CN109525056A - 一种油冷电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油冷电机，包括电机壳体、定子铁芯、定子绕组、转子组件和转轴；转轴上设置有转子组件；转子组件外部设置有定子铁芯；定子铁芯外部设置有电机壳体；电机壳体至少一端设置有端盖；定子铁芯上设置有定子绕组；定子绕组的两个端部分别设置有冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ；冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ连通；在定子铁芯内部的绕线槽内设置有绝缘壳体；绝缘壳体的两端分别与冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ连接；电机壳体设置有与冷却液腔Ⅰ连通的循环孔Ⅰ；电机壳体设置有与冷却液腔Ⅱ连通的循环孔Ⅱ。本发明直接冷却电机的定子绕组，冷却强度高，提高电机的额定功率；隔离了转子与冷却液提高电机工作效率；保证冷却液清洁，延长电机的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机，尤其是涉及一种采用直接冷却电机定子绕组的高效油冷电机。
背景技术
改善电机的冷却结构，是电机发展过程中的一项主要的工作，电机的散热能力越强，电机的功率密度就会越大，为此产生的各种电机冷却方案，从风冷、水冷到油冷，各有优缺点：风冷电机的优点是摩擦损耗低，效率高，成本低，但缺点是冷却强度低，电机的功率密度低；水冷电机的冷却水道设置在壳体上，从定子绕组到冷却水的热传导路线长，散热缓慢，冷却效果不佳；油冷电机的优点是可以直接冷却定子绕组，主要有油浸式和喷淋式两种结构，前者由于转子转动时与冷却油摩擦，损耗大，电机效率低，后者则冷却强度较低，冷却效果提高有限。
通过分析电机的运行过程中的发热和热传导机理，在负载情况下，电机的定子绕组是主要的发热源，其产生的热量，一部分通过定子绕组端部散热，一部分通过转子和定子间的气隙，传递到转子上，通过转子的端部散热，另一部分通过传导等传递给定子铁芯散热，因此，冷却定子绕组是电机散热最主要的环节。
发明内容
本发明目的是：提供了一种一种直接冷却电机的定子绕组，同时根除了转子和油的摩擦产生热量的问题，高效运转，使用寿命长的油冷电机。
本发明的技术方案是：一种油冷电机，包括电机壳体、定子铁芯、定子绕组、转子组件和转轴；所述转轴上设置有转子组件；所述转子组件外部设置有定子铁芯；所述定子铁芯外部设置有电机壳体；所述电机壳体两端部至少一端设置有端盖；所述定子铁芯上设置有定子绕组；所述定子绕组的两个端部分别设置有冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ；所述冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ连通；所述冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ内置冷却液；在定子铁芯内部的绕线槽内设置有绝缘壳体；所述绝缘壳体的两端分别与冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ连接；循环孔Ⅰ与所述冷却液腔Ⅰ连通且与外部冷却管路连接；循环孔Ⅱ与所述冷却液腔Ⅱ连通且与外部冷却管路连接。
优选的，所述绝缘壳体的两端分别与冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ连接并连通；所述冷却液腔Ⅰ、绝缘壳体、冷却液腔Ⅱ、循环孔Ⅰ和循环孔Ⅱ构成冷却回路。
优选的，所述冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ之间设置有连接管路连通；所述冷却液腔Ⅰ、连接管路、冷却液腔Ⅱ、循环孔Ⅰ和循环孔Ⅱ构成冷却回路；所述连接管路设置在电机壳体内或电机壳体外。
