CN109639053A - 一种液冷电机 - Google Patents

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Abstract

一种液冷电机，包括电机主体，其外壳上固定盘管，盘管与冷却液盒连通，还包括冷却液泵送装置，用于强制冷却液在循环流动，所述冷却液包括油液和固液相变储热材料，所述固液相变材料为水合盐，所述水合盐的固液相变温度在30摄氏度至70摄氏度之间，所述油液和水合盐的体积比在4：1‑10：1之间。该液冷电机冷却效果更优，使用寿命更长。

Description

一种液冷电机
技术领域
本发明涉及一种电机冷却装置，具体涉及一种电机的液冷装置。
背景技术
电机在电动车上的使用越来越频繁，功率不断增强，使用的频率也越来越高。这对于电机的冷却提出了更高的要求。
电机冷却可以使用风冷，但是风冷已经无法满足现阶段电动车中使用的电机的要求。因此，更多的电机开始使用液冷。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种具有液冷功能的电机。
为了实现上述目的，本发明包括，电机主体，其外壳上固定盘管，盘管与冷却液盒连通，还包括冷却液泵送装置，用于强制冷却液在循环流动，其特征在于，
所述冷却液包括油液和固液相变储热材料，所述固液相变材料为水合盐，所述水合盐的固液相变温度在30摄氏度至70摄氏度之间，所述油液和水合盐的体积比在4：1-10：1之间。
进一步的，电机主体内部转子轴向的一端固定环形冷却液盒；冷却液盒与油液盒连通，油液盒内填充冷夜用油。
进一步的，所述油液盒与冷却液盒组成储液组件；
所述油液盒为圆柱形，所述冷却液盒包括一个柱形腔和一个倒锥形腔，所述柱形腔和倒锥形腔与油液盒同轴，所述倒锥形腔位于柱形腔底端，且二者连通；所述柱形腔伸入油液盒内，且两端位于油液盒外，并通过轴封与油液盒壳体旋转密封连接，柱形腔外壁上固定叶片，叶片与其轴线成30-60度的夹角，使得柱形腔旋转时能够将油液盒内的油液向油液盒轴向的一端推进；柱形腔内部固定旋转导流叶片，使柱形腔旋转时，使冷却液向倒锥形腔内流动；所述倒锥形腔内壁上固定多个沿轴线均匀分布的格挡片；
柱形腔顶端通过轴封与冷却液管道连通，倒锥形腔底端通过轴封与冷却液管道的另一端连通；柱形腔通过传动组件由电机传动，能够沿其轴线自转。
优选地，所述固液相变水合盐为Na2HPO4·12H2O、Ca(NO3)2·4H2O、NaS2O3·5H2O、CH3COONa·3H2O、Cd(NO3)2·4H2O、NaOH·H2O中的一种或多种。
优选地，所述水合盐为Na2HPO4·12H2O、LiNO3·3H2O、Na2SO4·10H2O、Na2CO3·10H2O、CaBr2·2H2O、Zn(NO3)2·6H2O中的一种或多种与Ca(NO3)2·4H2O、NaS2O3·5H2O、CH3COONa·3H2O、Cd(NO3)2·4H2O、NaOH·H2O的混合物。
优选地，所述水合盐为相变温度在30-40℃、40-50℃、50-60℃和60-70℃这四个温度范围内的水合盐的混合物。
本发明的有益效果在于，利用固液相变材料与油液混合，利用相变大量吸收热量，保证电机安全，延长使用寿命。且利用油液与水特性，保证水合盐的相变进行，同时让二者具有一定的流动性，确保整体的冷却效率。
同时，利用油液单纯的对电机内部进行导热和冷却，将其与固液复合的冷却液相互传热，从而提高对电机内部的散热效果。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是储液组件内部冷却液状态示意图。
图3是储液组件整体结构示意图。
图4是储液组件内部结构示意图。
图5是柱形腔位于油液盒内部部分的俯视图。
图6是倒锥形腔俯视图。
图7是柱形腔内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对发明做详细描述。
如图1至4所示，一种液冷电机，包括电机主体10，其外壳上固定盘管30，盘管30与冷却液盒42连通，还包括冷却液泵送装置，用于强制冷却液在循环流动。所述冷却液包括油液和固液相变储热材料，所述固液相变材料为水合盐，所述水合盐的固液相变温度在30摄氏度至70摄氏度之间，所述油液和水合盐的体积比在4：1-10：1之间。
