CN114828574A - 一种基于旋转热管的自驱动高速电机液冷散热系统 - Google Patents
一种基于旋转热管的自驱动高速电机液冷散热系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114828574A CN114828574A CN202210458561.0A CN202210458561A CN114828574A CN 114828574 A CN114828574 A CN 114828574A CN 202210458561 A CN202210458561 A CN 202210458561A CN 114828574 A CN114828574 A CN 114828574A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- liquid cooling
- heat pipe
- self
- speed motor
- heat dissipation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 title claims abstract description 36
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/2029—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant with phase change in electronic enclosures
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/2029—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant with phase change in electronic enclosures
- H05K7/20318—Condensers
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/2029—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant with phase change in electronic enclosures
- H05K7/20327—Accessories for moving fluid, for connecting fluid conduits, for distributing fluid or for preventing leakage, e.g. pumps, tanks or manifolds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于旋转热管的自驱动高速电机液冷散热系统，包括电机、旋转热管、翅片‑叶轮装置和液冷回路；旋转热管包括蒸发段和冷凝段；翅片‑叶轮装置为叶轮型散热翅片；液冷回路包括嵌入在高速电机定子内的平行流道，散热器以及连接管路；旋转热管蒸发段伸入并固定于高速电机转子中轴内部对转子散热，冷凝段外侧设置翅片‑叶轮装置随电机转子旋转自驱动液冷回路的冷却流体，液冷流体流经嵌入定子内部的平行流道为定子散热，后流经液冷流体腔冷却旋转热管冷凝段；本发明利用热管相变和液冷回路同时为电机转子和定子散热，散热效率高，而且可以根据高速电机发热量自适应的调节散热量、无需动力装置、控制简单。
Description
技术领域
本发明涉及电子设备热管理领域，特别涉及一种基于旋转热管的自驱动高速电机液冷散热系统，适用于高速电机的散热。
背景技术
高速电机具有体积小、质量轻、功率密度大、动态响应快等优点，广泛应用于高速驱动装备领域。相比于常速电机，高速电机具有高频率特点，定子会产生更多的涡流损耗和铁芯损耗；同时功率密度得到提高，对应的损耗密度也随之变大；此外随着电机转速的提高，转子与气隙高速摩擦，在转子表面产生的摩擦损耗远大于常速电机，会给转子散热带来很大困难。转子散热困难便会导致电机温度升高，而永磁体在高温下易发生不可逆退磁，并且机械性能也会有所下降；现阶段传统的单一空气冷却和水冷却的方式不能满足高速电机的散热要求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种基于旋转热管的自驱动高速电机液冷散热系统。采用固定于高速转子中轴内部的旋转热管对高速电机转子散热；液冷流体流经嵌入电机定子内部的平行流道，以液冷方式对高速电机定子散热；旋转热管冷凝段布置翅片-叶轮装置，既强化了旋转热管冷凝段向液冷流体散热的作用，也可以随电机转子旋转自驱动液冷回路液冷流体循环。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种基于旋转热管的自驱动高速电机液冷散热系统，包括：电机，所述电机的转子的中轴处设置有旋转热管，所述旋转热管包括蒸发段和冷凝段，所述蒸发段设置在所述转子的中轴内部，所述冷凝段延伸至所述转子的中轴外部，所述旋转热管的内部充注相变工质；所述电机的定子内沿着轴线方向设置有多根平行的流道，所述流道通过连接管路连接有散热装置；所述冷凝段的外表面设置有翅片-叶轮装置，所述翅片-叶轮装置设置在液冷流体腔中，所述液冷流体腔内充注有液冷流体，所述翅片-叶轮装置用于强化冷凝段向液冷流体中散热，同时作为液冷流体的动力源推动液冷流体流动。
作为优选的一种技术方案，所述旋转热管嵌入所述转子的中轴内部。
作为优选的一种技术方案，所述旋转热管与所述转子一体化成型。
作为优选的一种技术方案，所述的旋转热管的内部腔体为圆柱形、圆锥形、台阶形中的一种。
作为优选的一种技术方案，所述的液冷流体腔为锥形结构，用于降低泄漏损失。
作为优选的一种技术方案，所述的翅片-叶轮装置通过焊接直接连接到所述冷凝段上，用于降低传热过程中的接触热阻，同时提高机械强度。
作为优选的一种技术方案，所述散热装置为散热器。
作为优选的一种技术方案，所述散热装置与液冷系统连接。