优选的，所述绝缘壳体的两端分别与冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ连接并连通；所述冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ之间设置有连接管路连通；所述冷却液腔Ⅰ、绝缘壳体、连接管路、冷却液腔Ⅱ、循环孔Ⅰ和循环孔Ⅱ构成冷却回路；所述连接管路设置在电机壳体内或电机壳体外。
优选的，所述定子铁芯两端部与冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ的衔接处设置有密封环；所述绝缘壳体端部与端盖衔接处设置有封油环。
优选的，所述冷却液为有绝缘能力的冷却液。
一种油冷电机，包括电机壳体、定子铁芯、定子绕组、转子组件和转轴；所述转轴上设置有转子组件；所述转子组件外部设置有定子铁芯；所述定子铁芯外部设置有电机壳体；所述电机壳体两端部至少一端设置有端盖；所述定子铁芯上设置有定子绕组；所述定子绕组的两个端部分别设置有冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ；所述冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ内置冷却液；在定子铁芯内部的绕线槽内设置有绝缘壳体；所述绝缘壳体的两端分别与冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ连接；两个循环孔Ⅰ与所述冷却液腔Ⅰ连通且与外部冷却管路连接；两个循环孔Ⅱ与所述冷却液腔Ⅱ连通且与外部冷却管路连接；所述冷却液腔Ⅰ与两个循环孔Ⅰ构成冷却回路；所述冷却液腔Ⅱ与循环孔Ⅱ构成冷却回路。
优选的，所述绝缘壳体的两端分别与冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ连接并连通。
优选的，所述冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ之间设置有连接管路连通；所述连接管路设置在电机壳体内或电机壳体外。
优选的，所述所述绝缘壳体的两端分别与冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ连接并连通；所述冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ之间设置有连接管路连通；所述连接管路设置在电机壳体内或电机壳体外。
优选的，所述定子铁芯两端部与冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ的衔接处设置有密封环；所述绝缘壳体端部与端盖衔接处设置有封油环。
优选的，所述冷却液为有绝缘能力的冷却液。
本发明的优点是：
1．直接冷却电机的定子绕组，冷却强度高，可大幅度提高电机的额定功率，提高电机材料的利用率；
2. 由于有效隔离了转子与冷却液，避免了转子与冷却液摩擦，降低损耗，提高电机工作效率；
3. 由于冷却液不接触转动部件，使得冷却液的洁净度有了保障，避免了金属颗粒进入冷却液导致电机磨损产生的异常，增长电机的使用寿命。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本案实施例一中的一种油冷电机的剖视结构示意图；
图2为图1中A处放大图；
图3为图1中B处放大图；
图4为本案实施例二中的一种油冷电机的剖视结构示意图；
图5为图4中C处放大图；
图6为图4中D处放大图；
图7为本案实施例二中的一种油冷电机的剖视结构示意图；
图8为图7中E处放大图；
其中：1、电机壳体；2、定子铁芯；3、定子绕组；4、转子组件；5、转轴；6、冷却液腔Ⅰ；7、冷却液腔Ⅱ；8、绝缘壳体；9、密封环；10、封油环；11、端盖；12、循环孔Ⅰ；13、循环孔Ⅱ；31、线间空隙；32、连接管路；33、导线绝缘体。
具体实施方式
实施例一：
