CN112491206A - 一种电机冷媒冷却结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机冷媒冷却结构，包括机座、定子铁心和转子铁心，所述定子铁心通过过盈配合装配于所述机座的内部，所述转子铁心设于所述定子铁心的内部，所述机座设有冷媒入口以及与所述冷媒入口相连、用以供冷媒流动以冷却所述定位铁心的外圆面的冷媒流道，所述定子铁心的第一侧设有用以收容从所述冷媒流道的出口流出的冷媒的第一腔体，所述定子铁心和所述转子铁心之间形成有用以供所述第一腔体中的冷媒流入以冷却所述定子铁心的内圆面和所述转子铁心外圆面的气隙。上述电机冷媒冷却结构，装配结构简单，通过冷媒的流动，不仅能够实现对于定子的均匀冷却，而且可以实现对于转子的均匀冷却。

Description

一种电机冷媒冷却结构

技术领域

本发明涉及电机散热技术领域，特别涉及一种电机冷媒冷却结构。

背景技术

定子和转子是高速永磁电机能量转换的核心部件，定子由定子绕组和定子铁心组成，转子由转轴、转子铁心和永磁体组成。当定子三相绕组通入交变的对称三相电流时，定子绕组会产生热量；电机运行时，定子铁心产生交变磁通在铁心中引起损耗而发热，同时，也因产生电磁感应电流形成涡流而发热；此外，转子铁心和永磁体也会因为产生损耗而发热。如果电机定子铁心内部温度过高，定子绕组的线包等部分容易老化，影响电气绝缘性能，而转子内部温度过高，转子永磁体长期在高温环境下工作，会引起退磁现象。因此，在电机设计过程中需要考虑对定子和转子进行冷却。

目前，针对定、转子的冷却方式有多种，比如在机座上端设置水冷通道以及设于机座内并与水冷通道相对应的水冷套，也有采用水冷的电机机座，其中包括内筒、外筒、设置于外筒的进出水口、设置于内筒以及呈现镜像布置的隔水筋，外筒密封套装在内筒上，形成冷却水的流道。然而，现有技术中设计的冷却结构及具有该冷却结构的电机冷却区域仅仅限于定子外圆，对于功率较大、发热量比较大的电机，无法均匀冷却电机定子，并且电机转子也得不到冷却，若要进行冷却的话，需要结合别的电机冷却方式，这样就使得电机的冷却系统相当复杂。

因此，如何避免电机无法满足定、转子的冷却需求，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电机冷媒冷却结构，装配结构简单，能够实现对于定子和转子的均匀冷却。

为实现上述目的，本发明提供一种电机冷媒冷却结构，包括机座、定子铁心和转子铁心，所述定子铁心通过过盈配合装配于所述机座的内部，所述转子铁心设于所述定子铁心的内部，所述机座设有冷媒入口以及与所述冷媒入口相连、用以供冷媒流动以冷却所述定子铁心的外圆面的冷媒流道，所述定子铁心的第一侧设有用以收容从所述冷媒流道的出口流出的冷媒的第一腔体，所述定子铁心和所述转子铁心之间形成有用以供所述第一腔体中的冷媒流入以冷却所述定子铁心的内圆面和所述转子铁心外圆面的气隙。

可选地，所述定子铁心的第一侧设有前端轴承以及与所述机座固接的前端盖，所述前端盖和所述前端轴承二者形成所述第一腔体，所述前端轴承远离所述定子铁心的一侧设有用以防止所述第一腔体中的冷媒泄露的第一轴端密封。

