌握在少数几家公司手中。

我们常见的螺旋水道式结构，专利是由卡特比勒公司申请的。

这种结构，机壳加工出了螺旋式的水道结构，水流绕电机若干圈后流出，带走热量。

通用公司也申请了类似的冷却方案，其创新点一在于采用非切削加工的方式实现了螺旋水道。

其水冷机壳由内置的不锈钢螺旋管，和铸铝或铸铁外壳组合构成，通用认为这是一种经济型的加工方式。

其创新点二为沿螺旋水道的轴向方向设置了若干导条，起到了加强刚度，提高管道径向定心、轴向定距能力，最终得到了保护管道的效果。

除此之外，通用还发明了鼠笼式水道，轴向式水道（如下图所示）。

那么各种各样的水道结构，我们该如何去理解他们，如何在设计中选择最适合的结构呢？如何理解它们如何评价一个水冷机壳的设计好坏，首要的指标就是换热效率的问题。

水冷电机电机的散热效率涉及到热传导和热对流两种原理。

电机内部发出的热量，首先通过热传导到达定子轭部，然后从轭部到达机壳内层。

专利名称：用于电机定子冷却的水套结构专利类型：发明专利
发明人：陈思远,吴从波,纪科星,李立伟,韩明申请号：CN201210330914.5
申请日：20120907
公开号：CN102904386A
公开日：
20130130
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种用于电机定子冷却的水套结构，包括密封连接的水套本体和外壳，外壳与水套本体之间形成容纳冷却剂的流道；外壳和水套本体具有相连通的冷却剂入口和相连通的冷却剂出口，水套本体的冷却剂入口和冷却剂出口之间设有一隔断，水套本体的冷却剂入口远离隔断的一侧设有若干入口均流柱，冷却剂出口远离隔断的一侧设有若干出口均流柱；远离冷却剂入口的入口均流柱一侧和远离冷却剂出口的出口均流柱一侧之间的水套本体上分布有若干列扰流柱，相邻两列的扰流柱交错分布。

本发明不仅可以减少冷却剂流动的阻力，提高水套的换热能力，避免流体在流道内出现滞流区域，而且水套周向上的表面换热能力分布均匀，提高电机的性能。

申请人：联合汽车电子有限公司
地址：201206 上海市浦东新区榕桥路555号
国籍：CN
代理机构：上海浦一知识产权代理有限公司
代理人：丁纪铁
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专利名称：一种冷却方式为IC511的电动机的内风路结构专利类型：实用新型专利
发明人：耿治起,陈楠,朱瑞霞
申请号：CN201420590400.8
申请日：20141013
公开号：CN204168019U
公开日：
20150218
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种冷却方式为IC511的电动机的内风路结构，所述电动机包括电动机轴、前端盖、后端盖、机座、转子铁芯和定子铁芯，所述转子铁芯和定子铁芯均采用分段设计，所述内风路结构包括第一内风扇、第二内风扇、设置在相邻的两段所述转子铁芯侧面之间的转子径向通风道、以及设置在相邻的两段所述定子铁芯侧面之间的定子径向通风道，还包括第一导风板、第二导风板、第一挡风筒和第二挡风筒。

本实用新型的内风路结构，用于冷却方式为IC511的电机，增大了流经定、转子铁芯部位的风量，从而增强了铁芯的冷却效果，增强了电机内部通风散热能力，定、转子铁芯散热能力得到极大的提高。

申请人：上海电气集团上海电机厂有限公司
地址：200240 上海市闵行区江川路555号
国籍：CN
代理机构：上海兆丰知识产权代理事务所(有限合伙)
代理人：黄美英
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专利名称：一种用于电机及电机控制器的冷却系统及其车辆专利类型：实用新型专利
发明人：周华程,乔新科,安东尼大卫韦尔林,赵达,李威,韦虹申请号：CN201922163370.8
申请日：20191205
公开号：CN211764950U
公开日：
20201027
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种用于电机及电机控制器的冷却系统及其车辆，涉及车辆技术领域。

本实用新型用于电机及电机控制器的冷却系统，包括由储油装置、油泵、待冷却组件和散热器组件组成的冷却回路；所述储油装置用于储存冷却油；所述油泵为所述冷却回路提供循环动力；所述待冷却组件包括电机控制器和电机，所述电机控制器与所述电机的连接方式为直接串联或直接并联；所述散热器组件用于降低所述冷却油的温度。

相对于现有技术，本实用新型采用电机与电机控制器串联或并联的单油冷回路，有利于降低系统流阻，在保证散热需求的基础上，简化了冷却系统，有利于降低成本，而且，该冷却系统易于动力总成的整车布置，特别适用于混动及增程式等新能源车辆。

