CN101741178B - 电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机，包括安装于所述电机的机座内的定子铁芯(39)和转子铁芯(33)，所述机座内开设有沿所述转子铁芯(33)的轴向延伸的轴向通风通道，所述机座上开设有进水口和出水口，所述进水口和所述出水口通过穿过所述定子铁芯(39)的冷却液管连通。本发明所提供的电机不仅具有较好的冷却效果，而且结构简单，冷却成本低。

Description

电机

技术领域

本发明涉及电机工程技术领域，特别是涉及一种电机。

背景技术

随着我国经济建设的快速发展，市场对于电机的需求日益增大，电机的使用也越来越普遍。

电机是指依据电磁感应定律实现机械能与电能之间的转换的一种电磁装置，主要包括电动机和发电机。电机在进行电能与机械能之间的相互转化时，会产生较多的热量，为了保证电机的正常工作，需要及时对电机进行冷却。

现有技术中，一般通过空冷和水冷两种方式实现电机的冷却。

请参考图1和图2，图1为现有技术中一种典型的电机的结构示意图；图2为现有技术中另一种典型的电机的结构示意图。

电机通常包括定子和转子两部分，定子包括定子铁芯15和定子线圈14，定子铁芯15固定于电机的机座(图中未示出)，定子线圈14按照一定的规则绕于定子铁芯15；转子包括转子铁芯17和转子线圈13，转子铁芯13固定于转轴11，转子线圈13绕于转子铁芯13上。定子铁芯15和转子铁芯13通常都是由冲片叠压而成。

电机的风冷主要包括两种方式：径向通风和轴向通风，如图1所示，若干个冲片之间设置有通风槽板16和通风槽片19，两个风扇12分别设置于转轴11的两端，将冷空气有外界引入机座内，冷空气依次穿过固定于转轴11的转子筋板18，通风槽板16和通风槽片19，带走转子铁芯17和定子铁芯15的热量，达到冷却效果；如图2所示，转子铁芯17上开设转子通孔171，定子铁芯15上开设定子通孔151，转轴的一端设置有风扇12，在风扇12的作用下，冷空气穿过转子筋板18之间的通孔、转子通孔171和定子通孔151，实现对电机的冷却。然而，由于空气的比热、导热系数较低，造成了风冷的效果较差。

请参考图3，图3为现有技术中一种水内冷电机的空心导线的结构示意图；图4为现有技术中第三种典型的电机的结构示意图。

采用水冷的电机也主要包括两种方式：一是水内冷电机，如图3所示，空心导线包括铜导线21，铜导线21的中心开设有通水管道23，铜导线21的外侧包有绝缘套，将空心导线绕于冲片上，当电机工作时，冷却液穿过通水管道23，带走热量，实现电机的冷却，然而采用此种方式的电机的内部结构非常复杂，成本很高，通常只适用于容量在10MW以上的电机；二是水套冷却电机，如图4所示，即在定子铁芯15的外周套有水套24，冷却液穿过水套24，实现电机的冷却，然而，受水套24结构的影响，转子铁芯17通常采用轴向通风的方式冷却，转子铁芯17的冷却较差。

因此，如何在降低电机结构的复杂度和冷却成本的基础上，提高电机的冷却效果是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电机，该电机不仅具有较好的冷却效果，而且结构简单，冷却成本低。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电机，包括安装于所述电机的机座内的定子铁芯和转子铁芯，所述机座内开设有沿所述转子铁芯的轴向延伸的轴向通风通道，所述机座上开设有进水口和出水口，所述进水口和所述出水口通过穿过所述定子铁芯的冷却液管连通；所述定子铁芯和所述转子铁芯中间隔相同数量的冲片均设置有径向通风装置，形成沿所述转子铁芯的径向延伸的径向通风通道；所述径向通风装置包括通风槽板和通风槽片，所述通风槽板具有与定子冲片或转子冲片相同的结构，所述通风槽片具有“工”字形结构，所述通风槽片固定于所述通风槽板，且所述通风槽片的延伸方向与所述通风槽板的径向方向相同。

