CN112865405A - 电机、压缩机以及具有其的设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电机、压缩机以及具有其的设备，电机转轴和定子铁芯；电机转轴包括磁钢段和隔热部；隔热部设置于磁钢段的端部；定子铁芯设置于磁钢段的外周侧；定子铁芯上设置有导热部；导热部自定子铁芯的外周侧延伸至定子铁芯的内周侧。根据本申请的电机、压缩机以及具有其的设备，结构简单、且能够提高整体冷却效果。

Description

电机、压缩机以及具有其的设备

技术领域

本申请属于电机技术领域，具体涉及一种电机、压缩机以及具有其的设备。

背景技术

目前，常见的表贴式永磁高速电机转子结构由护套/碳纤维、前后短轴和磁钢组成，其中磁钢可设计为实心或环形结构。高速电机在高速运转过程中，在高频谐波作用下，转子会产生涡流损耗，涡流损耗会引起转子发热。当转子发热严重时，高速永磁电机会发生以下问题：①磁钢可能会发生永久性不可逆退磁；②转子发热导致整轴温升较大，产生轴向形变，导致轴承失效，整机报废；③转子部位发热由于前后短轴与磁钢及护套/碳纤维接触，使得前后轴承位热量较大，产生径向形变。④当采用金属护套时，转子部位热量堆积后，由于护套与磁钢材料的热膨胀系数不同，温度升高后护套的膨胀会大于磁钢的膨胀量，导致实际的过盈量远小于设计值，产生安全隐患。

但是，表贴式高速永磁电机主要的降温冷却方式包括风冷方式、水冷方式或水冷加风冷组合方式。水冷方式是在定子铁芯外圆加循环流动水，对定子铁芯进行不断冷却降温，由于转子和定子铁芯存在着气隙，转子高速运动产生的热量不能通过气隙有效的传递给定子铁芯，也无法实高速电机定、转子的同步冷却，冷却效果不佳。风冷方式是在高速永磁电机内部增加轴向轴流风扇，通过流动空气带走热量，而风扇在高速工作运行时，产生的气流和震动会引起电机的动平衡，影响电机的稳定性，且电机的外径增大，整体模态下降，强度也下降。转子与定子的气隙间会产生气膜，轴流风扇产生的冷却风无法吹进气膜，冷却效果差。水冷加风冷组合方式对电机进行冷却，能达到比较好冷却效果，然而在水冷方式的基础上加入风冷方式会引入外部起源，使电机的结构更加复杂化，使设计与制造的难度加大，导致成本增大，水流壁增加径向通风孔，会导致水流壁的安全隐患。高速电机内部由很多精密零件组成，风冷会产生一部分杂质，进入电机内部，在长期运行下会对零件产生损伤甚至是破坏。

因此，如何提供一种结构简单、且能够提高整体冷却效果的电机、压缩机以及具有其的设备成为本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种电机、压缩机以及具有其的设备，结构简单、且能够提高整体冷却效果。

为了解决上述问题，本申请提供一种电机，包括：

电机转轴；电机转轴包括磁钢段和隔热部；隔热部设置于磁钢段的端部；

和定子铁芯；定子铁芯设置于磁钢段的外周侧；定子铁芯上设置有导热部；导热部自定子铁芯的外周侧延伸至定子铁芯的内周侧。

优选地，电机转轴还包括主轴；主轴包括前短轴和后短轴；在前短轴的中心轴线方向上，前短轴、磁钢段和后短轴依次布置；隔热部设置于前短轴与磁钢段之间；

和/或，隔热部设置于后短轴与磁钢段之间。

优选地，磁钢段包括磁钢本体；隔热部包括第一隔热部；在主轴的中心轴线方向上，第一隔热部位于前短轴与磁钢本体之间；和/或，第一隔热部位于后短轴与磁钢本体之间；

和/或，磁钢段还包括护套；隔热部包括第二隔热部；护套套设于磁钢本体外；并且第二隔热部设置于护套的至少一端。

优选地，电机还包括壳体；定子铁芯设置于壳体内；导热部与壳体接触；和/或，壳体上设置有冷却结构。

优选地，导热部为热管；热管的第一端与壳体接触；热管的第二端延伸至定子铁芯的内周侧。

优选地，定子铁芯上设置有冷却通道；冷却通道在定子铁芯的径向上延伸；和/或，导热部设置于冷却通道内。

优选地，导热部的数量设置为多个；多个导热部形成至少一个导热组；当导热组的数量为两组以上时，两组以上的导热组在定子铁芯的中心轴线方向上依次布置。

优选地，导热组的数量为2-3组；

和/或，每组导热组包括两个以上导热部；在每个导热组中，两个以上的导热部在定子铁芯的周向上依次布置。

根据本申请的再一方面，提供了一种压缩机，包括电机，电机为上述的电机。

根据本申请的再一方面，提供了一种设备，包括压缩机，压缩机为上述的压缩机。

本申请提供的电机、压缩机以及具有其的设备，可以在在不引入外部气源及复杂结构的条件下，实现高速电机定、转子的同步冷却；可以有效解决表贴式高速永磁电机由于转子发热的导致的整轴轴向变形加大，以及轴承位径向变形加大从而影响高速特殊轴承运行的问题，结构简单、且能够提高整体冷却效果。