本发明相对于现有技术的有益效果是：(1)旋转热管利用高效相变传热为转子散热，液冷回路通过平行流通道为定子散热，同时带出旋转热管冷凝热量，散热效率高，结构紧凑；
(2)液冷液体流量由固定于高速电机转子上旋转热管冷凝段的叶轮-翅片装置自驱动，因此高速电机的发热量和液冷系统的散热量可以随转速自适应，达到发热和散热平衡；
(3)整个系统无需其他的控制设备，控制简便；
(4)无需额外的动力驱动装置，节能驱动能耗。
附图说明
图1为本发明的结构原理图；
图2为不同形式旋转热管的结构原理图；
图中：1－电机；11－定子；12－转子；13－液冷流体腔；14－密封式壳体；2－旋转热管；21－蒸发段；22－冷凝段；3－翅片-叶轮装置；4－液冷回路；41－平行流道；42－散热装置；43－连接管路。
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。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
参照图1，本实施例提供一种基于旋转热管的自驱动高速电机液冷散热系统，包括电机1、定子11、转子12、液冷流体腔13、密封式壳体14、旋转热管2、蒸发段21、冷凝段22、翅片-叶轮装置3、液冷回路4、嵌入电机定子内部的平行流道41、散热器42和连接管路43。
其中，电机1的转子12的中轴处设置有旋转热管2，应当说明的是，在本实施例中，旋转热管2嵌入转子12的中轴内部，为可拆卸的方式，但本发明的保护范围不局限于此，其他的方式例如旋转热管2与所述转子12一体化成型也在本发明的保护范围内。旋转热管2包括蒸发段21和冷凝段22，蒸发段21嵌入转子12的中轴内部，冷凝段22延伸至转子12的中轴外部，旋转热管2的内部充注相变工质，应当理解的是，相变工质属于散热领域的常规技术手段，故在此不再赘述。如图2所示，根据转速要求、充注量、加工难度等，旋转热管2内部结构可设置为圆柱形、圆锥形、台阶型中的一种。
进一步的，电机1的定子11内沿着轴线方向设置有多根平行的流道41，流道41通过连接管路43连接有散热装置42，散热装置42可以采取单独散热，也可以再接入其它形式的液冷系统散热，单独散热即采用散热器散热，液冷系统可以采用市面上现有的液冷系统，故在此不在赘述。
进一步的，在冷凝段22的外表面设置有翅片-叶轮装置3，所述翅片-叶轮装置3设置在液冷流体腔13中，液冷流体腔13由密封式壳体与电机1的主体结构构成，在本实施例中，液冷流体腔13为锥形结构，可以降低泄漏损失。在液冷流体腔13内充注有液冷流体，所述翅片-叶轮装置3用于强化冷凝段22向液冷流体中散热，同时作为液冷流体的动力源推动液冷流体流动，在本实施例中，翅片-叶轮装置3通过焊接直接连接到所述冷凝段22上，可以降低传热过程中的接触热阻，同时提高机械强度。
本实施例提供的基于旋转热管的自驱动高速电机液冷散热系统借助其高速旋转产生的巨大离心力，采用旋转热管2对转子12散热；针对高速电机定子产生的涡流损耗等热量，采用定子11内布置冷却液流道41的方式，进行液冷冷却；旋转热管冷凝段22位于液冷流体腔13内并布置叶轮-翅片装置3，既强化了冷凝段22向液冷流体的散热，也借助转子12的旋转自驱动流经定子的液冷流体循环。该系统散热高效，无需动力驱动，控制简便，并且散热量和发热量随转速自适应。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于旋转热管的自驱动高速电机液冷散热系统，其特征在于，包括：电机(1)，所述电机(1)的转子(12)的中轴处设置有旋转热管(2)，所述旋转热管(2)包括蒸发段(21)和冷凝段(22)，所述蒸发段(21)设置在所述转子(12)的中轴内部，所述冷凝段(22)延伸至所述转子(12)的中轴外部，所述旋转热管(2)的内部充注相变工质；所述电机(1)的定子(11)内沿着轴线方向设置有多根平行的流道(41)，所述流道(41)通过连接管路(43)连接有散热装置(42)；所述冷凝段(22)的外表面设置有翅片-叶轮装置(3)，所述翅片-叶轮装置(3)设置在液冷流体腔(13)中，所述液冷流体腔(13)内充注有液冷流体，所述翅片-叶轮装置(3)用于强化冷凝段(22)向液冷流体中散热，同时作为液冷流体的动力源推动液冷流体流动。
2.根据权利要求1所述的自驱动高速电机液冷散热系统，其特征在于：所述旋转热管(2)嵌入所述转子(12)的中轴内部。
3.根据权利要求1所述的自驱动高速电机液冷散热系统，其特征在于：所述旋转热管(2)与所述转子(12)一体化成型。
4.根据权利要求1所述的自驱动高速电机液冷散热系统，其特征在于：所述的旋转热管(2)的内部腔体为圆柱形、圆锥形、台阶形中的一种。
5.根据权利要求1所述的自驱动高速电机液冷散热系统，其特征在于：所述的液冷流体腔(13)为锥形结构，用于降低泄漏损失。
6.根据权利要求1所述的自驱动高速电机液冷散热系统，其特征在于：所述的翅片-叶轮装置(3)通过焊接直接连接到所述冷凝段(22)上，用于降低传热过程中的接触热阻，同时提高机械强度。
7.根据权利要求1所述的自驱动高速电机液冷散热系统，其特征在于：所述散热装置(42)为散热器。
8.根据权利要求1或7所述的自驱动高速电机液冷散热系统，其特征在于：所述散热装置(42)与液冷系统连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210458561.0A CN114828574A (zh) | 2022-04-27 | 2022-04-27 | 一种基于旋转热管的自驱动高速电机液冷散热系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210458561.0A CN114828574A (zh) | 2022-04-27 | 2022-04-27 | 一种基于旋转热管的自驱动高速电机液冷散热系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114828574A true CN114828574A (zh) | 2022-07-29 |