优选地，所述冷却液管包括总冷却液管和分冷却液管，所述总冷却液管固定于所述机座的内侧壁，所述分冷却液管固定于所述定子铁芯的内部，所述分冷却液管通过连接部件与所述总冷却液管连通。

优选地，所述连接部件包括连接管，所述连接管的两端分别通过管接头与所述总冷却液管和所述分冷却液管连通。

优选地，所述总冷却液管沿所述机座的内侧壁的周向固定于所述内侧壁，所述分冷却液管沿所述定子铁芯的轴向穿过其冲片。

优选地，所述分冷却液管的管体的外周壁上设置有绝缘层。

优选地，所述分冷却液管的数目为多个，且沿所述定子铁芯的周向均匀布置。

优选地，所述分冷却液管具有“U”型结构。

优选地，所述总冷却液管沿所述机座的内侧壁的轴向固定于所述内侧壁，所述定子铁芯中间隔适当数目的定子冲片安装有冷却片，所述冷却片内固定所述分冷却液管。

本发明所提供的电机，包括安装于电机的机座内的定子铁芯和转子铁芯，机座内开设有沿转子铁芯的轴向延伸的轴向通风通道，机座上开设有进水口和出水口，进水口和出水口通过穿过定子铁芯的冷却液管连通。当需要对电机进行冷却时，一方面，空气在电机的转子部分或者风扇的作用下沿轴向通风通道运动，带走转子铁芯产生的热量；另一方面，穿过定子铁芯的冷却液管内通冷却液，冷却液沿冷却液管流通，实现对定子铁芯的冷却。可以看出，本发明所提供的电机，在冷却过程中，通过水冷的方式对定子铁芯进行冷却，冷却液管在定子铁芯内部的安装方式比较简单，同时由于冷却液管位于定子铁芯的内部，大大提高了冷却液的冷却效果，另一方面，通过冷却水管将冷却液引入电机的内部实现水冷的方式，所需的成本较低，能够适用于各种型号的电机；同时，通过风冷的方式实现对转子铁芯的冷却时，由于冷却液管占用的空间较少，对空气流通的通道的阻碍作用较小，因此可以采用任何一种风冷方式实现对转子铁芯的冷却，以提高冷却系统对转子铁芯的冷却效果，这样，通过风冷与水冷相结合，实现了对定子铁芯和转子铁芯的冷却，提高了电机的冷却效果，降低了电机的结构复杂度和电机的冷却成本。

在一种优选实施方式中，本发明所提供的电机的冷却液管包括总冷却液管和分冷却液管，总冷却液管固定于机座的内侧壁，分冷却液管固定于定子铁芯的内部，分冷却液管通过连接部件与总冷却液管连通。总冷却液管和分冷却液管的设置，可以减少电机机座上的进水口和出水口的数目，同时方便外界冷却液经由冷却液管进入电机内，进而进入电机的定子铁芯的内部，实现对定子铁芯的冷却。

附图说明

图1为现有技术中一种典型的电机的结构示意图；

图2为现有技术中另一种典型的电机的结构示意图；

图3为现有技术中一种水内冷电机的空心导线的结构示意图；

图4为现有技术中第三种典型的电机的结构示意图；

图5为本发明所提供电机一种具体实施方式的结构示意图；

图6为本发明所提供电机的冷却水管的总冷却液管和分冷却液管连接位置的一种具体实施方式的结构示意图；

图7为本发明所提供电机的分冷却液管在定子铁芯内的布置方式的一种具体实施方式的结构示意图；

图8为本发明所提供的电机的分冷却液管的一种具体实施方式的结构示意图；

图9为本发明所提供的电机的冷却板一种具体实施方式的结构示意图；

图10为本发明所提供的电机的径向通风装置的一种具体实施方式的结构示意图；

图11为本发明所提供的电机的通风槽板的一种具体实施方式的结构示意图；

图12为本发明所提供的电机的通风槽片的一种具体实施方式的主视示意图；

图13为本发明所提供的电机的通风槽片的一种具体实施方式的剖视示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种电机，该电机不仅具有较好的冷却效果，而且结构简单，冷却成本低。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图5，图5为本发明所提供电机一种具体实施方式的结构示意图。

