CN105871124A - 一种整体水冷的电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整体水冷的电机，包括分为内筒和外筒的机壳，内筒内装有转子和定子，内筒和外筒之间为侧冷却腔，外筒上设有第一进水口和第一出水口，所述机壳的轴向两端分别安装有封闭所述水冷通道的前盖和后盖，所述前盖和后盖均为中空结构，分别带有前冷却腔和后冷却腔；所述前盖上设有与前冷却腔相通的第二进水口和第二出水口，该第二出水口与所述第一进水口连通；所述后盖上设有与后冷却腔相通第三进水口和第三出水口，该第三进水口与所述第一出水口连通；所述转子设有延伸至所述后盖外侧的延长段，该延长段的外围设有设有水冷罩壳，水冷罩壳为带有罩壳冷却腔的夹套结构，所述罩壳冷却腔与后冷却腔相通。

Description

一种整体水冷的电机

技术领域

本发明涉及水冷电机领域，特别是涉及一种整体水冷的电机。

背景技术

水冷耐高温特种变频电动机是在变频调速、特种辊道及炉用多速等系列电机的基础上根据冶金连铸机、出坯现场工况需要开发设计的内循环水冷变频调速特种电动机。适用于高温环境、变频调速系统。其特点是调速范围广、运行稳定、可靠性高、运行效率高、外观设计新颖美观。

水冷电机为无刷结构，负载特性优异，低速性能好，启动转矩大，启动电流小、适应电动车频繁起动的需要，节省电能。在整个速度范围内水冷电机均高效运行，比有刷直流水冷电机、交流变频水冷电机(只在额定点附近效率高)相比有质的提高，显著提高车辆的续驶里程、显著提高电池的使用寿命。不产生火花.不需要更换炭刷，结构紧凑、过载能力强，使用寿命长。水冷电机采用插入式稀土磁钢，特别适合有颠簸、反复启动、高速、大力拒起动、正反转运行的需要。水冷电机转子具有强磁场，在滑行和制动状态时发电效果好，不需要吸收电池电量励磁(有刷直流水冷电机或交流水冷电机需要)，能量回馈效果好，电制动效果好。

公开号为CN204089485U的中国专利文献公开了一种水冷电机，包括机壳和机体，还包括两根设置于所述水冷电机机壳内部，交互螺旋缠绕于所述水冷电机机体上的水冷冷却管，所述水冷冷却管A的入水口和水冷冷却管B的出水口)设置于所述水冷电机机体的一侧，所述水冷冷却管A的出水口和水冷冷却管B的入水口设置于所述水冷电机机体的另一侧。该技术方案解决了单螺旋排水道采用传统铣削方式加工而容易造成水渗漏以及单螺旋排水道容易导致电机整体温度不均衡而损坏电机的问题。但是对于水冷的效率并没有显著提升。

公开号为CN102330810A的中国专利文献公开了一种水冷式矿用曳引机,属于曳引机技术领域。它包括集成在同一壳体内的电机和减速机,减速机壳体包括减速机前盖和齿圈,所述的齿圈的外圆上固定有与齿圈相适配的水冷器,所述的水冷器为封闭的环形壳体,水冷器内有一个全封闭的隔水板,紧邻隔水板两侧的水冷器壳体上分别连接有进水管和出水管,所述的进水管和出水管分别通过管接头与外界水循环系统相连。所述的水冷器内固定有多个回水板,回水板在水冷器内形成迷宫式水流回路。该技术方案对减速机进行了水冷，但是额外设置的水冷器会增加曳引机的重量和尺寸，在安装时也要额外连接管路，操作方面不便。

公开号为CN102628445A的中国专利文献公开了一种泵用水冷电机，主要涉及泵用水冷电机。所述电机的电机壳设冷却夹层，内壳末端密闭，外壳末端设出水口，电机壳泵端环冷却夹层分布导流孔与电机端盖导流孔相对，水泵出水经导流孔流入电机壳冷却夹层，出水口排出，电机轴由泵端引出，机械密封若出现渗漏水，通过水泵与电机间排水腔与排水槽流到泵外，电机线从电机端盖侧孔引出。市面上类似于该技术方案的水冷电机有的只有机壳水冷，有的只有端盖水冷，有的端盖、机壳单独进出水口，这样的设计在使用和安装上都会出现水冷效果不好的情况；而且在水冷电机中常用的制动和编码器等组件在高温下不能稳定工作，传统技术方案不能保证制动器和编码器冷却要求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种将制动器和编码器包裹在水冷壳内的整体水冷电机。

