CN114696520A - 一种混合冷却扁线电机 - Google Patents
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Abstract
一种混合冷却扁线电机，涉及电机冷却技术领域。本发明是为了解决现有扁线电机的冷却方式，要增加冷却油的入口流量以达到冷却需求，这会增加油泵的功率消耗的问题。本发明所述的一种混合冷却扁线电机，转轴沿其轴向设有轴内通道，转轴上均匀设有多个扇叶，扇叶内部设有与轴内通道连通的扇叶冷却液通道，转轴沿其径向还设有多个转轴甩油通道，机壳内部设有与其同轴的螺旋通道，机壳的内圆周面上开有两条沿轴向设置的冷却液通道和空气通道，前端盖内部开有盖内通道，后端盖内部开有冷却液出口。
Description
技术领域
本发明属于电机冷却技术领域。
背景技术
随着人们对电机性能的追求，高功率密度、高转矩密度的扁线电机逐渐成为当今研究的热点。然而，高转矩密度、高功率密度同时也意味着高发热量，如果电机产生的热量不能及时散发出去，电机温度就会过高。当电机温度过高时，轻则影响电机的性能，重则会损坏电机的绝缘以及永磁体发生永久性退磁，所以要对电机的各个发热部位进行有效的冷却才能确保电机稳定安全运行。
传统风冷以及水冷的冷却方式，是电机产生的热量通过热传导到达机壳，然后通过风或者冷却液将热量带走，这种冷却方式已经无法满足现阶段扁线电机的冷却要求。
为了提升扁线电机的冷却效果，现阶段是将不导磁、不导电的冷却油通过机壳油道喷淋或通过转轴旋转甩到定子绕组端部，或者在定子绕组一端加装扇叶，对扁线电机进行冷却。然而，随着电机功率不断提高，如果要满足电机的冷却要求，不得不增加冷却油的入口流量，这无疑会增加油泵的功率消耗，而单单在端部增加风扇满足不了电机的冷却要求。
发明内容
本发明是为了解决现有扁线电机的冷却方式，要增加冷却油的入口流量以达到冷却需求，这会增加油泵的功率消耗的问题，现提供一种混合冷却扁线电机。
一种混合冷却扁线电机，包括：机壳4、后端盖7、转轴9、转子铁心13、定子铁心14、扁线绕组17和前端盖18，
转子铁心13同轴套接在转轴9外，定子铁心14同轴套接在转子铁心13外，定子铁心14和转子铁心13之间留有气隙，扁线绕组17嵌在定子铁心14内环的绕组槽内，机壳4同轴套固在定子铁心14外表面，后端盖7和前端盖18盖接在机壳4的两端，
转轴9沿其轴向设有轴内通道19，转轴9上均匀设有多个扇叶11，多个扇叶11均靠近后端盖7，扇叶11内部设有与轴内通道19连通的扇叶冷却液通道8，转轴9沿其径向还设有多个转轴甩油通道16，多个转轴甩油通道16均靠近前端盖18，
机壳4内部设有与其同轴的螺旋通道3，螺旋通道3的入口2和出口5均与机壳4外部连通，机壳4的内圆周面上开有两条沿轴向设置的凹槽，两条凹槽分别位于机壳4一条直径的两端，两条凹槽分别为冷却液通道21和空气通道22，空气通道22的两端分别为空气入口1和空气出口6，空气入口1和空气出口6分别与机壳4连通，
前端盖18内部开有盖内通道20，盖内通道20的两端分别与轴内通道19和螺旋通道3的入口2连通，后端盖7内部开有冷却液出口10，冷却液通道21的一端与冷却液出口10连通，
盖内通道20和轴内通道19均用于填充冷却液。
进一步的，上述一种混合冷却扁线电机还包括：前挡油板12和后挡油板15，
前挡油板12和后挡油板15均同轴套接在转轴9上、并分别位于转子铁心13的两端，前挡油板12和后挡油板15能够将气隙与机壳内冷却液通道21相互隔离。
进一步的，上述一种混合冷却扁线电机还包括外部冷却装置，外部冷却装置用于为冷却液进行冷却，外部冷却装置的出液口与螺旋通道3的入口2连通，外部冷却装置的进液口与螺旋通道3的出口5连通。
进一步的，上述空气入口1和空气出口6处均设有防尘网。
进一步的，上述冷却液为水、乙二醇水溶液或冷却机油。
进一步的，上述机壳4的材料为金属。
本发明所述的一种混合冷却扁线电机，通过采用强制液冷和强制风冷进行散热，将扁线电机产生的热量及时排出，大幅度提高了电机的散热效率，使得电机性能可以进一步提升。
附图说明
图1为本发明所述的一种混合冷却扁线电机的轴向截面示意图；
图2为机壳的立体结构图；
图3为前挡油板和后挡油板的立体结构示意图；
图4为设有扇叶的转轴立体结构示意图；
图5为扇叶的立体结构示意图；
图6为前端盖的立体结构示意图；
图7为后端盖的立体结构示意图；
图8为本发明所述的一种混合冷却扁线电机的立体剖视图；
图9为防尘网的结构示意图。
1、空气入口；2、入口；3、螺旋通道；4、机壳；5、出口；6、空气出口；7、后端盖；8、扇叶冷却液通道；9、转轴；10、冷却液出口；11、扇叶；12、前挡油板；13、转子铁芯；14、定子铁芯；15、后挡油板；16、转轴甩油通道；17、扁线绕组；18、前端盖；19、轴内通道；20、盖内通道；21、冷却液通道；22、空气通道。
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作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
具体实施方式一：参照图1至图9具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种混合冷却扁线电机，包括：机壳4、后端盖7、转轴9、前挡油板12、转子铁心13、定子铁心14、后挡油板15、扁线绕组17和前端盖18。
转子铁心13同轴套接在转轴9外。定子铁心14同轴套接在转子铁心13外，定子铁心14和转子铁心13之间留有气隙。扁线绕组17嵌在定子铁心14内环的绕组槽内。机壳4同轴套固在定子铁心14外表面，后端盖7和前端盖18盖接在机壳4的两端。
转轴9沿其轴向设有轴内通道19。转轴9上均匀设有多个扇叶11，多个扇叶11均靠近后端盖7。扇叶11内部设有与轴内通道19连通的扇叶冷却液通道8。转轴9沿其径向还设有多个转轴甩油通道16，多个转轴甩油通道16均靠近前端盖18。
机壳4内部设有与其同轴的螺旋通道3，螺旋通道3的入口2和出口5均与机壳4外部连通。机壳4的内圆周面上开有两条沿轴向设置的凹槽，两条凹槽分别位于机壳4一条直径的两端，两条凹槽分别为冷却液通道21和空气通道22，空气通道22的两端分别为空气入口1和空气出口6，空气入口1和空气出口6分别与机壳4连通。
前端盖18内部开有盖内通道20，盖内通道20的两端分别与轴内通道19和螺旋通道3的入口2连通。后端盖7内部开有冷却液出口10，冷却液通道21的一端与冷却液出口10连通。盖内通道20和轴内通道19均用于填充冷却液。
本实施方式实际应用时还需要外部冷却装置，外部冷却装置用于为冷却液进行冷却，外部冷却装置的出液口与螺旋通道3的入口2连通，外部冷却装置的进液口与螺旋通道3的出口5连通。螺旋通道3的入口2和出口5与机壳4外配备的动力装置比如泵相接构成循环通道，构成强制液冷结构。强制液冷结构中使用的冷却液可以选择水、乙二醇水溶液或冷却机油等，以不导磁不导电的冷却油为优选。
为了防止转轴甩出的油进入到气隙中，前挡油板12和后挡油板15均同轴套接在转轴9上、并分别位于转子铁心13的两端，前挡油板12和后挡油板15能够将气隙与机壳内冷却液通道21相互隔离。
随着转轴9的旋转，轴内通道19内部的冷却液在离心力的作用下通过多个转轴甩油通道16被甩出至扁线绕组的首部所在空间，用于对其进行冷却。所述扁线绕组的首部为沿轴向凸出于定子铁心14、并靠近前端盖18的绕组部分。
多个扇叶11旋转时带动空气流通，用于对扁线绕组的尾部进行冷却，扁线绕组的尾部为沿轴向凸出于定子铁心14、并靠近后端盖7的绕组部分。
本实施方式在实际应用时分为液冷和风冷两种工作方式，工作原理为：
