CN106208526B - 涡旋式水冷、风冷双能降温的耐候型电机 - Google Patents

Abstract

一种涡旋式水冷、风冷双能降温的耐候型电机，属于特种电机设备领域。其特征在于冷却系统腔体内套装电机定子；所述冷却系统腔体上开设电机轴孔，电机轴由电机轴孔穿出冷却系统腔体；冷却系统腔体的腔体内设置水循环冷却系统，冷却系统腔体的腔体外设置风循环冷却系统；所述风循环冷却系统包括进风单元和风冷调控单元。本专利采用风冷和水冷双能冷却方式给电机降温，使整个降温过程高效且始终保持可控，既可以实现单循环调节，也可以通过两套冷却循环系统中的温度传感器，由操作系统统一控制两套冷却系统协调运作，给电机进行降温，非常适宜在行业内推广普及。

Description

涡旋式水冷、风冷双能降温的耐候型电机

技术领域

本发明属于特种电机设备领域，具体涉及一种涡旋式水冷、风冷双能降温的耐候型电机。

背景技术

现行的电机冷却方式一般分为风冷式和自冷式两种，其中风冷式即用流动空气作为媒介冷却物体。增强散热效果的措施一般采用加大冷却的物体的表面积，或者是加快单位时间内空气流经物体的速率，抑或是两种方法共用。冷却效率相较与自冷式略高一些，但需要受制于应用环境。

发明人多年来一直从事各种电机的研发和制造，为了提高电机的冷却效率，及电机在各种使用环境中的耐候性，全新设计出采用水冷和风冷相结合的高效冷却电机。该电机可以在恶劣条件下适用于各种不同的使用环境，高效可控的冷却散热系统极大的提高了电机的使用寿命和应用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种涡旋式水冷、风冷双能降温的耐候型电机，通过高效可控的冷却散热系统，能够使电机在恶劣条件下适用于各种使用环境。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种涡旋式水冷、风冷双能降温的耐候型电机，其特征在于冷却系统腔体内套装电机定子；所述冷却系统腔体上开设电机轴孔，电机轴由电机轴孔穿出冷却系统腔体；冷却系统腔体内设置水循环冷却系统，冷却系统腔体外设置风循环冷却系统；所述风循环冷却系统包括进风单元和风冷调控单元；

其中进风单元包括进风管、风管分流仓、主分流管路、副分流管路、循环管路和循环管路固定格栅，所述冷却系统腔体的上方设置风管分流仓；所述冷却系统腔体外壁上设置循环管路固定格栅，循环管路通过循环管路固定格栅固定在冷却系统腔体外壁上，循环管路呈“W”形；所述风管分流仓内设置主分流管路和副分流管路；所述风管分流仓内设置固定支架，主分流管路和副分流管路由固定支架固定在风管分流仓内部；所述的风管分流仓为空心长方体，进风管插入风管分流仓的左端面连接主分流管路和副分流管路，循环管路的一端插入风管分流仓的右端面连接主分流管路，循环管路的另一端连接出风管，副分流管路穿出风管分流仓的下端面连接“W”形循环管路的拐点处；

其中风冷调控单元包括分流阀控装置和单向阀，所述的分流阀控装置设置在进风管与主分流管路和副分流管路的连接处，分流阀控装置控制进风管与主分流管路和副分流管路连通状况；所述的单向阀设置在副分流管路与循环管路的连接处，单向阀控制只能由副分流管路单向进入循环管路。

优选的，冷却系统腔体内设置分隔板；所述分隔板为圆环状，分隔板的内圆连接电机定子，分隔板的外圆连接冷却系统腔体内壁；所述分隔板将冷却系统腔体分割为冷却腔和电机轴密封腔。

优选的，冷却腔内设置水循环冷却系统；所述水循环冷却系统包括进水口、伸缩旋转滚桶、伸缩卡装套轴、正向拉簧、反向拉簧、伸缩驱动装置和支撑螺柱；冷却腔内的一端设置进水口，冷却腔内的另一端设置支撑螺柱；所述支撑螺柱的一端连接电机定子，所述支撑螺柱的另一端连接冷却腔；在伸缩旋转滚筒上开设螺纹孔，缩旋转滚桶通过螺纹孔套装在支撑螺柱伸上，伸缩旋转滚桶沿支撑螺柱旋转上移或下移；伸缩旋转滚桶的桶底上设置旋转卡台；支撑螺柱内套装伸缩卡装套轴；支撑螺柱上开设相对的卡爪条形孔；伸缩卡装套轴上相对设置两个卡爪，卡爪穿出卡爪条形孔与旋转卡台相互卡装；正向弹簧的一端连接电机定子，正向弹簧的另一端连接伸缩旋转滚桶；反向弹簧的一端连接伸缩旋转滚桶，反向弹簧的另一端连接冷却腔的内壁；伸缩旋转滚桶的筒体上均匀分布透水孔，伸缩旋转滚桶的桶底上开设透水条孔，透水条孔的一侧设置挡水板；支撑螺柱与冷却腔的连接处开设伸缩卡装套轴通孔，伸缩卡装套轴穿出伸缩卡装套轴通孔的一端设置伸缩驱动装置。

