CN103683673B - 一种直接喷淋式电机冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直接喷淋式电机冷却系统，包括散热器、油泵、细滤器、干燥器、喷嘴、油底壳和粗滤器；喷嘴为多个，所述散热器、油泵、细滤器和干燥器通过管道依次连接，干燥器通过管道与多个喷嘴连接；多个喷嘴设置在电机壳体上，至少一个喷嘴与电机内侧的内转子或者定子连通，另外至少一个喷嘴直接对着电机外侧的定子或转子壳体；电机壳体底部内端设有油底壳，油底壳与粗滤器连接，粗滤器与散热器连接。本发明直接向电机定（转）子绕组喷淋冷却介质，对电机型式及转子位置不限，采用的冷却介质可以用来润滑电机内的滚动轴承或滑动轴承，不仅可以有效冷却电机绕组，还能实现电机的冷却润滑系统一体化，具有成本较低，冷却效果好等优点。

Description

一种直接喷淋式电机冷却系统

技术领域

本发明涉及一种电机冷却系统，具体是以直接向电机定(转)子喷淋冷却介质方式工作的电机冷却系统。

背景技术

随着化石能源日渐紧张和环境问题日益严重，电动汽车越来越受到人们的重视。为满足电动汽车的驱动要求，驱动电机需具备较高的功率密度，而这又将使电机的发热更严重，因此一种高效的电机绕组冷却方案成为电动汽车驱动电机发展的迫切需要。

目前电机绕组的冷却方式主要是风冷和循环水冷。风冷的冷却效果随风扇的转速升高而增大，但风扇转速越高时阻力越大，将降低电机的整体效率且容易产生振动噪声问题，故只在较小型的电机上采用。循环水冷的冷却效果比风冷好，但其冷却水道往往需要特别设计，致使结构复杂，加工困难，制造维护成本高；冷却水泄漏到电机内部会稀释电机轴承的润滑脂，降低轴承寿命，且对于具有内定子外转子结构的电机而言，其电枢绕组难以冷却。

申请号为01139907.4的中国发明专利提出的电机冷却装置由两端形成各方向突起的转子和转子回转时产生流动气流的多个相同叶片组成。它利用转子旋转产生的气流对电机绕组进行冷却，本质上属于风冷，虽然省去了风扇，使结构更紧凑，但仍然难以避免上述风冷系统的缺点，而且其转子和叶片结构复杂，增加制造难度。

申请号为200580031556.6的中国发明专利采用在电机外壳或定子上布置热管的方式对电机绕组进行冷却。由于热管的导热性能良好，这种方案可获得较好的冷却效果。但是热管价格昂贵，且难以对转子绕组实施冷却，因为需要在机壳或定子上挖孔道，机壳的刚性将会降低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有的电机绕组冷却系统的不足，提供一种冷却效果好，不受电机类型限制的直接喷淋式电机冷却系统。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种直接喷淋式电机冷却系统，包括散热器、油泵、细滤器、干燥器、喷嘴、油底壳和粗滤器；喷嘴为多个，所述散热器、油泵、细滤器和干燥器通过管道依次连接，干燥器通过管道与多个喷嘴连接；多个喷嘴设置在电机壳体上，至少一个喷嘴与电机内侧的内转子或者定子连通，另外至少一个喷嘴直接对着电机外侧的定子或转子壳体；电机壳体底部内端设有油底壳，油底壳与粗滤器连接，粗滤器与散热器连接。

优选地，所述直接喷淋式电机冷却系统应用的电机为对转双转子电机，所述对转双转子电机包括电机壳体、外转子绕组和内转子；外转子绕组通过外转子壳体设置在电机转轴上，外转子壳体与电机转轴分别通过第一滑动轴承和第二滑动轴承连接；在外转子壳体的两端沿圆周方向各开道环槽，喷嘴为四个，其中第一喷嘴和第四喷嘴对着环槽，从第一喷嘴和第四喷嘴喷出的冷却油通过这些环槽直达绕组和内转子；第二喷嘴和第三喷嘴对着外转子壳体没有开设环槽之处。

