專利名稱：電動(dòng)汽車永磁電機(jī)用磁鋼冷卻結(jié)構(gòu)及其冷卻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及電動(dòng)汽車電驅(qū)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)技 術(shù)領(lǐng)域，具體是一種電動(dòng)汽車永磁電機(jī)用磁鋼冷卻結(jié)構(gòu)及其冷卻方法。
背景技術(shù)：
隨著環(huán)保問(wèn)題被社會(huì)越來(lái)越多的關(guān)注，燃油汽車被新能源汽車代替也成為大勢(shì)所 趨，純電動(dòng)汽車隨即得到了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。受電池能源供給的制約，電動(dòng)汽車需要具 有體積小、重量輕等特點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為電動(dòng)汽車主要?jiǎng)恿υ?，其性能直接影響整車性能?所以驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，質(zhì)量輕，損耗小，效率高等特點(diǎn)，永磁電機(jī)很好的 綜合了這些特點(diǎn)。而體積小勢(shì)必影響到電機(jī)的散熱，高溫卻會(huì)帶來(lái)導(dǎo)致磁鋼退磁的風(fēng)險(xiǎn)。 退磁導(dǎo)致永磁體磁性能的損失分可逆和不可逆兩部分，不管是哪種損失將造成電機(jī)效率下 降，穩(wěn)定性下降，甚至停轉(zhuǎn)。磁鋼做為永磁電機(jī)極為重要的組成部分，其性能與穩(wěn)定性直接 影響到電機(jī)及整車的性能，隨著第三代稀土永磁材料釹鐵硼的出現(xiàn)，其較高的磁能積、矯頑 力，豐富的原材料和便宜的價(jià)格使其得以迅速?gòu)V泛應(yīng)用，但其也有一些缺點(diǎn)居里溫度和工 作溫度低，溫度高于150攝氏度時(shí)其磁性能的不可逆損失將超過(guò)5%。雖然可以在永磁體合 金中添加鏑等金屬元素來(lái)降低這些缺點(diǎn)的影響，但磁體的成本將更高。熱管技術(shù)是1963年美國(guó)LosAlamos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的G. M. Grover發(fā)明的一種稱為 “熱管”的傳熱元件，它充分利用了熱傳導(dǎo)原理與致冷介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì)，透過(guò)熱管將 發(fā)熱物體的熱量迅速傳遞到熱源外，其導(dǎo)熱能力超過(guò)任何已知金屬的導(dǎo)熱能力。熱管技術(shù) 以前被廣泛應(yīng)用在宇航、軍工等行業(yè)，但從未在永磁電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上使用。因此，期望結(jié)合熱管技術(shù)提供一種電動(dòng)汽車永磁電機(jī)用磁鋼冷卻結(jié)構(gòu)，以提高驅(qū) 動(dòng)電機(jī)散熱性，最終提高整車性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種電動(dòng)汽車永磁電機(jī)用磁 鋼冷卻結(jié)構(gòu)及其冷卻方法，該電動(dòng)汽車永磁電機(jī)用磁鋼冷卻結(jié)構(gòu)提高了電機(jī)散熱性、穩(wěn)定 性和可靠性，最終提高了整車性能，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的第一方面，提供了 一種電動(dòng)汽車永磁電機(jī)用磁鋼 冷卻結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子鐵心和磁鋼，所述磁鋼安設(shè)在所述轉(zhuǎn)子鐵心中，其特征在于，所述電動(dòng) 汽車永磁電機(jī)用磁鋼冷卻結(jié)構(gòu)還包括熱管，所述熱管具有內(nèi)腔，所述內(nèi)腔中具有相變材料， 所述熱管安設(shè)在所述轉(zhuǎn)子鐵心中且所述熱管的外壁與所述轉(zhuǎn)子鐵心緊密接觸，所述內(nèi)腔相 對(duì)于所述轉(zhuǎn)子鐵心的軸線傾斜設(shè)置。較佳地，所述熱管相對(duì)于所述的轉(zhuǎn)子鐵心的軸線平行設(shè)置，所述內(nèi)腔相對(duì)于所述 熱管的外壁沿所述熱管長(zhǎng)度方向傾斜設(shè)置。更佳地，所述內(nèi)腔相對(duì)于所述的熱管的外壁沿所述熱管長(zhǎng)度方向成1. 5°傾斜設(shè)置。
