CN214506706U - 电机转子冷却结构及电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机转子冷却结构及电机。该电机转子冷却结构包括用于支承转子的转轴、第一叶轮及第二叶轮；转轴两端分别延伸出电机机壳两端，转轴内部具有沿轴向延伸的通道；第一叶轮设置在转轴第一端，且与通道连通，第一叶轮随转轴转动时，在第一叶轮带动下冷却介质由转轴第二端进入通道，流经通道，由转轴第一端流出；第二叶轮设置在转轴第二端，且在转轴径向方向上第二叶轮延伸至用于支承转轴的轴承座所在区域，第二叶轮随转轴转动时，在第二叶轮带动下冷却介质由对应于转轴第一端的轴承座的通孔进入电机内部，流经转子外侧表面，由对应于转轴第二端的轴承座的通孔流出。本实用新型的电机转子冷却结构，结构简单，成本低，可靠性高。

Description

电机转子冷却结构及电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种电机转子冷却结构及电机。

背景技术

高速永磁电机具有功率密度大、体积小、效率高等优点。然而，由于高速永磁电机的转速非常高，定子的高频谐波电流在转子上产生的涡流损耗，以及转子的高转速产生的风摩损耗，均高于同体积下的常规电机。高速永磁电机的结构一般为细长型，气隙中的空气热阻较高，不利于转子的散热，因此需要提升气隙中的空气流动来提高散热效果。然而，采用碳纤维护套的转子，由于其非常低的导热能力，永磁体中的热量无法经过护套由气隙中的空气带走。

现有的高速电机转子通常采用外部强迫通风冷却，通常有两种方式，一是向定转子间的气隙内通入冷却气体，直接对定转子表面进行冷却；二是将转子中心做成通孔，或在转子芯轴的外圆周面上设置螺旋槽，并通入冷却气体对转子进行冷却。

但是，由于转子外表面是风摩损耗，而转子内部是涡流损耗，转子内外侧的损耗不同，对冷却的需求也不一样，且由于高速电机的特性，转子直径较小，内部通风孔径的大小、数量和定转子间的气隙均无法做大范围的调整，因此无法在转子的内外侧合理地分配冷却空气。同时，外部强迫通风冷却需要增加外部设备，增加了系统的复杂性和成本，降低了系统运行的可靠性。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种电机转子冷却结构及电机，以解决电机转子采用外部强迫通风冷却所存在的转子内外侧冷却空气无法合理分配的问题。

一方面，本实用新型实施例提出了一种电机转子冷却结构，包括：用于支承转子的转轴，所述转轴的两端分别延伸出电机机壳的两端，所述转轴内部具有沿轴向延伸的通道；第一叶轮，设置在所述转轴的第一端，且与所述通道连通，所述第一叶轮随所述转轴转动时，在所述第一叶轮的带动下，冷却介质由所述转轴的第二端进入所述通道，流经所述通道，由所述转轴的第一端流出；第二叶轮，设置在所述转轴的第二端，且在所述转轴的径向方向上，所述第二叶轮延伸至用于支承所述转轴的轴承座所在区域，所述第二叶轮随所述转轴转动时，在所述第二叶轮的带动下，冷却介质由对应于所述转轴第一端的轴承座的通孔进入电机内部，流经所述转子的外侧表面，由对应于所述转轴第二端的轴承座的通孔流出。

根据本实用新型实施例的一个方面，所述第一叶轮包括叶轮本体，所述叶轮本体具有沿其轴向延伸的第一通孔，且具有环绕其轴向排布的多个第二通孔，所述第二通孔连通所述第一通孔与所述叶轮本体外部。

根据本实用新型实施例的一个方面，所述叶轮本体固定连接在所述转轴的第一端，所述第一通孔与所述通道连通。

根据本实用新型实施例的一个方面，所述叶轮本体套接在所述转轴的第一端，所述转轴上设置有环绕其轴向排布的多个转轴通孔，所述转轴通孔与所述第二通孔的数量相同且一一对应连通。