所述直接喷淋式电机冷却系统应用的电机为具有外定子内转子结构的电机，所述具有外定子内转子结构的电机定子在外，电机壳体分成内壳体和外壳体两部分，外壳体与电机转轴分别通过第一滑动轴承和第二滑动轴承连接；内外壳体间形成一环形空腔，定子固定在内壳体上；转子固定在电机转轴上；喷嘴为4个，其中第二喷嘴和第三喷嘴从外壳体插入，对着环形空腔内定子铁芯；第一喷嘴和第四喷嘴则穿过内外壳体，对着定子绕组和转子。

所述直接喷淋式电机冷却系统应用的电机为具有外转子内定子结构的电机，所述具有外转子内定子结构的电机的定子在内，转子在外；电机壳体只有一层，喷嘴为四个，第一喷嘴、第二喷嘴、第三喷嘴和第四喷嘴都设置在电机壳体上；外转子壳体的两端沿圆周方向各开6道环槽，第一喷嘴和第四喷嘴对着环槽，从第一喷嘴和第四喷嘴喷出的冷却油通过这些环槽直达定子绕组上，第二喷嘴和第三喷嘴对着外转子壳体没有开设环槽之处。

所述直接喷淋式电机冷却系统用于具有外定子内转子或外转子内定子结构的直流电机、交流异步电机、交流同步电机和永磁电机。

所述冷却油优选为绝缘机油。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

1)本发明冷却油直接喷淋在定(转)子绕组或铁芯上，与发热体直接接触，可以最大限度地吸收电机的热量，获得最佳的冷却效果。

2)本发明电机底部积存一定量的冷却油，对电机定(转)子实现浸油(飞溅)冷却，增强系统的整体冷却效果。由于冷却油能喷淋到转子绕组上，因此能有效解决传统水冷系统难以冷却转子绕组的问题。

3)本发明采用的冷却介质为具有高绝缘性，良好的化学稳定性和热氧化稳定性，合适的粘度，较低的倾点和絮凝点，挥发性小，闪电高，不含水和杂质的绝缘机油，因此喷淋到电机内部的冷却油不但不会影响电机的电磁性能，而且可以用来润滑电机内的滚动轴承或滑动轴承，从而实现电机的冷却润滑系统一体化，既解决了水冷系统的泄漏水对轴承的损坏问题，又有利于降低成本。

附图说明

图1是本发明实施例1直接喷淋式电机冷却系统的结构示意图。

图2是本发明实施例1的电机侧向剖视图。

图3是与本发明实施例1和实施例3有关的外转子壳体的结构示意图。

图4是本发明实施例2的直接喷淋式电机冷却系统的结构示意图。

图5是本发明实施例2的电机侧向剖视图。

图6是本发明实施例3的直接喷淋式电机冷却系统的结构示意图。

图7是本发明实施例3的电机侧向剖视图。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但是本发明的实施方式不限如此。

实施例1

对转双转子电机是一种新型电力驱动系统，其没有定子，内外两转子异向旋转并分别向两侧输出动力。由于电枢绕组是旋转的，且两侧都有动力输出，因此传统的风冷、水冷系统均难以有效对其绕组实施冷却。本实施例能很好地解决这一问题。