附图说明

图1为本申请实施例的电机的结构示意图。

附图标记表示为：

11、前短轴；12、后短轴；2、磁钢本体；21、护套；31、第一隔热部；32、第二隔热部；4、定子铁芯；41、定子绕组；5、导热部；6、壳体；61、水冷通道。

具体实施方式

结合参见图1所示，一种电机，包括：电机转轴和定子铁芯4；电机转轴包括磁钢段和隔热部；隔热部设置于磁钢段的端部；定子铁芯4设置于磁钢段的外周侧；定子铁芯4上设置有导热部5；导热部5自定子铁芯4的外周侧延伸至定子铁芯4的内周侧，在不引入外部气源及复杂结构的条件下，实现高速电机定、转子的同步冷却；可以有效解决表贴式高速永磁电机由于转子发热的导致的整轴轴向变形加大，以及轴承位径向变形加大从而影响高速特殊轴承运行的问题，结构简单、且能够提高整体冷却效果。电机包括定子结构，定子结构不仅包括定子铁芯4和定子绕组41。

本申请还公开了一些实施例，电机转轴还包括主轴；主轴包括前短轴11和后短轴12；在前短轴11的中心轴线方向上，前短轴11、磁钢段和后短轴12依次布置；隔热部设置于前短轴11与磁钢段之间，可以提高整体冷却效果，可实现更高的功率密度，降低永磁转子失磁风险，结构简单不引入外部零件，体积小。

本申请还公开了一些实施例，隔热部设置于后短轴12与磁钢段之间。

本申请还公开了一些实施例，磁钢段包括磁钢本体2；隔热部包括第一隔热部31；在主轴的中心轴线方向上，第一隔热部31位于前短轴11与磁钢本体2之间；本申请还公开了一些实施例，第一隔热部31位于后短轴12与磁钢本体2之间；即在磁钢段的两端设置第一隔热部31；在磁钢本体2、护套21与前短轴11、后短轴12之间增加隔热部，隔热材料为低导热材料，阻断热量向轴向扩散。被阻隔的热量将会沿着轴向传递向护套21和定子的气隙中传导，可以有效阻隔热量向轴承位扩散，进而防止在电机高速运转过程中，转子会在定子磁场下做切割磁感线运动会产生大量的热量，热量会沿着轴向传递到轴承位，轴承位的温度升高将会对机电产生巨大的影响的问题。

本申请还公开了一些实施例，磁钢段还包括护套21；隔热部包括第二隔热部32；护套21套设于磁钢本体2外；并且第二隔热部32设置于护套21的至少一端。第二隔热部32的数量设置为两个，两个第二隔热部32分别设置在护套21的两端；第二隔热部32为隔热环；隔热环套设在磁钢外，其中一个第二隔热部32位于护套21与前短轴11之间；另一个第二隔热部32位于护套21与后短轴12之间。可以有效的防止热量传递至前短轴11和后短轴12处。

本申请还公开了一些实施例，电机还包括壳体6；定子铁芯4设置于壳体6内；导热部5与壳体6接触；本申请还公开了一些实施例，壳体6上设置有冷却结构。

本申请还公开了一些实施例，导热部5为热管；热管的第一端与壳体6接触；热管的第二端延伸至定子铁芯4的内周侧。通过高吸热、高导热性的热管，将转子运转产生的热量通过气隙中快速传递到壳体6上，并在壳体6上的水冷通道61通过循环冷却水进行快速冷却，从而实现高速电机定、转子的同步冷却，保证轴承位的较低温度运转，降低轴承的失效可能，降低永磁转子失磁风险，最终提高整体冷却效果，实现更高的功率密度，延长电机的使用寿命。

本申请还公开了一些实施例，定子铁芯4上设置有冷却通道；冷却通道在定子铁芯4的径向上延伸；本申请还公开了一些实施例，导热部5设置于冷却通道内。定子铁芯4的径向增加转子冷却通道，并在冷却通道内安径向延伸的热管，热管垂直于定子铁芯4的轴线，并在定子内呈环形均匀分布，一端与壳体6接触，一端与定子和转子的气隙接触。热管的安装固定方式为热管与冷却通道过盈配合或灌胶封装