根据本实用新型实施例的一个方面，所述第二叶轮包括基板，所述基板上设置有环绕其轴向排布的多个叶片。

根据本实用新型实施例的一个方面，所述基板中部具有安装孔，所述基板通过所述安装孔套接在所述转轴的第二端。

根据本实用新型实施例的一个方面，多个所述叶片设置在所述基板的同一侧，所述基板的设置有所述叶片的一侧，面向所述电机机壳设置。

根据本实用新型实施例的一个方面，在所述基板的径向上，所述叶片的远离所述基板轴心的一端的所在位置，超过所述轴承座的通孔的所在位置。

根据本实用新型实施例的一个方面，所述第二叶轮与所述电机机壳之间设置有涡壳，所述涡壳连接在所述电机机壳或所述轴承座上。

另一方面，本实用新型实施例提出了一种电机，包括如前述的电机转子冷却结构。

本实用新型实施例提供的电机转子冷却结构，在第一叶轮的带动下，外界冷却介质由转轴的第二端进入通道，流经通道，流至转轴的第一端，由第一叶轮甩出至外界，外界冷却介质通过该路流道流过转轴内部，实现由转子内侧对转子进行冷却，主要处理在转子上的涡流损耗所产生的热量；在第二叶轮的带动下，外界冷却介质由对应于转轴第一端的轴承座的通孔进入电机内部空腔，流经定子与转子之间的气隙，也就流经转子的外侧表面，继而流经电机内部另一侧空腔，流至对应于转轴第二端的轴承座的通孔，由第二叶轮甩出至外界，外界冷却介质通过该路流道实现由转子外侧对转子进行冷却，主要处理转子的风摩损耗所产生的热量，在第一叶轮和第二叶轮的作用下，外界冷却介质通过两路流道同时由转子的内外侧对转子进行冷却，能够通过适配不同规格的第一叶轮和第二叶轮，实现转子内外侧冷却介质流量的合理分配，实现对转子的高效冷却，并且，依靠第一叶轮和第二叶轮配合来实现转子冷却，相较于现有的外部强迫通风冷却减少了对外部冷却设备的需求，结构得到了简化，降低了成本，提高了系统可靠性，解决了电机转子采用外部强迫通风冷却所存在的转子内外侧冷却空气无法合理分配的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的电机转子冷却结构的剖视结构示意图；

图2为本实用新型实施例的电机转子冷却结构的两路冷却介质的流向示意图；

图3为本实用新型实施例的电机转子冷却结构的第一叶轮的立体结构示意图；

图4为本实用新型实施例的电机转子冷却结构的第一叶轮的剖视结构示意图；

图5为本实用新型实施例的电机转子冷却结构的第二叶轮的立体结构示意图；

图6为本实用新型实施例的电机转子冷却结构的第二叶轮的主视结构示意图。

附图中：

100-转子，200-定子，300-转轴，400-电机机壳，500-第一叶轮，600-第二叶轮，700-轴承，800-轴承座，900-涡壳；

301-通道；

501-叶轮本体，502-第一通孔，503-第二通孔；

601-基板，602-叶片，603-安装孔；

801-通孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本实用新型的原理，但不能用来限制本实用新型的范围，即本实用新型不限于所描述的实施例。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，术语“第一”和“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；“多个”的含义是两个或两个以上；术语“内”、“外”、“顶部”、“底部”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。

请参阅图1，本实用新型实施例的电机转子冷却结构，包括用于支承转子100的转轴300、第一叶轮500及第二叶轮600；转轴300的两端分别延伸出电机机壳400的两端，转轴300内部具有沿轴向延伸的通道301；第一叶轮500设置在转轴300的第一端，且与通道301连通，第一叶轮500随转轴300转动时，在第一叶轮500的带动下，冷却介质由转轴300的第二端进入通道301，流经通道301，由转轴300的第一端流出；第二叶轮600设置在转轴300的第二端，且在转轴300的径向方向上，第二叶轮600延伸至用于支承转轴300的轴承座800所在区域，第二叶轮600随转轴300转动时，在第二叶轮600的带动下，冷却介质由对应于转轴300第一端的轴承座800的通孔801进入电机内部，流经转子100的外侧表面，由对应于转轴300第二端的轴承座800的通孔801流出。

在本实施例中，一方面，在第一叶轮500的带动下，外界冷却介质由转轴300的第二端进入通道301，流经通道301，流至转轴300的第一端，由第一叶轮500甩出至外界，该路流道可称为中心孔流道，外界冷却介质通过该路流道流过转轴300内部，实现由转子100内侧对转子100进行冷却，主要处理在转子100上的涡流损耗所产生的热量，另一方面，在第二叶轮600的带动下，外界冷却介质由对应于转轴300第一端的轴承座800的通孔801进入电机内部空腔，流经定子200与转子100之间的气隙，也就流经转子100的外侧表面，继而流经电机内部另一侧空腔，流至对应于转轴300第二端的轴承座800的通孔801，由第二叶轮600甩出至外界，该路流道可称为气隙流道，外界冷却介质通过该路流道实现由转子100外侧对转子100进行冷却，主要处理转子100的风摩损耗所产生的热量。两路冷却介质的流向如图2所示。