优选的，所述伸缩驱动装置包括驱动腔、密封板和驱动电机，驱动腔内设置密封板，密封板将驱动腔分割为走水腔和动力腔；动力腔内设置驱动电机；密封板上开设驱动电机轴孔；冷却腔通过支撑螺柱和伸缩卡装套轴通孔与走水腔相联通；伸缩卡装套轴穿出伸缩卡装套轴通孔的一端设置齿槽；驱动电机轴穿出驱动电机轴孔的一端设置齿轮；驱动电机轴上的齿轮和伸缩卡装套轴上的齿槽相互啮合，驱动电机带动伸缩卡装套轴沿支撑螺柱移动；走水腔内与伸缩卡装套轴通孔相对的一侧腔壁上设置走水孔，走水腔通过走水孔连接出水管。

优选的，分流阀控装置包括阀体、阀芯、密封块，所述阀体为正方体；阀体的左端面连接进气管，阀体的右端面连接主分流管路和副分流管路；阀体中心设置阀芯，阀芯上设置密封块；旋转阀芯控制密封块对进气管与主分流管路和进气管与副分流管路之间实现单通道开启或双通道开启。

优选的，循环管路“W”形拐点的两侧10厘米处设置温度传感器；所述温度传感器连接控制分流阀控装置。

优选的，冷却腔内均匀设置两个以上的温度传感器。

本发明的有益效果是：

1、本专利采用双能冷却方式给电机降温，使整个降温过程高效且始终保持可控，既可以实现单循环调节，也可以通过两套冷却循环系统中的温度传感器由操作系统，统一协调两套冷却系统协调运作给电机进行降温。

2、本发明中风冷循环系统由风冷调控单元进行控制，通过分流阀控装置和单向阀相互配合协调，进一步控制主分流管路和副分流管路中的通风量，以期达到循环管路全程的低温冷却。

3、本发明中水冷却循环系统中，由驱动电机间接带动伸缩旋转滚桶的移动速度进行调控，伸缩旋转滚桶沿支撑螺柱移动的同时带动冷却腔内的冷却水形成涡旋，围绕电机定子外壁流动，给电机定子进行直接的冷却作业。该冷却方式直接作用在电机定子上，比较现行冷却都围绕电机机壳进行冷却的方式，效果更加明显，降温冷却速度得到最大程度的提升。

4、本发明结构精炼，适于实用，生产和使用成本较低，适宜在业界推广普及。

附图说明

图1是本发明风冷循环系统的结构示意图；

图2是图1中A部分的结构示意图；

图3是图1中B部分的结构示意图；

图4是本发明水冷循环系统的结构示意图；

图中：1、冷却系统腔体；2、循环管路；3、主分流管路；4、风管分流仓；5、副分流管路；6、固定支架；7、分流阀控装置；8、循环管路固定格栅；9、出风管；10、单向阀；11、密封块；12、阀芯；13、阀体；14、分隔板；15、伸缩旋转滚桶；16、电机定子；17、挡水板；18、正向弹簧；19、反向弹簧；20、支撑螺柱；21、伸缩卡装套轴；22、卡爪条形孔；23、走水腔；24、出水管；25驱动电机；26、动力腔；27、进水口。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1、2和3所示，一种涡旋式水冷、风冷双能降温的耐候型电机，冷却系统腔体1内套装在电机定子16，使双能冷却系统直接作用在电机本体上，而非电机壳体上。所述冷却系统腔体1上开设电机轴孔，电机轴由电机轴孔穿出冷却系统腔体1进行正常工作。冷却系统腔体1的腔体内设置水循环冷却系统，冷却系统腔体1的腔体外设置风循环冷却系统。