如图1-3所示；一种油冷电机，包括电机壳体1、定子铁芯2、定子绕组3、转子组件4和转轴5；所述转轴5上设置有转子组件4；所述转子组件4外部设置有定子铁芯2；所述定子铁芯2外部设置有电机壳体1；所述电机壳体1至少一端设置有端盖11；所述定子铁芯2上设置有定子绕组3；所述定子绕组3的两个端部分别设置有冷却液腔Ⅰ6和冷却液腔Ⅱ7；所述定子绕组3两端分别在冷却液腔Ⅰ6和冷却液腔Ⅱ7内；所述定子铁芯2两端部与冷却液腔Ⅰ6和冷却液腔Ⅱ7的衔接处设置有密封环9；所述绝缘壳体8两端与端盖11衔接处设置有封油环10；所述冷却液腔Ⅰ6和冷却液腔Ⅱ7由电机壳体1、定子铁芯2两端面、定子绕组3两端面、密封环9、封油环10和端盖11组成的腔体；所述冷却液腔Ⅰ6和冷却液腔Ⅱ7内置冷却液；所述冷却液为有绝缘能力的冷却液；在定子铁芯2内部的绕线槽和定子绕组3之间设置有绝缘壳体8；所述绝缘壳体8的两端分别与冷却液腔Ⅰ6和冷却液腔Ⅱ7连接；循环孔Ⅰ12与所述冷却液腔Ⅰ6连通且与外部冷却管路连接；循环孔Ⅱ13与所述冷却液腔Ⅱ7连通且与外部冷却管路连接。
所述绝缘壳体8的两端分别与冷却液腔Ⅰ6和冷却液腔Ⅱ7连接并连通；所述冷却液腔Ⅰ6、绝缘壳体8、冷却液腔Ⅱ7、循环孔Ⅰ12和循环孔Ⅱ13构成冷却回路；所述冷却液在绝缘壳体8内部通过定子绕组3的导线之间的线间空隙31连通冷却液腔Ⅰ6和冷却液腔Ⅱ7，循环孔Ⅰ12将经过冷却循环装置的冷却液输入到冷却液腔Ⅰ6中，经过绝缘壳体8和冷却液腔Ⅱ7，将定子绕组3冷却，再从循环孔Ⅱ13将冷却液送出，如此循环起到冷却作用；绝缘壳体8有两个主要作用：一是电隔离保护，即在定子绕组3和定子铁芯之2间绝缘防止漏电，二是冷却液隔离，即防止冷却液进入定子铁芯2，因为定子铁芯2是由多片硅钢片组成的，硅钢片之间的不能密封冷却液，所以通过绝缘壳体8隔离冷却液，使其不能进入定子铁芯2；由于设置有密封环9和封油环10，冷却液只对定子绕组3进行冷却，定子绕组3浸泡在循环的冷却液中，从而得到充分冷却，有效保证电机的工作效率；有效隔离了转子组件4与冷却液，降低损耗，同时冷却液的洁净度有了保障，避免了金属颗粒进入冷却液导致磨损的异常。
实施例二：
如图4-6所示；一种油冷电机，包括电机壳体1、定子铁芯2、定子绕组3、转子组件4和转轴5；所述转轴5上设置有转子组件4；所述转子组件4外部设置有定子铁芯2；所述定子铁芯2外部设置有电机壳体1；所述电机壳体1两端部均设置有端盖11；所述定子铁芯2上设置有定子绕组3；所述定子绕组3的两个端部分别设置有冷却液腔Ⅰ6和冷却液腔Ⅱ7；所述定子绕组3两端分别在冷却液腔Ⅰ6和冷却液腔Ⅱ7内；所述定子铁芯2两端部与冷却液腔Ⅰ6和冷却液腔Ⅱ7的衔接处设置有密封环9；所述绝缘壳体8两端与端盖11衔接处设置有封油环10；所述冷却液腔Ⅰ6和冷却液腔Ⅱ7由电机壳体1、定子铁芯2两端面、定子绕组3两端面、密封环9、封油环10和端盖11组成的腔体；所述冷却液腔Ⅰ6和冷却液腔Ⅱ7内置冷却液；所述冷却液为有绝缘能力的冷却液；在定子铁芯2内部的绕线槽和定子绕组3之间设置有绝缘壳体8；所述绝缘壳体8的两端分别与冷却液腔Ⅰ6和冷却液腔Ⅱ7连接；循环孔Ⅰ12与所述冷却液腔Ⅰ6连通且与外部冷却管路连接；循环孔Ⅱ13与所述冷却液腔Ⅱ7连通且与外部冷却管路连接；所述冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ之间设置有连接管路32连通；所述连接管路32设置在电机壳体1内。
所述冷却液在连接管路32连通冷却液腔Ⅰ6和冷却液腔Ⅱ7，使得冷却液在冷却液腔Ⅰ6、连接管路32、冷却液腔Ⅱ7、循环孔Ⅰ和循环孔Ⅱ构成冷却回路；所述定子绕组导线上设置有导线绝缘体33；循环孔Ⅰ12将经过冷却循环装置的冷却液输入到冷却液腔Ⅰ6中，经过连接管路32和冷却液腔Ⅱ7，将定子绕组3冷却，再从循环孔Ⅱ13将冷却液送出，如此循环起到冷却作用；绝缘壳体8有两个主要作用：一是电隔离保护，即在定子绕组3和定子铁芯之2间绝缘防止漏电，二是冷却液隔离，即防止冷却液进入定子铁芯2，因为定子铁芯2是由多片硅钢片组成的，硅钢片之间的不能密封冷却液，所以通过绝缘壳体8隔离冷却液，使其不能进入定子铁芯2；由于设置有密封环9和封油环10，冷却液只对定子绕组3进行冷却，定子绕组3浸泡在循环的冷却液中，从而得到充分冷却，有效保证电机的工作效率；有效隔离了转子组件4与冷却液，降低损耗，同时冷却液的洁净度有了保障，避免了金属颗粒进入冷却液导致磨损的异常。本实施例中的连接管路32连接管路也可以设置在电机机壳外部，所起作用与本实施例相同。
