專利名稱：電動汽車永磁電機用磁鋼冷卻結構及其冷卻方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電動汽車驅動系統(tǒng)技術領域，特別涉及電動汽車電驅系統(tǒng)驅動電機技 術領域，具體是一種電動汽車永磁電機用磁鋼冷卻結構及其冷卻方法。
背景技術：
隨著環(huán)保問題被社會越來越多的關注，燃油汽車被新能源汽車代替也成為大勢所 趨，純電動汽車隨即得到了前所未有的發(fā)展機遇。受電池能源供給的制約，電動汽車需要具 有體積小、重量輕等特點。驅動電機作為電動汽車主要動力源，其性能直接影響整車性能， 所以驅動電機必須具有結構簡單，體積小，質量輕，損耗小，效率高等特點，永磁電機很好的 綜合了這些特點。而體積小勢必影響到電機的散熱，高溫卻會帶來導致磁鋼退磁的風險。 退磁導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效率下 降，穩(wěn)定性下降，甚至停轉。磁鋼做為永磁電機極為重要的組成部分，其性能與穩(wěn)定性直接 影響到電機及整車的性能，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格使其得以迅速廣泛應用，但其也有一些缺點居里溫度和工 作溫度低，溫度高于150攝氏度時其磁性能的不可逆損失將超過5%。雖然可以在永磁體合 金中添加鏑等金屬元素來降低這些缺點的影響，但磁體的成本將更高。熱管技術是1963年美國LosAlamos國家實驗室的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原理與致冷介質的快速熱傳遞性質，透過熱管將 發(fā)熱物體的熱量迅速傳遞到熱源外，其導熱能力超過任何已知金屬的導熱能力。熱管技術 以前被廣泛應用在宇航、軍工等行業(yè)，但從未在永磁電動機轉子上使用。因此，期望結合熱管技術提供一種電動汽車永磁電機用磁鋼冷卻結構，以提高驅 動電機散熱性，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)有技術中的缺點，提供一種電動汽車永磁電機用磁 鋼冷卻結構及其冷卻方法，該電動汽車永磁電機用磁鋼冷卻結構提高了電機散熱性、穩(wěn)定 性和可靠性，最終提高了整車性能，且結構簡單，適于大規(guī)模推廣應用。為了實現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的第一方面，提供了 一種電動汽車永磁電機用磁鋼 冷卻結構，包括轉子鐵心和磁鋼，所述磁鋼安設在所述轉子鐵心中，其特征在于，所述電動 汽車永磁電機用磁鋼冷卻結構還包括熱管，所述熱管具有內(nèi)腔，所述內(nèi)腔中具有相變材料， 所述熱管安設在所述轉子鐵心中且所述熱管的外壁與所述轉子鐵心緊密接觸，所述內(nèi)腔相 對于所述轉子鐵心的軸線傾斜設置。較佳地，所述熱管相對于所述的轉子鐵心的軸線平行設置，所述內(nèi)腔相對于所述 熱管的外壁沿所述熱管長度方向傾斜設置。更佳地，所述內(nèi)腔相對于所述的熱管的外壁沿所述熱管長度方向成1. 5°傾斜設置。
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)腔成八字形設置。較佳地，所述磁鋼的上部和下部均設置有所述熱管。 較佳地，所述轉子鐵心具有通槽，所述熱管安設在所述通槽中，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，提供了一種電動汽車永磁電機用磁鋼冷卻方法，其特點是， 采用上述的電動汽車永磁電機用磁鋼冷卻結構，并包括以下步驟(1)所述轉子鐵心高速旋轉產(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)壁沿遠離所述軸線方向運動并從所述的靠近所述軸線的內(nèi) 壁吸收熱量；(2)所述相變材料達到其相變溫度后發(fā)生相變，導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離所述軸線的內(nèi)壁，然后所述相變材料貼著所述的遠離 所述軸線的內(nèi)壁沿靠近所述軸線方向運動并向所述的遠離所述軸線的內(nèi)壁釋放出熱量；(3)當所述相變材料達到其相變溫度以下時再次發(fā)生相變，導致體積收縮和密度 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，然后進行步驟(1)。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明通過在轉子鐵心中安裝內(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，熱管的外壁與轉子鐵心緊密接觸，從而利用轉子鐵心轉 動的離心力，通過相變材料的相變，將熱量從熱管的靠近轉子鐵心軸線的內(nèi)壁釋放至熱管 的遠離轉子鐵心軸線的內(nèi)壁，從而將轉子鐵心內(nèi)部、磁鋼周圍的熱量導出的目的，從而可以 避免高溫退磁的發(fā)生，提高了電機散熱性、穩(wěn)定性和可靠性，最終提高了整車性能，且結構 簡單，適于大規(guī)模推廣應用。