本发明的技术方案为：

一种整体水冷的电机，包括分为内筒和外筒的机壳，内筒内装有转子和定子，内筒和外筒之间为侧冷却腔，外筒上设有第一进水口和第一出水口，所述机壳的轴向两端分别安装有封闭所述水冷通道的前盖和后盖，所述前盖和后盖均为中空结构，分别带有前冷却腔和后冷却腔；所述前盖上设有与前冷却腔相通的第二进水口和第二出水口，该第二出水口与所述第一进水口连通；所述后盖上设有与后冷却腔相通第三进水口和第三出水口，该第三进水口与所述第一出水口连通；所述转子设有延伸至所述后盖外侧的延长段，该延长段的外围设有设有水冷罩壳，所述延长段上安装有位于水冷罩壳内的制动器和/或编码器，所述水冷罩壳为带有罩壳冷却腔的夹套结构，所述罩壳冷却腔与后冷却腔相通。

在现有技术方案中，有的只有机壳水冷，有的只有端盖水冷，有的端盖、机壳单独进出水口，这样的设计在使用和安装上都会出现水冷效果不好的情况；而且在水冷电机中常用的制动和编码器等组件在高温下不能稳定工作，传统技术方案不能保证制动器和编码器冷却要求。本申请相互连通的前冷却腔、后冷却腔、侧冷却腔以及罩壳冷却腔实现电机的整体水冷，该技术方案的优点在于将制动器和/或编码器进行一体化的水冷，从而能够有效的提高制动器和/或编码器的散热效率，从而改善水冷电机的使用效果。并且相较于现有技术中单侧水冷，本申请中两侧端盖和壳体内均设有冷却腔，能够大大提高水冷电机的散热效率，通过管路的相互串联，从而使得用户只需要连接一个进水管和一个出水管就能实现水冷电机管路的连接。简化了安装流程，方便后期的维护和检修。

作为进一步优选，所述水冷罩壳外壁设有与罩壳冷却腔连通的第四进水口和第四出水口，该第四进水口和第三出水口连通。

为简化管路连接，作为优选，所述后冷却腔和罩壳冷却腔连通为一体结构。后冷却腔和罩壳冷却腔连通的好处在于能够减少第四进水口和第四出水口的设计，换热介质不用通过外部的连接管路从后冷却腔到达罩壳冷却腔内，提高换热介质的使用效率。并且一体化的结构方便生产，减少因为制造精度的变化造成的换热介质泄漏的问题，提高了水冷电机的使用寿命。

作为优选，所述转子的两端均通过轴承与所述前盖和后盖转动安装，所述前冷却腔和后冷却腔与对应轴承相贴靠。水冷电机在工作时，轴承高速转动会积累大量的热量，高温会影响轴承内润滑介质的性能，从而影响水冷电机的效率。因此，前盖和后盖中的前冷却腔和后冷却腔除了给机壳冷却外，还要负责对轴承的冷却。

作为进一步优选，所述轴承为耐高温封闭轴承。相较于现有技术中一般采用的开式轴承+端盖有注油孔的技术方案而言，耐高温封闭轴承具有免维护，寿命长以及阻力小等优点，配合贴靠前冷却腔和后冷却腔，能够实现水冷电机的长时间高负荷运转。

作为优选，所述侧冷却腔与所述定子相贴靠。水冷电机工作过程中，发热量最大的就是定子，为尽快的将定子的热量传递出去，体积最大的侧冷却腔与定子的外周面相贴靠，从而增加换热的接触面积，提高散热效果。

作为优选，所述水冷罩壳内填充有换热介质，所述制动器和/或编码器浸在该换热介质中。

作为优选，所述水冷通道内设有与所述内筒和外筒固定的多块间隔交错布置的折流板。机壳的内筒与外筒之间的侧冷却腔内用一片片的折流板隔开做成迷宫式水流导向，这样有效的使电机各部分均匀冷却，保证电机正常运行。

作为优选，所述第二出水口与所述第一进水口之间以及所述第三进水口与所述第一出水口之间均通过金属软管连接。整机采用外部隔热金属软管连接，更换方便，而且水不容易进入电机内部，有效防止因水进入电机内而烧坏。

作为优选，所述前盖和后盖均为绕电机主轴分布的环形，所述第二进水口和第二出水口以及第三进水口和第三出水口分别处对应的环形的周向上的不同位置。该设计的好处在于能够延长水流导向在冷却腔的运动路径，从而提高水冷效果。

本发明具有以下优点：

(1)一体化水冷，通过带有冷却腔的前、后盖以及水冷罩壳整体冷却电机，增强了水冷电机的稳定性；

(2)连通管路设计，前、后盖、机壳以及水冷罩壳的冷却腔相互连通，用户单位只需连接一个进水口和一个出水口就能使用，简化操作；

(3)编码器和制动器一体化设计，将编码器和制动器安装在水冷罩壳内，同步水冷，在不过分影响水冷电机的整体体积的同时拓展了适用范围。

附图说明

图1为本实施例整体水冷的电机的示意图；

图2为图1中整体水冷的电机的外部示意图；

图3为图1中整体水冷的电机的机壳的展开图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明具体实施方式。