可选地，所述定子铁心的第二侧设有后端轴承以及与所述机座固接的后端盖，所述后端盖和所述后端轴承形成有用以收容从所述气隙流出的冷媒的第二腔体。

可选地，所述后端轴承远离所述定子铁心的一侧设有用以防止所述第二腔体中的冷媒泄露的第二轴端密封。

可选地，所述第二腔体的底部设有用以供冷媒流出的冷媒出口。

可选地，所述冷媒入口设于所述机座的底部、且位于所述机座靠近所述冷媒出口的一端，所述冷媒流道的出口设于所述机座的顶部、且位于所述机座远离所述冷媒出口的一端。

可选地，所述冷媒入口的轴线平行于所述冷媒出口的轴线。

可选地，所述冷媒流道具体为蛇形弯曲结构的流道。

可选地，所述定子铁心的内壁设有多个沿周向分布、用以供冷媒流动以实现冷却所述定子铁心的轴向通道。

可选地，所述机座的所述冷媒流道经铸造一体成型。

相对于上述背景技术，本发明实施例所提供的电机冷媒冷却结构，包括机座、定子铁心和转子铁心，定子铁心通过过盈配合装配于机座的内部，转子铁心设于定子铁心的内部，进一步地，机座设有冷媒入口和冷媒流道，其中，冷媒流道与冷媒入口相连，冷媒流道用于供冷媒流动以冷却定位铁心的外圆面，同时，定子铁心的第一侧设有第一腔体，第一腔体用于收容从冷媒流道的出口流出的冷媒，定子铁心和转子铁心之间形成有气隙，气隙用于供第一腔体中的冷媒流入以冷却定子铁心的内圆面和转子铁心外圆面。可以看出，冷媒从冷媒入口进入机座，冷媒沿着冷媒流道流动，以实现对定子铁心整个外圆面的冷却，然后，冷媒从流道出口进入第一腔体内并对定子铁心和转子的前端面进行冷却，随后，冷媒再流入定子铁心和转子铁心之间的气隙中，从而实现对于定子铁心的内圆面和转子铁心的外圆面的冷却。这样一来，相较于现有技术中只能对定子实现冷却的设置方式，本发明实施例所提供的电机冷媒冷却结构，装配结构简单，通过冷媒的流动，不仅能够实现对于定子的均匀冷却，而且可以实现对于转子的均匀冷却。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的电机冷媒冷却结构的冷却示意图；

图2为图1中A-A的剖面结构示意图。

其中：

1-第一轴端密封、2-转子、3-前端盖、4-机座、5-冷媒流道、51-出口、6-定子铁心、7-转子铁心、8-后端轴承、9-后端盖、10-冷媒出口、11-冷媒入口、12-前端轴承。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

本发明的核心是提供一种电机冷媒冷却结构，装配结构简单，能够实现对于定子和转子的均匀冷却。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是，下文所述的“上端、下端、左侧、右侧”等方位词都是基于说明书附图所定义的。

请参考图1和图2，图1为本发明实施例所提供的电机冷媒冷却结构的冷却示意图；图2为图1中A-A的剖面结构示意图。其中，图1中箭头方向即为冷媒的流动方向。

本发明实施例所提供的电机冷媒冷却结构，包括机座4、定子铁心6和转子铁心7，定子铁心6通过过盈配合装配于机座4的内部，转子铁心7同轴设置于定子铁心6的内部。

需要说明的是，机座4的内孔为圆柱面，此为与定子铁心6的装配面，其直径比定子铁心6的外圆柱面的直径小，装配时需要加热机座4，使得机座4内孔受热膨胀，这样装配上定子铁心6之后，温度冷却至常温时，机座4的内孔与定子铁心6形成了一定的过盈量，此时的过盈量需要满足能够传递电机工作过程中最大转矩的要求，并且要有足够的安全裕量。

进一步地，机座4设有冷媒入口11和冷媒流道5，其中，冷媒流道5与冷媒入口11相连，冷媒流道5用于供冷媒流动以冷却定位铁心的外圆面，该冷媒流道5优选为设于机座4内壁的凹槽，凹槽分布于机座4的360°的内圆柱面上，凹槽的结构优选为蛇形弯曲结构或者多个S形结构组合而成的往复式结构。

需要注意的是，上述设于机座4上的冷媒流道5可以设置为经铸造一体成型。当定子铁心6通过过盈配合的方式装配到机座4上时，定子铁心6即可与冷媒流道5共同形成用于供冷媒流动的空腔。

此外，定子铁心6的第一侧(如图1所示的左侧)设有前端轴承12以及与机座4固接的前端盖3，前端盖3和前端轴承12二者形成第一腔体，位于定子铁心6第一侧的第一腔体用于收容从冷媒流道5的出口51流出的冷媒，同时，前端轴承12远离定子铁心6的一侧设有第一轴端密封1，第一轴端密封1用于防止第一腔体中的冷媒泄露，从而保证气密封。

更进一步地，定子铁心6和转子铁心7之间形成有气隙，气隙用于供第一腔体中的冷媒流入以冷却定子铁心6的内圆面和转子铁心7外圆面。该气隙形成于定子铁心6的内圆面与转子铁心7的外圆面之间，尺寸可以由现有技术中定子与转子2的装配关系确定。

可以看出，冷媒从冷媒入口11进入机座4，冷媒沿着冷媒流道5流动，以实现对定子铁心6360°的外圆面冷却，然后，冷媒从流道出口51进入第一腔体内并对定子铁心6和转子2的前端面进行冷却，随后，冷媒再流入定子铁心6和转子铁心7之间的气隙中，从而实现对于定子铁心6的内圆面和转子铁心7的外圆面的冷却。

这样一来，相较于现有技术中只能对定子实现冷却的设置方式，本发明实施例所提供的电机冷媒冷却结构，装配结构简单，通过冷媒的流动，不仅能够实现对于定子的均匀冷却，而且可以实现对于转子2的均匀冷却。

相应地，定子铁心6的第二侧(如图1所示的右侧)设有后端轴承8以及与机座4固接的后端盖9，后端盖9和后端轴承8形成有第二腔体，第二腔体用于收容从气隙流出的冷媒，进入第二腔体中的冷媒可以实现对于定子铁心6和转子2的后端面的冷却。此外，第二腔体的底部还设有用于供冷媒流出的冷媒出口10，冷媒出口10可以设置机座4的后端位置。这样一来，由定子铁心6和转子铁心7之间的气隙流出的冷媒可以进入第二腔体中，而后通过冷媒出口10排出电机。

