CN110098691B - 一种定子转子同步冷却的电机 - Google Patents

Abstract

一种定子转子同步冷却的电机，包括机壳、设在所述机壳内的定子、转子及转轴，所述机壳上设有螺旋冷却通道，所述螺旋冷却通道环绕在所述机壳上，所述机壳上设有换热腔，所述螺旋冷却通道与所述换热腔连通，部分所述转轴位于所述换热腔中，所述螺旋冷却通道上设有冷却介质入口和冷却介质出口。本发明提供的定子转子同步冷却的电机与现有技术相比具有如下优点：本发明通过在机壳上设置螺旋冷却通道和换热腔，螺旋冷却通道和换热腔通过内部流动的冷却介质吸收定子、转子的热量，以此实现了定子和转子的同步散热，与现有技术相比，大大提高了本发明的散热效果，有助于延长本发明的使用寿命，提高本发明的可靠性。

Description

一种定子转子同步冷却的电机

技术领域

本发明涉及电机，尤其涉及一种定子转子同步冷却的电机。

背景技术

电机在工作时，会产生大量的热，主要包括定子铜耗与铁耗，因电机内部密封，使得热量只能通过机壳将热量散发到外界，随着技术的进步，人们通过在电机轴上设置拼接式转轴并填充介质的方案来提高散热效率，但是其转轴采用拼接轴方式，将部分轴内部填充冷却介质，在将该轴与主轴部分机械连接，此种方案下，因轴需连接存在结构强度问题，特别在电机高速运行时，存在较大隐患。

又如2018年11月23日公开的申请号为：201810602824.4的专利申请，一种散热电机，包括壳体、设于壳体内的定子及设于壳体内的转子，所述壳体下方设有底座；其特征在于：所述壳体上设有用于吸收热量的散热机构，所述散热机构包括设于壳体内的螺旋通道和设于壳体顶部的制冷装置。该种结构的电机虽然能够对电机壳体起到了很好的散热效果，但是电机的转轴以及定子的热量却不能及时降温，电机内外温差较大，转子温度较高时电机是性能仍会收到影响，并且电机内外温差较大也存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种定子转子同步冷却的电机。

按照本发明提供的定子转子同步冷却的电机采用的主要技术方案为：包括机壳、设在所述机壳内的定子、转子及转轴，所述机壳上设有螺旋冷却通道，所述螺旋冷却通道环绕在所述机壳上，所述机壳上设有换热腔，所述螺旋冷却通道与所述换热腔连通，部分所述转轴位于所述换热腔中，所述螺旋冷却通道上设有冷却介质入口和冷却介质出口。

本发明提供的定子转子同步冷却的电机还采用如下附属技术方案：

所述机壳包括壳体和设在所述壳体一端的端盖，所述螺旋冷却通道设在所述壳体上，所述换热腔设在所述端盖上。

所述端盖包括包括连接在一起的外盖和内盖，所述内盖中部设有换热凹槽，所述换热凹槽的外侧设有两条导流凹槽，所述外壳和内壳连接后，所述换热凹槽与所述外壳的内壁构成所述换热腔，所述导流凹槽与所述外壳的内壁构成导流通道，所述换热腔通过所述导流通道与所述螺旋冷却通道连通。

所述螺旋冷却通道包括第一螺旋冷却通道和第二螺旋冷却通道，所述第一螺旋冷却通道和所述第二螺旋冷却通道均环绕在所述机壳上，所述第一螺旋冷却通道的一端设有所述冷却介质入口，所述第一螺旋冷却通道的另一端与所述换热腔连通，所述第二螺旋冷却通道的一端设有所述冷却介质出口，所述第二螺旋冷却通道的另一端与所述换热腔连通。

所述换热腔上设有轴孔，所述转轴的一端插入所述轴孔，所述转轴与所述轴孔之间设有密封圈。

所述转轴内设有导热介质腔，所述导热介质腔内设有导热介质。

所述导热介质腔的长度小于所述转轴长度的二分之一，至少部分所述导热介质腔所处的转轴区段位于所述换热腔内。

所述导热介质腔的长度大于所述轴长度的二分之一，所述导热介质腔包括相连通的第一导热介质腔和第二导热介质腔，所述第一导热介质腔的内径大于所述第二导热介质腔的内径，至少部分所述第一导热介质腔所处的转轴区段位于所述换热腔内。

所述转轴的一端设有导热介质入口，所述导热介质入口与所述导热介质腔连通。

位于所述换热腔中的转轴外壁上设有散热翅片。

所述壳体包括内壳与外壳，所述外壳套装在所述内壳上，所述内壳的外壁上设有螺旋凹槽，所述螺旋凹槽与所述外壳的内壁构成所述螺旋冷却通道。

按照本发明提供的定子转子同步冷却的电机与现有技术相比具有如下优点：本发明结构简单、装配方便，通过在机壳上设置螺旋冷却通道和换热腔，螺旋冷却通道和换热腔通过内部流动的冷却介质吸收定子、转子、机壳、转轴的热量，转子通过转轴将热量传导至换热腔，定子通过机壳将热量传导至螺旋冷却通道，以此实现了定子和转子的同步散热，与现有技术相比，大大提高了本发明的散热效果，有助于延长本发明的使用寿命，提高本发明的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一的剖面结构图。