如图5所示，在一种具体实施方式中，本发明所提供的电机，包括安装于电机的机座内的定子铁芯39和转子铁芯33，机座内的转轴34上固定安装有筋板35，多个沿转轴34的轴向延伸的筋板35的外周部固定转子铁芯33的冲片，机座内开设有沿转子铁芯33的轴向延伸的轴向通风通道，构成空气冷却的通道，在上述结构中，该轴向通风通道可以具体为各筋板35之间的间隙所形成的通道；机座上可以开设水冷通道的进水口和出水口，进水口和出水口之间通过穿过定子铁芯39的冷却液管连通，冷却水通过进水口进入机座内部并流经穿过定子铁芯39的冷却液管，带走定子铁芯39工作过程中产生的热量，对定子铁芯39进行冷却。

具体地，本文所述的轴向通风通道可以为上述筋板35形成的间隙，还可以在构成转子铁芯33的冲片上开设通孔(如图2和图4所示)，从而形成轴向通道，当然也可以在定子铁芯39的冲片上开设通孔，然而，由于定子铁芯39可以通过水冷的方式进行冷却，且水冷的效果较好，因此，轴向通风通道应优先选择由筋板35构成的间隙，或者在转子铁芯33的冲片上开设通孔。另外，本文所述的冷却液管穿过定子铁芯39可以为冷却液管沿定子铁芯39的轴向穿过，也可以为冷却液管沿定子铁芯39的周向穿过。

工作过程中，一方面，空气在电机的转子部分或者风扇的作用下沿轴向通风通道运动，带走转子铁芯33和定子铁芯39产生的热量；另一方面，穿过定子铁芯39的冷却液管内通冷却液，冷却液沿冷却液管流通，实现对定子铁芯39的冷却。冷却液可以为任何温度低于出于工作状态的定子铁芯39的液体，为节省成本，可选择水冷。

可以看出，本发明所提供的电机，在冷却过程中，通过水冷的方式对定子铁芯39进行冷却，冷却液管在定子铁芯39内部的安装方式比较简单，同时由于冷却液管位于定子铁芯的内部，大大提高了冷却液的冷却效果，另一方面，通过冷却液管将冷却液引入电机的内部实现水冷的方式，所需成本较低，能够适用于各种型号的电机；同时，通过风冷的方式实现对转子铁芯33的冷却时，由于冷却液管占用的空间较少，对空气流通的通道的阻碍作用较小，因此可以采用任何一种风冷方式实现对转子铁芯33的冷却，以提高冷却系统对转子铁芯33的冷却效果，这样，通过风冷与水冷相结合，实现了对定子铁芯39和转子铁芯33的冷却，提高了电机的冷却效果，降低了电机的结构复杂度和电机的冷却成本。

请继续参考图5，并参考图6至图8，图6为本发明所提供电机的冷却水管的总冷却液管和分冷却液管连接位置的一种具体实施方式的结构示意图；图7为本发明所提供电机的分冷却液管在定子铁芯内的布置方式的一种具体实施方式的结构示意图；图8为本发明所提供的电机的分冷却液管的一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的电机的冷却液管可以包括总冷却液管32和分冷却液管36，总冷却液管32固定于机座的内侧壁，分冷却液管36固定于定子铁芯39的内部，分冷却液管36通过连接部件与总冷却液管32连通。

具体地，如图6所示，本文所述的总冷却液管32包括总冷却液进水管321和总冷却液出水管322，总冷却液进水管321通过总冷却液进水管管接头41与进水口连通，总冷却液出水管322通过总冷却液出水管管接头42与出水口连通，实现冷却液流入电机和流出电机。