Family
ID=82508933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210458561.0A Pending CN114828574A (zh) | 2022-04-27 | 2022-04-27 | 一种基于旋转热管的自驱动高速电机液冷散热系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114828574A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107617751A (zh) * | 2017-09-14 | 2018-01-23 | 西安交通大学 | 一种基于改进型热旋转热管轴心冷却的电主轴 |
| CN110266127A (zh) * | 2019-06-04 | 2019-09-20 | 华为技术有限公司 | 电机、电机冷却系统和电动车 |
| CN112510894A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-03-16 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种飞轮储能转子散热系统 |
| KR20210110249A (ko) * | 2021-08-18 | 2021-09-07 | 한국이미지시스템(주) | 모터 냉각용 히트파이프 및 이에 의하여 냉각되는 모터 |
-
2022
- 2022-04-27 CN CN202210458561.0A patent/CN114828574A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107617751A (zh) * | 2017-09-14 | 2018-01-23 | 西安交通大学 | 一种基于改进型热旋转热管轴心冷却的电主轴 |
| CN110266127A (zh) * | 2019-06-04 | 2019-09-20 | 华为技术有限公司 | 电机、电机冷却系统和电动车 |
| CN112510894A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-03-16 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种飞轮储能转子散热系统 |
| KR20210110249A (ko) * | 2021-08-18 | 2021-09-07 | 한국이미지시스템(주) | 모터 냉각용 히트파이프 및 이에 의하여 냉각되는 모터 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN201994738U (zh) | 一种封闭式自冷却电机 | |
| CN202129679U (zh) | 用半导体制冷技术降低冷却水温度的高速电主轴冷却装置 | |
| CN207939353U (zh) | 一种电机和车辆 | |
| CN208986739U (zh) | 盘式电机 | |
| CN212909259U (zh) | 一种快速散热的永磁同步电机 | |
| CN108270301B (zh) | 一种具有绕组端部冷却结构的定子结构及其电机 | |
| RU2695320C1 (ru) | Комбинированная система охлаждения закрытой индукторной машины | |
| CN103199652B (zh) | 气液交织冷却高功率密度电机 | |
| CN116169831A (zh) | 一种工业用永磁电机 | |
| CN205092731U (zh) | 驱动电机及具有其的车辆 | |
| US20240213852A1 (en) | Permanent magnet motor with high-efficiency air-water mixed cooling system | |
| US11973407B2 (en) | Thermal management techniques for electric motors | |
| CN201682373U (zh) | 高速永磁电机定子平温冷却系统 | |
| CN115733325A (zh) | 一种带离心风机内置式转子且定子油冷的轴向磁通电机 | |
| CN116191707A (zh) | 一种油冷散热结构 | |
| CN208539671U (zh) | 一种自冷却电机转子 | |
| CN205248989U (zh) | 一种油内循环冷却电机 | |
| Wu et al. | Cooling system design and thermal analysis of modular stator hybrid excitation synchronous motor | |
| CN112383191B (zh) | 一种带外置离心风机的自扇冷轴向磁通电机 | |
| Wu et al. | Temperature field analysis of mine flameproof outer rotor permanent magnet synchronous motor with different cooling schemes | |
| CN117040193A (zh) | 一种采用多介质冷却的大功率潜水永磁电机 | |
| CN105553204B (zh) | 水冷电机 | |
| CN114828574A (zh) | 一种基于旋转热管的自驱动高速电机液冷散热系统 | |
| CN112491181B (zh) | 一种内转子电机冷却结构 | |
| CN208078821U (zh) | 一种带有端部绕组散热结构的同步磁阻电机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |