CN203674894U - 电机冷却系统和电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电机技术领域，公开了一种电机冷却系统和电机，该冷却系统包括：设于电机的定子铁心外部的冷却壳体，分别设于电机前、后端盖内侧的前导热套和后导热套；冷却壳体、前导热套和后导热套内分别设有冷却通道，前导热套的冷却通道的进水口与进水管连接，其出水口与冷却壳体的冷却通道的进水口连接，冷却壳体的冷却通道的出水口与后导热套的冷却通道的进水口连接，后导热套的冷却通道的出水口与出水管连接。本实用新型采用设有冷却通道的冷却壳体、前导热套和后导热套，对电机形成三面冷却方式，可以有效地对电机铁心和定子绕组进行降温散热，冷却效果好。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种电机冷却系统和电机。
背景技术
现代电机为了提高材料的利用率，多采用较高的电磁负荷，但是电机的容量也会相应地增大，电机较容易发热，因此，必须改进电机的冷却系统，以提高电机散热问题。此外，车用电机大部分采用交流永磁电机，温度过高会产生磁钢退磁的风险，会严重影响电机的出力；同时，温度的升高也会对电机零部件材料的选择、绝缘等级提出较高的要求，必然会导致成本的增高。
传统的电机多采用以空气作为冷却介质的冷却系统，虽然该冷却系统结构较简单，成本也较低；但是空气冷却效果差，在高速中引起的摩擦损耗较大，使电机产生的损耗过大，效率太低。
目前，电机的冷却有了一定的改善，主要集中在车用交流的永磁电机冷却系统中。目前，有些汽车厂家采用的电机冷却系有：在电机壳体内设置循环式水道进行冷却，或在壳体表面采用螺旋式的冷却水道。上述水冷系统虽然部分热量可以通过电机铁心传出，但是定子绕组端面的温升减小并不明显，由此会造成：1、电机本体温升较高，导致电机采用的绝缘等级要求提高；2、如果是永磁电机，转子内的磁钢会由于温度过高而发生磁钢退磁，这样引起电机不能出力或出力过小；3、电机材料利用率过低，电磁负荷较低，绕组的损耗过大，以至于电机输出效率偏低。
实用新型内容
（一）要解决的技术问题
本实用新型的目的是提供一种电机冷却系统和电机，以有效地对电机铁心和定子绕组进行降温散热。
（二）技术方案
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电机冷却系统，其包括：设于电机的定子铁心外部的冷却壳体，分别设于电机前、后端盖内侧的前导热套和后导热套；所述冷却壳体、前导热套和后导热套内分别设有冷却通道，所述前导热套的冷却通道的进水口与进水管连接，其出水口与冷却壳体的冷却通道的进水口连接，所述冷却壳体的冷却通道的出水口与所述后导热套的冷却通道的进水口连接，所述后导热套的冷却通道的出水口与出水管连接。
进一步地，所述前导热套的冷却通道和后导热套的冷却通道均为螺旋形通道。
进一步地，所述冷却壳体的冷却通道为环形通道，且所述冷却壳体的冷却通道的进水口和出水口分别位于冷却壳体相对的两侧。
进一步地，所述前导热套分为上下两部分，其上部设有环状凹槽，其下部设置冷却通道，位于电机前端盖的定子绕组设于所述前导热套的环状凹槽内。
进一步地，所述前导热套的环状凹槽内设有第一导热外圈和第一导热内圈，所述第一导热内圈和第一导热外圈分别位于所述电机前端盖的定子绕组的内侧和外侧。
进一步地，所述后导热套分为上下两部分，其上部设有环状凹槽，其下部设置冷却通道，位于电机后端盖的定子绕组设于所述后导热套的环状凹槽内。
进一步地，所述后导热套的环状凹槽内设有第二导热外圈和第二导热内圈，所述第二导热内圈和第二导热外圈分别位于所述电机后端盖的定子绕组的内侧和外侧。
进一步地，所述前导热套的冷却通道的出水口通过第一球形接头与所述冷却壳体的冷却通道的进水口连接；所述冷却壳体的冷却通道的出水口通过第二球形接头与所述后导热套的冷却通道的进水口连接。
进一步地，位于所述电机前端盖和后端盖的定子绕组均设有绕组温度传感器和冷却水温传感器，所述绕组温度传感器和冷却水温传感器均与一控制器连接。
本实用新型还提供一种电机，其包括上述的电机冷却系统。
（三）有益效果
本实用新型提供的一种电机冷却系统和电机，在电机的定子铁心外部设置冷却壳体，在电机前后端盖的内侧设置前导热套和后导热套，冷却壳体、前导热套和后导热套内分别设有冷却通道，对电机形成三面冷却方式，可以有效地对电机铁心和定子绕组进行降温散热，冷却效果好。
附图说明
图1是本实用新型电机冷却系统的剖视图；
图2是本实用新型前导热套的轴测图；
图3是本实用新型连接软管和球头连接的结构示意图。