在第一叶轮500和第二叶轮600的作用下，外界冷却介质通过两路流道同时由转子100的内外侧对转子100进行冷却，冷却效果理想，能够通过适配不同规格的第一叶轮500和第二叶轮600，实现转子100内外侧冷却介质流量的合理分配，实现对转子100的高效冷却，并且，依靠第一叶轮500和第二叶轮600配合来实现转子100冷却，相较于现有的外部强迫通风冷却，不需要外部动力源，减少了对外部冷却设备的需求，结构得到了简化，降低了成本，提高了系统可靠性。

本实施例的转轴300通过轴承700和轴承座800与电机机壳400连接，在转轴300两端分别设置第一叶轮500和第二叶轮600，分别驱动转子100内外侧的冷却介质流动，将转子100内侧与外侧的冷却介质流道分为两路，相互独立开来，从而能够分别调整转子100内外侧的冷却流量，能够针对转子100内外侧不同的冷却需求更加合理地分配冷却介质，获得更高的转子100冷却效率。其中，冷却介质可采用冷却空气。

结合图3及图4，作为一个可选实施例，第一叶轮500包括叶轮本体501，叶轮本体501具有沿其轴向延伸的第一通孔502，且具有环绕其轴向排布的多个第二通孔503，第二通孔503连通第一通孔502与叶轮本体501外部。叶轮本体501固定连接在转轴300的第一端，第一通孔502与通道301连通。

本实施例的第一叶轮500在转轴300的带动下转动，进而带动冷却介质由上述的中心孔流道流动起来，冷却介质沿第一叶轮500的径向甩出。第一叶轮500的第一通孔502和第二通孔503连通，第一通孔502又和转轴300内部的通道301连通，在第一叶轮500的带动下，冷却介质由转轴300内部的通道301流入第一通孔502，再流入第二通孔503，由第二通孔503向外界甩出。

关于第二通孔503的排布情况，根据上述的中心孔流道的冷却介质流向，以及转轴300转向，确定第二通孔503相对于径向的倾斜方向；根据中心孔流道所需的冷却流量，设计第二通孔503的个数、孔径及倾角。第二通孔503的孔径大小、倾角及个数根据所需的冷却流量来综合确定，其中，倾角的可参考范围为0-30°。第二通孔503的横截面形状可为圆形、椭圆形、方形或其他形状。

并且，第一叶轮500可与转轴300一体成型，叶轮本体501可设计为圆柱体状，第一通孔502沿叶轮本体501的轴向延伸，叶轮本体501沿转轴300的延伸方向对接在转轴300的第一端，叶轮本体501与转轴300同轴设置，第一通孔502与转轴300内部的通道301也同轴。第一通孔502的孔径与转轴300内部的通道301的孔径相近，多个第二通孔503环绕叶轮本体501的轴向呈放射性排布。

作为一个可选实施例，叶轮本体501套接在转轴300的第一端，转轴300上设置有环绕其轴向排布的多个转轴300通孔801，转轴300通孔801与第二通孔503的数量相同且一一对应连通。

本实施例的第一通孔502的孔径与转轴300的外径适配，转轴300由第一通孔502伸入叶轮本体501，叶轮本体501与转轴300可为过盈配合实现连接，或者，叶轮本体501与转轴300采用焊接、螺纹连接或其他连接形式实现连接。转轴300通孔801穿透转轴300壁，叶轮本体501与转轴300连接后，调整位置使得转轴300通孔801与第二通孔503连通。

结合图5及图6，作为一个可选实施例，第二叶轮600包括基板601，基板601上设置有环绕其轴向排布的多个叶片602。

在本实施例中，由于定子200与转子100之间的气隙比较狭小，风阻很大，故采用叶片602与基板601配合的结构形式，目的是形成较大的动力源，提高上述的气隙流道的冷却流量，更有效地由转子100外侧对转子100进行冷却。第二叶轮600在转轴300的带动下转动，进而带动冷却介质由气隙流道流动起来，冷却介质沿第二叶轮600的径向甩出。

其中，基板601中部具有安装孔603，基板601通过安装孔603套接在转轴300的第二端。并且，多个叶片602设置在基板601的同一侧，基板601的设置有叶片602的一侧，面向电机机壳400设置。