申请人：宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司,浙江吉利控股集团有限公司
地址：315336 浙江省宁波市杭州湾新区滨海二路818号
国籍：CN
代理机构：广州三环专利商标代理有限公司
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专利名称：一种电机驱动系统的冷却系统及车专利类型：实用新型专利
发明人：张振宁,张冬,冯勇敢,韩光辉,康丹,毕爽申请号：CN201520745196.7
申请日：20150924
公开号：CN205736918U
公开日：
20161130
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种电机驱动系统的冷却系统及车，电机驱动系统的冷却系统包括第一循环回路和第二循环回路，第一循环回路上设有电机，第二循环回路上设有集成控制器，所述第二循环回路中设有用于调节该支路中冷却水循环阻力的调节阀。

该调节阀能够调整集成控制器冷却水所在支路的阻力情况，这样就可以根据实际需要调整电机所在第一循环回路与集成控制器所在的第二循环回路两个支路之间的阻力平衡状态，增大集成控制器所在支路中冷却水的阻力，进而改变水泵分配给该个支路冷却水的流量，达到改善冷却系统的冷却性能的目的，而且又不需要通过提升水泵的性能和改变水泵的型号。

申请人：郑州宇通客车股份有限公司
地址：450016 河南省郑州市十八里河宇通工业园区
国籍：CN
代理机构：郑州睿信知识产权代理有限公司
代理人：赵敏
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专利名称：一种基于脉动热管的车用电机强化冷却结构专利类型：发明专利
发明人：汪双凤,朱亮,陈凯
申请号：CN201911195863.8
申请日：20191128
公开号：CN110798024B
公开日：
20220329
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开一种基于脉动热管的车用电机强化冷却结构，包括机壳、脉动热管、多个定子绕组、定子铁芯、转子、转子轴和端盖，所述转子安装于机壳内，转子轴与转子连接，定子铁芯安装于转子与机壳之间，多个定子绕组分别与定子铁芯连接，端盖密封于机壳的端部；脉动热管为一段封闭的环路，脉动热管内填充冷凝介质，脉动热管包括冷凝段、绝热段和蒸发段，冷凝段贴合于机壳进行换热或者与外界冷源进行换热，蒸发段与定子绕组贴合，绝热段连接冷凝段和蒸发段，蒸发段吸收定子绕组的热量后，内部冷凝介质沸腾，通过绝热段将热量运输至冷凝段，冷凝段内的热量传导至机壳或者外界冷源进行散热，使冷凝段内的冷凝介质冷凝，再通过绝热段回到蒸发段。

申请人：华南理工大学
地址：510640 广东省广州市天河区五山路381号
国籍：CN
代理机构：广州市华学知识产权代理有限公司
代理人：谢静娜
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810409375.1(22)申请日 2018.05.02(66)本国优先权数据201810294723.5 2018.03.30 CN(71)申请人 合肥巨一动力系统有限公司地址 230051 安徽省合肥市包河工业区上海路东大连路北(72)发明人 刘蕾　范佳伦　孙纯哲　江超　(74)专利代理机构 苏州创元专利商标事务所有限公司 32103代理人 范晴(51)Int.Cl.H02K 1/27(2006.01)H02K 1/32(2006.01)H02K 9/06(2006.01)(54)发明名称一种永磁同步电机转子风冷结构(57)摘要本发明公开了一种永磁同步电机转子风冷结构，所述永磁同步电机包括电机壳体、设置于电机壳体两端的电机端盖、以及电机壳体内部的电机转子，所述电机转子中心固定有电机转轴，电机转子外侧固定有均匀分布的磁钢，所述风冷结构包括安装于电机转轴上的驱动扇叶，所述电机转子上设有轴向的导气槽，所述的电机端盖以及电机壳体内部设有连通的导气通道。

本发明可有效解决电机转子高速转动带来的主动冷却困难的问题，转子导气槽的设置可有效对磁钢进行冷却，利用转子转动带动驱动扇叶旋转驱动电机内部空气流通，通过端盖以及壳体内部导气通道保证气体流动回路封闭，气体通过壳体可达到利用散热水道对空气的冷却效果，起到主动冷却的作用。

权利要求书1页 说明书3页 附图4页CN 108539889 A 2018.09.14C N 108539889A1.一种永磁同步电机转子风冷结构，所述永磁同步电机包括电机壳体、设置于电机壳体两端的电机端盖、以及电机壳体内部的电机转子，所述电机转子中心固定有电机转轴，电机转子外侧固定有均匀分布的磁钢，其特征在于：所述风冷结构包括安装于电机转轴上的驱动扇叶，所述电机转子上设有轴向的导气槽，所述的电机端盖以及电机壳体内部设有连通的导气通道。