图中：1、电机前端盖；2、前导热套；3、螺栓；4、冷却壳体；5、第一导热外圈；6、定子铁心；7、冷却壳体的冷却通道的出水口；8、第二球形接头；9、后导热套的冷却通道的进水口；10、后导热套的冷却通道；11、出水管；12、旋转变压器定子总成；13、旋转变压器转子总成；14、护盖；15、后轴承；16、后导热套；17、第一隔磁板；18、三相线；19、转子铁心；20、第二隔磁板；21、第一导热内圈；22、冷却壳体的冷却通道的进水口；23、第一球形接头；24、前导热套的冷却通道的出水口；25、前导热套的冷却通道；26、进水管；27、前轴承；28、电机转轴；29、电机后端盖；30、冷却壳体的冷却通道；31、定子绕组；32、第二导热外圈；33、第二导热内圈；34、冷却槽；35、连接软管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，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；可以是机械连接，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，可以是两个元件内部的连通。
对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1所示，本实用新型的一种电机冷却系统，其包括：设于电机的定子铁心6外部的冷却壳体4，分别设于电机前、后端盖1、29内侧的前导热套2和后导热套16。冷却壳体4、前导热套2和后导热套16内分别设有冷却通道30、25和10，前导热套的冷却通道的进水口与进水管26连接，其出水口24与冷却壳体的冷却通道的进水口22连接，冷却壳体的冷却通道的出水口7与后导热套的冷却通道的进水口9连接，后导热套的冷却通道的出水口与出水管11连接。
电机前端盖1、前导热套2和冷却壳体4通过螺栓3连接，优选地，螺栓3采用内六角螺栓。
为了增加冷却涉及的范围，以提高导热性，本实用新型前导热套的冷却通道25和后导热套的冷却通道10均为螺旋形通道，图2示出了前导热套2的结构图，该图是从冷却液进入方向看的视图。由此，冷却液流过螺旋形的冷却通道可以更大程度的散热，螺旋形冷却通道流过的路径较长，且对水流有利、不容易形成死区。
冷却壳体的冷却通道30为环形通道，且冷却壳体的冷却通道的进水口22和出水口7分别位于冷却壳体4相对的两侧。
为了提高电机前端盖的定子绕组内部的散热，前导热套2分为上下两部分，其上部设有环状凹槽，其下部设置冷却通道，位于电机前端盖1的定子绕组31设于前导热套2的环状凹槽内。进一步地，为了提高电机前端盖的定子绕组的散热，前导热套2的环状凹槽内设有第一导热外圈5和第一导热内圈21，第一导热内圈21和第一导热外圈5分别位于电机前端盖1的定子绕组31的内侧和外侧。
由于在整个电机内部，定子绕组31的温度最高，为了提高电机后端盖的定子绕组内部的散热性，后导热套16分为上下两部分，其上部设有环状凹槽，其下部设置冷却通道，位于电机后端盖29的定子绕组31设于该后导热套16的环状凹槽内。进一步地，为了提高电机后端盖的定子绕组内部的散热，后导热套16的环状凹槽内设有第二导热外圈32和第二导热内圈33，第二导热内圈33和第二导热外圈32分别位于电机后端盖29的定子绕组31的内侧和外侧。
如图3所示，前导热套的冷却通道的出水口24通过第一球形接头23与冷却壳体的冷却通道的进水口22连接；冷却壳体的冷却通道的出水口7通过第二球形接头8与后导热套的冷却通道的进水口9连接。采用球形接头连接，可以减小冷却液流过接头处的阻力，进而减小流体在连接头处的死区。进一步地，前导热套的冷却通道的出水口24与第一球形接头23螺纹连接，冷却壳体的冷却通道的进水口22与第一球星结构23螺纹连接，前导热套的冷却通道的出水口24和冷却壳体的冷却通道的进水口22的开口方向垂直；冷却壳体的冷却通道的出水口7与第二球形接头8螺纹连接，后导热套的冷却通道的进水口9与第二球形接头8螺纹连接，冷却壳体的冷却通道的出水口7和后导热套的冷却通道的进水口9的开口方向垂直。
由于冷却液对管道的密封性要求，为了降低对导热套的冷却通道的要求，本实用新型前导热套和后导热套的冷却通道25、10均包括冷却槽34和设于该冷却槽34内的连接软管35，如图2和图3所示，冷却槽34为螺旋状，冷却液在连接软管35内流通，不与冷却槽34的内壁直接接触。
为了提高整个系统的自动化和智能化，可在位于电机前端盖1和后端盖29的定子绕组31均设有绕组温度传感器和冷却水温传感器，该绕组温度传感器和冷却水温传感器均与一控制器连接，其中，绕组温度传感器用于检测定子绕组的温度，冷却水温传感器用于检测冷却水的温度，该两个传感器与控制器形成闭环控制电路，通过控制器计算绕组温度和冷却液温度的差，同时传感器判断差值的多少进行信号反馈，由控制器自动控制进行注水实时冷却。