水合盐固液相变材料，在固定温度下脱去部分结合水形成变成液态，并储存一定的热量。水合盐的体积和油液的体积比在4：1-10：1之间，也就是说，油液的体积量比水合盐松散堆积的孔隙率小或稍大一些，这个可以根据具体使用的水合盐的松散堆积孔隙率来调整，使油液在水合盐非液态状态下基本不会带动水合盐流动，或是只能带动少量水合盐流动。这样，水合盐的相变温度较低，能够快速吸收电机外壳热量，使电机降温。
冷却液降温的原理是吸收热量，然后自身冷却后，在循环吸收热量。现有的冷却液一般要求保持一定的粘度和一定的流动性能。其目的是避免流速过快，冷却液来不及释放热量，使自身降温，从而不能有效的给发热设备降温。这种冷却液，组分复杂，成本高，且仍然存在一个问题，就是温度越高，液体粘度越低，流动性越高，冷却液来不及冷却，冷却效果越差。因此，纯液态冷却液只能将电机工作温度保持在相对较高的温度范围，但是电机内部的线路的绝缘层老化速度与温度高低有直接的关系，长期高温环境下工作，电机内导线绝缘层老化加快。
使用油液和水合盐，让油液体积小于或稍大于水合盐松散堆积的孔隙率，使冷却液缓慢流动。利用水合盐固液相变温度较低，且储热量大的特点。在吸收热量时，固态水合盐液化，随着油液流动进入冷端，冷却后大部分固化，再次进入盘管。由于水合盐的储热量高，让水合盐作为“冷却液”的主体成分，在电机工作时，能够将工作温度，保持在一个较低的范围内，比普通冷却液降10-30度，从而能够有效的增加电机的使用寿命，减少后期的维护。
为了提高电机冷却效果，在电机主体10内部转子轴向的一端固定环形冷却液盒20。冷却液盒20与油液盒41连通，油液盒41内填充冷夜用油。
所述油液盒41与冷却液盒42组成储液组件40。所述油液盒41为一个圆柱形，所述冷却液盒42包括一个柱形腔421和一个倒锥形腔422，所述柱形腔421和倒锥形腔422与油液盒41同轴，所述倒锥形腔422位于柱形腔421底端，且二者连通；所述柱形腔421伸入油液盒41内，且两端位于油液盒41外，并通过轴封与油液盒41壳体旋转密封连接，柱形腔421外壁上固定叶片45，叶片45与其轴线成30-60度的夹角，使得柱形腔421旋转时能够将油液盒41内的油液向油液盒42轴向的一端推进，从而使油液能够循环；柱形腔421内部固定旋转导流叶片，使柱形腔421旋转时，使冷却液向倒锥形腔422内流动；所述倒锥形腔422内壁上固定多个沿轴线均匀分布的格挡片，格挡片的作用使水合盐减少大大范围旋转，给其结晶的时间和空间，让其与游离水快速接触，结晶重新具备储热能力；柱形腔421顶端通过轴封与冷却液管道连通，倒锥形腔422底端通过轴封与管道的另一端连通；柱形腔421通过传动组件由电机传动，能够沿其轴线自转。如此，通过柱形腔421的转动，带着叶片45旋转，将油液在油液盒41内流动，同时其内部的旋转导流叶片能够带动冷却液向倒锥形腔422内流动。这个结构能够节省空间，且能够起到结合冷却的作用。首先，电机内部的温度相比于外壳来说要高，利用环形冷却液盒20吸收电机内部的温度，油液流动性非常高，因此，让其在油液盒41内有较大的空间混合并能够与柱形腔421接触，让其将热量传导给冷却液，利用水和盐快速吸收电机内部的热量，从而使电机得到更好的冷却效果。
所述固液相变的水和盐种类较多，可以选择一种，也可以复合多种，最好是在30-40度、40-50度、50-60度、60-70这四个个范围内各选取一种或多种来复合，能够有效的形成温度吸收的梯度，避免冷却液快速的流动，且在高温下相变的材料，能够起到加快低温下相变材料结晶的催化剂，加快水和盐结晶，提高吸热效率。各个温度范围内的水合盐的比例以体积比来衡量，在2-3：2-2.6：1-1.2：0.5-0.6，这个比例范围内。
列举以下几种固液相变材料：
使用油液作为与固液相变水和盐的混合的原因在于，其密度小于水，且与水不容和，便于水盒油分离，也就是说，便于固液相变之后的水和盐能够与游离水接触重新结晶。
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 (6)

