CN112564340B - 中间通风的空水冷却高速电机结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种中间通风的空水冷却高速电机结构，中间通风的空水冷却高速电机结构包括转子、定子铁芯、水冷套、气冷套以及涡流风机，所述转子穿设所述定子铁芯，所述水冷套套装在所述定子铁芯外侧，所述气冷套套装在所述水冷套外侧，所述定子铁芯包括轴向布置在定子铁芯中间的定子铁芯骨架，所述定子通风骨架上开设有多个通风槽，所述通风槽的两侧分别连通所述定子铁芯和所述水冷套上的径向通风孔，所述涡流风机进出口分别与所述气冷套内外环形气道连通，并用于提供空气内循环动力。本发明提供了一种散热性能良好的高速电机。

Description

中间通风的空水冷却高速电机结构

技术领域

本发明涉及高速电机领域，尤其涉及一种中间通风的空水冷却高速电机结构。

背景技术

高速电机具有体积小、功率密度大和效率高的特点，这也造成其单位体积的损耗大，有限体积内的散热面积小，使得高速电机普遍存在散热困难的问题，而温度升高，不仅会导致高速电机的性能衰减，还会有永磁退磁和绝缘损坏的风险，因此散热限制了电机功率密度的进一步提升。

而采用何种冷却方式直接影响到电机的稳定运行，目前常用的方式可分为两种：第一种为开放式风冷结构，空气由风机吸入电机再由风口排出，这种结构最明显的缺点就是防护等级较低，对应用环境限制较大；第二种为完全封闭结构，电机内外无空气及其他流体介质的交换，热量主要依靠热传导最终到达机壳，机壳热量再由外部风冷或水冷带走，这种散热方式容易造成内部热量堆积形成热岛。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种中间通风的空水冷却高速电机结构，旨在解决高速电机散热较差的问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种中间通风的空水冷却高速电机结构包括转子、定子铁芯、水冷套、气冷套以及涡流风机，所述转子穿设所述定子铁芯，所述水冷套套装在所述定子铁芯外侧，所述气冷套套装在所述水冷套外侧，所述定子铁芯包括轴向布置在定子铁芯中间的定子通风骨架，所述定子通风骨架上开设有多个径向通风槽，所述径向通风槽的两侧分别连通所述定子铁芯和所述水冷套上的径向通风孔，所述涡流风机的进出口分别与所述气冷套的内外环形气道连通，并用于提供空气内循环动力；

所述气冷套包括第二环状本体，所述第二环状本体的轴心处开设有安装孔，所述水冷套穿设在所述安装孔内，在所述气冷套中部沿周向开设有环状集气通道，所述环状集气通道包括第一气道以及第二气道，所述第一气道位于所述第二气道外侧，沿所述气冷套的轴向开设有若干轴向通风孔，所述轴向通风孔位于所述安装孔的内壁面与所述第二环状本体的外壁面之间且与所述第一气道连通，所述径向通风孔的两侧分别与所述定子通风骨架上的径向通风槽和所述第二气道连通，所述涡流风机的出气口与所述第一气道连通，所述涡流风机的进气口与所述第二气道连通。

在一实施例中，所述定子通风骨架包括第一环状本体，所述第一环状本体内开设有所述径向通风槽，所述径向通风槽自所述第一环状本体的外侧壁至所述第一环状本体的轴心处延伸。

在一实施例中，所述中间通风的空水冷却高速电机结构还包括外部循环水系统，所述外部循环水系统与所述水冷套连通，并用于提供一定温度和流量的冷却水。

在一实施例中，所述水冷套设置有螺旋水槽，所述螺旋水槽与所述外部循环水系统连通。

本发明的技术方案中，该中间通风的空水冷却高速电机结构包括转子、定子铁芯、水冷套、气冷套以及涡流风机，高速电机运行时，由定子产生的热量一部分能够通过定子铁芯与水冷套的接触面发生热交换，使得热量由定子铁芯进入水冷套，进而通过水冷套内的冷却水将热量带走散去，并且在该高速电机运行时，转子表面热量和定子绕组端部的一部分热量由内循环空气通过定子通风骨架穿入气冷套中，而热空气与气冷套发生热交换，热量由空气穿入气冷套，再通过气冷套与水冷套的接触面穿入水冷套，由水冷套内的冷却水将热量带走散去，因而在本发明中，同时采取气冷和水冷的方式对高速电机进行散热，能够提升换热效率提高高速电机散热性能并降低电机内部温度。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例的中间通风的空水冷却高速电机结构的剖面示意图；

图2为本发明实施例的定子通风骨架的结构示意图；

图3为本发明实施例的气冷套的结构示意图；

图4为定子通风骨架、水冷套、气冷套的中部截面图。

附图标号说明：10、转子；20、水冷套；21、螺旋水槽；22、径向通风孔；30、气冷套；31、第二环状本体；32、安装孔；33、环状集气通道；331、第一气道；332、第二气道；34、轴向通风孔；40、定子铁芯；41、第一环状本体；42、通孔；43、径向通风槽；44、定子通风骨架50、涡流风机；60、外部循环水系统。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

并且，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提供一种中间通风的空水冷却高速电机结构。

如图1-4所示，本发明实施例提供的中间通风的空水冷却高速电机结构包括转子10、定子铁芯40、水冷套20、气冷套30以及涡流风机，所述定子铁芯40套装在所述转子10上，所述水冷套20套装在所述定子铁芯40外侧，所述水冷套20套装在所述气冷套30外侧，所述定子铁芯40包括轴向设置于所述定子铁芯40中间的定子通风骨架44，所述定子通风骨架44上开设有多个径向通风槽43，所述径向通风槽43的两侧分别与所述定子铁芯40和所述水冷套20连通，所述涡流风机与所述气冷套30连通并用于提供空心内循环动力。