风循环冷却系统包括进风单元和风冷调控单元两个协调运行的单元。其中进风单元包括进风管、风管分流仓4、主分流管路3、副分流管路5、循环管路2和循环管路固定格栅8，所述冷却系统腔体1的上方设置风管分流仓4，用于将进风管输入的冷却风进行分流，冷却系统腔体1外壁上设置循环管路固定格栅8，循环管路2通过循环管路固定格栅8固定在冷却系统腔体1外壁上，循环管路2呈“W”形，均匀分布覆盖整个冷却系统腔体1。循环管路2“W”形拐点的两侧10厘米处设置温度传感器。所述风管分流仓4内设置主分流管路3和副分流管路5，所述风管分流仓4内设置固定支架6，主分流管路3和副分流管路5由固定支架6固定在风管分流仓4内部。所述的风管分流仓4为空心长方体，进风管插入风管分流仓4的左端面连接主分流管路3和副分流管路5，进行冷却风的分流。循环管路2的一端插入风管分流仓4的右端面连接主分流管路3，循环管路2的另一端连接出风管9，副分流管路5穿出风管9分流仓4的下端面连接“W”形循环管路2的拐点处，正常运行时冷却风由主分流管路3进入循环管路2进行冷却，但运行期间其中独立的一段循环管路2中设置的温度传感器感测到温度升高，副分流管路5则打开，将进风管内进入的冷却风短路一部分，不经主分流管路3输送，而是直接到达循环管路2的中段参与冷却降温，此技术设计非常实用且巧妙。其中风冷调控单元包括分流阀控装置7和单向阀10，所述的分流阀控装置7设置在进风管与主分流管路3和副分流管路5的连接处，分流阀控装置7控制进风管与主分流管路3和副分流管路5联通状况。分流阀控装置7包括阀体13、阀芯12、密封块11，所述阀体13为正方体；阀体13的左端面连接进气管，阀体13的右端面连接主分流管路3和副分流管路5，阀体13中心设置阀芯12，阀芯12上设置密封块11，旋转阀芯12控制密封块11对进气管与主分流管路3和进气管与副分流管路5之间实现单通道开启或双通道开启。运行时根据温度传感器的具体反馈，控制系统会出现三种调控情况：

1、正常风冷时，密封块11在阀芯12的带动下将副分流管路5封闭，冷却风由进风管经过主分流管路3进入循环管路2给电机冷却降温；

2、调节风冷时，此时循环管路2中的其中一段出现异常高温，密封块11阀芯12的带动下，封闭一半的主分流管路3，同时打开一半的副分流管路5，使冷却风总量由一半进入正常工作循环从起始段降温，而冷却风总量的另一半进入副分流管路5直接短路到高温出现的循环管路2中段进行降温；

3、强制风冷时，密封块11在阀芯12的带动下将主分流管路3封闭，冷却风由进风管经过副分流管路5进入循环管路2直接分段给电机冷却降温。此种方法降温速度及效果最明显，但耗能相应上升，所以采用可以方法协调运行。

三种方法可随时根据冷却系统的要求进行，即达到冷却目的，又不会造成资源浪费。所述的单向阀10设置在副分流管路5与循环管路2的连接处，单向阀10控制副分流管路5与循环管路2的开启或关闭。单向阀10的作用主要在于使循环管路2中冷却风不会倒灌入副分流管路5中。