如图1～3所示，一种整体水冷的电机，包括分为内筒和外筒的机壳118，内筒内装有转子106和定子112，内筒和外筒之间为侧冷却腔107，外筒上设有第一进水口和第一出水口，机壳118的轴向两端分别安装有封闭水冷通道的前盖108和后盖104，前盖108和后盖104均为中空结构，分别带有前冷却腔110和后冷却腔113；前盖108上设有与前冷却腔110相通的第二进水口和第二出水口，该第二出水口与第一进水口通过第一金属软管115相连；后盖104上设有与后冷却腔113相通第三进水口和第三出水口，该第三进水口与第一出水口通过第二金属软管116连通；转子106设有延伸至后盖104外侧的延长段，该延长段的外围设有设有水冷罩壳119，延长段上安装有位于水冷罩壳119内的制动器103和编码器101，水冷罩壳119为带有罩壳冷却腔120的夹套结构，罩壳冷却腔120与后冷却腔113相通。

水冷罩壳119外壁设有与罩壳冷却腔120连通的第四进水口和第四出水口117，该第四进水口和第三出水口通过第三金属软管123连通。

转子106的两端均分别通过前轴承109、后轴承105与前盖108、后盖104转动安装，前冷却腔110和后冷却腔113与对应轴承相贴靠。轴承为耐高温封闭轴承。侧冷却腔107与定子112相贴靠。

水冷通道内设有与内筒和外筒固定的多块间隔交错布置的折流板121，折流板121围成水流导路122。

第二出水口与第一进水口之间以及第三进水口与第一出水口之间均通过金属软管111连接。

前盖108和后盖104均为绕电机主轴分布的环形，第二进水口和第二出水口以及第三进水口和第三出水口分别处对应的环形的周向上的不同位置。

用户单位在使用时只需要连接第一进水口114和第四出水口117即可。在水冷电机的运转过程中，换热介质从第一进水口进入前盖内的前冷却腔110，完成对前轴承109的冷却后从第一出水口通过第一金属软管115、第二进水口进入机壳118的侧冷却腔107，在折流板121的作用下形成绕机壳118一周的水流导路122实现对定子112的冷却，后从第二出水口经过第二金属软管116进入后盖的后冷却腔113，实现对后轴承105的冷却，再经过第三出水口进入水冷罩壳119的罩壳冷却腔120内实现对编码器101和制动器103的冷却，最后从第四出水口102离开。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种整体水冷的电机，包括分为内筒和外筒的机壳，内筒内装有转子和定子，内筒和外筒之间为侧冷却腔，外筒上设有第一进水口和第一出水口，所述机壳的轴向两端分别安装有封闭所述水冷通道的前盖和后盖，其特征在于，所述前盖和后盖均为中空结构，分别带有前冷却腔和后冷却腔；所述前盖上设有与前冷却腔相通的第二进水口和第二出水口，该第二出水口与所述第一进水口连通；所述后盖上设有与后冷却腔相通第三进水口和第三出水口，该第三进水口与所述第一出水口连通；所述转子设有延伸至所述后盖外侧的延长段，该延长段的外围设有设有水冷罩壳，所述延长段上安装有位于水冷罩壳内的制动器和/或编码器，所述水冷罩壳为带有罩壳冷却腔的夹套结构，所述罩壳冷却腔与后冷却腔相通。

2.如权利要求1所述的整体水冷的电机，其特征在于，所述水冷罩壳外壁设有与罩壳冷却腔连通的第四进水口和第四出水口，该第四进水口和第三出水口连通。

3.如权利要求1所述的整体水冷的电机，其特征在于，所述后冷却腔和罩壳冷却腔连通为一体结构。

4.如权利要求1～3任一项所述的整体水冷的电机，其特征在于，所述转子的两端均通过轴承与所述前盖和后盖转动安装，所述前冷却腔和后冷却腔与对应轴承相贴靠。

5.如权利要求4所述的整体水冷的电机，其特征在于，所述轴承为耐高温封闭轴承。

6.如权利要求4所述的整体水冷的电机，其特征在于，所述侧冷却腔与所述定子相贴靠。

7.如权利要求6所述的整体水冷的电机，其特征在于，所述水冷罩壳内填充有换热介质，所述制动器和/或编码器浸在该换热介质中。

8.如权利要求7所述的整体水冷的电机，其特征在于，所述水冷通道内设有与所述内筒和外筒固定的多块间隔交错布置的折流板。

9.如权利要求8所述的整体水冷的电机，其特征在于，所述第二出水口与所述第一进水口之间以及所述第三进水口与所述第一出水口之间均通过金属软管连接。

10.如权利要求9所述的整体水冷的电机，其特征在于，所述前盖和后盖均为绕电机主轴分布的环形，所述第二进水口和第二出水口以及第三进水口和第三出水口分别处对应的环形的周向上的不同位置。