CN101841211A - 具有转子冷却结构的高速电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有转子冷却结构的高速电机，包括电机壳体、电机主轴、前法兰组件、后法兰组件、电机定子和电机转子，述电机定子套设于电机壳体内，所述电机转子套设于电机定子内，所述前法兰组件装设于电机壳体前端并形成前端腔体，所述后法兰组件装设于电机壳体后端并形成后端腔体，所述电机主轴套于电机转子内且前后两端分别支承于前法兰组件和后法兰组件上，所述电机转子上设有连通前端腔体与后端腔体的通风孔，所述电机定子上设有连通前端腔体与后端腔体的回风孔，所述电机主轴上于前端腔体内或后端腔体内装设有叶轮。该具有转子冷却结构的高速电机可对转子进行冷却、回转精度高、使用寿命长、结构简单、便于安装。

Description

具有转子冷却结构的高速电机

技术领域

本发明涉及机械制造领域，尤其涉及具有转子冷却结构的高速电机。

背景技术

高速旋转机械设备广泛应用于国防、冶金、矿山、化工等领域，如各类大型风机、透平压缩机、船舶动力系统和离心压缩机等。高速旋转机械设备在我国国民经济中占有极其重要的地位。

传统的高速旋转机械设备，多采用传动系统(皮带传动、齿轮箱传动等)实现增速，动力源多为普通电机。采用这一类传动方式的旋转机械设备允许的最高工作转速较低，由于传动系统复杂，工作时振动噪声大，故障点多，维修较复杂，特别是不利于实现无级调速，能量消耗高，工作效率低。

为了实现无级调速、节能降耗，提高旋转机械的极限工作转速，高速旋转机械设备的发展趋势是，直接采用变频电源驱动的高速电机作为动力源，取代传统的普通电机和增速箱系统。这种高速电机是集成了机械、电气、控制、电力电子和新材料等各种先进技术的高度机电一体化的产品。其特点在于，将电机的功能与传统的齿轮箱等传动系统从结构上融为一体，省去了复杂的中间传动环节，具有调速范围宽、转动惯量小、能量消耗少、工作效率高、易于实现无级调速和精密控制等优点。随着现代装备制造业向高速度、高效率、低能耗、高自动化方向不断发展，高速电机的技术提升和结构创新显得越来越迫切。

目前广泛采用的高速电机定转子冷却方案是，对电机定子进行通风冷却或液体循环强制冷却，而对转子没有专门的冷却。该方案在工程实际应用中存在几个弊端：1、转子由于得不到冷却，发热严重，转子上的磁性材料在长期高温作用下会失去部分效果；2、主轴发热传到到轴承上的热量增多，影响轴承的使用寿命；3、主轴热变形严重，导致与轴承的配合间隙发生变化，影响轴承的工作性能；4、轴承热变形也导致主轴系统的回转精度降低，导致电机振动幅度增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可对转子进行冷却、回转精度高、使用寿命长、结构简单、便于安装的具有转子冷却结构的高速电机。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种具有转子冷却结构的高速电机，包括电机壳体、电机主轴、前法兰组件、后法兰组件、电机定子和电机转子，述电机定子套设于电机壳体内，所述电机转子套设于电机定子内，所述前法兰组件装设于电机壳体前端并形成前端腔体，所述后法兰组件装设于电机壳体后端并形成后端腔体，所述电机主轴套于电机转子内且前后两端分别支承于前法兰组件和后法兰组件上，所述电机转子上设有连通前端腔体与后端腔体的通风孔，所述电机定子上设有连通前端腔体与后端腔体的回风孔，所述电机主轴上于前端腔体内或后端腔体内装设有叶轮。

所述电机壳体外套设有封水套，所述回风孔设于电机定子靠近所述封水套一侧。

所述回风孔和通风孔均设有多个，且均为轴向孔。

所述多个回风孔绕电机定子的中心轴呈圆形分布，所述多个通风孔绕电机转子的中心轴呈圆形分布。

所述电机壳体上设有与前端腔体相通的前端气孔，还设有与后端腔体相通的后端气孔。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的具有转子冷却结构的高速电机在电机转子上设置通风孔、在电机定子设置回风孔并在电机主轴上设置叶轮，使电机工作时，由电机主轴带动叶轮旋转，使电机壳体内的气体在叶轮的作用下经通风孔和回风孔循环流动，通过流动的空气对电机转子进行冷却，避免电机转子长期在高温下工作，保持电机转子上磁性材料的作用，降低电机转子传递到电机主轴的热量，减少电机主轴热变形量以及通过电机主轴传递到主轴轴承的热量，从而保证主轴轴承具有稳定的配合间隙和工作性能，延长主轴轴承的使用寿命，提高主轴系统回转精度，使电机振动幅度减小。回风孔设于电机定子上靠近封水套处，使流经回风孔的气流得到更快的冷却，从而提高气流对电机转子的冷却效果。电机壳体上设有前端气孔和后端气孔，将前端气孔和后端气孔开启后还可通过外循环气流对电机转子进行冷却，进一步提高冷却效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图。

