CN215186211U - 一种自循环轴承冷却结构 - Google Patents

Abstract

一种自循环轴承冷却结构，用于电机轴承冷却，轴承冷却结构包括环形空腔、气化上升通道以及工质冷却腔，环形空腔环绕设置在轴承的周向外侧，环形空腔靠近轴承设置；气化上升通道位于环形空腔的上方并且与环形空腔联通；工质冷却腔前后贯穿机体后与机体前后两端的气化上升通道相联通，工质冷却腔靠近冷却水道设置；位于机体前后端的环形空腔、气化上升通道与贯穿机体的工质冷却腔相联通以构成密闭的真空腔，在该真空腔中注入有用于相变冷却的冷却工质。本实用新型以自循环的蒸发冷却方式，不需外部动力，实现轴承冷却及冷却工质的自循环，热阻低、传热快，传热能力强，较少的冷却工质即可满足散热要求，轴承使用温度低，提升了电机安全可靠性。

Description

一种自循环轴承冷却结构

技术领域

本实用新型涉及电机轴承冷却结构技术领域，特别涉及一种采用自循环蒸发冷却方式的自循环轴承冷却结构。

背景技术

轴承在电机运行过程中会产生热量，在某些重载高速场合，轴承产生的热量难以溢散，造成轴承质量降低甚至损坏，影响电机寿命。在某些可靠性要求较高的应用领域，轴承采用了多种冷却润滑方式，如循环水冷、油冷油润滑、油气润滑等，可以降低轴承使用温度。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

1、传统轴承冷却方式结构复杂，需要泵阀辅助循环；

2、；随着电机转速要求越来越高，轴承产生的热量也越来越多，冷却能力需要进一步加强，但是采用现有的冷却结构其冷却能力提升困难；

3、有的用于轴承冷却的循环冷却系统中，所采取的冷却端需要使用外部的散热片、散热端等，增加了结构的复杂性，不利用电机的结构设计及实际应用。

有鉴于此，如何解决现有技术存在的轴承辅助冷却结构复杂、冷却能力提升困难等问题，便成为本实用新型所要研究解决的课题。

发明内容

本实用新型提供一种自循环轴承冷却结构，其目的是要解决现有技术存在的轴承辅助冷却结构复杂、冷却能力提升困难等问题，以自循环的蒸发冷却方式，不需外部动力，实现轴承冷却及冷却工质的自循环。

为达到上述目的，本实用新型采用的一种技术方案是：一种自循环轴承冷却结构，用于电机轴承冷却，所述电机包括机体，在机体的前后两端均安装有轴承、端盖和盖板，机体上设置有冷却水道，所述轴承冷却结构包括环形空腔、气化上升通道以及工质冷却腔，其中：

所述环形空腔环绕设置在轴承的周向外侧，所述环形空腔靠近轴承设置；

所述气化上升通道位于环形空腔的上方并且与环形空腔联通；

所述工质冷却腔前后贯穿机体后与机体前后两端的气化上升通道相联通，工质冷却腔靠近冷却水道设置；

位于机体前后端的环形空腔、气化上升通道与贯穿机体的工质冷却腔相联通以构成密闭的真空腔，在该真空腔中注入有用于相变冷却的冷却工质。

本实用新型的有关内容解释如下：

1. 在本实用新型中，通过在机体前后两端的轴承处设置环形空腔、气化上升通道，并设置贯穿机体的工质冷却腔与环形空腔、气化上升通道相互联通以构成密闭的真空腔，在该技术方案中，只用设置一个相联通的真空腔即可，也就是说对于机体前后端的两个轴承冷却只用抽一个真空腔即可，简化了结构设计，避免气密性问题，避免采用复杂结构才能完成良好的轴承冷却，而且该真空腔的工质冷却腔与冷却水道相邻，采用了电机本身的冷却水来对冷却工质进行冷却，不用额外设置其他的冷凝部件，工质冷却腔与冷却水道的接触面积大，冷却效果好。

2.在本实用新型中，所述冷却水道中含用于循环冷却的冷却水，所述工质冷却腔靠近冷却水道设置，所述工质冷却腔与冷却水道均位于机体中并且为一体铸造成型，这种设置，使工质冷却腔与冷却水道尽量靠近，提高传热、冷凝效率，以此来增加轴承冷却结构的冷却能力，气化的工质在工质冷却腔处遇冷变成液体，其冷凝接触面贯穿为贯穿过机体并靠近冷却水道的工质冷却腔所有的内表面，冷凝接触面积大，冷凝效果好。

3. 在本实用新型中，在所述机体的顶部设置有突出的工质冷却部，所述工质冷却部沿机体的前后方向设置，工质冷却腔位于该工质冷却部中，这种对工质冷却腔的结构、位置的设计，不影响原先冷却水道中冷却水道的设计，减少研制、开发成本，也有利于气化上升通道与工质冷却腔连接后的密封，可采用密封圈密封，保证冷却工质的循环通道不泄露，避免冷却能力降低。