如图4所示，冷却系统腔体1内设置分隔板14，所述分隔板14为圆环状，分隔板14的内圆连接电机定子16，分隔板14的外圆连接冷却系统腔体1内壁，分隔板14将冷却系统腔体1分割为冷却腔和电机轴密封腔。冷却腔内均匀设置两个以上的温度传感器，冷却腔内设置水循环冷却系统。所述水循环冷却系统包括进水口27、伸缩旋转滚桶15、伸缩卡装套轴21、正向拉簧、反向拉簧、伸缩驱动装置和支撑螺柱20；冷却腔内的一端设置进水口27，冷却腔内的另一端设置支撑螺柱20；所述支撑螺柱20的一端连接电机定子16，所述支撑螺柱20的另一端连接冷却腔；在伸缩旋转滚筒上开设螺纹孔，缩旋转滚桶通过螺纹孔套装在支撑螺柱20伸上，伸缩旋转滚桶15沿支撑螺柱20旋转上移或下移；所述伸缩旋转滚桶15的桶底上设置旋转卡台；所述支撑螺柱20内套装伸缩卡装套轴21；支撑螺柱20上开设相对的卡爪条形孔22；伸缩卡装套轴21上相对设置两个卡爪，卡爪穿出卡爪条形孔22与旋转卡台相互卡装；所述正向弹簧18的一端连接电机定子16，正向弹簧18的另一端连接伸缩旋转滚桶15；所述反向弹簧19的一端连接伸缩旋转滚桶15，反向弹簧19的另一端连接冷却腔的内壁；伸缩旋转滚桶15的筒体上均匀分布透水孔，伸缩旋转滚桶15的桶底上开设透水条孔，透水条孔的一侧设置挡水板17；支撑螺柱20与冷却腔的连接处开设伸缩卡装套轴通孔，伸缩卡装套轴21穿出伸缩卡装套轴通孔的一端设置伸缩驱动装置。所述伸缩驱动装置包括驱动腔、密封板和驱动电机25，所述驱动腔内设置密封板，密封板将驱动腔分割为走水腔23和动力腔26；所述动力腔26内设置驱动电机25；所述密封板上开设驱动电机25轴孔；所述冷却腔通过支撑螺柱20和伸缩卡装套轴通孔与走水腔23相联通；所述伸缩卡装套轴21穿出伸缩卡装套轴通孔的一端设置齿槽；所述驱动电机25轴穿出驱动电机25轴孔的一端设置齿轮；所述驱动电机25轴上的齿轮和伸缩卡装套轴21上的齿槽相互啮合，驱动电机25带动伸缩卡装套轴21沿支撑螺柱20移动；走水腔23内与伸缩卡装套轴通孔相对的一侧腔壁上设置走水孔，走水腔23通过走水孔连接出水管24。

水循环冷却系统运行时，由驱动带电机带动伸缩卡装套轴21沿支撑螺柱20向伸缩驱动装置方向移动，因为伸缩卡装套轴21通过卡爪卡装了伸缩旋转滚桶15，所以该动作进一步带动伸缩旋转滚桶15移动，整个移动过程中存在三个主要创新点：

1、反向拉簧被压紧，正向拉簧被拉紧，该现象主要一方面可以给整个移动过程减小进行缓冲减小机械损耗，特别是每当到达两个移动顶点时的缓冲；

2、由于伸缩旋转滚桶15的桶底设置了透水条孔的挡水板17，所以在水中单向移动时会使水流产生涡旋，应用到此处，冷却水由进水口27进入，充斥冷却腔内的冷却水在伸缩旋转滚桶15的带动下，围绕电机定子16外壁形成涡旋，带走电机定子16上的热量；3、由于伸缩旋转滚桶15向伸缩驱动装置方向移动，在冷却腔内会有部分冷却水因为收到压力沿支撑螺柱20中空腔，依次通过伸缩卡装套轴通孔和走水腔23，最后由出水管24排出，同时新的冷却水由进水口27进入冷却腔对电机定子16进行冷却。当伸缩旋转滚桶15反向移动时，则由系统控制缓慢复位即可，每个往复运行，均为伸缩旋转滚桶15向驱动装置方向移动时下移迅速，复位时缓慢。伸缩旋转滚桶15的旋转，则有支撑螺柱20上的螺纹带动，当伸缩旋转滚桶15沿支撑螺柱20移动时，自然发生旋转。

本专利采用双能冷却方式给电机降温，使整个降温过程高效且始终保持可控，既可以实现单循环调节，也可以通过两套冷却循环系统中的温度传感器由操作系统，统一协调两套冷却系统协调运作给电机进行降温。该电机可以在恶劣条件下适用于各种不同的使用环境，高效可控的冷却散热系统极大的提高了电机的使用寿命和应用范围。

需要指出的是，上述实施方式仅是本发明优选的实施例，对于本技术领域的普通技术人员来说，在符合本发明工作原理的前提下，任何等同或相似的替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种涡旋式水冷、风冷双能降温的耐候型电机，其特征在于冷却系统腔体内套装电机定子；所述冷却系统腔体上开设电机轴孔，电机轴由电机轴孔穿出冷却系统腔体；冷却系统腔体内设置水循环冷却系统，冷却系统腔体外设置风循环冷却系统；所述风循环冷却系统包括进风单元和风冷调控单元；