本实用新型的电机冷却系统，其具体冷却原理为：首先，冷却液从电机前端盖1上的进水管26进入，经过前导热套的冷却通道25螺旋状的连接软管对电机前端盖的定子绕组进行冷却，同时，电机前端盖的定子绕组的内外两侧的第一导热内圈21和第一导热外圈5与前导热套的环状凹槽相配合，将电机前端盖的定子绕组的热量传导出去，保证电机前端盖1的定子绕组31最大限度地被冷却；随后，冷却液经第一球头23进入环状冷却壳体的冷却通道30循环一周后，经第二球头8进入后导热套的冷却通道10，经后导热套16螺旋状的连接软管对电机后端盖的定子绕著进行冷却，同时，电机后端盖的定子绕组的内外两侧的第二导热内圈33和第二导热外圈32与后导热套的环状凹槽相配合，将电机后端盖的定子绕组的热量传导出去，保证电机后端盖29的定子绕组最大限度地被冷却；最后，冷却液经出水管11流出。
本实用新型的一种电机，其包括上述技术方案所提供的电机冷却系统。
本实用新型所提供的电机除了上述的冷却系统之外的部件为现有技术，在此仅作简要说明，旋转变压器定子总成12机械配合在电机后端盖29上，并保持其不转动，旋转变压器转子总成13机械配合在电机转轴28上，并设有轴肩限位，保持旋转变压器转子总成13与旋转变压器定子总成12位于同一个平面上。护盖14与电机后端盖29固定连接。后轴承15的外圈和前轴承27的外圈分别与电机前端盖1和电机后端盖29过盈配合，后轴承15的内圈与前轴承27的内圈通过过盈配合分别装配到电机转轴28上并限位。
并在电机转轴28位于转子铁心19的两端安装有第一隔板17和第二隔板20，以对电机转轴28的轴向运动进行限位。与定子绕组连接的三相线18穿过冷却壳体4引出。
本实用新型的电机冷却系统和电机，在电机的定子铁心外部设置冷却壳体，在电机前后端盖的定子绕组的外部设置前导热套和后导热套，冷却壳体、前导热套和后导热套内分别设有冷却通道，对电机形成三面冷却方式，可以有效地对电机铁心和定子绕组进行降温散热，冷却效果好；同时，通过在定子绕组的内外侧设置内、外导热圈对定子绕组进行传导冷却，来达到对电机降温、提高材料的利用率、提高电磁负荷，增大电机效率，特别是对于汽车用电机，冷却效果较好。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种电机冷却系统，其特征在于，包括：设于电机的定子铁心外部的冷却壳体，分别设于电机前、后端盖内侧的前导热套和后导热套；所述冷却壳体、前导热套和后导热套内分别设有冷却通道，所述前导热套的冷却通道的进水口与进水管连接，其出水口与冷却壳体的冷却通道的进水口连接，所述冷却壳体的冷却通道的出水口与所述后导热套的冷却通道的进水口连接，所述后导热套的冷却通道的出水口与出水管连接。
2.如权利要求1所述的电机冷却系统，其特征在于，所述前导热套的冷却通道和后导热套的冷却通道均为螺旋形通道。
3.如权利要求1所述的电机冷却系统，其特征在于，所述冷却壳体的冷却通道为环形通道，且所述冷却壳体的冷却通道的进水口和出水口分别位于冷却壳体相对的两侧。
4.如权利要求1所述的电机冷却系统，其特征在于，所述前导热套分为上下两部分，其上部设有环状凹槽，其下部设置冷却通道，位于电机前端盖的定子绕组设于所述前导热套的环状凹槽内。
5.如权利要求4所述的电机冷却系统，其特征在于，所述前导热套的环状凹槽内设有第一导热外圈和第一导热内圈，所述第一导热内圈和第一导热外圈分别位于所述电机前端盖的定子绕组的内侧和外侧。
6.如权利要求1所述的电机冷却系统，其特征在于，所述后导热套分为上下两部分，其上部设有环状凹槽，其下部设置冷却通道，位于电机后端盖的定子绕组设于所述后导热套的环状凹槽内。
7.如权利要求6所述的电机冷却系统，其特征在于，所述后导热套的环状凹槽内设有第二导热外圈和第二导热内圈，所述第二导热内圈和第二导热外圈分别位于所述电机后端盖的定子绕组的内侧和外侧。
8.如权利要求1-7任一项所述的电机冷却系统，其特征在于，所述前导热套的冷却通道的出水口通过第一球形接头与所述冷却壳体的冷却通道的进水口连接；所述冷却壳体的冷却通道的出水口通过第二球形接头与所述后导热套的冷却通道的进水口连接。
9.如权利要求1-7任一项所述的电机冷却系统，其特征在于，位于所述电机前端盖和后端盖的定子绕组均设有绕组温度传感器和冷却水温传感器，所述绕组温度传感器和冷却水温传感器均与一控制器连接。
10.一种电机，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的电机冷却系统。
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