CN112803677A - 一种具有内部蒸发冷却系统的电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有内部蒸发冷却系统的电机，包括定子，所述定子固定于壳体内部，所述定子的定子槽内部嵌有绕组，内侧设有转子，所述转子安装于转轴上，所述转轴一端连接轴承座，所述转轴另一端连接轴承座Ⅰ，所述轴承座Ⅰ固定于右端盖中，所述右端盖密封连接壳体右端，所述轴承座左右两侧分别设有电机风扇和驱动风扇，所述驱动风扇安装于转轴上，所述壳体内部安装有冷却液驱动装置，所述定子上开有定子气态冷却介质通道，所述转子上开有转子气态冷却介质通道，所述壳体上开有外壳气态冷却介质通道。本装置的蒸发冷却介质直接冷却电机内部，包括定子铁芯、绕线、转子和转子内部的线圈或磁钢等，冷却速度快、均匀，冷却效果好。

Description

一种具有内部蒸发冷却系统的电机
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种具有内部蒸发冷却系统的电机。
背景技术
电机在进行能量转换的时候必然有损耗，这些损耗会转化为热量，从而导致了电机温度的上升。随着电机力矩、转速等性能的提高，产生的热量会显著增大。如果不能及时有效的带走热量，会引起电机温度的升高，危害电机的安全、降低电机的效率。同时，电机一般采用壳体冷却方式，如自然冷却壳体、风冷壳体、水冷壳体等方式，热量由电机内部层层传递到壳体，导致电机内部散热不及时、转子和定子绕组等关键部件温度过高。所以及时、有效的带走电机内部热量是保证电机安全运行、提高电机效率的重要保证。
为了直接带走电机内部热量，现在的电机内部冷却方式主要有风冷、油冷和蒸发冷却等方式。其中电机内部封闭式风冷是依靠转轴部件的旋转带动空气流动，冷却效果差；电机内部开放式风冷是采用外部输入冷却气体的方式，冷却效果较好，但是需要风量大、内部风冷通道多，电机密封性差，同时需要提供外部动力回路，配套设备多；电机内部油冷，主要有全浸泡式、定子浸泡式、定子端部喷油等方式，冷却效果好，但是需要提供外部动力回路、冷却回路等，配套设备多、结构复杂、成本高。
蒸发冷却技术是利用冷却介质的吸热气化、放热液化原理进行冷却。其制冷速度快、冷却功率大且耗能少，以此原理制成的换热器如空调、热管早已得到了非常广泛的应用。
电机内部蒸发冷却技术可直接冷却绕组等热源，具有冷却速度快、冷却效果好等优点。同时采用高绝缘、低沸点、安全、环保无毒的蒸发冷却介质，保证了电机内部冷却的高效和安全。然而，目前蒸发冷却技术在电机冷却上的应用很少，主要原因是现有的技术方案结构复杂、配套设备多、体积大、制造成本和维护成本很高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有内部蒸发冷却系统的电机，以解决上述背景技术中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有内部蒸发冷却系统的电机，包括定子，所述定子固定于壳体内部，所述壳体外部套有冷却外壳，所述定子的定子槽内部嵌有绕组，内侧设有转子，所述转子安装于转轴上，所述转子与定子之间设有气隙，所述转轴一端连接轴承座，所述轴承座通过轴承支架固定于壳体内壁，所述转轴另一端连接轴承座Ⅰ，所述轴承座Ⅰ固定于右端盖中，所述右端盖密封连接壳体右端，所述轴承座左右两侧分别设有电机风扇和驱动风扇，所述电机风扇连接左端盖，位于轴承支架左侧，所述左端盖密封连接冷却壳体左端，所述驱动风扇安装于转轴上，所述壳体内部安装有冷却液驱动装置，所述冷却外壳上开有冷却液进孔和冷却液出孔，所述定子上开有定子气态冷却介质通道，所述转子上开有转子气态冷却介质通道，所述壳体上开有外壳气态冷却介质通道。
优选地，所述冷却液驱动装置包括驱动盘和射流装置，所述驱动盘固定于转轴上，所述驱动盘连接驱动射流装置，所述射流装置通过管道连接喷口，所述喷头包括转子喷口和绕组端喷口，所述绕组端喷口对着绕组端部，所述转子喷口对着转子。
