CN110247489A - 一种具有定子主绝缘水道冷却系统的高速永磁同步电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有定子主绝缘水道冷却系统的高速永磁同步电机，包括定子机座以及设置在定子机座内的定子铁心和转子铁心，所述定子机座内设置有定子铁心，所述转子铁心设置于定子铁心内壁且与定子铁心之间留有空隙，所述定子铁心上设置有定子绕组，所述定子绕组包裹有主绝缘，所述主绝缘外包裹有定子主绝缘水道。本发明结构简单，冷却效果好，解决了高速永磁同步电机散热条件差的问题，在降低高速永磁同步电机结构件温升的同时提高了高速永磁同步电机的运行可靠性。

Description

一种具有定子主绝缘水道冷却系统的高速永磁同步电机
技术领域
本发明属于电机技术领域，具体涉及一种具有定子主绝缘水道冷却系统的高速永磁同步电机。
背景技术
高速永磁同步电机可直接与工作机或负载相连，具有体积小、功率密度大、效率高、动态响应快等优点，广泛应用在离心压缩机、飞轮储能、真空泵等工业领域和飞机、航母能源系统等军事领域，鉴于其在重大工业领域及国防军事领域的广泛应用前景，高速永磁同步电机已成为各行各业竞相关注的对象。
高速永磁同步电机设计时不仅要满足电磁性能和机械特性的要求，还需要满足冷却与温升的要求。对于高速永磁同步电机而言，由于其较高的转速，永磁体不能承受高速旋转产生的拉应力，必须对永磁体采取保护措施。鉴于高速永磁同步电机体积小，转子多采用实心整体结构，损耗密度大，散热条件差，容易造成永磁体不可逆失磁，因此有效的散热和冷却方式，是确保电机各结构件运行在较低温升，提高电机功率的有效手段，已成为高速永磁同步电机设计中的关键问题。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术中存在的问题，提供一种具有定子主绝缘水道冷却系统的高速永磁同步电机，解决了高速永磁同步电机散热条件差的问题，在降低高速永磁同步电机结构件温升的同时提高了高速永磁同步电机的运行可靠性。
本发明采用的技术方案如下：
一种具有定子主绝缘水道冷却系统的高速永磁同步电机，包括定子机座以及设置在定子机座内的定子铁心和转子铁心，定子机座内设置有定子铁心，转子铁心设置于定子铁心内壁且与定子铁心之间留有空隙，定子铁心上设置有定子绕组，定子绕组包裹有主绝缘，主绝缘外包裹有定子主绝缘水道。
进一步地，定子绕组包括定子上层绕组和定子下层绕组，定子上层绕组下方和定子下层绕组上方均设置有层间绝缘。
进一步地，定子机座内壁设置有螺旋水道，螺旋水道设置在定子机座与定子铁心之间。
进一步地，转子铁心外壁上设置有偶数个均匀分布的永磁体，永磁体的外壁上设置有永磁体护套，永磁体护套为碳纤维的高强度永磁体护套。
进一步地，转子铁心表面设置有均匀分布的转子轴向通风缝隙，转子轴向通风缝隙与永磁体的内表面接触。
进一步地，转子铁心内设置有转轴，转轴通过设置在定子机座上的轴承与定子机座转动连接，转子铁心和转轴为一体化结构，材料为导磁的高强度碳素钢。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明结构简单，通过设置主绝缘水道和螺旋水道，对电机进行有效冷却，带走电机结构件的热量，解决了高速永磁同步电机散热条件差、温升高的问题，在降低高速永磁同步电机结构件温升的同时提高了高速永磁同步电机的运行可靠性；
2、本发明在永磁体的外壁上安装材料为碳纤维的高强度永磁体护套，防止了永磁体因受到巨大的离心力而发生损坏；
3、本发明的转子铁心与转轴为一体化导磁的高强度碳素钢结构，提高了电机的机械强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明的高速永磁同步电机的轴向剖视图；
图2为本发明的高速永磁同步电机的周向剖视图；
图3为本发明的高速永磁同步电机的定子槽内周向剖视图；
图4为本发明的设置有转子轴向通风缝隙的高速永磁同步电机的周向剖视图；
图中标记：1-定子机座，2-螺旋水道，3-定子铁心，4-定子绕组，41-定子上层绕组，42-定子下层绕组，5-定子主绝缘水道，6-转子铁心，7-永磁体，8-永磁体护套，9-转轴，10-轴承，11-主绝缘，12-层间绝缘，13-转子轴向通风缝隙。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本发明较佳实施例提供的一种具有定子主绝缘水道冷却系统的高速永磁同步电机，包括定子机座1以及设置在定子机座1内的定子铁心3和转子铁心6，定子机座1内设置有定子铁心3，转子铁心6设置于定子铁心3内壁且与定子铁心3之间留有空隙，定子铁心3上设置有定子绕组4，定子绕组4包裹有主绝缘11，主绝缘11外包裹有定子主绝缘水道5。