图2是图1中A的放大图。

具体实施方式

实施例一

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参见图1和图2，按照本发明提供的定子转子同步冷却的电机实施例，包括机壳、设在所述机壳内的定子3、转子5及转轴4，所述定子3设在所述机壳内壁上，所述转子5设在所述转轴4上，所述转轴4可转动地设在所述机壳上。所述机壳上设有螺旋冷却通道，所述螺旋冷却通道环绕在所述机壳上，所述机壳上设有换热腔7，所述螺旋冷却通道与所述换热腔7连通，部分所述转轴4位于所述换热腔7中，所述螺旋冷却通道上设有冷却介质入口63和冷却介质出口64。所述螺旋冷却通道在所述机壳上是投影面积与所述机壳的表面积之比为6：10-9：10。本实施例优选为8：10。本发明使用时需根据使用环境选择相应的散热机构，散热机构包括冷却管道、设在所述冷却管道中的冷却水泵、设在所述冷却管道上的中冷器，以及与所述水泵和所述中冷器连接的控制器，上述散热机构为现有技术中较为成熟的技术，此处不再详细赘述；使用过程中需要在螺旋冷却通道、换热腔7及冷却管道中加入冷却介质，冷却介质可以采用水、防冻冷却液等；冷却管道的一端与所述冷却介质入口63连接，冷却管道的另一端与所述冷却介质出口64连接；冷却介质在螺旋冷却通道、换热腔7、冷却管道循环，在螺旋冷却通道和换热腔7中吸热，冷却介质流动至中冷器时进行散热，以此实现了电机中机壳、定子3、转子5、转轴4的散热。本发明使用时也可以将散热机构替换为风机和冷却管道，冷却管道一端与风机的出风口连接，另一端与冷却介质入口63连接。本发明结构简单、装配方便，通过在机壳上设置螺旋冷却通道和换热腔7，螺旋冷却通道和换热腔7通过内部流动的冷却介质吸收定子3、转子5、机壳、转轴4的热量，转子5通过转轴4将热量传导至换热腔7，定子3通过机壳将热量传导至螺旋冷却通道，以此实现了定子3和转子5的同步散热，与现有技术相比，大大提高了本发明的散热效果，有助于延长本发明的使用寿命，提高本发明的可靠性。

参见图1和图2，根据本发明上述的实施例，所述机壳包括壳体1和设在所述壳体1一端的端盖2，所述螺旋冷却通道设在所述壳体1上，所述换热腔7设在所述端盖2上。机壳采用上述结构，加工方便、装配效率高，将换热腔7设在端盖2上有助于降低机壳的加工工艺、节约生产成本，并且便于维护。

参见图1和图2，根据本发明上述的实施例，所述端盖2包括连接在一起的外盖22和内盖21，所述内盖21中部设有换热凹槽，所述换热凹槽的外侧设有两条导流凹槽，所述外壳12和内壳11连接后，所述换热凹槽与所述外壳12的内壁构成所述换热腔7，所述导流凹槽与所述外壳12的内壁构成导流通道10，所述换热腔7通过所述导流通道10与所述螺旋冷却通道连通。端盖2结构简单、装配方便、便于加工制造。

参见图1，根据本发明上述的实施例，所述螺旋冷却通道包括第一螺旋冷却通道61和第二螺旋冷却通道62，所述第一螺旋冷却通道61和所述第二螺旋冷却通道62均环绕在所述机壳上，所述第一螺旋冷却通道61的一端设有所述冷却介质入口63，所述第一螺旋冷却通道61的另一端与所述换热腔7连通，所述第二螺旋冷却通道62的一端设有所述冷却介质入口63，所述第二螺旋冷却通道62的另一端与所述换热腔7连通。该种结构方便了冷却介质入口63和冷却介质入口63的位置设定，可以将冷却介质入口63和冷却介质入口63设在机壳的同一侧或同一端，方便本发明与散热机构的装配，有助于扩大本发明的适用范围。

参见图1和图2，根据本发明上述的实施例，所述换热腔7上设有轴孔71，所述转轴4的一端插入所述轴孔71，所述转轴4与所述轴孔71之间设有密封圈8。密封圈8的设置保证了转轴4与轴孔71之间的密封性。

参见图1和图2，根据本发明上述的实施例，所述转轴4内设有导热介质腔41，所述导热介质腔41内设有导热介质9。本实施例中的导热介质9为浇注在导热介质腔41内的铜，凝固后形成与导热介质腔41贴合的固体铜。采用该种形式的导热介质9使得导热介质腔41的设置，对转轴4机械强度的影响可以忽略不计；导热介质腔41和导热介质9的设置有助于提高转轴4的导热效率，同时有助于加快转子5热量的传导。