优选地，所述驱动盘的外圈为齿轮结构，所述齿轮结构啮合射流装置装置。
优选地，所述定子的定子槽内留有轴向空间，所述轴向空间构成绕组气态冷却介质通道。
优选地，所述转子喷口和绕组端喷口均设有多个，分别关于转子和绕组端部均匀分布。
本发明的技术效果和优点：本装置的蒸发冷却介质在电机和冷凝器内部进行自驱动的强迫循环，与现有的强迫驱动设计相比，取消了外部冷却液循环回路，包括相关循环泵、储液箱、加热器、相关阀门和管道等，极大的减少了配套设备。实现了配套设备少、结构简单、可靠性高、总体积和成本均大幅下降的目的；只需要对电机整体密封，取消了电机内部的一些单独密封部件，包括定子隔离套筒等密封装置、转子密封装置、转子蒸发和储液装置等。与现有方案相比，电机结构简单，密封可靠性高；蒸发冷却介质直接冷却电机内部，包括定子铁芯、绕线、转子和转子内部的线圈或磁钢等，冷却速度快、均匀，冷却效果好。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的截面图。
图中：1-定子，2-壳体，3-冷却外壳，4-绕组，5-转子，6-转轴，7-气隙，8-轴承座，9-轴承支架，10-轴承座Ⅰ，11-右端盖，12-电机风扇，13-驱动风扇，14-左端盖，15-驱动盘，16-冷却液出孔，17-定子气态冷却介质通道，18-转子气态冷却介质通道，19-外壳气态冷却介质通道，20-射流装置，21-管道，22-转子喷口，23-绕组端喷口，24-绕组气态冷却介质通道，25-液态冷却介质。
具体实施方式
为了使本发明的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接或是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以两个元件内部的连通。
实施例1
如图1和图2所示的一种具有内部蒸发冷却系统的电机，包括定子1，所述定子1固定于壳体2内部，所述壳体2外部套有冷却外壳3，所述定子1的定子槽内部嵌有绕组4，内侧设有转子5，所述转子5安装于转轴6上，所述转子5与定子1之间设有气隙7，所述转轴6一端连接轴承座8，所述轴承座8通过轴承支架9固定于壳体2内壁，所述转轴6另一端连接轴承座Ⅰ10，所述轴承座Ⅰ10固定于右端盖11中，所述右端盖11密封连接壳体2右端，所述轴承座8左右两侧分别设有电机风扇12和驱动风扇13，所述电机风扇12连接左端盖14，位于轴承支架9左侧，所述电机风扇12可以对定子1和转子5进行散热，所述左端盖14密封连接冷却壳体3左端，所述驱动风扇13安装于转轴6上，所述壳体2内部安装有冷却液驱动装置，所述冷却液驱动装置可以为外缘有倾角设计的回流圆盘，或引流叶轮，回流圆盘或引流叶轮均固定于转轴6上，所述冷却外壳3上开有冷却液进孔和冷却液出孔16，所述定子1上开有定子气态冷却介质通道17，所述转子5上开有转子气态冷却介质通道18，所述壳体2上开有外壳气态冷却介质通道19。
实施例2
如图1和图2所示的一种具有内部蒸发冷却系统的电机，包括定子1，所述定子1固定于壳体2内部，所述壳体2外部套有冷却外壳3，所述定子1的定子槽内部嵌有绕组4，内侧设有转子5，所述转子5安装于转轴6上，所述转子5与定子1之间设有气隙7，所述转轴6一端连接轴承座8，所述轴承座8通过轴承支架9固定于壳体2内壁，所述转轴6另一端连接轴承座Ⅰ10，所述轴承座Ⅰ10固定于右端盖11中，所述右端盖11密封连接壳体2右端，所述轴承座8左右两侧分别设有电机风扇12和驱动风扇13，所述电机风扇12连接左端盖14，位于轴承支架9左侧，所述电机风扇12可以对定子1和转子5进行散热，所述左端盖14密封连接冷却壳体3左端，所述驱动风扇13安装于转轴6上，所述壳体2内部安装有冷却液驱动装置，所述冷却