CN109067092B - 一种电机转子冷却结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电机转子冷却结构，包括：半中空轴、冷却管组件和电机转子；半中空轴为半中空结构，且具有封闭端膨大的内部空腔；电机转子套于半中空轴上，且靠近半中空轴的封闭端；冷却管组件包括相互连接的冷却管头和冷却管道；冷却管头和半中空轴的开口端通过动密封连接，并固定于电机端盖上，其上还设置有进口和出口；冷却管道的外径小于半中空轴开口端的内径，并轴向插入半中空轴的空腔内，从而在冷却管道外壁和半中空轴内壁之间形成冷却通道。本发明能够能够有效增大散热面积并有效防止冷却管道的端部由于悬臂结构变形而接触半中空轴的内壁。

Description

一种电机转子冷却结构
技术领域
本发明属于电机冷却技术领域，更具体地，涉及一种电机转子冷却结构。
背景技术
高速电机具有功率密度高、效率高、体积紧凑等优势，因此被广泛应用于飞机启动/发电机、飞轮储能、高速电主轴、石化领域的增压机、工业空气压缩机/鼓风机等工业领域。但是由于电机的高速运行，电机的转子损耗(包括电磁损耗和机械损耗)通常很大。较大的转子损耗会引起电机转子和轴承发热，降低轴承的寿命，影响电机的安全稳定运行。
为了降低转子温度，需要对转子进行冷却。通常用风冷的方法对转子进行冷却，然而风冷冷却能力有限，而且会造成较大的风摩损耗和噪声。为了增强冷却能力降低噪声，可以采用液冷的方式对转子进行冷却。现有的技术手段有采用半中空轴进行转子冷却，其中半中空轴内部轴向插入冷却管，冷却管外壁和半中空轴内壁形成环形通道，冷却介质通过冷却管以及冷却管和半中空轴之间形成的环形通道来进出半中空轴内部，从而带走转子热量。然而这种方式冷却介质和半中空轴内壁接触面积小，大大限制了其冷却能力。另外，由于冷却管轴向插入半中空轴，形成的悬臂结构，可能会引起冷却管伸入半中空轴侧具有较大的变形，从而接触半中空轴内壁引起摩擦和损坏。
发明内容
针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种电机转子冷却结构，其目的在于，使得半中空轴具有封闭端膨大的内部空腔，从而增大散热面积并有效防止冷却管端部与半中空轴内壁接触摩擦而导致结构损坏。
为实现上述目的，本发明提供了一种电机定子冷却结构，包括：半中空轴、冷却管组件和电机转子；
半中空轴为半中空结构，且具有封闭端膨大的内部空腔；封闭端膨大的内部空腔能够减轻半中空轴的重量；
电机转子套于半中空轴上，且靠近半中空轴的封闭端；半中空轴所具有的封闭端膨大的内部空腔，能够增大冷却介质和半中空轴的接触面积，从而加强散热效果；
冷却管组件包括相互连接的冷却管头和冷却管道；冷却管头和半中空轴的开口端通过动密封连接，并固定于电机端盖上，其上还设置有进口和出口；冷却管道的外径小于半中空轴开口端的内径，并轴向插入半中空轴的空腔内，从而在冷却管道外壁和半中空轴内壁之间形成冷却通道；冷却管道轴向插入半中空轴的空腔后形成悬臂结构，半中空轴所具有的封闭端膨大的内部空腔，能够有效防止冷却管道的端部由于悬臂结构变形而接触半中空轴的内壁，进而能够有效防止由此引起的摩擦和损坏。
工作时，冷却介质从进口流入并沿冷却管道从半中空轴的开口端流向半中空轴的封闭端，之后流入冷却管道外壁和半中空轴内壁之间的冷却通道并沿该冷却通道从半中空轴的封闭端流向半中空轴的开口端，在此过程中，冷却介质会吸收由电机转子传导至半中空轴的热量从而冷却电机转子，最后冷却介质流至冷却管头后由出口流出。
进一步地，半中空轴包括：第一转轴结构件和第二转轴结构件；
第一转轴结构件为半中空结构，第二转轴结构件为中空结构，第一转轴结构件的内径大于第二转轴结构件的内径，且第一转轴结构件的开口端与第二转轴结构件的一端相连接，第一转轴结构件的封闭端为半中空轴的封闭端，第二转轴结构件的另一端为半中空轴的开口端，由此形成半中空轴的封闭端膨大的内部空腔；
由两个分立的结构件构成半中空轴，可以方便地加工出半中空轴的内部空腔，从而减小半中空轴的加工难度。