实施例三：
如图7-8所示；一种油冷电机，包括电机壳体1、定子铁芯2、定子绕组3、转子组件4和转轴5；所述转轴5上设置有转子组件4；所述转子组件4外部设置有定子铁芯2；所述定子铁芯2外部设置有电机壳体1；所述电机壳体1两端部均设置有端盖11；所述定子铁芯2上设置有定子绕组3；所述定子绕组3的两个端部分别设置有冷却液腔Ⅰ6和冷却液腔Ⅱ7；所述定子绕组3两端分别在冷却液腔Ⅰ6和冷却液腔Ⅱ7内；所述定子铁芯2两端部与冷却液腔Ⅰ6和冷却液腔Ⅱ7的衔接处设置有密封环9；所述绝缘壳体8两端与端盖11衔接处设置有封油环10；所述冷却液腔Ⅰ6和冷却液腔Ⅱ7由电机壳体1、定子铁芯2两端面、定子绕组3两端面、密封环9、封油环10和端盖11组成的腔体；所述冷却液腔Ⅰ6和冷却液腔Ⅱ7内置冷却液；所述冷却液为有绝缘能力的冷却液；在定子铁芯2内部的绕线槽和定子绕组3之间设置有绝缘壳体8；所述绝缘壳体8的两端分别与冷却液腔Ⅰ6和冷却液腔Ⅱ7连接；两个循环孔Ⅰ12与所述冷却液腔Ⅰ6连通且与外部冷却管路连接；两个循环孔Ⅱ7与所述冷却液腔Ⅱ7连通且与外部冷却管路连接；所述冷却液腔Ⅰ6与两个循环孔Ⅰ12构成冷却回路；所述冷却液腔Ⅱ7与循环孔Ⅱ13构成冷却回路。
所述冷却液两个循环孔Ⅰ12和冷却液腔Ⅰ6进行冷却循环；两个循环孔Ⅱ13和冷却液腔Ⅱ7进行独立冷却循环；所述两个循环孔Ⅰ12和两个循环孔Ⅱ13分别外接有冷却循环管路；经过冷却循环装置的冷却液从一个循环孔Ⅰ12输入到冷却液腔Ⅰ6中，将定子绕组3冷却，再另外一个循环孔Ⅰ12将冷却液送出，如此循环起到冷却作用；经过冷却循环装置的冷却液从一个循环孔Ⅱ13输入到冷却液腔Ⅱ7中，将定子绕组3冷却，再另外一个循环孔Ⅱ13将冷却液送出，如此循环起到冷却作用；冷却液腔Ⅰ6和冷却液腔Ⅱ7循环冷却定子绕组3；绝缘壳体8有两个主要作用：一是电隔离保护，即在定子绕组3和定子铁芯之2间绝缘防止漏电，二是冷却液隔离，即防止冷却液进入定子铁芯2，因为定子铁芯2是由多片硅钢片组成的，硅钢片之间的不能密封冷却液，所以通过绝缘壳体8隔离冷却液，使其不能进入定子铁芯2；由于设置有密封环9和封油环10，冷却液只对定子绕组3进行冷却，定子绕组3浸泡在循环的冷却液中，从而得到充分冷却，有效保证电机的工作效率；有效隔离了转子组件4与冷却液，降低损耗，同时冷却液的洁净度有了保障，避免了金属颗粒进入冷却液导致磨损的异常。
本发明中的三种实施例可以单独使用，也可以结合其中的二者或是三个混合使用，根据具体实际需求进行选择。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明的。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明的所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种油冷电机，其特征在于：包括电机壳体、定子铁芯、定子绕组、转子组件和转轴；所述转轴上设置有转子组件；所述转子组件外部设置有定子铁芯；所述定子铁芯外部设置有电机壳体；所述电机壳体至少一端设置有端盖；所述定子铁芯上设置有定子绕组；所述定子绕组的两个端部分别设置有冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ；所述冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ连通；所述冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ内置冷却液；在定子铁芯内部的绕线槽内设置有绝缘壳体；所述绝缘壳体的两端分别与冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ连接；循环孔Ⅰ与所述冷却液腔Ⅰ连通且与外部冷却管路连接；循环孔Ⅱ与所述冷却液腔Ⅱ连通且与外部冷却管路连接。