1.一种液冷电机，包括电机主体，其外壳上固定盘管，盘管与冷却液盒连通，还包括冷却液泵送装置，用于强制冷却液在循环流动，其特征在于，
所述冷却液包括油液和固液相变储热材料，所述固液相变材料为水合盐，所述水合盐的固液相变温度在30摄氏度至70摄氏度之间，所述油液和水合盐的体积比在4：1-10：1之间。
2.根据权利要求1所述的液冷电机，其特征在于，电机主体内部转子轴向的一端固定环形冷却液盒；冷却液盒与油液盒连通，油液盒内填充冷夜用油。
3.根据权利要求2所述的液冷电机，其特征在于，所述油液盒与冷却液盒组成储液组件；
所述油液盒为圆柱形，所述冷却液盒包括一个柱形腔和一个倒锥形腔，所述柱形腔和倒锥形腔与油液盒同轴，所述倒锥形腔位于柱形腔底端，且二者连通；所述柱形腔伸入油液盒内，且两端位于油液盒外，并通过轴封与油液盒壳体旋转密封连接，柱形腔外壁上固定叶片，叶片与其轴线成30-60度的夹角，使得柱形腔旋转时能够将油液盒内的油液向油液盒轴向的一端推进；柱形腔内部固定旋转导流叶片，使柱形腔旋转时，使冷却液向倒锥形腔内流动；所述倒锥形腔内壁上固定多个沿轴线均匀分布的格挡片；
柱形腔顶端通过轴封与冷却液管道连通，倒锥形腔底端通过轴封与冷却液管道的另一端连通；柱形腔通过传动组件由电机传动，能够沿其轴线自转。
4.根据权利要求1-3任一项所述的液冷电机，其特征在于，所述固液相变水合盐为Na2HPO4·12H2O、Ca(NO3)2·4H2O、NaS2O3·5H2O、CH3COONa·3H2O、Cd(NO3)2·4H2O、NaOH·H2O中的一种或多种。
5.根据权利要求1-3任一项所述的液冷电机，其特征在于，所述水合盐为Na2HPO4·12H2O、LiNO3·3H2O、Na2SO4·10H2O、Na2CO3·10H2O、CaBr2·2H2O、Zn(NO3)2·6H2O中的一种或多种与Ca(NO3)2·4H2O、NaS2O3·5H2O、CH3COONa·3H2O、Cd(NO3)2·4H2O、NaOH·H2O的混合物。
6.根据权利要求1-3任一项所述的液冷电机，其特征在于，所述水合盐为相变温度在30-40℃、40-50℃、50-60℃和60-70℃这四个温度范围内的水合盐的混合物。
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CN111608891A (zh) * 2020-04-17 2020-09-01 青岛海尔新能源电器有限公司 压缩机组、换热系统及热水器
IT201900013134A1 (it) * 2019-07-29 2021-01-29 Eldor Corp Spa Involucro refrigerante per una macchina elettrica e macchina elettrica
WO2021058880A1 (en) * 2019-09-26 2021-04-01 Aalto University Foundation Sr Cooling system

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