为了保证气密封，上述后端轴承8远离定子铁心6的一侧设有第二轴端密封，第二轴端密封用于防止第二腔体中的冷媒泄露。

当然，根据实际需要，冷媒入口11可以设于机座4的底部、且位于机座4靠近冷媒出口10的一端，冷媒入口11的轴线沿竖直方向设置，冷媒流道5的出口51设于机座4的顶部、且位于机座4远离冷媒出口10的一端。由冷媒入口11进入的冷媒通过冷媒流道5并经冷媒流道5的出口51流出的过程中，可以沿定子铁心6的外周方向实现对于定子铁心6的360°的外圆面实现冷却。当然，冷媒出口10的轴线可以设置为与冷媒入口11的轴线平行。

为了优化上述实施例，定子铁心6的内壁设有多个沿周向分布的轴向通道，任一轴向通道沿定子铁心6的轴向贯通，轴向通道用于供冷媒流动以实现冷却定子铁心6。

具体地说，制作时，在任一定子冲片的合适位置冲制一圈沿周向均布的孔，由这样的定子冲片叠压形成的定子铁心6就会形成一圈沿周向均布的轴向通道，这样一来，冷媒流过时，还能对定子铁心6的内部进行冷却，这样可以大大提高冷却效果。

需要说明的是，上述冷媒一般为R134a(1，1，1，2-四氟乙烷)是一种使用最广泛的中低温环保制冷剂，它具有良好的综合性能，包括易蒸发、不导电的性质。

综上，电机运行时，冷媒从机座4下方的冷媒入口11进入冷媒流道5(可以从冷媒入口11泵入冷媒)，沿着冷媒流道5对定子铁心6和定子绕组进行冷却，并从位于电机前端的流道的出口51处流出至第一腔体中，然后，经过定子铁心6和转子铁心7中间的气隙，对定子铁心6、转子铁心7和永磁体进行冷却，最后在电机后端的第二腔体汇集，从机座4后端的冷媒出口10流出，这样即可完成整个循环。这样一来，整个电机的定子铁心6、转子2能够实现均匀的冷却，避免出现局部温度过高，影响电机性能的问题。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的电机冷媒冷却结构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电机冷媒冷却结构，包括机座(4)、定子铁心(6)和转子铁心(7)，所述定子铁心(6)通过过盈配合装配于所述机座(4)的内部，所述转子铁心(7)设于所述定子铁心(6)的内部，其特征在于，所述机座(4)设有冷媒入口(11)以及与所述冷媒入口(11)相连、用以供冷媒流动以冷却所述定子铁心(6)的外圆面的冷媒流道(5)，所述定子铁心(6)的第一侧设有用以收容从所述冷媒流道(5)的出口(51)流出的冷媒的第一腔体，所述定子铁心(6)和所述转子铁心(7)之间形成有用以供所述第一腔体中的冷媒流入以冷却所述定子铁心(6)的内圆面和所述转子铁心(7)外圆面的气隙。

2.如权利要求1所述的电机冷媒冷却结构，其特征在于，所述定子铁心(6)的第一侧设有前端轴承(12)以及与所述机座(4)固接的前端盖(3)，所述前端盖(3)和所述前端轴承(12)二者形成所述第一腔体，所述前端轴承(12)远离所述定子铁心(6)的一侧设有用以防止所述第一腔体中的冷媒泄露的第一轴端密封(1)。

3.如权利要求2所述的电机冷媒冷却结构，其特征在于，所述定子铁心(6)的第二侧设有后端轴承(8)以及与所述机座(4)固接的后端盖(9)，所述后端盖(9)和所述后端轴承(8)形成有用以收容从所述气隙流出的冷媒的第二腔体。

4.如权利要求3所述的电机冷媒冷却结构，其特征在于，所述后端轴承(8)远离所述定子铁心(6)的一侧设有用以防止所述第二腔体中的冷媒泄露的第二轴端密封。

5.如权利要求4所述的电机冷媒冷却结构，其特征在于，所述第二腔体的底部设有用以供冷媒流出的冷媒出口(10)。

6.如权利要求5所述的电机冷媒冷却结构，其特征在于，所述冷媒入口(11)设于所述机座(4)的底部、且位于所述机座(4)靠近所述冷媒出口(10)的一端，所述冷媒流道(5)的出口(51)设于所述机座(4)的顶部、且位于所述机座(4)远离所述冷媒出口(10)的一端。

7.如权利要求6所述的电机冷媒冷却结构，其特征在于，所述冷媒入口(11)的轴线平行于所述冷媒出口(10)的轴线。

8.如权利要求1-7任意一项所述的电机冷媒冷却结构，其特征在于，所述冷媒流道(5)具体为蛇形弯曲结构的流道。

9.如权利要求1-7任意一项所述的电机冷媒冷却结构，其特征在于，所述定子铁心(6)的内壁设有多个沿周向分布、用以供冷媒流动以实现冷却所述定子铁心(6)的轴向通道。

10.如权利要求8所述的电机冷媒冷却结构，其特征在于，所述机座(4)的所述冷媒流道(5)经铸造一体成型。

Images