較佳地，所述熱管的數(shù)目大于等于2，兩所述熱管的所述內(nèi)腔成八字形設(shè)置。較佳地，所述磁鋼的上部和下部均設(shè)置有所述熱管。 較佳地，所述轉(zhuǎn)子鐵心具有通槽，所述熱管安設(shè)在所述通槽中，且所述熱管的外壁 與所述通槽的槽壁緊密接觸。在本發(fā)明的第二方面，提供了一種電動(dòng)汽車永磁電機(jī)用磁鋼冷卻方法，其特點(diǎn)是， 采用上述的電動(dòng)汽車永磁電機(jī)用磁鋼冷卻結(jié)構(gòu)，并包括以下步驟(1)所述轉(zhuǎn)子鐵心高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，所述相變材料在所述離心力作用下貼著 所述熱管的靠近所述軸線的內(nèi)壁沿遠(yuǎn)離所述軸線方向運(yùn)動(dòng)并從所述的靠近所述軸線的內(nèi) 壁吸收熱量；(2)所述相變材料達(dá)到其相變溫度后發(fā)生相變，導(dǎo)致體積膨脹和密度變小，從而所 述相變材料上升接觸所述熱管的遠(yuǎn)離所述軸線的內(nèi)壁，然后所述相變材料貼著所述的遠(yuǎn)離 所述軸線的內(nèi)壁沿靠近所述軸線方向運(yùn)動(dòng)并向所述的遠(yuǎn)離所述軸線的內(nèi)壁釋放出熱量；(3)當(dāng)所述相變材料達(dá)到其相變溫度以下時(shí)再次發(fā)生相變，導(dǎo)致體積收縮和密度 變大，從而所述相變材料下降接觸所述熱管的靠近所述軸線的內(nèi)壁，然后進(jìn)行步驟(1)。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明通過(guò)在轉(zhuǎn)子鐵心中安裝內(nèi)腔擁有一定傾斜角度的 熱管，熱管內(nèi)裝入合適的相變材料，熱管的外壁與轉(zhuǎn)子鐵心緊密接觸，從而利用轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn) 動(dòng)的離心力，通過(guò)相變材料的相變，將熱量從熱管的靠近轉(zhuǎn)子鐵心軸線的內(nèi)壁釋放至熱管 的遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子鐵心軸線的內(nèi)壁，從而將轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)部、磁鋼周圍的熱量導(dǎo)出的目的，從而可以 避免高溫退磁的發(fā)生，提高了電機(jī)散熱性、穩(wěn)定性和可靠性，最終提高了整車性能，且結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明的電動(dòng)汽車永磁電機(jī)用磁鋼冷卻結(jié)構(gòu)的一具體實(shí)施例的局部剖視 示意圖。圖2是圖1所示的具體實(shí)施例的工作原理示意圖。
具體實(shí)施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明，其目的僅 在于更好理解本發(fā)明的內(nèi)容而非限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。請(qǐng)參見(jiàn)圖1-2所示，本發(fā)明的電動(dòng)汽車永磁電機(jī)用磁鋼冷卻結(jié)構(gòu)，包括磁鋼1、熱 管2和轉(zhuǎn)子鐵心3，所述磁鋼1安設(shè)在所述轉(zhuǎn)子鐵心3中，所述熱管2具有內(nèi)腔(未標(biāo)出)， 所述內(nèi)腔中具有相變材料4，所述熱管2安設(shè)在所述轉(zhuǎn)子鐵心3中且所述熱管2的外壁與所 述轉(zhuǎn)子鐵心3緊密接觸以達(dá)到良好的熱傳導(dǎo)，所述內(nèi)腔相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子鐵心3的軸線5傾 斜設(shè)置。所述熱管2可以具有任何合適的形狀，只要安裝在轉(zhuǎn)子鐵心3后，內(nèi)腔相對(duì)于轉(zhuǎn)子 鐵心3的軸線5傾斜設(shè)置。例如，熱管2可以是管壁均勻的熱管，安裝時(shí)相對(duì)于轉(zhuǎn)子鐵心3 的軸線5傾斜設(shè)置，較佳地，所述熱管2相對(duì)于所述的轉(zhuǎn)子鐵心3的軸線5平行設(shè)置，所述 內(nèi)腔相對(duì)于所述熱管2的外壁沿所述熱管2的長(zhǎng)度方向傾斜設(shè)置。即熱管2是具有傾斜式 內(nèi)腔的熱管。請(qǐng)參見(jiàn)圖1和圖2所示，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述內(nèi)腔相對(duì)于所述的熱管2的外壁沿所述熱管2的長(zhǎng)度方向成1.5°傾斜設(shè)置。從而熱管2的一部分管壁沿其長(zhǎng) 度方向逐漸變厚，相對(duì)的另一部分管壁沿其長(zhǎng)度方向逐漸變薄。所述熱管2的數(shù)目根據(jù)電機(jī)需要確定。較佳地，所述熱管2的數(shù)目大于等于2，兩 所述熱管2的所述內(nèi)腔成八字形設(shè)置。