CN110071594B - 一种高速电机自循环冷却结构及冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速电机自循环冷却结构及冷却方法。包括壳体、定子、转子，壳体沿轴向的一端设置进水口，另一端设置出水口，壳体、定子之间设有冷却结构，冷却结构包括第一环形水道、第二环形水道，第一环形水道与进水口连通，第二环形水道与出水口连通，第一环形水道、第二环形水道的相向侧壁之间均匀固定有若干水冷管将第一环形水道、第二环形水道连通；定子上设置有流道，流道的入口与第一环形水道之间以及流道的出口与第二环形水道之间分别通过连接水道连通；转子上设有冷却风扇，外筒与第一环形水道、第二环形水道之间留有过风间隙。

Description

一种高速电机自循环冷却结构及冷却方法

技术领域

本发明涉及高速电机技术领域，特别是涉及一种高速电机自循环冷却结构及冷却方法。

背景技术

高速电机技术越来越受各个行业所关注，它不仅可以获得更大的生产率，并可以降低生产成本，传功效率高，噪音小，因而被认为是21世纪最有发展前途的先进制造技术之一。

在高速电机设计中，定子、转子冷却属于电机设计的关键技术，目前大部分电机的冷却方式是采用风冷或者风冷水冷结合，这种设计导致电机体积大，成本高，甚至限制了电机的使用场所。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高速电机自循环冷却结构及冷却方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种高速电机自循环冷却结构，包括壳体、定子、转子，所述壳体沿轴向的一端设置进水口，另一端设置出水口，所述壳体、定子之间设有冷却结构，

所述冷却结构包括第一环形水道、第二环形水道，所述第一环形水道、第二环形水道与定子同轴，且位于定子轴向的两侧，所述第一环形水道与进水口连通，所述第二环形水道与出水口连通，所述第一环形水道、第二环形水道的相向侧壁之间均匀固定有若干水冷管将第一环形水道、第二环形水道连通，形成第一冷却水道；所述定子上套有内筒、外筒，所述内筒、外筒之间设置有流道，所述流道的入口与第一环形水道之间以及流道的出口与第二环形水道之间分别通过连接水道连通，形成第二冷却水道；

所述转子上设有冷却风扇，所述转子、定子之间形成第一冷却风道，所述壳体、外筒与各水冷管之间形成第二冷却风道，所述外筒与第一环形水道、第二环形水道之间留有过风间隙，使第一冷却风道、第二冷却风道连通，形成风冷循环通道。

优选地，所述定子轴向两端的电机绕组与对应的环形水道底壁之间通过间隔设置的支撑块连接。

优选地，所述流道沿内筒周向呈“Z”型延伸。

优选地，所述第一环形水道的上端与进水口连通，所述第二环形水道的上端与出水口连通，所述流道的入口设于上端，所述流道的出口设于下端。

优选地，所述第二冷却风道的送风方向与第一冷却水道、第二冷却水道的送水方向相反。

一种高速电机自循环冷却方法，包括一种高速电机自循环冷却结构，冷却方法包括：

风冷过程：冷却风扇工作，使冷却风流经第一冷却风道、第二冷却风道，形成风冷循环，并将转子、定子内侧的热量从第一冷却风道带到第二冷却风道内；

水冷过程：冷却水从进水口进入，然后分别进入第一冷却水道、第二冷却水道，所述第一冷却水道内的冷却水对第一冷却风道内的热空气进行冷却后，从出水口流出；所述第二冷却水道内的冷却水对定子外侧以及第一冷却风道内的热空气进行冷却后，从出水口流出。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

1.节约成本，不要单独配鼓风机或抽风机对转子进行冷却，且结构形式紧凑；

2.在壳体内部自循环，不要与外界空气对流，在壳体完全密闭的情况下也能形成良好的自循环冷却效果。打破了常用电机使用场合的局限性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的冷却示意图；

图3为本发明的冷却结构的示意图；

图4为图3的轴测示意图；

图5为内筒、流道的示意图。

附图标记

附图中，1为进水口，2为内筒，3为外筒，4为出水口，5为定子，6为转子，7为过风间隙，8为冷却风扇，9为壳体，10为转轴，11为第一环形水道，12为第二环形水道，13为电机绕组，14为支撑块，15为水冷管，16为流道，17为连接水道，18为第一冷却风道，19为第二冷却风道，实心箭头为冷却水流向，空心箭头为冷却风流向。