图中各标号表示：

1、电机壳体；2、电机主轴；3、前法兰组件；4、后法兰组件；5、电机定子；6、电机转子；7、叶轮；8、封水套；11、前端腔体；12、后端腔体；13、前端气孔；14、后端气孔；51、回风孔；61、通风孔。

具体实施方式

图1和图2示出了本发明的一种具有转子冷却结构的高速电机实施例，包括电机壳体1、电机主轴2、前法兰组件3、后法兰组件4、电机定子5和电机转子6，述电机定子5套设于电机壳体1内，电机转子6套设于电机定子5内，前法兰组件3装设于电机壳体1前端并形成前端腔体11，后法兰组件4装设于电机壳体1后端并形成后端腔体12，电机主轴2套于电机转子6内且前后两端分别支承于前法兰组件3和后法兰组件4上，电机转子6上设有连通前端腔体11与后端腔体12的通风孔61，电机定子5上设有连通前端腔体11与后端腔体12的回风孔51，电机主轴2上于前端腔体11内或后端腔体12内装设有叶轮7。本发明的电机工作时，由电机主轴2带动叶轮7旋转，使电机壳体1内的气体在叶轮7的作用下经通风孔61和回风孔51循环流动，通过流动的空气对电机转子6进行冷却，避免电机转子6长期在高温下工作，保持电机转子6上磁性材料的作用，降低电机转子6传递到电机主轴2的热量，减少电机主轴2热变形量以及通过电机主轴2传递到主轴轴承的热量，从而保证主轴轴承具有稳定的配合间隙和工作性能，延长主轴轴承的使用寿命，提高主轴系统回转精度，使电机振动幅度减小。回风孔51和通风孔61均设有多个，且均为轴向孔，回风孔51的数量根据电机定子5的大小确定，一般为8～36个，且绕电机定子5的中心轴呈圆形分布；通风孔61的数量根据电机转子6的大小确定，一般为8～36个，本实施例中，回风孔51设有18个，通风孔61设有14个。且绕电机转子6的中心轴呈圆形分布。电机壳体1外套设有封水套8，回风孔51设于电机定子5靠近封水套8处，使流经回风孔51的气流得到更快的冷却，从而提高气流对电机转子6的冷却效果。电机壳体1上设有与前端腔体11相通的前端气孔13，还设有与后端腔体12相通的后端气孔14，将前端气孔13和后端气孔14开启后还可通过外循环气流对电机转子6进行冷却，进一步提高冷却效果。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种具有转子冷却结构的高速电机，包括电机壳体(1)、电机主轴(2)、前法兰组件(3)、后法兰组件(4)、电机定子(5)和电机转子(6)，所述电机定子(5)套设于电机壳体(1)内，所述电机转子(6)套设于电机定子(5)内，所述前法兰组件(3)装设于电机壳体(1)前端并形成前端腔体(11)，所述后法兰组件(4)装设于电机壳体(1)后端并形成后端腔体(12)，所述电机主轴(2)套于电机转子(6)内且前后两端分别支承于前法兰组件(3)和后法兰组件(4)上，其特征在于：所述电机转子(6)上设有连通前端腔体(11)与后端腔体(12)的通风孔(61)，所述电机定子(5)上设有连通前端腔体(11)与后端腔体(12)的回风孔(51)，所述电机主轴(2)上于前端腔体(11)内或后端腔体(12)内装设有叶轮(7)。

2.根据权利要求1所述的具有转子冷却结构的高速电机，其特征在于：所述电机壳体(1)外套设有封水套(8)，所述回风孔(51)设于电机定子(5)靠近所述封水套(8)一侧。

3.根据权利要求1或2所述的具有转子冷却结构的高速电机，其特征在于：所述回风孔(51)和通风孔(61)均设有多个，且均为轴向孔。

4.根据权利要求3所述的具有转子冷却结构的高速电机，其特征在于：所述多个回风孔(51)绕电机定子(5)的中心轴呈圆形分布，所述多个通风孔(61)绕电机转子(6)的中心轴呈圆形分布。

5.根据权利要求1或2所述的具有转子冷却结构的高速电机，其特征在于：所述电机壳体(1)上设有与前端腔体(11)相通的前端气孔(13)，还设有与后端腔体(12)相通的后端气孔(14)。

6.根据权利要求4所述的具有转子冷却结构的高速电机，其特征在于：所述电机壳体(1)上设有与前端腔体(11)相通的前端气孔(13)，还设有与后端腔体(12)相通的后端气孔(14)。

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