2.根据权利要求1所述的一种油冷电机，其特征在于：所述绝缘壳体的两端分别与冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ连接并连通；所述冷却液腔Ⅰ、绝缘壳体、冷却液腔Ⅱ、循环孔Ⅰ和循环孔Ⅱ构成冷却回路。
3.根据权利要求1所述的一种油冷电机，其特征在于：所述冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ之间设置有连接管路连通；所述冷却液腔Ⅰ、连接管路、冷却液腔Ⅱ、循环孔Ⅰ和循环孔Ⅱ构成冷却回路；所述连接管路设置在电机壳体内或电机壳体外。
4.根据权利要求1所述的一种油冷电机，其特征在于：所述绝缘壳体的两端分别与冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ连接并连通；所述冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ之间设置有连接管路连通；所述冷却液腔Ⅰ、绝缘壳体、连接管路、冷却液腔Ⅱ、循环孔Ⅰ和循环孔Ⅱ构成冷却回路；所述连接管路设置在电机壳体内或电机壳体外。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种油冷电机，其特征在于：所述定子铁芯两端部与冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ的衔接处设置有密封环；所述绝缘壳体端部与端盖衔接处设置有封油环。
6.一种油冷电机，其特征在于：包括电机壳体、定子铁芯、定子绕组、转子组件和转轴；所述转轴上设置有转子组件；所述转子组件外部设置有定子铁芯；所述定子铁芯外部设置有电机壳体；所述电机壳体至少一端设置有端盖；所述定子铁芯上设置有定子绕组；所述定子绕组的两个端部分别设置有冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ；所述冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ内置冷却液；在定子铁芯内部的绕线槽内设置有绝缘壳体；所述绝缘壳体的两端分别与冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ连接；两个循环孔Ⅰ与所述冷却液腔Ⅰ连通且与外部冷却管路连接；两个循环孔Ⅱ与所述冷却液腔Ⅱ连通且与外部冷却管路连接；所述冷却液腔Ⅰ与两个循环孔Ⅰ构成冷却回路；所述冷却液腔Ⅱ与循环孔Ⅱ构成冷却回路。
7.根据权利要求6所述的一种油冷电机，其特征在于：所述绝缘壳体的两端分别与冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ连接并连通。
8.根据权利要求6所述的一种油冷电机，其特征在于：所述冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ之间设置有连接管路连通；所述连接管路设置在电机壳体内或电机壳体外。
9.根据权利要求6所述的一种油冷电机，其特征在于：所述所述绝缘壳体的两端分别与冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ连接并连通；所述冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ之间设置有连接管路连通；所述连接管路设置在电机壳体内或电机壳体外。
10.根据权利要求6-9中任意一项所述的一种油冷电机，其特征在于：所述定子铁芯两端部与冷却液腔Ⅰ和冷却液腔Ⅱ的衔接处设置有密封环；所述绝缘壳体端部与端盖衔接处设置有封油环。
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