如图1-3所示，一种直接喷淋式电机冷却系统应用于对转双转子电机冷却。该直接喷淋式电机冷却系统包括散热器1、油泵2、细滤器3、干燥器6、喷嘴、油底壳15和粗滤器16；喷嘴为多个，分别为第一喷嘴7、第二喷嘴8、第三喷嘴10和第四喷嘴11；散热器1、油泵2、细滤器3和干燥器6通过管道依次连接，干燥器6通过管道与多个喷嘴连接；第一喷嘴7、第二喷嘴8、第三喷嘴10和第四喷嘴11都设置在电机壳体9上；电机壳体9底部内端设有油底壳15，油底壳15与粗滤器16连接，粗滤器16与散热器1连接；对转双转子电机包括电机壳体9、外转子绕组12和内转子13；外转子绕组12通过外转子壳体17设置在电机转轴上，外转子壳体17与电机转轴分别通过第一滑动轴承4和第二滑动轴承14连接；在外转子壳体17的两端沿圆周方向各开6道环槽，其中第一喷嘴7和第四喷嘴11对着环槽，从第一喷嘴7和第四喷嘴11喷出的冷却油通过这些环槽能直达绕组和内转子，实现外转子绕组12和内转子13的直接冷却；第二喷嘴8、第三喷嘴10对着外转子壳体17没有开设环槽之处，对外转子壳体17进行冷却。

从第一喷嘴7和第四喷嘴11喷淋到电机内部的冷却油的冷却油积聚于电机底部，但考虑到搅油损失问题，油面高度需保持在刚好漫过外转子壳体17，以实现外转子壳体17浸油冷却，加强冷却效果。

粗滤器16优选设置在油底壳15的出油口处，滤除冷却油中尺寸较大的杂质。油泵2可根据实际所需的供油量和喷油压力选定。

由于冷却油直接与电机绕组接触，故需保证冷却油洁净且不含水分。细滤器3可进一步滤除冷却油中尺寸较小的杂质；干燥器6吸收冷却油中的水分。冷却油在油泵2的吸引力下，经油底壳15—粗滤器16—散热器1—油泵2—细滤器3—干燥器6—喷嘴这一路径循环流动，形成循环冷却。

第一喷嘴7和第四喷嘴11直接由喷淋到电机内和经内转子13旋转搅油而飞溅起来的冷却油润滑，对于使用滚动轴承的电机也同样适用。

冷却油选用绝缘机油，具有高绝缘性，良好的化学稳定性和热氧化稳定性，合适的粘度，较低的倾点和絮凝点，挥发性小，闪电高，基本不含水和杂质的绝缘机油均可应用于本实施例。

实施例2

本实施例电机具有外定子内转子结构，而本实施例的直接喷淋式电机冷却系统的组成与实施例1基本相同。

图4、图5所示为本发明的另外一个实施例。如图4、5所示，一种直接喷淋式电机冷却系统应用于具有外定子内转子结构的电机冷却。该直接喷淋式电机冷却系统包括散热器1、油泵2、细滤器3、干燥器6、喷嘴、油底壳15和粗滤器16；喷嘴为多个，分别为第一喷嘴7、第二喷嘴8、第三喷嘴10和第四喷嘴11；散热器1、油泵2、细滤器3和干燥器6通过管道依次连接，干燥器6通过管道与多个喷嘴连接；外壳体9底部内端设有油底壳15，油底壳15与粗滤器16连接，粗滤器16与散热器1连接。

具有外定子内转子结构的电机因为定子12在外，电机壳体分成内壳体5和外壳体9两部分，外壳体17与电机转轴分别通过第一滑动轴承4和第二滑动轴承14连接；内外壳体间形成一环形空腔，定子12固定在内壳体5上；转子13固定在电机转轴上。第二喷嘴8和第三喷嘴10从外壳体9插入，在环形空腔内喷淋冷却油以冷却定子铁芯；第一喷嘴7和第四喷嘴11则穿过内外壳体，直接往定子绕组和转子13两端面喷淋冷却油，实现定转子绕组的直接冷却。喷淋到电机内部的冷却油同样可以积聚于电机底部，并且由于定子12在外，油面可保持在较高的位置(浸过定子铁芯)。其它同实施例1。