液冷过程如下：温度较低的冷却液从入口2进入，一部分进入螺旋通道3，通过冷却液在螺旋通道3的循环，带走大部分定子铁芯14以及绕组直线部分传导到机壳4的热量，然后带走热量温度上升的冷却液从出口5进入外部冷却装置；另一部分从盖内通道20进入轴内通道19，通过转轴9旋转从转轴甩油通道16及扇叶冷却液通道8甩到绕组端部，带走绕组端部的热量，前端盖18处的冷却液通过机壳内通道21流到后端盖7的冷却液出口10，出口5和冷却液出口10的冷却液进入冷却装置，冷却后的冷却液再次进入入口2。
风冷过程如下：空气从机壳空气入口1进入，带走前端盖18处端部绕组产生的热量，然后通过机壳内空气通道22，带走后端盖7处端部绕组产生的热量，与转轴9连接的扇叶通过旋转产生风，将热空气从空气出口6散发出去。扇叶11能够对端部绕组进行冷却，增强了电机的冷却效果。
在实际应用时，使空气通道22处于上方，冷却液通道21处于下方。当冷却液被甩出至机壳4与定子铁心14之间的空间内时，由于重力作用，会直接落入冷却液通道21内，并流出至机壳4外部。即使有部分液体飞溅至空气入口1和空气出口6，也会由于重力作用下落，不会飞出。
为了防止灰尘进入机壳内部，空气入口1和空气出口6处均设有防尘网。机壳4优选以导热能力强的材料(比如金属)铸成。为了防止在扇叶11开设冷却液通道使得扇叶11配重不同，从而导致转轴受力不均，冷却通道应开设在扇叶中间。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其它所述实施例中。
Claims (6)
1.一种混合冷却扁线电机，包括：机壳(4)、后端盖(7)、转轴(9)、转子铁心(13)、定子铁心(14)、扁线绕组(17)和前端盖(18)，
转子铁心(13)同轴套接在转轴(9)外，定子铁心(14)同轴套接在转子铁心(13)外，定子铁心(14)和转子铁心(13)之间留有气隙，扁线绕组(17)嵌在定子铁心(14)内环的绕组槽内，机壳(4)同轴套固在定子铁心(14)外表面，后端盖(7)和前端盖(18)盖接在机壳(4)的两端，
其特征在于，转轴(9)沿其轴向设有轴内通道(19)，转轴(9)上均匀设有多个扇叶(11)，多个扇叶(11)均靠近后端盖(7)，扇叶(11)内部设有与轴内通道(19)连通的扇叶冷却液通道(8)，转轴(9)沿其径向还设有多个转轴甩油通道(16)，多个转轴甩油通道(16)均靠近前端盖(18)，
机壳(4)内部设有与其同轴的螺旋通道(3)，螺旋通道(3)的入口(2)和出口(5)均与机壳(4)外部连通，机壳(4)的内圆周面上开有两条沿轴向设置的凹槽，两条凹槽分别位于机壳(4)一条直径的两端，两条凹槽分别为冷却液通道(21)和空气通道(22)，空气通道(22)的两端分别为空气入口(1)和空气出口(6)，空气入口(1)和空气出口(6)分别与机壳(4)连通，
前端盖(18)内部开有盖内通道(20)，盖内通道(20)的两端分别与轴内通道(19)和螺旋通道(3)的入口(2)连通，后端盖(7)内部开有冷却液出口(10)，冷却液通道(21)的一端与冷却液出口(10)连通，
盖内通道(20)和轴内通道(19)均用于填充冷却液。
2.根据权利要求1所述的一种混合冷却扁线电机，其特征在于，还包括：前挡油板(12)和后挡油板(15)，
前挡油板(12)和后挡油板(15)均同轴套接在转轴(9)上、并分别位于转子铁心(13)的两端，前挡油板(12)和后挡油板(15)能够将气隙与机壳内冷却液通道(21)相互隔离。
3.根据权利要求1或2所述的一种混合冷却扁线电机，其特征在于，还包括外部冷却装置，外部冷却装置用于为冷却液进行冷却，外部冷却装置的出液口与螺旋通道(3)的入口(2)连通，外部冷却装置的进液口与螺旋通道(3)的出口(5)连通。
4.根据权利要求3所述的一种混合冷却扁线电机，其特征在于，空气入口(1)和空气出口(6)处均设有防尘网。
5.根据权利要求1所述的一种混合冷却扁线电机，其特征在于，冷却液为水、乙二醇水溶液或冷却机油。
6.根据权利要求1所述的一种混合冷却扁线电机，其特征在于，机壳(4)的材料为金属。
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