更进一步地，第一转轴结构件和第二转轴结构件的内表面均加工有螺纹沟槽，以增大冷却介质和半中空轴的接触面积，增强湍流强度，从而加强散热效果；由于半中空轴由两个分立的结构件构成，可以方便地加工出各结构件内部的螺纹沟槽。
进一步地，冷却管道上靠近冷却管头处设置有支撑环，用于将冷却管道和冷却管头固定在一起，以加强冷却管道轴向插入半中空轴后所形成的悬臂结构的稳定性；支撑环上开有孔道，以便于冷却介质通过。
进一步地，冷却管道上与冷却管头相连接的一端设置有定位卡环，并且定位卡环位于进口和出口之间，用于在冷却管道与冷却管头相连接时进行定位，以分离冷却介质流入和流出的通道。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
(1)本发明所提供的电机转子冷却结构，其半中空轴为半中空结构，且具有封闭端膨大的内部空腔。一方面，半中空轴所具有的封闭端膨大的内部空腔能够增大冷却介质和半中空轴的接触面积，从而加强散热效果；另一方面，半中空轴所具有的封闭端膨大的内部空腔能够有效防止冷却管道的端部由于悬臂结构变形而接触半中空轴的内壁，进而能够有效防止由此引起的摩擦和损坏。此外，封闭端膨大的内部空腔还能够减轻半中空轴的重量。
(2)本发明所提供的电机转子冷却结构，其半中空轴由具有半中空结构的第一转轴结构件和具有中空结构的第二转轴结构件相互连接而成。由两个分立的结构件构成半中空轴，可以方便地加工出半中空轴的内部空腔，从而减小半中空轴的加工难度。而且，可以很方便地在各结构件的内表面加工出螺纹沟槽，从而增大冷却介质和半中空轴的接触面积，增强湍流强度，从而加强散热效果。
(3)本发明所提供的电机转子冷却结构，其冷却管道上靠近冷却管头处设置有支撑环，能够将冷却管道和冷却管头固定在一起，从而加强冷却管道轴向插入半中空轴后所形成的悬臂结构的稳定性，防止冷却管道的端部由于悬臂结构变形而接触半中空轴的内壁，进而能够有效防止由此引起的摩擦和损坏。
总的来说，本发明所提供的电机转子冷却结构，能够有效增大散热面积并有效防止冷却管道的端部由于悬臂结构变形而接触半中空轴的内壁。
附图说明
图1为本发明实施例提供的电机转子冷却结构示意图；
图2为本发明实施例提供的冷却管组件结构示意图；
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或者结构，其中：
1为半中空轴，2为冷却管组件，3为电机转子，11为第一转轴结构件，12为第二转轴结构件，13为螺纹沟槽，21为冷却管头，22为冷却管道，23为进口，24为出口，25为支撑环，26为定位卡环。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供了一种电机转子冷却结构，其整体思路在于：使得半中空轴具有封闭端膨大的内部空腔，从而增大散热面积并有效防止冷却管端部与半中空轴内壁接触摩擦而导致结构损坏。
如图1所示，本发明所提供的电机转子冷却结构，包括：半中空轴1、冷却管组件2和电机转子3；
半中空轴1为半中空结构，且具有封闭端膨大的内部空腔；封闭端膨大的内部空腔能够减轻半中空轴的重量；
在一个可选的实施方式中，半中空轴1包括：第一转轴结构件11和第二转轴结构件12；
第一转轴结构件11为半中空结构，第二转轴结构件12为中空结构，第一转轴结构件11的内径大于第二转轴结构件12的内径，且第一转轴结构件11的开口端与第二转轴结构件12的一端相连接，第一转轴结构件11的封闭端为半中空轴1的封闭端，第二转轴结构件12的另一端为半中空轴1的开口端，由此形成半中空轴1的封闭端膨大的内部空腔；其中，第一转轴结构件11的开口端与第二转轴结构件12的一端相连的连接方式可为焊接、螺纹连接或其他连接方式；
由两个分立的结构件构成半中空轴1，可以方便地加工出半中空轴1的内部空腔，从而减小半中空轴1的加工难度；
第一转轴结构件11和第二转轴结构件12的内表面均加工有螺纹沟槽13，以增大冷却介质和半中空轴1的接触面积，增强湍流强度，从而加强散热效果；由于半中空轴1由两个分立的结构件构成，可以方便地加工出各结构件内部的螺纹沟槽13；
