CN109474119A - 一种带有强制冷却装置的电机转轴 - Google Patents

Abstract

一种带有强制冷却装置的电机转轴，轴体内，开设同轴的中心腔，中心腔纵截面为圆形，中心腔一端与同轴的柱形腔连通，柱形腔远离中心腔的一端连通同轴的锥形腔；在中心腔的外围开设多个同心腔，同心腔轴线与中心腔轴线平行，且沿中心腔轴线均匀分布；在轴体内开设弧面腔，弧面腔与中心腔同轴，其中心处与中心腔远离柱形腔的一端连通，其外延与同心腔远离柱形腔的一端连通；还包括加压组件，对汽化的液体进行加压，所述中心腔、柱形腔、锥形腔、同心腔、弧面腔和斜管形成冷却腔，冷却腔内填充冷却液，冷却腔内的气压为0.3‑0.4个标准大气压；所述柱形腔和锥形腔伸出转子线圈包覆的轴向范围。该带有强制冷却装置的电机转轴内在工作中能够形成自发的气液循环系统，有效提高电机冷却效率。

Description

一种带有强制冷却装置的电机转轴

技术领域

本发明涉及一种电机转轴，具体涉及一种能够电动车使用的带有强制冷却装置的液冷的电机转轴。

背景技术

现有的电机液冷基本上都是针对电机的壳体或是内部空腔进行液冷。电机转子由于在不停的运动，因此不容易直接进行液体冷却，但是转子温度与其它部分的温度并无什么差别，因此，转子的温度通常是纯液冷电机内部温度最高的。要对转轴进行液冷有一定的难度，如果单纯的使用冷却液装填在转轴空腔内，由于冷却液循环空间非常有限，在电机长时间工作后，基本达不到需要的冷却效果。

此外，要对电机转轴进行强制冷却，一般都需要增设额外的动力源，来保证冷却介质能够有效的与转轴接触。这样一来就增加了系统的复杂程度。对于电动车来说，安装的空间有限，且额外的动力源，就需要额外的维护和保养，后期的使用费用会提高。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能够液冷的电机转轴。

为了实现上述目的，本发明包括包括一种带有强制冷却装置的电机转轴，包括轴体，其特征在于，轴体内，开设同轴的中心腔，中心腔纵截面为圆形，其直径是轴体直径的1/8-1/4，其轴向两端位于与轴承固定点之间，中心腔一端与同轴的柱形腔连通，柱形腔的直径是轴体直径的1/4-1/3，柱形腔的长度是中心腔20的1/10-1/6，柱形腔远离中心腔的一端连通同轴的锥形腔，锥形腔的锥底与柱形腔端面重合，锥形腔的长度是中心腔的1/8-1/5；

在中心腔的外围开设4-8个同心腔，同心腔轴线与中心腔轴线平行，且沿中心腔轴线均匀分布，同心腔的直径是中心腔直径的1/3-1/2，同心腔的长度不大于中心腔的长度，同心腔临近锥形腔的一端通过斜管与锥形腔临近锥顶的1/3处连通；

在轴体内开设弧面腔，弧面腔与中心腔同轴，其中心处与中心腔远离柱形腔的一端连通，其外延与同心腔远离柱形腔的一端连通；

在柱形腔内放置加压组件，加压组件包括外部环形磁体、环形永磁体、加压杆、稳定叶轮；所述环形永磁体与加压杆同轴且固定套装在加压杆上，环形永磁体位于柱形腔内，所述外部环形用磁体固定在轴承内圈内表面上与轴体过盈配合，所述外部环形永磁铁和环形永磁体的磁极均位于内外柱面上，且环形永磁体的外柱面的磁极与外部环形永磁体的内柱面的磁极相反，加压杆能够随着轴体转动，加压杆一部分伸入中心腔内，位于中心腔内的部分外表面固定螺纹，螺纹与中心腔内壁间隙不大于0.5mm，且螺纹分段设置，远离柱形腔的一段的螺距小于临近柱形腔处的螺距；

所述中心腔、柱形腔、锥形腔、同心腔、弧面腔和斜管形成冷却腔，冷却腔内填充冷却液，所述冷却液按重量份配比为：甲醇43-64份、乙醇10-13份、乙二醇8-13份、水3-5份、固液相变材料1-3份，固液相变材料为水合盐相变材料，相变温度在40-50度之间；

常温下，冷却腔内的气压为0.3-0.4个标准大气压；

所述柱形腔和锥形腔伸出转子线圈包覆的轴向范围。

进一步的，轴体上开设3-6个冷却腔，冷却腔临近锥形腔，其内径为轴体直径的1/8-1/6，绕轴体轴线均匀分布，锥形腔的锥顶位于冷却腔围绕的区域内，冷却腔一端与进气斜管连通，进气斜管开口位于轴体的柱面上，冷却腔的另一端与排气斜管连通，排气斜管开口位于轴体的柱面上，所述进气斜管位于轴体上的开口上固定进风罩，用于在轴体旋转时将空气引入进气斜管内，所述排气斜管位于轴体上开口的径向外侧固定两端开口的引流罩，引流罩，多个引流罩相邻的两个开口交错设置。