实施例3

本实施例电机具有外转子内定子结构，而本实施例的直接喷淋式电机冷却系统的组成与实施例1基本相同。

图6、图7所示为本发明的第三个实施例。如图6、7所示，一种直接喷淋式电机冷却系统应用于具有外转子内定子结构的电机冷却。该直接喷淋式电机冷却系统包括散热器1、油泵2、细滤器3、干燥器6、喷嘴、油底壳15和粗滤器16；喷嘴为多个，分别为第一喷嘴7、第二喷嘴8、第三喷嘴10和第四喷嘴11；散热器1、油泵2、细滤器3和干燥器6通过管道依次连接，干燥器6通过管道与多个喷嘴连接；外壳体9底部内端设有油底壳15，油底壳15与粗滤器16连接，粗滤器16与散热器1连接。

具有外转子内定子结构的电机因为定子12在内，因为定子12在内，

电机壳体9只有一层，第一喷嘴7、第二喷嘴8、第三喷嘴10和第四喷嘴11都设置在电机壳体9上，穿过电机壳体9往电机内部喷淋冷却油。为使冷却油能喷到定子绕组上，外转子壳体17的两端沿圆周方向各开6道环槽(结构同图3)，从第一喷嘴7和第四喷嘴11喷出的冷却油可以通过这些环槽到达定子绕组，实现定子绕组的直接冷却。喷淋到电机内部的冷却油同样可以积聚于电机底部，但由于转子13在外，考虑到搅油损失问题，油面高度保持在一较低位置(刚好漫过外转子壳体17)。其它同实施例1、2。

Claims (2)

1.一种直接喷淋式电机冷却系统，其特征在于包括散热器、油泵、细滤器、干燥器、喷嘴、油底壳和粗滤器；喷嘴为多个，所述散热器、油泵、细滤器和干燥器通过管道依次连接，干燥器通过管道与多个喷嘴连接；多个喷嘴设置在电机壳体上，至少一个喷嘴与电机内侧的内转子或者定子连通，另外至少一个喷嘴直接对着电机外侧的定子或转子壳体；电机壳体底部内端设有油底壳，油底壳与粗滤器连接，粗滤器与散热器连接；

所述直接喷淋式电机冷却系统应用的电机为对转双转子电机，所述对转双转子电机包括电机壳体、外转子绕组和内转子；外转子绕组通过外转子壳体设置在电机转轴上，外转子壳体与电机转轴分别通过第一滑动轴承和第二滑动轴承连接；在外转子壳体的两端沿圆周方向各开道环槽，喷嘴为四个，其中第一喷嘴和第四喷嘴对着环槽，从第一喷嘴和第四喷嘴喷出的冷却油通过这些环槽直达绕组和内转子；第二喷嘴和第三喷嘴对着外转子壳体没有开设环槽之处；

或者是，所述直接喷淋式电机冷却系统应用的电机为具有外定子内转子结构的电机，所述具有外定子内转子结构的电机定子在外，电机壳体分成内壳体和外壳体两部分，外壳体与电机转轴分别通过第一滑动轴承和第二滑动轴承连接；内外壳体间形成一环形空腔，定子固定在内壳体上；转子固定在电机转轴上；喷嘴为4个，其中第二喷嘴和第三喷嘴从外壳体插入，对着环形空腔内定子铁芯；第一喷嘴和第四喷嘴则穿过内外壳体，对着定子绕组和转子；

或者是，所述直接喷淋式电机冷却系统应用的电机为具有外转子内定子结构的电机，所述具有外转子内定子结构的电机的定子在内，转子在外；电机壳体只有一层，喷嘴为四个，第一喷嘴、第二喷嘴、第三喷嘴和第四喷嘴都设置在电机壳体上；外转子壳体的两端沿圆周方向各开6道环槽，第一喷嘴和第四喷嘴对着环槽，从第一喷嘴和第四喷嘴喷出的冷却油通过这些环槽直达定子绕组上，第二喷嘴和第三喷嘴对着外转子壳体没有开设环槽之处。

2.根据权利要求1所述的直接喷淋式电机冷却系统，其特征在于：所述冷却油为绝缘机油。