CN105743268B - 一种按损耗比率分配内外冷却介质流量的通风结构及方法 - Google Patents

Abstract

一种按损耗比率分配内外冷却介质流量的通风结构及方法，设计了一种新型的电机内冷却介质的流经路径。本发明可解决原有通风结构由于空气流通分布不均衡导致的定转子温升分布差距较大的问题，可根据定转子损耗占总损耗比率大小决定内外通风沟的占宽比。本发明在常见通风挡板结构的基础上，通过对挡板进行改造，将原有的外通风沟划分一部分作为内部冷却介质的流通路径，由不同冷却介质填充的通风沟呈间隔分布，使内部空气得以通过外部空气进行冷却。仅需根据定转子损耗比率调整挡板与机壳在宽度上的配合，使得一二次回路进行的有效的热量交换，可使定子部分及转子部分得到均衡的冷却效果分配，从而完善电机整体的温升分布情况。

Description

一种按损耗比率分配内外冷却介质流量的通风结构及方法

技术领域

本发明涉及电机的一种通风结构及方法，具体涉及了一种电机的交换式通风结构及方法，属于电机技术领域。

背景技术

电机内部的热量传递是一个很难控制的过程，随着对于电机容量的要求不断增加，单位损耗的增加会导致温度升高，温升过高时会对各元件的可靠性及寿命有很大影响。

由于不同类型的电机的定转子损耗所占总损耗的比率大小不同，应针对损耗及热量产生的比例大小，合理分配各部分冷却介质的流量。

定子部分与转子部分有一定的温升差距，由于温度从高温向低温传递，当定子内侧部分无法得到较好的冷却效果时，定子内侧的热量易传递给转子，且内风路冷却介质的冷却性能较差，从而使得转子部分各元件的温升过高，导致它们的可靠性降低、寿命缩短。所以提高一次冷却介质的换热能力也很重要。比如对于永磁电机所用永磁材料钕铁硼，不合理的温升会导致严重的退磁现象。且永磁体的价格会随着其受热能力的升高而提高。所以应合理分配冷却介质的流通路径，使得电机各部分的温升控制在合理的范围内，以提高其运行可靠性。

发明内容

本发明的目的是为了解决常见电机通风结构由于空气流通分布不合理导致的电机内部各部件得不到应有的冷却效果问题，提供一种匹配定转子损耗与介质冷却效果的交换式通风结构及方法，合理的通风模式下可间接提高电机的运行性能以及功率密度，提高各部件的使用寿命。

为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：

一种按损耗比率分配内外冷却介质流量的通风结构，在电机的机壳内设有由若干凸棱形成的通风沟，机壳内还包括与凸棱配合的内外风路挡板，内外风路挡板包括第一挡板和第二挡板，其中，第一挡板和第二挡板均为环形，第一挡板上设有若干第一折弯部，第二挡板上设有若干与第一折弯部宽度对应的第二折弯部，第一折弯部与机壳通风沟的传动端的进风口配合，第二折弯部与机壳通风沟的非传动端的出风口配合，内外风路挡板将端部气腔内的内外空气阻隔开，形成用于内部气流通风的内通风道和外部介质通风的外通风道，所述内通风道与外通风道的宽度是由定转子损耗占总损耗的比率决定的，使得二次冷却介质与一次冷却介质的换热过程在机壳中部的通风沟内进行。

进一步的，所述内通风道和外通风道间隔分布。

进一步的，在定子损耗比转子损耗占总损耗比率大的情况下，所述内通风道与外通风道的宽度不同，若电机的定子部分损耗比转子部分损耗大，即为定子部分的发热量大，因此外通风道的宽度大于内通风道的宽度，保证在适当提高内部流体的冷却效果的情况下，还能满足定子部分所需的冷却效果。

本发明还公开了一种按损耗比率分配内外冷却介质流量的通风方法，包括以下步骤：

S1、根据上述的按损耗比率分配内外冷却介质流量的通风结构改进电机内外风路挡板的形状及其与机壳的配合方式，形成内通风道和外通风道。

进一步的，步骤S1中，所述内通风道作为内部气流的部分循环路径，外通风道用于外介质强迫通风，因此使得内部空气借助于外部空气的大冷却系数来加强自身的冷却能力。

本发明所述通风结构与现有结构相比具有以下效果：根据不同元件的损耗占比，调节机壳与挡板的结构，来调节内外通风沟的占宽比，增大了内外冷却介质的间接换热面积，借助于内外冷却介质的热量交换，间接增强了内部冷却介质与内部元件的热交换能力，即增强了转子部分各元件的散热能力，使得电机整体径向温差降低，提高电机使用寿命。