进一步的，所述轴体在弧形腔处分隔成两段，不包含中心腔的一段为外延段，外延段通过螺栓或焊接的方式与包含中心腔的一段固定连接。

本发明的有益效果在于：在电机转轴内形成气液自发的循环冷却系统，有效的提高电机冷却效率，且不适用额外能源，这对于电动车来说，非常实用，不降低车辆的续航能力的情况下，提高冷却效果。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是图1A-A向示意图。

图3是图1B-B向示意图。

图4是图1C-C向示意图。

图5是图4D-D向示意图。

图6加压组件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对发明做详细描述。

如图1至5所示，一种带有强制冷却装置的电机转轴，包括轴体10。轴体10内，开设同轴的中心腔20，中心腔20纵截面为圆形，其直径是轴体10直径的1/8-1/4，其轴向两端位于与轴承固定点之间，中心腔20一端与同轴的柱形腔21连通，柱形腔21的直径是轴体10直径的1/4-1/3，柱形腔21的长度是中心腔20的1/10-1/6，柱形腔21远离中心腔20的一端连通同轴的锥形腔22，锥形腔22的锥底与柱形腔端面重合，锥形腔22的长度是中心腔20的1/8-1/5；

在中心腔20的外围开设4-8个同心腔30，同心腔30轴线与中心腔20轴线平行，且沿中心腔20轴线均匀分布，同心腔30的直径是中心腔20直径的1/3-1/2，同心腔30的长度不大于中心腔20的长度，同心腔30临近锥形腔22的一端通过斜管32与锥形腔22临近锥顶的1/3处连通；

在轴体10内开设弧面腔31，弧面腔31与中心腔20同轴，其中心处于中心腔20远离柱形腔21的一端连通，其外延与同心腔20远离柱形腔21的一端连通，为了便于加工，轴体10在弧形腔31处可以分隔成两段，不包含中心腔20的一段为外延段11，外延段11通过螺栓或焊接的方式与包含中心腔20的一段固定连接；

在柱形腔21内放置加压组件50，加压组件50包括外部环形磁体51、环形永磁体52、加压杆54、稳定叶轮53；所述环形永磁体52与加压杆54同轴且固定套装在加压杆54上，环形永磁体52位于柱形腔21内，所述外部环形用磁体51固定在轴承内圈内表面上与轴体10过盈配合，所述外部环形永磁铁51和环形永磁体52的磁极均位于内外柱面上，且环形永磁体52的外柱面的磁极与外部环形永磁体51的内柱面的磁极相反，加压杆54能够随着轴体10转动，加压杆54一部分伸入中心腔20内，位于中心腔20内的部分外表面固定螺纹，螺纹与中心腔20内壁间隙不大于0.5mm，且螺纹分段设置，远离柱形腔21的一段的螺距小于临近柱形腔21处的螺距。

所述中心腔20、柱形腔21、锥形腔22、同心腔30、弧面腔31和斜管32形成冷却腔，冷却腔内填充冷却液，所述冷却液按重量份配比为：甲醇43-64份、乙醇10-13份、乙二醇8-13份、水3-5份；

常温下(25℃)，冷却腔内的气压为0.3-0.4个标准大气压；(降压的方式有多种，可以在负压环境下注入液体，也可以将轴体分节安装，或是直接在一端打孔抽真空达到负压条件后在封装)

所述柱形腔21和锥形腔22不在转子线圈包覆的轴向范围内。

甲醇的汽化温度在64.5度左右，乙醇的汽化温度78度，水的汽化温度为100度，乙二醇的汽化温度为197.3度。当然这些汽化温度都是标准大气压下的汽化温度。由于常温下，冷却腔内的气压为0.5-0.7个标准大气压，电机工作后温度上升，由于本身气压较低，甲醇在同心腔30内很容易汽化，汽化产生的压力推动混合液在冷却腔内快速循环，锥形腔相对远离转子线圈，形成冷端，甲醇在冷端受冷冷凝。冷凝后的混合液经过柱形腔收集缓冲，进入中心腔20，在中心腔20内吸收部分热量升温进入弧面腔31。由于轴体10在快速转动，混合液在弧面腔31内自然的被甩进同心腔，在同心腔内吸收大量的热，甲醇甚至包括乙醇快速汽化，形成一个自发的气液冷却的循环系统。