总冷却液管32的设置，可以使冷却液分别通过一个与外界连通的管路连通，从而减少了电机的机座上的进水口和出水口的设置数目，并方便了冷却液的引入；分冷却液管36的设置可以很方便地实现冷却液流入定子铁芯39的内部，实现对定子铁芯的冷却。

如图6所示，为了方便总冷却液管32与分冷却液管36之间的连接，上述的连接部件可以包括连接管45，连接管45的两端分别通过管接头43与总冷却液管32和分冷却液管36连通。

当然，为了方便连接，连接管45可以为具有适当硬度的管路，以便在连接时，根据需要进行弯曲；当然连接管45还可以根据需要加工成适当的形状，以满足连接的需要。这样，连接管45和管接头43的设置不仅大大方便了各管路之间的连接，而且还保证了连接的可靠度。另一方面，在电机的机座内部的管路，通常对其绝缘性有一定的要求，还可以根据需要选择具有适当绝缘性的管路。以保证电机工作的可靠性。

如图5至图7所示，可以使总冷却液管32沿机座的内侧壁的周向固定于内侧壁，并使分冷却液管36沿定子铁芯39的轴向穿过其冲片。

将分冷却液管36沿定子铁芯39的轴向穿过各冲片，可以使冷却液流经定子铁芯39的所有冲片，对各个冲片都有冷却作用，大大提高了冷却液对定子铁芯39的冷却效果。总冷却液管32沿机座的内侧壁的周向固定于内侧壁方便了总冷却液管32与分冷却液管36之间的连接，为多个分冷却液管36沿定子铁芯39的周向排列提供了可能性。

为了防止分冷却液管产生的感应电压对定子铁芯放电，还可以在分冷却液管36的管体361的外周壁上设置绝缘层362。绝缘层362的厚度的选择应当兼顾绝缘层362的绝缘效果和管体361内的冷却液的冷却效果。

如图6和图7所示，在总冷却液管32沿机座的内侧壁的周向固定于内侧壁的基础上，可以设置多个分冷却液管36，并且使其沿定子铁芯39的周向均匀布置。这样，进一步提高了冷却效果，并保证各处冷却的均匀性。

如图8所示，为了提高冷却的均匀性，还可以使分冷却液管36具有“U”型结构，从而当冷却液流经分冷却液管36时，温度逐渐升高，从而使得同一定子冲片同时由温度较低的冷却液和温度较高冷却液同时冷却，使得各处的定子铁芯39的冷却效果基本相同，提高了冷却的均匀性，为了安装方便，定子铁芯39的冲片上的通孔也应当成对开设，安装过程中，分冷却液管36穿过开设于定子铁芯39的成对的通孔，“U”型结构的两开口分别与总冷却液进水管321和总冷却液出水管322连通，这样，还可以将开设于机座上的进水口和出水口置于同一位置，方便了冷却液的流入和流出。

请参考图9，图9为本发明所提供的电机的冷却板一种具体实施方式的结构示意图。

在另一种具体实施方式中，总冷却液管32可以沿机座的内侧壁的轴向固定于内侧壁，定子铁芯39的中间隔适当数目的定子冲片可以安装冷却片5，冷却片内固定分冷却液管36。冷却片5通常是指具有与定子冲片相同的结构，且在其上设置有冷却液管36的薄片，这样冷却液就可以沿着冷却片上的分冷却液管36对定子铁芯39进行冷却。本文所述的适当数目是综合考虑冷却效果以及电磁通量等参数而设定的。冷却片5的设置可以使冷却液沿定子铁芯39的周向流动，从而实现对定子铁芯39的冷却。

如图9所示，冷却液管36在冷却片5上的设置形状可以根据需要设置成如图中所示的齿形，也可以设置成其他形状，比如：环绕冷却片一周或者形成锯齿状的齿形，只要能够实现功能要求都是可以的，本文对此不作限制。