电机转子3套于半中空轴1上，且靠近半中空轴1的封闭端；电机转子3和半中空轴1之间的连接可采用键连接、过盈配合连接或其他的连接方式；半中空轴1所具有的封闭端膨大的内部空腔，能够增大冷却介质和半中空轴1的接触面积，从而加强散热效果；
冷却管组件2包括相互连接的冷却管头21和冷却管道22；冷却管头21和半中空轴1的开口端通过动密封连接，并固定于电机端盖上，其上还设置有进口23和出口24；其中，冷却管头21和电机端盖通过螺纹钉进行连接和固定，应当理解，冷却管头21和电机端盖之间还可通过除螺纹钉之外的其他方式进行连接固定；冷却管道22的外径小于半中空轴1开口端的内径，并轴向插入半中空轴1的空腔内，从而在冷却管道22外壁和半中空轴1内壁之间形成冷却通道；冷却管道22轴向插入半中空轴1的空腔后形成悬臂结构，半中空轴1所具有的封闭端膨大的内部空腔，能够有效防止冷却管道22的端部由于悬臂结构变形而接触半中空轴1的内壁，进而能够有效防止由此引起的摩擦和损坏；
在一个可选的实施方式中，如图2所示，冷却管道22上靠近冷却管头21处设置有支撑环25，用于将冷却管道22和冷却管头21固定在一起，以加强冷却管道22轴向插入半中空轴后1所形成的悬臂结构的稳定性；支撑环25上开有孔道，以便于冷却介质通过；
冷却管道22上与冷却管头21相连接的一端设置有定位卡环26，并且定位卡环26位于进口23和出口24之间，用于在冷却管道22与冷却管头21相连接时进行定位，以分离冷却介质流入和流出的通道；
为了防止冷却管道22插入冷却管头21转动不稳固，在冷却管头21上还设置有螺孔，可用若干螺钉将冷却管头21与支撑环25或者定位卡环26进行固定。
工作时，冷却介质从进口23流入并沿冷却管道22从半中空轴1的开口端流向半中空轴1的封闭端，之后流入冷却管道22外壁和半中空轴1内壁之间的冷却通道并沿该冷却通道从半中空轴1的封闭端流向半中空轴1的开口端，在此过程中，冷却介质会吸收由电机转子3传导至半中空轴1的热量从而冷却电机转子3，最后冷却介质流至冷却管头21后由出口24流出。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电机转子冷却结构，其特征在于，包括：半中空轴、冷却管组件和电机转子；
所述半中空轴为半中空结构，且具有封闭端膨大的内部空腔；
所述电机转子套于所述半中空轴上，且靠近所述半中空轴的封闭端；
所述冷却管组件包括相互连接的冷却管头和冷却管道；所述冷却管头和所述半中空轴的开口端通过动密封连接，并固定于电机端盖上，其上还设置有进口和出口；所述冷却管道的外径小于所述半中空轴开口端的内径，并轴向插入所述半中空轴的空腔内，从而在所述冷却管道外壁和所述半中空轴内壁之间形成冷却通道；
所述半中空轴包括：第一转轴结构件和第二转轴结构件；
所述第一转轴结构件为半中空结构，所述第二转轴结构件为中空结构，所述第一转轴结构件的内径大于所述第二转轴结构件的内径，且所述第一转轴结构件的开口端与所述第二转轴结构件的一端相连接，所述第一转轴结构件的封闭端为所述半中空轴的封闭端，所述第二转轴结构件的另一端为所述半中空轴的开口端，由此形成所述半中空轴的封闭端膨大的内部空腔。
2.如权利要求1所述的电机转子冷却结构，其特征在于，所述第一转轴结构件和所述第二转轴结构件的内表面均加工有螺纹沟槽。
3.如权利要求1所述的电机转子冷却结构，其特征在于，所述冷却管道上靠近所述冷却管头处设置有支撑环，用于将所述冷却管道和所述冷却管头固定在一起，以加强所述冷却管道轴向插入所述半中空轴后所形成的悬臂结构的稳定性；
所述支撑环上开有孔道，以便于冷却介质通过。
4.如权利要求1所述的电机转子冷却结构，其特征在于，所述冷却管道上与所述冷却管头相连接的一端设置有定位卡环，并且所述定位卡环位于所述进口和所述出口之间，用于在所述冷却管道与所述冷却管头相连接时进行定位，以分离冷却介质流入和流出的通道。
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