CN112688490A - 一种制冷剂冷却电机及鼓风机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制冷剂冷却电机及鼓风机，通过在制冷剂冷却电机的壳体上开设进口和出口，进口和出口则分别与汽车的制冷介质回路连通，制冷介质回路中的冷媒通过进口进入壳体内，吸收热量后通过出口流回至制冷介质管路，从而实现对热量的吸收；同时设置密封部，对制冷剂冷却电机可能发生泄漏的位置进行密封，例如连接管路的进口、出口以及转轴伸出的输出口，以避免冷媒的泄漏，从而实现了由冷媒对制冷剂冷却电机进行散热的功能，避免因电机发热导致电机失效，从而解决了现有电机大量发热时热量无法散发导致性能下降的问题。
Description
技术领域
本发明属于驱动电机技术领域，尤其涉及一种制冷剂冷却电机及鼓风机。
背景技术
新能源车对热能管理需求越来越高，PTC加热对电能的消耗直接影响兴能源车的续航里程。处于对节能和节省空间的需求，可通过将电机调低转速，由大电流在电机线圈产生热量，即可对鼓风机的电机在运转时产生的热量进行收集和利用，但当电机线圈持续产生热量时如不及时将热量导出，线圈及周边零件长时间在高温线面工作会面临材料降解、性能下降的风险，例如电机线圈的漆包线受损、磁瓦性能减弱等。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种制冷剂冷却电机及鼓风机，以解决现有电机大量发热时热量无法散发导致性能下降的问题。
为解决上述问题，本发明的技术方案为：
本发明的一种制冷剂冷却电机，应用于车用鼓风机，包括壳体、转子、定子、转轴、密封部；
所述壳体上设有输出口以及用于连接汽车的制冷介质回路的进口和出口；
所述转轴转动连接于所述壳体，输出端穿设于所述输出口，用于与外部扇叶相连接；
所述转子设于所述转轴上；所述定子套设于所述转子并与所述壳体的内壁面相连；
所述密封部设于所述输出口、所述进口和所述出口处，用于实现密封。
本发明的制冷剂冷却电机，所述密封部包括设于所述输出口的动密封以及设于所述进口和所述出口的静密封。
本发明的制冷剂冷却电机，所述静密封为密封圈或密封胶或密封垫。
本发明的制冷剂冷却电机，还包括制冷介质导入件和制冷介质导出件；所述制冷介质导入件的输出端与所述进口连通，输入端与汽车的制冷介质回路连通，用于导入冷媒至壳体内；所述制冷介质导出件的输入端与所述出口连通，输出端与汽车的制冷介质回路连通，用于导出吸收热量后的冷媒至制冷介质回路。
本发明的制冷剂冷却电机，所述制冷介质导入件上还设有控制阀，用于控制冷媒的流通。本发明的制冷剂冷却电机，所述壳体包括机壳和法兰盘；所述法兰盘盖合于所述机壳并形成容置腔；
所述输出口开设于所述机壳上，所述法兰盘上开设有对应的连接口，所述转轴通过轴承转动连接于所述输出口和所述连接口；
所述法兰盘上开有与所述容置腔连通的所述进口与所述出口；
所述密封部包括设于所述转轴上的两个油封和设于机壳与所述法兰盘连接处的密封圈，两个所述油封分别用于密封所述转轴与所述输出口和所述连接口的连接处。
本发明的制冷剂冷却电机，所述转子为磁铁，所述磁铁键连接于所述转轴。
本发明的制冷剂冷却电机，所述定子包括铁芯和绕设于所述铁芯的定子绕组，所述铁芯贴合于所述壳体的内壁面，并套设于所述转子。
本发明的制冷剂冷却电机，还包括控制部，所述控制部包括控制模块、散热盘、盖板；
所述盖板盖合于所述壳体的外壁面上并形成一控制腔；
所述散热盘设于所述控制腔内并贴合于所述壳体；
所述控制模块设于所述散热盘上，输出端与所述定子电连接。
本发明的一种鼓风机，包括热能吸收模块、如权利要求1-9任意一项所述的制冷剂冷却电机，所述热能吸收模块设于所述制冷剂冷却电机上，用于吸收并传导所述制冷剂冷却电机产生的热量。
本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