请继续参考图5，并参考图10至图13，图10为本发明所提供的电机的径向通风装置的一种具体实施方式的结构示意图；图11为本发明所提供的电机的通风槽板的一种具体实施方式的结构示意图；图12为本发明所提供的电机的通风槽片的一种具体实施方式的主视示意图；图13为本发明所提供的电机的通风槽片的一种具体实施方式的剖视示意图。

为了提高对转子铁芯33的冷却效果，还可以在定子铁芯39和转子铁芯33中间隔相同数量的冲片均设置径向通风装置38，形成沿转子铁芯33的径向延伸的径向通风通道，使空气流经转子铁芯时的流通方向平行于转子铁芯33的径向(如图10中的A所示)。从而进一步提高了对转子铁芯33的冷却效果。这样，当电机工作时，空气可以形成如图5所示的流通环路B，带走定子铁芯39和转子铁芯33的热量，并通过位于电机顶部的冷却器31降温后，再进行下一次循环。

具体地，径向通风装置38可以包括通风槽板381和通风槽片382，通风槽板381具有与定子冲片或转子冲片相同的结构(如图11所示)，通风槽片382具有“工”字形结构(如图12和图13所示)，通风槽片382固定于通风槽板381，且通风槽片382的延伸方向与通风槽板381的径向方向相同。

具体地，通风槽板381具有与定子冲片或转子冲片相同的结构是指当径向通风装置38与定子冲片平行安装时，通风槽板381具有与定子冲片相同的结构，当径向通风装置38与转子冲片平行安装时，通风槽板381具有与转子冲片相同的结构，从而方便了径向通风装置38的安装；通风槽片382固定于通风槽板381具体可以通过焊接方式固定，当然也可以通过其他方式固定连接，其具体连接方式不受本文的限制。

以上对本发明所提供的电机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种电机，包括安装于所述电机的机座内的定子铁芯(39)和转子铁芯(33)，所述机座内开设有沿所述转子铁芯(33)的轴向延伸的轴向通风通道，其特征在于，所述机座上开设有进水口和出水口，所述进水口和所述出水口通过穿过所述定子铁芯(39)的冷却液管连通；所述定子铁芯(39)和所述转子铁芯(33)中间隔相同数量的冲片均设置有径向通风装置(38)，形成沿所述转子铁芯(33)的径向延伸的径向通风通道；所述径向通风装置(38)包括通风槽板(381)和通风槽片(382)，所述通风槽板(381)具有与定子冲片或转子冲片相同的结构，所述通风槽片(382)具有“工”字形结构，所述通风槽片(382)固定于所述通风槽板(381)，且所述通风槽片(382)的延伸方向与所述通风槽板(381)的径向方向相同。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述冷却液管包括总冷却液管(32)和分冷却液管(36)，所述总冷却液管(32)固定于所述机座的内侧壁，所述分冷却液管(36)固定于所述定子铁芯(39)的内部，所述分冷却液管(36)通过连接部件与所述总冷却液管(32)连通。

3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述连接部件包括连接管(45)，所述连接管(45)的两端分别通过管接头(43)与所述总冷却液管(32)和所述分冷却液管(36)连通。

4.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述总冷却液管(32)沿所述机座的内侧壁的周向固定于所述内侧壁，所述分冷却液管(36)沿所述定子铁芯(39)的轴向穿过其冲片。

5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述分冷却液管(36)的管体(361)的外周壁上设置有绝缘层(362)。

6.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述分冷却液管(36)的数目为多个，且沿所述定子铁芯(39)的周向均匀布置。

7.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述分冷却液管(36)具有“U”型结构。

8.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述总冷却液管(32)沿所述机座的内侧壁的轴向固定于所述内侧壁，所述定子铁芯(39)中间隔适当数目的定子冲片安装有冷却片(5)，所述冷却片(5)内固定所述分冷却液管(36)。

Images