在本实施例中，该中间通风的空水冷却高速电机结构包括转子10、定子铁芯40、水冷套20、气冷套30，定子铁芯40产生的热量能够通过定子铁芯40与水冷套20的接触面发生热交换，使得热量由定子铁芯40进入水冷套20，进而通过水冷套20进行散热，并且在该高速电机使用时，定子铁芯40的热量由涡流电机吹出时，其形成的热空气会通过定子通风骨架44穿入气冷套30中，而热空气与气冷套30发生热交换，热量由空气穿入气冷套30，再通过气冷套30与水冷套20的接触面穿入水冷套20，由水冷套20进行散热，因而在本发明中，同时采取气冷和水冷的方式对高速电机进行散热，能够提升换热效率提高高速电机散热性能并降低电机内部温度，其中，定子通风骨架44与定子铁芯40为一体式结构，与定子冲片一起叠压制备而成，以实现中间通风的功能。

其中，请参考图2，所述定子通风骨架44包括第一环状本体41，所述第一环状本体41的轴心处开设有通孔42，所述定子铁芯40穿设在所述通孔42中，所述径向通风槽43自所述第一环状本体41的侧壁至所述第一环状本体41的轴心处延伸。在本实施例中，通过在定子通风骨架44上开设多个径向通风槽43，并令径向通风槽43自第一环状本体41的侧壁至第一环状本体41的轴心处延伸，从而使得定子铁芯40处散发的热量能够通过径向通风槽43朝外侧进行散热。

进一步地，在一实施例中，所述中间通风的空水冷却高速电机结构还包括外部循环水系统60，所述外部循环水系统60与所述水冷套20连通并用于提供冷却水。在本实施例中，当定子铁芯40产生的热量与水冷套20的接触面热交换时，可通过外部循环水系统60对水冷套20内的水进行更换，从而使得水冷套20内已换热的水能够得到更换，从而提升水冷套20的换热效率。

其中，外部循环水系统60的水通过所述水冷套20设置的螺旋水槽21进行更换，其中，螺旋水槽21的形状呈螺旋状，螺旋状能够增大接触面积，以进一步提高散热性能。

请参考图1与3，所述气冷套30包括第二环状本体31，所述第二环状本体31的轴心处开设有安装孔32，所述水冷套20穿设在所述安装孔32内，沿所述气冷套30的周向开设有环状集气通道33，沿所述气冷套30的轴向开设有若干轴向通风孔34，所述轴向通风孔34位于所述安装孔32的内壁面与所述第二环状本体31的外壁面之间，并且所述水冷套20上开设有径向通风孔22，所述径向通风孔22的两侧分别与所述径向通风槽43和所述环状集气通道33连通。

在本实施例中，径向通风槽43通过水冷套20上的径向通风孔22与气冷套30的环形集气通道连通，从而使得涡流风机50带动热空气由定子铁芯40处通过环状集气通道33带入气冷套30内，从而能够提升换热效率，降低电机内部温度。进一步地，请参考图4，所述环状集气通道33包括第一气道331以及第二气道32，所述第一气道331位于所述第二气道332外侧，从而通过设置多个气道对热量进行散发，进一步提升换热效率。

并且同时考虑了电机内部气压对轴承密封的影响，主要体现为气冷套30环形集气通道的轴向布置位置，既控制了换热通道的长度，也避免了循环风机抽气时负压所造成的轴承密封漏油。

同时，所述涡流风机50的出气口与所述第一气道331连通，所述涡流风机50的进气口与所述第二气道332连通，第二气道332通过定子通风骨架44的径向通风孔22与径向通风槽43连通，此种结构布置可以避免电机定子靠两端轴承座位置出现负压漏油的问题。具体地，径向通风槽43为定子通风骨架44的轴心内孔。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种中间通风的空水冷却高速电机结构，其特征在于，所述中间通风的空水冷却高速电机结构包括转子、定子铁芯、水冷套、气冷套以及涡流风机，所述转子穿设所述定子铁芯，所述水冷套套装在所述定子铁芯外侧，所述气冷套套装在所述水冷套外侧，所述定子铁芯包括轴向布置在定子铁芯中间的定子通风骨架，所述定子通风骨架上开设有多个径向通风槽，所述径向通风槽的两侧分别连通所述定子铁芯和所述水冷套上的径向通风孔；

所述气冷套包括第二环状本体，所述第二环状本体的轴心处开设有安装孔，所述水冷套穿设在所述安装孔内，在所述气冷套中部沿周向开设有环状集气通道，所述环状集气通道包括第一气道以及第二气道，所述第一气道位于所述第二气道外侧，沿所述气冷套的轴向开设有若干轴向通风孔，所述轴向通风孔位于所述安装孔的内壁面与所述第二环状本体的外壁面之间且与所述第一气道连通，所述径向通风孔的两侧分别与所述定子通风骨架上的径向通风槽和所述第二气道连通，所述涡流风机的出气口与所述第一气道连通，所述涡流风机的进气口与所述第二气道连通。

2.根据权利要求1所述的中间通风的空水冷却高速电机结构，其特征在于，所述定子通风骨架包括第一环状本体，所述第一环状本体内开设有所述径向通风槽，所述径向通风槽自所述第一环状本体的外侧壁至所述第一环状本体的轴心处延伸。

3.根据权利要求1所述的中间通风的空水冷却高速电机结构，其特征在于，所述中间通风的空水冷却高速电机结构还包括外部循环水系统，所述外部循环水系统与所述水冷套连通，并用于提供一定温度和流量的冷却水。

4.根据权利要求3所述的中间通风的空水冷却高速电机结构，其特征在于，所述水冷套设置有螺旋水槽，所述螺旋水槽与所述外部循环水系统连通。

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