1、本发明一实施例通过在制冷剂冷却电机的壳体上开设进口和出口，进口和出口则分别与汽车的制冷介质回路连通，制冷介质回路中的冷媒通过进口进入壳体内，吸收热量后通过出口流回至制冷介质管路，从而实现对热量的吸收；同时设置密封部，对制冷剂冷却电机可能发生泄漏的位置进行密封，例如连接管路的进口、出口以及转轴伸出的输出口，以避免冷媒的泄漏，从而实现了由冷媒对制冷剂冷却电机进行散热的功能，避免因电机发热导致电机失效，从而解决了现有电机大量发热时热量无法散发导致性能下降的问题。
2、本发明一实施例通过设置控制模块对制冷剂冷却电机运行时的占空比进行调整，从而使得制冷剂冷却电机在低速低效率运行时，可产生较大热量并由热能吸收模块进行吸收和传递。
3、本发明一实施例在壳体上连通了制冷介质导入件和制冷介质导出件，并在制冷介质导出件上设置控制阀；使得在低效率运行时，制冷剂冷却电机产生的热量比较高，需要散热，此时开启控制阀，冷媒进入转子和定子之间的空隙，带走热量；当高效率运行时，转子转速较快，则可关闭控制阀，关闭冷媒流动，减少转子的摩擦阻力，降低转子负载。
附图说明
图1为本发明的制冷剂冷却电机的爆炸图；
图2为本发明的制冷剂冷却电机的法兰盘的示意图；
图3为本发明的制冷剂冷却电机的剖视图。
附图标记说明：1：扇叶；2：机壳；3：定子；4：转子；5：动密封；6：轴承；7：垫片；8：弹簧；9：转轴；10：梅花叉；11：法兰盘；12：散热盘；13：控制模块；14：盖板；15：进口；16：出口。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种制冷剂冷却电机及鼓风机作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
实施例一
参看图1至图3，在一个实施例中，一种制冷剂冷却电机，应用于车用鼓风机，包括壳体、转子4、定子3、转轴9、密封部。
其中，壳体上设有输出口以及用于连接汽车的制冷介质回路的进口15和出口16。则转轴9转动连接于壳体，且转轴9的输出端伸出于输出口，用于与外部扇叶1相连接。转子4套设于转轴9上并与转轴9同步转动。定子3则设于壳体的内壁面上且为套设于转子4的状态，用于驱动转子4带动转轴9转动。密封部则分别设于输出口、进口15和出口16处，用于对壳体内与外部连通的位置进行密封，避免经进口15流入壳体的冷媒泄露。
本实施例通过在制冷剂冷却电机的壳体上开设进口15和出口16，进口15和出口16则分别与汽车的制冷介质回路连通，制冷介质回路中的冷媒通过进口15进入壳体内，吸收热量后通过出口16流回至制冷介质管路，从而实现对热量的吸收；同时设置密封部，对制冷剂冷却电机可能发生泄漏的位置进行密封，例如连接管路的进口15、出口16以及转轴9伸出的输出口，以避免冷媒的泄漏，从而实现了由冷媒对制冷剂冷却电机进行散热的功能，避免因电机发热导致电机失效，从而解决了现有电机大量发热时热量无法散发导致性能下降的问题。
同时，在制热时，PTC加热对电能的消耗直接影响新能源车的续航里程，将现有PTC发热替换为由鼓风机的制冷剂冷却电机发热来产生热量，达到了节能与减少占用空间的目的。
下面对本实施例的制冷剂冷却电机的具体结构进行进一步说明：
在本实施例中，密封部可包括设于输出口的动密封5以及设于进口15和出口16的静密封。其中动密封5可为油封，而静密封则可为密封圈或密封胶或密封垫，仅需满足冷媒不会发生泄露即可，在此不作具体限定。
在本实施例中，因制冷介质为直接通入制冷剂冷却电机的内部，故在制冷介质的选定上具有一定限制，需采用不会影响制冷剂冷却电机正常运行的介质，例如HFC-123a、HF0-1234yf等。
在本实施例中，制冷剂冷却电机可进一步包括控制部，控制部具体包括控制模块13、散热盘12和盖板14。