4.在本实用新型中，所述端盖具有圆形的下盖体，在下盖体的上方设置有向上突出的上盖体，下盖体中开设有环绕在轴承周向外侧的槽以形成环形空腔，上盖体中开设有上下设置的槽以形成气化上升通道，这种结构与上述的工质冷却腔的结构设计契合，在端盖与机体、盖板的连接处用密封圈密封。

5.在本实用新型中，在所述环形空腔与气化上升通道的联通处设置有由光滑曲面组成的过渡部，该过渡部分别与环形空腔与气化上升通道的连接面相切，以此来增加工质受热气化后上升以及冷凝液化后回流的效率。

6.在本实用新型中，所述环形空腔中注满冷却工质，确保工质与轴承外套热源靠近并环形包裹，热阻低、传热快，有效增强冷却能力。

7.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

8.在本实用新型中，术语、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置装配关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

由于上述方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有以下优点和效果：

1.本实用新型的上述方案，只用设置一个相联通的真空腔即可达到冷却电机两端轴承的目的，而不用在两端的轴承部位各自抽真空腔，而且是加入能够相变的冷却工质以自循环的蒸发冷却方式，不需外部动力，借用现有水套结构进行工质冷却，实现轴承冷却及冷却工质的自循环，自循环无需动力装置，节能环保，成本低；

2. 本实用新型的上述方案中，冷却效果好，电机两端轴承产生的热量依靠冷却工质的相变传热，散热能力强，冷却工质受热后蒸发，经气化上升通道进入到工质冷却腔中，气化的冷却工质在冷却水道的冷凝作用下变成液体，回流至环形空腔中，以此来完成冷却介质的自循环，环形空腔靠近轴承，其热阻低、传热快，由于传热能力强，较少的冷却工质即可满足散热要求，轴承使用温度低，提升了电机安全可靠性。

附图说明

附图1为本实用新型实施例自循环轴承冷却结构的平面示意图；

附图2为图1中的A-A剖面示意图；

附图3 为图1中的B-B剖面示意图；

附图4为本实用新型实施例自循环轴承冷却结构的立体示意图。

以上附图各部位表示如下：

1、机体；11、冷却水道；111、冷却水；12、工质冷却部；

2、轴承；

3、端盖；上盖体31、下盖体32

4、盖板；

5、环形空腔；

6、气化上升通道；

7、工质冷却腔；

8、过渡部；

9、冷却工质。

具体实施方式

以下将以图式及详细叙述对本案进行清楚说明，任何本领域技术人员在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。

如附图1至附图4所示，本实用新型实施例公开的一种自循环轴承冷却结构，用于电机轴承2冷却，所述电机包括机体1，在机体1的前后两端均安装有轴承2、端盖3和盖板4，机体1上设置有冷却水道11。

在本实用新型实施例的一种自循环轴承冷却结构中，所述轴承2冷却结构包括环形空腔5、气化上升通道6以及工质冷却腔7，其中：所述环形空腔5环绕设置在轴承2的周向外侧，所述环形空腔5靠近轴承2设置；所述气化上升通道6位于环形空腔5的上方并且与环形空腔5联通；所述工质冷却腔7前后贯穿机体1后与机体1前后两端的气化上升通道6相联通，工质冷却腔7靠近冷却水道11设置；位于机体1前后端的环形空腔5、气化上升通道6与贯穿机体1的工质冷却腔7相联通以构成密闭的真空腔，在该真空腔中注入有用于相变冷却的冷却工质9。

本实用新型实施例的工作过程可参考如下：

1、电机运行，电机两端的轴承2部位产生热量，热量传输给位于环形空腔5内的冷却介质，冷却工质9受热气化，气体沿气化上升通道6上升至工质冷却腔7；

2、电机冷却水道11内的冷却循环水冷却气化的冷却工质9，冷却工质9遇冷变成液体，回流至环形空腔5，形成自我循环。

通过本实用新型实施例的实施，在机体1前后两端的轴承2处设置环形空腔5、气化上升通道6，并设置贯穿机体1的工质冷却腔7与环形空腔5、气化上升通道6相互联通以构成密闭的真空腔，在该技术方案中，只用设置一个相联通的真空腔即可，也就是说对于机体1前后端的两个轴承2冷却只用抽一个真空腔即可，简化了结构设计，避免气密性问题，避免采用复杂结构才能完成良好的轴承2冷却，而且该真空腔的工质冷却腔7与冷却水道11相邻，采用了电机本身的冷却水道11来对冷却工质9进行冷却，不用额外设置其他的冷凝部件，工质冷却腔7与冷却水道11的接触面积大，冷却效果好。