圖1是本發(fā)明的電動汽車永磁電機用磁鋼冷卻結構的一具體實施例的局部剖視 示意圖。圖2是圖1所示的具體實施例的工作原理示意圖。
具體實施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術內(nèi)容，特舉以下實施例詳細說明，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)明的保護范圍。請參見圖1-2所示，本發(fā)明的電動汽車永磁電機用磁鋼冷卻結構，包括磁鋼1、熱 管2和轉子鐵心3，所述磁鋼1安設在所述轉子鐵心3中，所述熱管2具有內(nèi)腔(未標出)， 所述內(nèi)腔中具有相變材料4，所述熱管2安設在所述轉子鐵心3中且所述熱管2的外壁與所 述轉子鐵心3緊密接觸以達到良好的熱傳導，所述內(nèi)腔相對于所述轉子鐵心3的軸線5傾 斜設置。所述熱管2可以具有任何合適的形狀，只要安裝在轉子鐵心3后，內(nèi)腔相對于轉子 鐵心3的軸線5傾斜設置。例如，熱管2可以是管壁均勻的熱管，安裝時相對于轉子鐵心3 的軸線5傾斜設置，較佳地，所述熱管2相對于所述的轉子鐵心3的軸線5平行設置，所述 內(nèi)腔相對于所述熱管2的外壁沿所述熱管2的長度方向傾斜設置。即熱管2是具有傾斜式 內(nèi)腔的熱管。請參見圖1和圖2所示，在本發(fā)明的具體實施例中，所述內(nèi)腔相對于所述的熱管2的外壁沿所述熱管2的長度方向成1.5°傾斜設置。從而熱管2的一部分管壁沿其長 度方向逐漸變厚，相對的另一部分管壁沿其長度方向逐漸變薄。所述熱管2的數(shù)目根據(jù)電機需要確定。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)腔成八字形設置。請參見圖1和圖2所示，在本發(fā)明的具體實施例中， 所述熱管2的數(shù)目大于2，兩所述熱管2的所述內(nèi)腔成八字形設置。即所述內(nèi)腔在轉子鐵心 3中由外向內(nèi)呈擴張式傾斜。為了達到較好的散熱效果。請參見圖1和圖2所示，在本發(fā)明的具體實施例中，所 述磁鋼1的上部和下部均設置有所述熱管2。請參見圖1和圖2所示，在本發(fā)明的具體實施例中，所述轉子鐵心3具有通槽31， 所述熱管2安設在所述通槽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，請參見圖1和圖2所示，在本發(fā)明的 具體實施例中，所述相變材料4采用中國專利申請CN200510078244. 2所述相變材料，由水、 酒精、甘油、鹽水按該專利申請的實施例2所述的比例組成，熱管工作溫度為100-300攝氏 度，完全在電機的工作溫度范圍內(nèi)，可發(fā)揮導熱效應。請參見圖2所示，采用上述的電動汽車永磁電機用磁鋼冷卻結構進行冷卻時，所 述轉子鐵心3高速旋轉產(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)壁沿遠離所述軸線5方向運動(即沿著圖2中下部箭頭所示方向從 位置①移動至位置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達到 其相變溫度后發(fā)生相變，由液態(tài)相變?yōu)闅鈶B(tài)，導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移動至位 置①)運動并向所述的遠離所述軸線5的內(nèi)壁釋放出熱量；當所述相變材料4達到其相變 溫度以下時再次發(fā)生相變，由氣態(tài)相變?yōu)橐簯B(tài)，導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，然后重復上述過程，以此形成循環(huán)，來 達到將轉子鐵心3內(nèi)部、磁鋼1周圍的熱量導出的目的，從而可以避免高溫退磁的發(fā)生。