其中，盖板14盖合于壳体的外壁面上并形成一控制腔。散热盘12设于控制腔内并贴合于壳体。控制模块13设于散热盘12上，输出端与定子3电连接，用于控制转子4的转速以及定子3的发热量。可通过设置控制模块13对制冷剂冷却电机运行时的占空比进行调整，从而使得制冷剂冷却电机在低速低效率运行时，可产生较大热量并由外部热能吸收模块进行吸收和利用。
在本实施例中，制冷剂冷却电机可进一步包括制冷介质导入件和制冷介质导出件。制冷介质导入件的输出端与进口15连通，输入端与汽车的制冷介质回路连通，用于导入冷媒至壳体内。制冷介质导出件的输入端与出口16连通，输出端与汽车的制冷介质回路连通，用于导出吸收热量后的冷媒至制冷介质回路。具体地，制冷介质导入件和制冷介质导出件均可为两条连接管路，分别将进口15和出口16连通至制冷介质回路。
当制冷剂冷却电机的热损失变大时，冷却所需的冷媒的剂量增加。于是，若使用液体制冷剂，则能够利用潜热，因此能够快速高效地进行冷却，但液体制冷剂的摩擦阻力达，因此希望向空隙供给的液体制冷剂量少。
进一步地，还可在制冷介质导入件上设置控制阀，对冷媒在制冷介质导入件内的流通与否以及流量大小进行控制。在低效率运行时，驱动马达产生的热量比较高，需要散热，此时开启控制阀，控制冷媒的流量至所需值，冷媒通过进口15进入转子4和定子3之间的空隙，带走热量；此时的冷媒流量为冷却所需的最低限定的量，具体可通过设置一温度传感器与控制模块13相连来通过温度的反馈调整控制阀的开合度。而当高效率运行时，转子4转速较快，因冷媒的流量越大，对转子4的阻力就会越大，故此时可关闭控制阀，关闭冷媒流动，减少转子4的摩擦阻力，降低转子4负载。
参看图2，在本实施例中，制冷剂冷却电机的壳体可包括机壳2和法兰盘11。法兰盘11盖合于机壳2并形成容置腔。其中，输出口开设于机壳2上，法兰盘11上则开设有对应的连接口，转轴9的两端通过轴承6转动连接于输出口和连接口。进口15与出口16同样可开设在法兰盘11上，并与容置腔连通。转轴9位于连接口的一端可设置梅花叉10。
从图中可知，本实施例中的进口15和出口16均为设置在法兰盘11上的两个通孔，用于连通容置腔内部。当然，在其他实施例中，进口15和出口16的设置方式可以是多种多样的，例如可以是一个或者多个通孔，具体数量可根据所需的开口大小进行确定，同时，通孔也可以是圆孔、方孔等孔型，在此不作具体限定。
进一步地，基于输出口和连接口的情况，密封部则可包括设于转轴9上的两个油封，分别用于密封转轴9与输出口和连接口的连接处。密封部还包括设于机壳2与法兰盘11连接处的密封圈。
在本实施例中，制冷剂冷却电机的转子4可为磁铁或磁瓦，通过键连接于转轴9。在转轴9上还可设置垫片7与弹簧8，垫片7与轴承6的内圈相接触，弹簧8的两端则与垫片7和转子4相连，用于固定转子4的相对位置。进一步地，制冷剂冷却电机的定子3可包括铁芯和绕设于铁芯的定子绕组。其中，铁芯贴合于壳体的内壁面，并套设于转子4。
区别于常规的车用鼓风机制冷剂冷却电机，常规的电机为定子3设在中心，转子4和壳体套设于定子3并带动扇叶1转动，但这种设置方式无法对壳体进行完全的密封，同时转动部件较大，在冷媒进入后会造成更大的阻力，导致电机效率降低。因此，本实施例采用了将转子4设置在定子3内部的形式，易于密封，同时冷媒造成的阻力较小，电机效率损失较小。
实施例二
一种鼓风机，包括热能吸收模块和上述实施例一中的制冷剂冷却电机。热能吸收模块设于制冷剂冷却电机上，用于吸收并传导制冷剂冷却电机产生的热量。通过在制冷剂冷却电机的壳体上开设进口15和出口16，进口15和出口16则分别与汽车的空调制冷介质回路连通，空调制冷介质回路中的冷媒通过进口15进入壳体内，吸收热量后通过出口16流回至制冷介质管路，从而实现对热量的吸收；同时设置密封部，对制冷剂冷却电机可能发生泄漏的位置进行密封，例如连接管路的进口15、出口16以及转轴9伸出的输出口，以避免冷媒的泄漏，从而实现了由冷媒对制冷剂冷却电机进行散热的功能，避免因电机发热导致电机失效，从而解决了现有电机大量发热时热量无法散发导致性能下降的问题。