在本实用新型实施例中，所述冷却水道11中包含用于循环冷却的冷却水111，所述工质冷却腔7靠近冷却水道11设置，所述工质冷却腔7与冷却水道11均位于机体1中并且为一体铸造成型，这种设置，使工质冷却腔7与冷却水道11尽量靠近，提高传热、冷凝效率，以此来增加轴承2冷却结构的冷却能力，气化的工质在工质冷却腔7处遇冷变成液体，其冷凝接触面贯穿为机体1并靠近冷却水道11的工质冷却腔7所有的内表面，冷凝接触面积大，冷凝效果好。

在本实用新型实施例中，在所述机体1的顶部设置有突出的工质冷却部12，所述工质冷却部12沿机体1的前后方向设置，工质冷却腔7位于该工质冷却部12中，这种对工质冷却腔7的结构、位置的设计，不影响原先冷却水道11的设计，减少研制、开发成本，也有利于气化上升通道6与工质冷却腔7连接后的密封，可采用密封圈密封，保证冷却工质9的循环通道不泄露，避免冷却能力降低。

在本实用新型实施例中，所述端盖3中开设有环绕在轴承2周向外侧的槽以形成环形空腔5，还有上下设置的槽以形成气化上升通道6，这种结构与上述的工质冷却腔7的结构设计契合，在端盖3与盖板4、机体1的连接处用密封圈密封。

在本实用新型实施例中，在所述环形空腔5与气化上升通道6的联通处设置有由光滑曲面组成的过渡部8，该过渡部8分别与环形空腔5与气化上升通道6的连接面相切，以此来增加工质受热气化后上升以及冷凝液化后回流的效率。

针对上述实施例，本实用新型可能产生的变化描述如下：

1.在上述实施例中，所述环形空腔5中注满冷却工质9，确保工质与轴承2外套热源靠近并环形包裹，热阻低、传热快，有效增强冷却能力；但是本实用新型不以此为限，环形空腔5中注入的冷却工质9稍满一些或稍少一些均可，只要是能够满足冷却介质自循环过程中能尽量吸热即可。

2.在上述实施例中，由于轴承2会套设在轴承2套中，环形腔体靠近轴承2设置即可，靠近轴承2外套热源，热阻低、传热快。由于需要抽真空，会在各个连接配合部件处设置密封圈（附图中并未示出密封圈），比如在端盖3与机体1、盖板4的连接处用密封圈密封。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自循环轴承冷却结构，用于电机轴承(2)冷却，所述电机包括机体(1)，在机体(1)的前后两端均安装有轴承(2)、端盖(3)和盖板(4)，机体(1)上设置有冷却水道(11)，其特征在于，所述轴承(2)冷却结构包括环形空腔(5)、气化上升通道(6)以及工质冷却腔(7)，其中：

所述环形空腔(5)环绕设置轴承(2)的周向外侧，所述环形空腔(5)靠近轴承(2)设置；

所述气化上升通道(6)位于环形空腔(5)的上方并且与环形空腔(5)联通；

所述工质冷却腔(7)前后贯穿机体(1)后与机体(1)前后两端的气化上升通道(6)相联通，工质冷却腔(7)靠近冷却水道(11)设置；

位于机体(1)前后端的环形空腔(5)、气化上升通道(6)与贯穿机体(1)的工质冷却腔(7)相联通以构成密闭的真空腔，在该真空腔中注入有用于相变冷却的冷却工质(9)。

2.根据权利要求1所述的一种自循环轴承冷却结构，其特征在于：所述冷却水道(11)中包含用于循环冷却的冷却水(111)，所述工质冷却腔(7)靠近冷却水道(11)设置，所述工质冷却腔(7)与冷却水道(11)均位于机体(1)中并且为一体铸造成型。

3.根据权利要求2所述的一种自循环轴承冷却结构，其特征在于：在所述机体(1)的顶部设置有突出的工质冷却部(12)，所述工质冷却部(12)沿机体(1)的前后方向设置，工质冷却腔(7)位于该工质冷却部(12)中。

4.根据权利要求1所述的一种自循环轴承冷却结构，其特征在于：所述端盖(3)具有圆形的下盖体(31)，在下盖体(31)的上方设置有突出的上盖体(32)，下盖体(31)中开设有环绕在轴承(2)周向外侧的槽以形成环形空腔(5)，上盖体(32)中开设有上下设置的槽以形成气化上升通道(6)。

5.根据权利要求1所述的一种自循环轴承冷却结构，其特征在于：在所述环形空腔(5)与气化上升通道(6)的联通处设置有由光滑曲面组成的过渡部(8)，该过渡部(8)分别与环形空腔(5)与气化上升通道(6)的连接面相切。

6.根据权利要求1所述的一种自循环轴承冷却结构，其特征在于：所述环形空腔(5)中注满冷却工质(9)。

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