請(qǐng)參見(jiàn)圖1和圖2所示，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中， 所述熱管2的數(shù)目大于2，兩所述熱管2的所述內(nèi)腔成八字形設(shè)置。即所述內(nèi)腔在轉(zhuǎn)子鐵心 3中由外向內(nèi)呈擴(kuò)張式傾斜。為了達(dá)到較好的散熱效果。請(qǐng)參見(jiàn)圖1和圖2所示，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所 述磁鋼1的上部和下部均設(shè)置有所述熱管2。請(qǐng)參見(jiàn)圖1和圖2所示，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)子鐵心3具有通槽31， 所述熱管2安設(shè)在所述通槽31中，且所述熱管2的外壁與所述通槽31的槽壁緊密接觸。所述相變材料4可以是任何合適的相變材料，請(qǐng)參見(jiàn)圖1和圖2所示，在本發(fā)明的 具體實(shí)施例中，所述相變材料4采用中國(guó)專利申請(qǐng)CN200510078244. 2所述相變材料，由水、 酒精、甘油、鹽水按該專利申請(qǐng)的實(shí)施例2所述的比例組成，熱管工作溫度為100-300攝氏 度，完全在電機(jī)的工作溫度范圍內(nèi)，可發(fā)揮導(dǎo)熱效應(yīng)。請(qǐng)參見(jiàn)圖2所示，采用上述的電動(dòng)汽車永磁電機(jī)用磁鋼冷卻結(jié)構(gòu)進(jìn)行冷卻時(shí)，所 述轉(zhuǎn)子鐵心3高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，所述相變材料4在所述離心力作用下貼著所述熱管2 的靠近所述軸線5的內(nèi)壁沿遠(yuǎn)離所述軸線5方向運(yùn)動(dòng)(即沿著圖2中下部箭頭所示方向從 位置①移動(dòng)至位置②)并從所述的靠近所述軸線5的內(nèi)壁吸收熱量；所述相變材料4達(dá)到 其相變溫度后發(fā)生相變，由液態(tài)相變?yōu)闅鈶B(tài)，導(dǎo)致體積膨脹和密度變小，從而所述相變材料 4上升接觸所述熱管2的遠(yuǎn)離所述軸線5的內(nèi)壁，然后所述相變材料4貼著所述的遠(yuǎn)離所述 軸線5的內(nèi)壁沿靠近所述軸線5方向(即沿著圖2中上部箭頭所示方向從位置②移動(dòng)至位 置①)運(yùn)動(dòng)并向所述的遠(yuǎn)離所述軸線5的內(nèi)壁釋放出熱量；當(dāng)所述相變材料4達(dá)到其相變 溫度以下時(shí)再次發(fā)生相變，由氣態(tài)相變?yōu)橐簯B(tài)，導(dǎo)致體積收縮和密度變大，從而所述相變材 料4下降接觸所述熱管2的靠近所述軸線5的內(nèi)壁，然后重復(fù)上述過(guò)程，以此形成循環(huán)，來(lái) 達(dá)到將轉(zhuǎn)子鐵心3內(nèi)部、磁鋼1周圍的熱量導(dǎo)出的目的，從而可以避免高溫退磁的發(fā)生。因此，本發(fā)明通過(guò)采用加裝合適相變材料4的傾斜式熱管，裝入轉(zhuǎn)子鐵心3中已 切割好的通槽31內(nèi)，從而利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，相變材料4從位置①移動(dòng) 至位置②，接觸熱管2靠近轉(zhuǎn)子鐵心3軸線5的內(nèi)壁，吸收熱量發(fā)生形態(tài)改變，由于密度差 和體積增大，相變材料4再?gòu)奈恢芒谝苿?dòng)至位置①，接觸熱管2遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子鐵心3軸線5的內(nèi) 壁，放出熱量再次改變形態(tài)，以此循環(huán)，以達(dá)到將磁鋼1周圍熱量導(dǎo)出轉(zhuǎn)子鐵心3而散熱的 目的。綜上，本發(fā)明的電動(dòng)汽車永磁電機(jī)用磁鋼冷卻結(jié)構(gòu)提高了電機(jī)散熱性、穩(wěn)定性和 可靠性，最終提高了整車性能，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。在此說(shuō)明書(shū)中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以做出 各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說(shuō)明書(shū)和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的 而非限制性的。
權(quán)利要求