参见图1和图2，根据本发明上述的实施例，所述导热介质腔41的长度小于所述转轴4长度的二分之一，至少部分所述导热介质腔41所处的转轴4区段位于所述换热腔7内。本实施例优选的导热介质腔41的长度为转轴4长度的三分之一，部分所述导热介质腔41所处的转轴4区段位于所述换热腔7内。该种结构减小了设置导热介质腔41的对转轴4机械强度的影响，并且有助于提高转轴4与换热腔7之间的导热效率。

参见图1和图2，根据本发明上述的实施例，所述转轴4的一端设有导热介质入口42，所述导热介质入口42与所述导热介质腔41连通。将导热介质入口42设在转轴4的一端，方便了导热介质9的设置，并且不会影响转轴4的机械强度。

参见图1和图2，根据本发明上述的实施例，位于所述换热腔7中的转轴4外壁上设有散热翅片43。此处的散热翅片43也可以为设有转轴4外壁上的散热柱等。有助于增加转轴4与换热腔7内冷却介质的接触面积，提高转轴4的导热效率，提升转轴4的冷却速度。

参见图1，根据本发明上述的实施例，所述壳体1包括内壳11与外壳12，所述外壳12套装在所述内壳11上，所述内壳11的外壁上设有螺旋凹槽，所述螺旋凹槽与所述外壳12的内壁构成所述螺旋冷却通道。同理，具体实施时，螺旋凹槽也可以设在外壳12的内壁上。本发明的壳体1采用上述结构，结构简单，装配方便，螺旋冷却通道的可靠性高，与环绕在壳体1外部的螺旋管式的螺旋冷却通道相比，本发明中的螺旋冷却通道不易被外界磕碰损伤，可靠性更高，与定子3的距离更近，冷却效果更好。

实施例二

本实施例与上述实施例一结构大致相同，唯有导热介质腔41的长度与转轴4长度之比不同，所述导热介质腔41的长度大于所述轴长度的二分之一，所述导热介质腔41包括相连通的第一导热介质腔41和第二导热介质腔41，所述第一导热介质腔41的内径大于所述第二导热介质腔41的内径，至少部分所述第一导热介质腔41所处的转轴4区段位于所述换热腔7内。该种结构减小了设置导热介质腔41的对转轴4机械强度的影响，并且有助于再次提高转轴4与换热腔7之间的传热速度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种定子转子同步冷却的电机，包括机壳、设在所述机壳内的定子、转子及转轴，其特征在于：所述机壳上设有螺旋冷却通道，所述螺旋冷却通道环绕在所述机壳上，所述机壳上设有换热腔，所述螺旋冷却通道与所述换热腔连通，部分所述转轴位于所述换热腔中，所述螺旋冷却通道上设有冷却介质入口和冷却介质出口；所述螺旋冷却通道包括第一螺旋冷却通道和第二螺旋冷却通道，所述第一螺旋冷却通道和所述第二螺旋冷却通道均环绕在所述机壳上，所述第一螺旋冷却通道的一端设有所述冷却介质入口，所述第一螺旋冷却通道的另一端与所述换热腔连通，所述第二螺旋冷却通道的一端设有所述冷却介质出口，所述第二螺旋冷却通道的另一端与所述换热腔连通；位于所述换热腔中的转轴外壁上设有散热翅片。

2.根据权利要求1所述的定子转子同步冷却的电机，其特征在于：所述机壳包括壳体和设在所述壳体一端的端盖，所述螺旋冷却通道设在所述壳体上，所述换热腔设在所述端盖上。

3.根据权利要求1所述的定子转子同步冷却的电机，其特征在于：所述换热腔上设有轴孔，所述转轴的一端插入所述轴孔。

4.根据权利要求1所述的定子转子同步冷却的电机，其特征在于：所述转轴内设有导热介质腔，所述导热介质腔内设有导热介质。

5.根据权利要求4所述的定子转子同步冷却的电机，其特征在于：所述导热介质腔的长度小于所述转轴长度的二分之一，至少部分所述导热介质腔所处的转轴区段位于所述换热腔内。

6.根据权利要求4所述的定子转子同步冷却的电机，其特征在于：所述导热介质腔的长度大于所述转轴长度的二分之一，所述导热介质腔包括相连通的第一导热介质腔和第二导热介质腔，所述第一导热介质腔的内径大于所述第二导热介质腔的内径，至少部分所述第一导热介质腔所处的转轴区段位于所述换热腔内。

7.根据权利要求4所述的定子转子同步冷却的电机，其特征在于：所述转轴的一端设有导热介质入口，所述导热介质入口与所述导热介质腔连通。

8.根据权利要求2所述的定子转子同步冷却的电机，其特征在于：所述壳体包括内壳与外壳，所述外壳套装在所述内壳上，所述内壳的外壁上设有螺旋凹槽，所述螺旋凹槽与所述外壳的内壁构成所述螺旋冷却通道。

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