本申请还公开了一些实施例，导热部5的数量设置为多个；多个导热部5形成至少一个导热组；当导热组的数量为两组以上时，两组以上的导热组在定子铁芯4的中心轴线方向上依次布置。

本申请还公开了一些实施例，导热组的数量为2-3组；2-3组的导热组在定子铁芯4的中心轴线方向上均匀布置。

本申请还公开了一些实施例，每组导热组包括两个以上导热部5；在每个导热组中，两个以上的导热部5在定子铁芯4的周向上依次布置。每组导热组中的导热部5沿定子铁芯4的周向均匀分布。每组导热组中包括2-6个导热部5，能有效保证热管与定子铁芯4和气隙有足够的接触面积，实现快速冷却效果。也可以防止热管增加过多时，则会影响电机的整体性能，同时也会增加成本，不利于工业推广量产化的问题。在电机高速运转过程中，磁钢和护套21感应涡流产生涡流损耗，使整个转子发热产生热量，可以通过导热部5传递至壳体6，壳体6上的冷却结构对其进行冷却。

定子与转子之间存在气隙，定子与壳体6之间为过盈配合，冷却结构为水冷通道61。水冷通道61与壳体6形成水冷机壳。在定子径向增加转子冷却通道。冷却通道内安装径向热管；磁钢、护套21/碳纤维与两端零件接触之间安装隔热环，使转子磁钢与护套21产生的热量无法沿轴向传递到轴承位，由于轴向散热被阻断，大部分热量会进入气隙中，由于热管的高吸热、高导热性，可快速将气隙中热量传递到水冷机壳上从而进行冷却。

根据本申请实施例，提供了一种压缩机，包括电机，电机为上述的电机。电机是永磁式高速电机。

根据本申请实施例，提供了一种设备，包括压缩机，压缩机为上述的压缩机。设备可以为电器，如空调，也可以为氢燃料电池汽车的空压机设备。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种电机，其特征在于，包括：

电机转轴；所述电机转轴包括磁钢段和隔热部；所述隔热部设置于所述磁钢段的端部；

和定子铁芯(4)；所述定子铁芯(4)设置于所述磁钢段的外周侧；所述定子铁芯(4)上设置有导热部(5)；所述导热部(5)自所述定子铁芯(4)的外周侧延伸至所述定子铁芯(4)的内周侧。

2.根据权利要求1中所述的电机，其特征在于，所述电机转轴还包括主轴；所述主轴包括前短轴(11)和后短轴(12)；在所述前短轴(11)的中心轴线方向上，所述前短轴(11)、所述磁钢段和所述后短轴(12)依次布置；所述隔热部设置于所述前短轴(11)与所述磁钢段之间；

和/或，所述隔热部设置于所述后短轴(12)与所述磁钢段之间。

3.根据权利要求2中所述的电机，其特征在于，所述磁钢段包括磁钢本体(2)；所述隔热部包括第一隔热部(31)；在所述主轴的中心轴线方向上，所述第一隔热部(31)位于所述前短轴(11)与所述磁钢本体(2)之间；和/或，所述第一隔热部(31)位于所述后短轴(12)与所述磁钢本体(2)之间；

和/或，所述磁钢段还包括护套(21)；所述隔热部包括第二隔热部(32)；所述护套(21)套设于所述磁钢本体(2)外；并且所述第二隔热部(32)设置于所述护套(21)的至少一端。

4.根据权利要求1中所述的电机，其特征在于，所述电机还包括壳体(6)；所述定子铁芯(4)设置于所述壳体(6)内；所述导热部(5)与所述壳体(6)接触；和/或，所述壳体(6)上设置有冷却结构。

5.根据权利要求4中所述的电机，其特征在于，所述导热部(5)为热管；所述热管的第一端与所述壳体(6)接触；所述热管的第二端延伸至所述定子铁芯(4)的内周侧。

6.根据权利要求1中所述的电机，其特征在于，所述定子铁芯(4)上设置有冷却通道；所述冷却通道在所述定子铁芯(4)的径向上延伸；和/或，所述导热部(5)设置于所述冷却通道内。

7.根据权利要求1中所述的电机，其特征在于，所述导热部(5)的数量设置为多个；多个所述导热部(5)形成至少一个导热组；当所述导热组的数量为两组以上时，两组以上的所述导热组在所述定子铁芯(4)的中心轴线方向上依次布置。

8.根据权利要求7中所述的电机，其特征在于，所述导热组的数量为2-3组；

和/或，每组所述导热组包括两个以上所述导热部(5)；在每个所述导热组中，两个以上的所述导热部(5)在所述定子铁芯(4)的周向上依次布置。

9.一种压缩机，包括电机，其特征在于，所述电机为权利要求1-8中任一项所述的电机。

10.一种设备，包括压缩机，其特征在于，所述压缩机为权利要求9中所述的压缩机。

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