一種電動(dòng)汽車永磁電機(jī)用磁鋼冷卻結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子鐵心和磁鋼，所述磁鋼安設(shè)在所述轉(zhuǎn)子鐵心中，其特征在于，所述電動(dòng)汽車永磁電機(jī)用磁鋼冷卻結(jié)構(gòu)還包括熱管，所述熱管具有內(nèi)腔，所述內(nèi)腔中具有相變材料，所述熱管安設(shè)在所述轉(zhuǎn)子鐵心中且所述熱管的外壁與所述轉(zhuǎn)子鐵心緊密接觸，所述內(nèi)腔相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子鐵心的軸線傾斜設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車永磁電機(jī)用磁鋼冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述熱管 相對(duì)于所述的轉(zhuǎn)子鐵心的軸線平行設(shè)置，所述內(nèi)腔相對(duì)于所述熱管的外壁沿所述熱管長(zhǎng)度 方向傾斜設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)汽車永磁電機(jī)用磁鋼冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述內(nèi)腔 相對(duì)于所述的熱管的外壁沿所述熱管長(zhǎng)度方向成1. 5°傾斜設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車永磁電機(jī)用磁鋼冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述熱管 的數(shù)目大于等于2，兩所述熱管的所述內(nèi)腔成八字形設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車永磁電機(jī)用磁鋼冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述磁鋼 的上部和下部均設(shè)置有所述熱管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車永磁電機(jī)用磁鋼冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子 鐵心具有通槽，所述熱管安設(shè)在所述通槽中，且所述熱管的外壁與所述通槽的槽壁緊密接 觸。
7.一種電動(dòng)汽車永磁電機(jī)用磁鋼冷卻方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1-6任一所述 的電動(dòng)汽車永磁電機(jī)用磁鋼冷卻結(jié)構(gòu)，并包括以下步驟(1)所述轉(zhuǎn)子鐵心高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，所述相變材料在所述離心力作用下貼著所述 熱管的靠近所述軸線的內(nèi)壁沿遠(yuǎn)離所述軸線方向運(yùn)動(dòng)并從所述的靠近所述軸線的內(nèi)壁吸 收熱量；(2)所述相變材料達(dá)到其相變溫度后發(fā)生相變，導(dǎo)致體積膨脹和密度變小，從而所述相 變材料上升接觸所述熱管的遠(yuǎn)離所述軸線的內(nèi)壁，然后所述相變材料貼著所述的遠(yuǎn)離所述 軸線的內(nèi)壁沿靠近所述軸線方向運(yùn)動(dòng)并向所述的遠(yuǎn)離所述軸線的內(nèi)壁釋放出熱量；(3)當(dāng)所述相變材料達(dá)到其相變溫度以下時(shí)再次發(fā)生相變，導(dǎo)致體積收縮和密度變大， 從而所述相變材料下降接觸所述熱管的靠近所述軸線的內(nèi)壁，然后進(jìn)行步驟(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)汽車永磁電機(jī)用磁鋼冷卻結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子鐵心、磁鋼和熱管，磁鋼安設(shè)在轉(zhuǎn)子鐵心中，熱管具有內(nèi)腔，內(nèi)腔中具有相變材料，熱管安設(shè)在轉(zhuǎn)子鐵心中且熱管的外壁與轉(zhuǎn)子鐵心緊密接觸，內(nèi)腔相對(duì)于轉(zhuǎn)子鐵心的軸線傾斜設(shè)置，較佳地，熱管相對(duì)于轉(zhuǎn)子鐵心的軸線平行設(shè)置，內(nèi)腔相對(duì)于熱管的外壁沿?zé)峁荛L(zhǎng)度方向傾斜設(shè)置，熱管的數(shù)目大于等于2，兩熱管的內(nèi)腔成八字形設(shè)置，磁鋼的上部和下部均設(shè)置有熱管，轉(zhuǎn)子鐵心具有通槽，熱管安設(shè)在通槽中，還涉及冷卻方法，本發(fā)明的電動(dòng)汽車永磁電機(jī)用磁鋼冷卻結(jié)構(gòu)提高了電機(jī)散熱性、穩(wěn)定性和可靠性，最終提高了整車性能，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)H02K9/22GK101951070SQ20101025308
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者張磊, 羅建, 陳自偉 申請(qǐng)人:上海中科深江電動(dòng)車輛有限公司