而加压组件50的作用在于对汽化气体进行小压力的加压，并起到液体的导向作用。在外部环形永磁体51的作用下，环形永磁体52悬浮在柱形腔内，外部环形永磁体51旋转会带动环形永磁体52旋转，稳定叶轮53会将液体以及一些没有冷凝的气体搅动向中心腔20推进，同时加压杆54上的螺纹与中心腔20内壁之间形成加压空间，对气体进行小幅度的加压，让剩余的少量气体液化，提高冷却循环的效率。

为了提高汽化后液体冷凝的效率，轴体10上开设3-6个冷却腔40，冷却腔40临近锥形腔22，其内径为轴体10直径的1/8-1/6，绕轴体10轴线均匀分布，锥形腔22的锥顶位于冷却腔40围绕的区域内，冷却腔40一端与进气斜管41连通，进气斜管41开口位于轴体10的柱面上，冷却腔40的另一端与排气斜管42连通，排气斜管42开口位于轴体10的柱面上，所述进气斜管41位于轴体10上的开口上固定进风罩43，用于在轴体10旋转时将空气引入进气斜管41内，所述排气斜管42位于轴体10上开口的径向外侧固定两端开口的引流罩44，引流罩44，多个引流罩44相邻的两个开口交错设置。引流罩44的作用是要是在轴体10快速旋转时在引流罩内形成沿轴体10周向的气流，气流快速流动会在排气管44内形成负压，对冷却腔40内空气起到抽吸的作用，从而能够加快冷却腔40内的空气流动，提高锥形腔22内汽化后气体的冷凝速率。

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

Claims (3)

1.一种带有强制冷却装置的电机转轴，包括轴体，其特征在于，轴体内，开设同轴的中心腔，中心腔纵截面为圆形，其直径是轴体直径的1/8-1/4，其轴向两端位于与轴承固定点之间，中心腔一端与同轴的柱形腔连通，柱形腔的直径是轴体直径的1/4-1/3，柱形腔的长度是中心腔20的1/10-1/6，柱形腔远离中心腔的一端连通同轴的锥形腔，锥形腔的锥底与柱形腔端面重合，锥形腔的长度是中心腔的1/8-1/5；

在中心腔的外围开设4-8个同心腔，同心腔轴线与中心腔轴线平行，且沿中心腔轴线均匀分布，同心腔的直径是中心腔直径的1/3-1/2，同心腔的长度不大于中心腔的长度，同心腔临近锥形腔的一端通过斜管与锥形腔临近锥顶的1/3处连通；

在轴体内开设弧面腔，弧面腔与中心腔同轴，其中心处与中心腔远离柱形腔的一端连通，其外延与同心腔远离柱形腔的一端连通；

在柱形腔内放置加压组件，加压组件包括外部环形磁体、环形永磁体、加压杆、稳定叶轮；所述环形永磁体与加压杆同轴且固定套装在加压杆上，环形永磁体位于柱形腔内，所述外部环形用磁体固定在轴承内圈内表面上与轴体过盈配合，所述外部环形永磁铁和环形永磁体的磁极均位于内外柱面上，且环形永磁体的外柱面的磁极与外部环形永磁体的内柱面的磁极相反，加压杆能够随着轴体转动，加压杆一部分伸入中心腔内，位于中心腔内的部分外表面固定螺纹，螺纹与中心腔内壁间隙不大于0.5mm，且螺纹分段设置，远离柱形腔的一段的螺距小于临近柱形腔处的螺距；

所述中心腔、柱形腔、锥形腔、同心腔、弧面腔和斜管形成冷却腔，冷却腔内填充冷却液，所述冷却液按重量份配比为：甲醇43-64份、乙醇10-13份、乙二醇8-13份、水3-5份、固液相变材料1-3份，固液相变材料为水合盐相变材料，相变温度在40-50度之间；

常温下，冷却腔内的气压为0.3-0.4个标准大气压；

所述柱形腔和锥形腔伸出转子线圈包覆的轴向范围。

2.根据权利要求1所述的冷电机轴，其特征在于，轴体上开设3-6个冷却腔，冷却腔临近锥形腔，其内径为轴体直径的1/8-1/6，绕轴体轴线均匀分布，锥形腔的锥顶位于冷却腔围绕的区域内，冷却腔一端与进气斜管连通，进气斜管开口位于轴体的柱面上，冷却腔的另一端与排气斜管连通，排气斜管开口位于轴体的柱面上，所述进气斜管位于轴体上的开口上固定进风罩，用于在轴体旋转时将空气引入进气斜管内，所述排气斜管位于轴体上开口的径向外侧固定两端开口的引流罩，引流罩，多个引流罩相邻的两个开口交错设置。

3.根据权利要求1所述的冷电机轴，其特征在于，所述轴体在弧形腔处分隔成两段，不包含中心腔的一段为外延段，外延段通过螺栓或焊接的方式与包含中心腔的一段固定连接。