具体实施方式

参见图1、图2，一种高速电机自循环冷却结构，包括壳体、定子、转子，所述壳体沿轴向的一端设置进水口，另一端设置出水口，所述壳体、定子之间设有冷却结构。

所述冷却结构包括第一环形水道、第二环形水道，所述第一环形水道、第二环形水道与定子同轴，且位于定子轴向的两侧，所述定子轴向两端的电机绕组与对应的环形水道底壁之间通过间隔设置的支撑块连接，相邻支撑块之间形成风孔。所述第一环形水道的上端与进水口连通，所述第二环形水道的上端与出水口连通，所述第一环形水道、第二环形水道的相向侧壁之间均匀固定有若干水冷管将第一环形水道、第二环形水道连通，形成第一冷却水道。

所述定子上套有内筒、外筒，所述内筒、外筒之间设置有流道，流道的侧壁与内筒、外筒固定连接，所述流道沿内筒周向呈“Z”型延伸。所述流道的入口设于上端，所述流道的出口设于下端。所述流道的入口与第一环形水道之间以及流道的出口与第二环形水道之间分别通过连接水道连通，形成第二冷却水道。

所述转子上设有冷却风扇，所述转子、定子之间形成第一冷却风道，所述壳体、外筒与各水冷管之间形成第二冷却风道，所述第二冷却风道的送风方向与第一冷却水道、第二冷却水道的送水方向相反。所述外筒与第一环形水道、第二环形水道之间留有过风间隙与风孔连通，使第一冷却风道、第二冷却风道连通，形成风冷循环通道。

一种高速电机自循环冷却方法，还包括水泵、水箱，所述水泵的进水口连接水箱的出水口，所述水泵的出水口连接壳体的进水口，所述壳体的出水口连接水箱的进水口，冷却方法包括：

风冷过程：冷却风扇工作，使冷却风流经第一冷却风道、第二冷却风道，形成风冷循环，并将转子、定子内侧的热量从第一冷却风道带到第二冷却风道内；

水冷过程：冷却水从进水口进入，然后分别进入第一冷却水道、第二冷却水道，所述第一冷却水道内的冷却水对第一冷却风道内的热空气进行冷却后，从出水口流出；所述第二冷却水道内的冷却水对定子外侧以及第一冷却风道内的热空气进行冷却后，从出水口流出。

本发明通过风冷带走转子、定子内侧的热量，并通过水冷带走定子外侧以及风冷过程中产生的热量，结构紧凑、冷却效果好，风冷过程为壳体内形成自循环，不与外界的空气有任何交流，应用范围广泛。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种高速电机自循环冷却结构，包括壳体、定子、转子，其特征在于：所述壳体沿轴向的一端设置进水口，另一端设置出水口，所述壳体、定子之间设有冷却结构，

所述冷却结构包括第一环形水道、第二环形水道，所述第一环形水道、第二环形水道与定子同轴，且位于定子轴向的两侧，所述第一环形水道与进水口连通，所述第二环形水道与出水口连通，所述第一环形水道、第二环形水道的相向侧壁之间均匀固定有若干水冷管将第一环形水道、第二环形水道连通，形成第一冷却水道；所述定子上套有内筒、外筒，所述内筒、外筒之间设置有流道，所述流道的入口与第一环形水道之间以及流道的出口与第二环形水道之间分别通过连接水道连通，形成第二冷却水道；

所述转子上设有冷却风扇，所述转子、定子之间形成第一冷却风道，所述壳体、外筒与各水冷管之间形成第二冷却风道，所述外筒与第一环形水道、第二环形水道之间留有过风间隙，使第一冷却风道、第二冷却风道连通，形成风冷循环通道。

2.根据权利要求1所述的一种高速电机自循环冷却结构，其特征在于：所述定子轴向两端的电机绕组与对应的环形水道底壁之间通过间隔设置的支撑块连接。

3.根据权利要求1所述的一种高速电机自循环冷却结构，其特征在于：所述流道沿内筒周向呈“Z”型延伸。

4.根据权利要求1或3所述的一种高速电机自循环冷却结构，其特征在于：所述第一环形水道的上端与进水口连通，所述第二环形水道的上端与出水口连通，所述流道的入口设于上端，所述流道的出口设于下端。

5.根据权利要求1所述的一种高速电机自循环冷却结构，其特征在于：所述第二冷却风道的送风方向与第一冷却水道、第二冷却水道的送水方向相反。

6.一种高速电机自循环冷却方法，包括权利要求1所述的一种高速电机自循环冷却结构，冷却方法包括：

风冷过程：冷却风扇工作，使冷却风流经第一冷却风道、第二冷却风道，形成风冷循环，并将转子、定子内侧的热量从第一冷却风道带到第二冷却风道内；

水冷过程：冷却水从进水口进入，然后分别进入第一冷却水道、第二冷却水道，所述第一冷却水道内的冷却水对第一冷却风道内的热空气进行冷却后，从出水口流出；所述第二冷却水道内的冷却水对定子外侧以及第一冷却风道内的热空气进行冷却后，从出水口流出。