液驱动装置包括驱动盘15和射流装置20，所述驱动盘15固定于转轴6上，所述驱动盘15的外圈为齿轮结构，所述齿轮结构啮合射流装置20，所述射流装置20通过管道21连接喷口，所述喷头包括转子喷口22和绕组端喷口23，所述绕组端喷口23对着绕组4端部，所述转子喷口22对着转子5，所述转子喷口22和绕组端喷口23均设有多个，分别关于转子5和绕组4端部均匀分布，所述冷却外壳3上开有冷却液进孔和冷却液出孔16，所述定子1上开有定子气态冷却介质通道17，所述转子5上开有转子气态冷却介质通道18，所述壳体2上开有外壳气态冷却介质通道19，所述定子1的定子槽内留有轴向空间，所述轴向空间构成绕组气态冷却介质通道24。
本发明工艺流程和工作原理为：通过冷却液进孔将液态冷却介质25注入到壳体2内部，再将冷却液进孔和冷却液出孔16分别连接外部冷凝器的输出端和输入端；当冷却液驱动装置为外缘有倾角设计的回流圆盘，或引流叶轮时，启动电机，转子5和转轴6转动，转轴6带动回流圆盘或引流叶轮、驱动风扇13转动，回流圆盘或引流叶轮将壳体2内的液态冷却介质25带起，对电机定子1和转子5进行冷却；液态冷却介质25遇热汽化，驱动风扇13旋转加压和空气的自然对流，使汽化后的冷却介质通过定子气态冷却介质通道17、转子气态冷却介质通道18和外壳气态冷却介质通道19对壳体2内部进行降温，部分汽化后的冷却介质通过冷却液出孔16进入到外部冷凝器进行液化，液化后的冷却介质通过冷却液进孔重新回到壳体2内部；当冷却液驱动装置为驱动盘15和射流装置20时，启动电机，转子5和转轴6转动，转轴6带动驱动盘15和驱动风扇13转动，驱动盘15带动射流装置20工作，射流装置20将液态冷却介质25通过管道21运输到转子喷口22和绕组端喷口23处，转子喷口22和绕组端喷口23对转子5和绕组4进行降温，液态冷却介质25遇热汽化为气态冷却介质，驱动风扇13旋转加压和空气的自然对流，使汽化后的冷却介质通过定子气态冷却介质通道17、转子气态冷却介质通道18和外壳气态冷却介质通道19对壳体2内部进行降温。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有内部蒸发冷却系统的电机，包括定子，其特征在于：所述定子固定于壳体内部，所述壳体外部套有冷却外壳，所述定子的定子槽内部嵌有绕组，内侧设有转子，所述转子安装于转轴上，所述转子与定子之间设有气隙，所述转轴一端连接轴承座，所述轴承座通过轴承支架固定于壳体内壁，所述转轴另一端连接轴承座Ⅰ，所述轴承座Ⅰ固定于右端盖中，所述右端盖密封连接壳体右端，所述轴承座左右两侧分别设有电机风扇和驱动风扇，所述电机风扇连接左端盖，位于轴承支架左侧，所述左端盖密封连接冷却壳体左端，所述驱动风扇安装于转轴上，所述壳体内部安装有冷却液驱动装置，所述冷却外壳上开有冷却液进孔和冷却液出孔，所述定子上开有定子气态冷却介质通道，所述转子上开有转子气态冷却介质通道，所述壳体上开有外壳气态冷却介质通道。
2.根据权利要求1所述的一种具有内部蒸发冷却系统的电机，其特征在于：所述冷却液驱动装置包括驱动盘和射流装置，所述驱动盘固定于转轴上，所述驱动盘连接驱动射流装置，所述射流装置通过管道连接喷口，所述喷头包括转子喷口和绕组端喷口，所述绕组端喷口对着绕组端部，所述转子喷口对着转子。
3.根据权利要求1所述的一种具有内部蒸发冷却系统的电机，其特征在于：所述驱动盘的外圈为齿轮结构，所述齿轮结构啮合射流装置装置。
4.根据权利要求1所述的一种具有内部蒸发冷却系统的电机，其特征在于：所述定子的定子槽内留有轴向空间，所述轴向空间构成绕组气态冷却介质通道。
5.根据权利要求1所述的一种具有内部蒸发冷却系统的电机，其特征在于：所述转子喷口和绕组端喷口均设有多个，分别关于转子和绕组端部均匀分布。
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