附图说明

图1，原有电机的内外风路挡板结构示意图；

图2，本发明中电机内外风路挡板结构示意图；

图3，本发明中机壳通风沟与挡板配合结构示意图；

图4，本发明中挡板内外隔板部分圆周方向占比优化前效果图；

图5，本发明中挡板内外隔板部分圆周方向占比优化后效果图；

图6，本发明中机壳内外通风道圆周方向占比优化前效果图；

图7，本发明中机壳内外通风道圆周方向占比优化后效果图。

附图标记说明：

1-第一挡板，101-第一折弯部，

2-第二挡板，201-第二折弯部，201'-第二折弯部

3-内通风道，4-外通风道，5-机壳，

6-外通风道出风口，7-从电机端面看内通风沟宽度

6'-外通风道出风口宽度优化结果，7'-从电机端面看内通风沟宽度优化结果。

具体实施方式

下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步描述。

请参见图1。图1是原有电机的内外风路挡板结构示意图。本发明将图1所示常见的内外风路挡板根据机壳通风沟开槽的特点，并结合内外风道分配的方式，使其结构优化成图2所示结构，将其安放于机壳内定子所形成的通风道两端。对于外通风道来说，传动端进风，非传动端出风。大部分电机都是机壳上全是用来冷却定子部分的外通风沟，此方案是分配外通风沟的一半腔室给了内部流体，可借助外流体的冷却能力优化内流体的冷却能力。但为了提高冷却效率，最好根据定转子的发热量不同灵活改变外风沟和内风沟的宽度。具体方案如下：

一种按损耗比率分配内外冷却介质流量的通风结构，在电机的机壳5内设有由若干凸棱形成的通风沟，机壳5内还包括与凸棱配合的内外风路挡板(配合效果如图3所示)，内外风路挡板包括第一挡板1和第二挡板2，其中，第一挡板1和第二挡板2均为环形，第一挡板1上设有若干第一折弯部101，第二挡板2上设有若干与第一折弯部101宽度对应的第二折弯部201，第一折弯部101与机壳通风沟的传动端的进风口配合，第二折弯部201与机壳通风沟的非传动端的出风口配合，内外风路挡板将端部气腔内的内外空气阻隔开，形成用于内部气流通风的内通风道3和外部介质通风的外通风道4，通过凸棱的阻挡作用，使得冷却介质的流通路径改变，形成内外风道间隔分布的格局。使得二次冷却介质与一次冷却介质的换热过程在机壳5中部的通风沟内进行。

请参见图4、图5、图6和图7。所述内通风道3与外通风道4的宽度是由定转子损耗占总损耗的比率决定的。由于一般情况下，电机定转子产生的损耗占总损耗的比率不同，因此产生的热量也不同，根据这一比率，可以通过调节机壳5上的外通风道出风口6和从电机端面看内通风沟宽度7以及挡板上折弯部各自在圆周方向上的占宽比，得到图所示结构，使得流体的流通路径截面积按各部分损耗大小进行改变，内外冷却介质的导热能力也能按需得到合理分配，从而得到理想的冷却效果，提高了介质的传热效率。

本实施例中，所述内通风道3和外通风道4间隔分布。

在定子损耗比转子损耗占总损耗比率大的情况下，所述外通风道4的宽度大于内通风道3的宽度，以提高外通风道4的对定子部分的冷却效果。

本发明还涉及一种按损耗比率分配内外冷却介质流量的通风方法，包括以下步骤：

S1、根据上述的结构改进电机内外风路挡板的形状及其与机壳5的配合方式，形成内通风道3和外通风道4。

本实施例中，步骤S1中，所述内通风道3作为内部气流的部分循环路径，外通风道4用于外介质强迫通风，因此使得内部空气借助于外部空气的大冷却系数来加强自身的冷却能力。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，而非对其限制；应当指出，尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种按损耗比率分配内外冷却介质流量的通风结构，其特征在于，在电机的机壳内设有由若干凸棱形成的通风沟，机壳内还包括与凸棱配合的内外风路挡板，内外风路挡板包括第一挡板和第二挡板，其中，第一挡板和第二挡板均为环形，第一挡板上设有若干第一折弯部，第二挡板上设有若干与第一折弯部宽度对应的第二折弯部，第一折弯部与机壳通风沟的传动端的进风口配合，第二折弯部与机壳通风沟的非传动端的出风口配合，内外风路挡板将端部气腔内的内外空气阻隔开，形成用于内部气流通风的内通风道和外部介质通风的外通风道，所述内通风道与外通风道的宽度是由定转子损耗占总损耗的比率决定的，使得二次冷却介质与一次冷却介质的换热过程在机壳中部的通风沟内进行。

2.根根据权利要求1所述的一种按损耗比率分配内外冷却介质流量的通风结构，其特征在于，所述内通风道和外通风道间隔分布。

3.根据权利要求1所述的一种按损耗比率分配内外冷却介质流量的通风结构，其特征在于，在定子损耗比转子损耗占总损耗比率大的情况下，所述外通风道的宽度大于内通风道的宽度，以提高外通风道的对定子部分的冷却效果。

4.一种按损耗比率分配内外冷却介质流量的通风方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据权利要求1-3中任一项所述的按损耗比率分配内外冷却介质流量的通风结构改进电机内外风路挡板的形状及其与机壳的配合方式，形成内通风道和外通风道。

5.根据权利要求4所述的一种按损耗比率分配内外冷却介质流量的通风方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述内通风道作为内部气流的部分循环路径，外通风道用于外介质强迫通风，因此使得内部空气借助于外部空气的大冷却系数来加强自身的冷却能力。