其中进风单元包括进风管、风管分流仓、主分流管路、副分流管路、循环管路和循环管路固定格栅，所述冷却系统腔体的上方设置风管分流仓；所述冷却系统腔体外壁上设置循环管路固定格栅，循环管路通过循环管路固定格栅固定在冷却系统腔体外壁上，循环管路呈“W”形；所述风管分流仓内设置主分流管路和副分流管路；所述风管分流仓内设置固定支架，主分流管路和副分流管路由固定支架固定在风管分流仓内部；所述的风管分流仓为空心长方体，进风管插入风管分流仓的左端面连接主分流管路和副分流管路，循环管路的一端插入风管分流仓的右端面连接主分流管路，循环管路的另一端连接出风管，副分流管路穿出风管分流仓的下端面连接“W”形循环管路的拐点处；

其中风冷调控单元包括分流阀控装置和单向阀，所述的分流阀控装置设置在进风管与主分流管路和副分流管路的连接处，分流阀控装置控制进风管与主分流管路和副分流管路连通状况；所述的单向阀设置在副分流管路与循环管路的连接处，单向阀控制只能由副分流管路单向进入循环管路。

2.根据权利要求1所述的涡旋式水冷、风冷双能降温的耐候型电机，其特征在于冷却系统腔体内设置分隔板；所述分隔板为圆环状，分隔板的内圆连接电机定子，分隔板的外圆连接冷却系统腔体内壁；所述分隔板将冷却系统腔体分割为冷却腔和电机轴密封腔。

3.根据权利要求2所述的涡旋式水冷、风冷双能降温的耐候型电机，其特征在于冷却腔内设置水循环冷却系统；所述水循环冷却系统包括进水口、伸缩旋转滚桶、伸缩卡装套轴、正向拉簧、反向拉簧、伸缩驱动装置和支撑螺柱；冷却腔内的一端设置进水口，冷却腔内的另一端设置支撑螺柱；所述支撑螺柱的一端连接电机定子，所述支撑螺柱的另一端连接冷却腔；在伸缩旋转滚筒上开设螺纹孔，缩旋转滚桶通过螺纹孔套装在支撑螺柱伸上，伸缩旋转滚桶沿支撑螺柱旋转上移或下移；伸缩旋转滚桶的桶底上设置旋转卡台；支撑螺柱内套装伸缩卡装套轴；支撑螺柱上开设相对的卡爪条形孔；伸缩卡装套轴上相对设置两个卡爪，卡爪穿出卡爪条形孔与旋转卡台相互卡装；正向弹簧的一端连接电机定子，正向弹簧的另一端连接伸缩旋转滚桶；反向弹簧的一端连接伸缩旋转滚桶，反向弹簧的另一端连接冷却腔的内壁；伸缩旋转滚桶的筒体上均匀分布透水孔，伸缩旋转滚桶的桶底上开设透水条孔，透水条孔的一侧设置挡水板；支撑螺柱与冷却腔的连接处开设伸缩卡装套轴通孔，伸缩卡装套轴穿出伸缩卡装套轴通孔的一端设置伸缩驱动装置。

4.根据权利要求3所述的涡旋式水冷、风冷双能降温的耐候型电机，其特征在于所述伸缩驱动装置包括驱动腔、密封板和驱动电机，驱动腔内设置密封板，密封板将驱动腔分割为走水腔和动力腔；动力腔内设置驱动电机；密封板上开设驱动电机轴孔；冷却腔通过支撑螺柱和伸缩卡装套轴通孔与走水腔相联通；伸缩卡装套轴穿出伸缩卡装套轴通孔的一端设置齿槽；驱动电机轴穿出驱动电机轴孔的一端设置齿轮；驱动电机轴上的齿轮和伸缩卡装套轴上的齿槽相互啮合，驱动电机带动伸缩卡装套轴沿支撑螺柱移动；走水腔内与伸缩卡装套轴通孔相对的一侧腔壁上设置走水孔，走水腔通过走水孔连接出水管。

5.根据权利要求4所述的涡旋式水冷、风冷双能降温的耐候型电机，其特征在于分流阀控装置包括阀体、阀芯、密封块，所述阀体为正方体；阀体的左端面连接进气管，阀体的右端面连接主分流管路和副分流管路；阀体中心设置阀芯，阀芯上设置密封块；旋转阀芯控制密封块对进气管与主分流管路和进气管与副分流管路之间实现单通道开启或双通道开启。

6.根据权利要求5所述的涡旋式水冷、风冷双能降温的耐候型电机，其特征在于循环管路“W”形拐点的两侧10厘米处设置温度传感器；所述温度传感器连接控制分流阀控装置。

7.根据权利要求6所述的涡旋式水冷、风冷双能降温的耐候型电机，其特征在于冷却腔内均匀设置两个以上的温度传感器。