叶片602的数量、尺寸决定第二叶轮600对冷却介质的驱动力的大小，相对而言，叶片602的数量更多、尺寸更大，对冷却介质的驱动力更大，根据气隙流道实现所需的冷却流量来综合确定叶片602的数量、尺寸。叶片602的形状可为多种，如弧形、直线形等。

作为一个可选实施例，在基板601的径向上，叶片602的远离基板601轴心的一端的所在位置，超过轴承座800的通孔801的所在位置。基板601与转轴300同轴设置，优选地，叶片602的远离基板601轴心的一端，即叶片602的外端，转动形成的圆形，在基板601的径向上将轴承座800的通孔801的所在位置包括在内，第二叶轮600转动时能够更有效地带动冷却介质流经气隙流道并沿第二叶轮600的径向甩出到外界。

作为一个可选实施例，第二叶轮600与电机机壳400之间设置有涡壳900，涡壳900连接在电机机壳400或轴承座800上。

本实施例的涡壳900的设置，能够减小第二叶轮600与电机机壳400之间的空隙，使第二叶轮600与电机机壳400之间的空间相对密闭，以提高第二叶轮600带动冷却介质流动的效率，进而提高散热效率。涡壳900与第二叶轮600配套设计，涡壳900的大小及形状根据第二叶轮600确定。

本实用新型实施例还提供一种电机，包括上述实施例的电机转子冷却结构。在电机转子冷却结构的第一叶轮500和第二叶轮600的作用下，外界冷却介质通过两路流道同时由转子100的内外侧对转子100进行冷却，通过适配不同规格的第一叶轮500和第二叶轮600，实现转子100内外侧冷却介质流量的合理分配，实现对转子100的高效冷却，并且，依靠第一叶轮500和第二叶轮600配合来实现转子100冷却，相较于现有的外部强迫通风冷却转子100，不需要外部动力源，减少了对外部冷却设备的需求。电机整体结构更加简单，成本更低，电机运行的可靠性更高。

本领域内的技术人员应明白，以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种电机转子冷却结构，其特征在于，包括：

用于支承转子的转轴，所述转轴的两端分别延伸出电机机壳的两端，所述转轴内部具有沿轴向延伸的通道；

第一叶轮，设置在所述转轴的第一端，且与所述通道连通，所述第一叶轮随所述转轴转动时，在所述第一叶轮的带动下，冷却介质由所述转轴的第二端进入所述通道，流经所述通道，由所述转轴的第一端流出；

第二叶轮，设置在所述转轴的第二端，且在所述转轴的径向方向上，所述第二叶轮延伸至用于支承所述转轴的轴承座所在区域，所述第二叶轮随所述转轴转动时，在所述第二叶轮的带动下，冷却介质由对应于所述转轴第一端的轴承座的通孔进入电机内部，流经所述转子的外侧表面，由对应于所述转轴第二端的轴承座的通孔流出。

2.根据权利要求1所述的电机转子冷却结构，其特征在于，所述第一叶轮包括叶轮本体，所述叶轮本体具有沿其轴向延伸的第一通孔，且具有环绕其轴向排布的多个第二通孔，所述第二通孔连通所述第一通孔与所述叶轮本体外部。

3.根据权利要求2所述的电机转子冷却结构，其特征在于，所述叶轮本体固定连接在所述转轴的第一端，所述第一通孔与所述通道连通。

4.根据权利要求2所述的电机转子冷却结构，其特征在于，所述叶轮本体套接在所述转轴的第一端，所述转轴上设置有环绕其轴向排布的多个转轴通孔，所述转轴通孔与所述第二通孔的数量相同且一一对应连通。

5.根据权利要求1所述的电机转子冷却结构，其特征在于，所述第二叶轮包括基板，所述基板上设置有环绕其轴向排布的多个叶片。

6.根据权利要求5所述的电机转子冷却结构，其特征在于，所述基板中部具有安装孔，所述基板通过所述安装孔套接在所述转轴的第二端。

7.根据权利要求5所述的电机转子冷却结构，其特征在于，多个所述叶片设置在所述基板的同一侧，所述基板的设置有所述叶片的一侧，面向所述电机机壳设置。

8.根据权利要求5所述的电机转子冷却结构，其特征在于，在所述基板的径向上，所述叶片的远离所述基板轴心的一端的所在位置，超过所述轴承座的通孔的所在位置。

9.根据权利要求1所述的电机转子冷却结构，其特征在于，所述第二叶轮与所述电机机壳之间设置有涡壳，所述涡壳连接在所述电机机壳或所述轴承座上。

10.一种电机，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的电机转子冷却结构。

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