如图1、图2和图3所示，其中，定子绕组4包括定子上层绕组41和定子下层绕组42，定子上层绕组41下方和定子下层绕组上方均设置有层间绝缘12。
其中，定子机座1内壁设置有螺旋水道2，螺旋水道2设置在定子机座1与定子铁心3之间，螺旋水道2中通入冷却水，可以有效地对电机进行冷却。
其中，转子铁心6外壁上设置有偶数个均匀分布的永磁体7，永磁体7的外壁上设置有永磁体护套8，由于高速永磁同步电机转速较高，永磁体7不能承受高速旋转产生的拉应力，必须对永磁体采取保护措施，即在永磁体7的外壁上安装材料为碳纤维的高强度永磁体护套8，防止了永磁体7因受到巨大的离心力而发生损坏。
其中，转子铁心6内设置有转轴9，转轴9通过设置在定子机座1上的轴承10与定子机座1转动连接，转子铁心6与转轴9采用一体化结构，其材料为导磁的高强度碳素钢，提高了电机的机械强度。
实施例2
本发明较佳实施例提供的一种具有定子主绝缘水道冷却系统的高速永磁同步电机，包括定子机座1以及设置在定子机座1内的定子铁心3和转子铁心6，定子机座1内设置有定子铁心3，转子铁心6设置于定子铁心3内壁且与定子铁心3之间留有空隙，定子铁心3上设置有定子绕组4，定子绕组4包裹有主绝缘11，主绝缘11外包裹有定子主绝缘水道5，定子主绝缘水道5的冷却系统可以有效地提高电机冷却效果，带走电机结构件的热量。
如图4所示，其中，定子绕组4包括定子上层绕组41和定子下层绕组42，定子上层绕组41下方和定子下层绕组上方均设置有层间绝缘12。
其中，定子机座1内壁设置有螺旋水道2，螺旋水道2设置在定子机座1与定子铁心3之间，螺旋水道2中通入冷却水，可以有效地对电机进行冷却。
其中，转子铁心6外壁上设置有偶数个均匀分布的永磁体7，永磁体7的外壁上设置有永磁体护套8，由于高速永磁同步电机转速较高，永磁体7不能承受高速旋转产生的拉应力，必须对永磁体采取保护措施，即在永磁体7的外壁上安装材料为碳纤维的高强度永磁体护套8，防止了永磁体7因受到巨大的离心力而发生损坏。
其中，转子铁心6表面设置有均匀分布的转子轴向通风缝隙13，转子轴向通风缝隙13与永磁体7的内表面接触，转子轴向通风缝隙13不仅可以有效地带走永磁体7和转子铁心6的热量，提高永磁体7的抗退磁能力，还可以削弱转子铁心6的涡流效应，降低转子铁心6的涡流损耗。
其中，转子铁心6内设置有转轴9，转轴9通过设置在定子机座1上的轴承10与定子机座1转动连接，转子铁心6与转轴9采用一体化结构，其材料为导磁的高强度碳素钢，提高了电机的机械强度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有定子主绝缘水道冷却系统的高速永磁同步电机，其特征在于：包括定子机座(1)以及设置在定子机座(1)内的定子铁心(3)和转子铁心(6)，所述定子机座(1)内设置有定子铁心(3)，所述转子铁心(6)设置于定子铁心(3)内壁且与定子铁心(3)之间留有空隙，所述定子铁心(3)上设置有定子绕组(4)，所述定子绕组(4)包裹有主绝缘(11)，所述主绝缘(11)外包裹有定子主绝缘水道(5)。
2.根据权利要求1所述的具有定子主绝缘水道冷却系统的高速永磁同步电机，其特征在于：所述定子绕组(4)包括定子上层绕组(41)和定子下层绕组(42)，所述定子上层绕组(41)下方和定子下层绕组上方均设置有层间绝缘(12)。
3.根据权利要求1所述的具有定子主绝缘水道冷却系统的高速永磁同步电机，其特征在于：所述定子机座(1)内壁设置有螺旋水道(2)，所述螺旋水道(2)设置在定子机座(1)与定子铁心(3)之间。
4.根据权利要求1所述的具有定子主绝缘水道冷却系统的高速永磁同步电机，其特征在于：所述转子铁心(6)外壁上设置有偶数个均匀分布的永磁体(7)，所述永磁体(7)的外壁上设置有永磁体护套(8)。
5.根据权利要求4所述的具有定子主绝缘水道冷却系统的高速永磁同步电机，其特征在于：所述转子铁心(6)表面设置有均匀分布的转子轴向通风缝隙(13)，所述转子轴向通风缝隙(13)与所述永磁体(7)的内表面接触。
6.根据权利要求1所述的具有定子主绝缘水道冷却系统的高速永磁同步电机，其特征在于：所述转子铁心(6)内设置有转轴(9)，所述转轴(9)通过设置在定子机座(1)上的轴承(10)与定子机座(1)转动连接。
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