当鼓风机根据工况需求接到ECU信号后，控制模块13根据信号将制冷剂冷却电机调成低速低效率模式，此时定子绕组会持续产生较大的热量，此处的热量可以被热能吸收模块利用传导到需要热能的区域或直接储存起来备用。
但定子绕组持续产生热量时如不及时将热量导出，定子绕组及周边零件长时间在高温下工作会面临材料降解、性能下降的风险。
故采用通入空调制冷介质回路的方式，利用冷媒自身特性来实现对线圈及周边原件的降温和热量传导，在冷媒入口设置一个控制阀，当电机处于低速低效率时线圈里面通过较大电流从而表面产生高温，此时阀口开启冷媒进入制冷剂冷却电机的壳体内部，将线圈、磁铁等零件表面的热量快速、均匀地带到制冷剂冷却电机之外，从而避免漆包线受损及磁瓦性能减弱。
当鼓风机接到ECU高效出风的信号后，控制模块13通过调整占空比的方式将制冷剂冷却电机调整到高效率状态，此时阀口关闭冷媒不再进入制冷剂冷却电机，关闭冷媒的流动，减少转子4的摩擦阻力，降低转子4负载。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种制冷剂冷却电机，其特征在于，应用于车用鼓风机，包括壳体、转子、定子、转轴、密封部；
所述壳体上设有输出口以及用于连接汽车的制冷介质回路的进口和出口；
所述转轴转动连接于所述壳体，输出端穿设于所述输出口，用于与外部扇叶相连接；
所述转子设于所述转轴上；所述定子套设于所述转子并与所述壳体的内壁面相连；
所述密封部设于所述输出口、所述进口和所述出口处，用于实现密封。
2.如权利要求1所述的制冷剂冷却电机，其特征在于，所述密封部包括设于所述输出口的动密封以及设于所述进口和所述出口的静密封。
3.如权利要求2所述的制冷剂冷却电机，其特征在于，所述静密封为密封圈或密封胶或密封垫。
4.如权利要求1所述的制冷剂冷却电机，其特征在于，还包括制冷介质导入件和制冷介质导出件；所述制冷介质导入件的输出端与所述进口连通，输入端与汽车的制冷介质回路连通，用于导入冷媒至壳体内；所述制冷介质导出件的输入端与所述出口连通，输出端与汽车的制冷介质回路连通，用于导出吸收热量后的冷媒至制冷介质回路。
5.如权利要求1所述的制冷剂冷却电机，其特征在于，所述制冷介质导入件上还设有控制阀，用于控制冷媒的流通。
6.如权利要求1所述的制冷剂冷却电机，其特征在于，所述壳体包括机壳和法兰盘；所述法兰盘盖合于所述机壳并形成容置腔；
所述输出口开设于所述机壳上，所述法兰盘上开设有对应的连接口，所述转轴通过轴承转动连接于所述输出口和所述连接口；
所述法兰盘上开有与所述容置腔连通的所述进口与所述出口；
所述密封部包括设于所述转轴上的两个油封和设于机壳与所述法兰盘连接处的密封圈，两个所述油封分别用于密封所述转轴与所述输出口和所述连接口的连接处。
7.如权利要求1所述的制冷剂冷却电机，其特征在于，所述转子为磁铁，所述磁铁键连接于所述转轴。
8.如权利要求1所述的制冷剂冷却电机，其特征在于，所述定子包括铁芯和绕设于所述铁芯的定子绕组，所述铁芯贴合于所述壳体的内壁面，并套设于所述转子。
9.如权利要求1所述的制冷剂冷却电机，其特征在于，还包括控制部，所述控制部包括控制模块、散热盘、盖板；
所述盖板盖合于所述壳体的外壁面上并形成一控制腔；
所述散热盘设于所述控制腔内并贴合于所述壳体；
所述控制模块设于所述散热盘上，输出端与所述定子电连接。
10.一种鼓风机，其特征在于，包括热能吸收模块、如权利要求1-9任意一项所述的制冷剂冷却电机，所述热能吸收模块设于所述制冷剂冷却电机上，用于吸收并传导所述制冷剂冷却电机产生的热量。
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