因此，本發(fā)明通過采用加裝合適相變材料4的傾斜式熱管，裝入轉子鐵心3中已 切割好的通槽31內(nèi)，從而利用驅動電機高速旋轉產(chǎn)生的離心力，相變材料4從位置①移動 至位置②，接觸熱管2靠近轉子鐵心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再從位置②移動至位置①，接觸熱管2遠離轉子鐵心3軸線5的內(nèi) 壁，放出熱量再次改變形態(tài)，以此循環(huán)，以達到將磁鋼1周圍熱量導出轉子鐵心3而散熱的 目的。綜上，本發(fā)明的電動汽車永磁電機用磁鋼冷卻結構提高了電機散熱性、穩(wěn)定性和 可靠性，最終提高了整車性能，且結構簡單，適于大規(guī)模推廣應用。在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實施例作了描述。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，說明書和附圖應被認為是說明性的 而非限制性的。
權利要求
一種電動汽車永磁電機用磁鋼冷卻結構，包括轉子鐵心和磁鋼，所述磁鋼安設在所述轉子鐵心中，其特征在于，所述電動汽車永磁電機用磁鋼冷卻結構還包括熱管，所述熱管具有內(nèi)腔，所述內(nèi)腔中具有相變材料，所述熱管安設在所述轉子鐵心中且所述熱管的外壁與所述轉子鐵心緊密接觸，所述內(nèi)腔相對于所述轉子鐵心的軸線傾斜設置。
2.根據(jù)權利要求1所述的電動汽車永磁電機用磁鋼冷卻結構，其特征在于，所述熱管 相對于所述的轉子鐵心的軸線平行設置，所述內(nèi)腔相對于所述熱管的外壁沿所述熱管長度 方向傾斜設置。
3.根據(jù)權利要求2所述的電動汽車永磁電機用磁鋼冷卻結構，其特征在于，所述內(nèi)腔 相對于所述的熱管的外壁沿所述熱管長度方向成1. 5°傾斜設置。
4.根據(jù)權利要求1所述的電動汽車永磁電機用磁鋼冷卻結構，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)腔成八字形設置。
5.根據(jù)權利要求1所述的電動汽車永磁電機用磁鋼冷卻結構，其特征在于，所述磁鋼 的上部和下部均設置有所述熱管。
6.根據(jù)權利要求1所述的電動汽車永磁電機用磁鋼冷卻結構，其特征在于，所述轉子 鐵心具有通槽，所述熱管安設在所述通槽中，且所述熱管的外壁與所述通槽的槽壁緊密接 觸。
7.一種電動汽車永磁電機用磁鋼冷卻方法，其特征在于，采用權利要求1-6任一所述 的電動汽車永磁電機用磁鋼冷卻結構，并包括以下步驟(1)所述轉子鐵心高速旋轉產(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)壁沿遠離所述軸線方向運動并從所述的靠近所述軸線的內(nèi)壁吸 收熱量；(2)所述相變材料達到其相變溫度后發(fā)生相變，導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離所述軸線的內(nèi)壁，然后所述相變材料貼著所述的遠離所述 軸線的內(nèi)壁沿靠近所述軸線方向運動并向所述的遠離所述軸線的內(nèi)壁釋放出熱量；(3)當所述相變材料達到其相變溫度以下時再次發(fā)生相變，導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，然后進行步驟(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動汽車永磁電機用磁鋼冷卻結構，包括轉子鐵心、磁鋼和熱管，磁鋼安設在轉子鐵心中，熱管具有內(nèi)腔，內(nèi)腔中具有相變材料，熱管安設在轉子鐵心中且熱管的外壁與轉子鐵心緊密接觸，內(nèi)腔相對于轉子鐵心的軸線傾斜設置，較佳地，熱管相對于轉子鐵心的軸線平行設置，內(nèi)腔相對于熱管的外壁沿熱管長度方向傾斜設置，熱管的數(shù)目大于等于2，兩熱管的內(nèi)腔成八字形設置，磁鋼的上部和下部均設置有熱管，轉子鐵心具有通槽，熱管安設在通槽中，還涉及冷卻方法，本發(fā)明的電動汽車永磁電機用磁鋼冷卻結構提高了電機散熱性、穩(wěn)定性和可靠性，最終提高了整車性能，且結構簡單，適于大規(guī)模推廣應用。
文檔編號H02K9/22GK101951070SQ20101025308
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月13日 優(yōu)先權日2010年8月13日
發(fā)明者張磊, 羅建, 陳自偉 申請人:上海中科深江電動車輛有限公司