CN215419881U - 内循环散热结构和电机 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种内循环散热结构和电机。该内循环散热结构包括电机筒体(1)，电机筒体(1)上设置有至少两个沿轴向延伸的液体流道(17)，相邻的两个液体流道(17)之间的电机筒体(1)上设置有沿轴向贯穿的外气体流道(2)，电机筒体(1)的内周侧形成有内气体流道(21)，内气体流道(21)和外气体流道(2)连通，形成内循环风道。根据本申请的内循环散热结构，能够保证进风湿度和洁净度，同时可以提高冷却液与空气或电机内部的换热效率。

Description

内循环散热结构和电机

技术领域

本申请涉及电机技术领域，具体涉及一种内循环散热结构和电机。

背景技术

高速电机具有效率高、体积小、结构紧凑、功率密度大的特点，相应热损耗也比较集中，电机内部的温升较高。电机定子绕组处的过高温升将导致绕组绝缘失效、转子过高温升会导致永磁体退磁、磁悬浮轴承处过高温升会使得磁悬浮轴承控制精度下降。为保障高速电机安全稳定运行，需要针对电机内部的特点开发新型冷却结构。同时为了保证电机的防潮防爆防尘防腐性能，所设计的散热结构还需保证冷却进风的洁净度和湿度满足要求。

高速电机配套冷却系统通常采用风冷冷却结构或水冷冷却结构。其中，单一的风冷冷却无法做到内循环冷却，进风口与外界空气相连，出风口与电机内部进风口相连，难以保证进风湿度和洁净度；同时水冷冷却结构为机体外置结构或内置螺旋结构，与空气或电机内部的换热效率较低。

实用新型内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种内循环散热结构和电机，能够提高冷却液与空气或电机内部的换热效率。

为了解决上述问题，本申请提供一种内循环散热结构，包括电机筒体，电机筒体上设置有至少两个沿轴向延伸的液体流道，相邻的两个液体流道之间的电机筒体上设置有沿轴向贯穿的外气体流道，电机筒体的内周侧形成有内气体流道，内气体流道和外气体流道连通，形成内循环风道。

优选地，外气体流道与相邻的两个液体流道之间的壁厚相同。

优选地，液体流道为多个，多个液体流道沿电机筒体的周向均匀间隔分布，外气体流道与液体流道沿电机筒体的周向交替排布；和/或，液体流道为翅片式液冷流道。

优选地，外气体流道与电机筒体的中心轴线之间的最小距离大于液体流道与电机筒体的中心轴线之间的最小距离，外气体流道与电机筒体的中心轴线之间的最大距离大于液体流道与电机筒体的中心轴线之间的最大距离。

优选地，相邻的液体流道之间通过沿电机筒体的周向延伸的连通流道连通，连通流道位于外气体流道的径向外侧或径向内侧。

优选地，液体流道之间串联，液体流道包括流道进口和流道出口，流道进口位于液体流道的起始端端部，流道出口位于液体流道的末端端部。

优选地，液体流道之间并联，液体流道包括流道进口和流道出口，流道进口位于底部的液体流道的第一端，流道出口位于顶部的液体流道的第二端，第一端和第二端不同端。

优选地，连通流道沿周向连通，形成环形流道，液体流道的第一端和第二端分别设置有环形流道，位于液体流道第一端的环形流道将各液体流道的第一端连通，位于液体流道第二端的环形流道将各液体流道的第二端连通。

优选地，液体流道沿轴向分为多段式流道，至少两段液体流道与电机筒体的中心轴线的最小距离不同。

优选地，电机筒体内设置有电机转子，电机转子的一端设置有驱动风扇，驱动风扇为内循环风道提供空气循环流动动力。

优选地，驱动风扇的外周侧套设有挡环，挡环固定设置在电机筒体的内壁上，挡环的内径大于驱动风扇的外径。

优选地，驱动风扇的进风侧安装有从动风扇，从动风扇通过滑动件安装在电机转子上，从动风扇通过滑动件能够相对于驱动风扇转动。

优选地，电机筒体的第一端端部设置有第一叶片扩压器，第一叶片扩压器与电机转子之间通过第一密封和第一阻油套形成密封配合。

优选地，电机筒体的第二端端部设置有第二叶片扩压器，第二叶片扩压器与电机转子之间通过第二密封和第二阻油套形成密封配合。

优选地，电机筒体的内周侧第一端安装有前轴承壳体，第二端安装有后轴承壳体，中间安装有电机绕组，电机转子上依次设置有前径向铁芯、转子铁芯、后径向铁芯、前轴向铁芯、止推轴承和后轴向铁芯，前轴承壳体、前径向铁芯、电机绕组、转子铁芯、后径向铁芯、后轴承壳体、前轴向铁芯、止推轴承和后轴向铁芯上分别设置有内气体流道。

根据本申请的另一方面，提供了一种电机，包括内循环散热结构，该内循环散热结构为上述的内循环散热结构。

本申请提供的内循环散热结构，包括电机筒体，电机筒体上设置有至少两个沿轴向延伸的液体流道，相邻的两个液体流道之间的电机筒体上设置有沿轴向贯穿的外气体流道，电机筒体的内周侧形成有内气体流道，内气体流道和外气体流道连通，形成内循环风道。本申请的内循环散热结构，气体流道和液体流道直接加工在电机筒体上，能够形成整体式散热结构，结构更加紧凑，外气体流道和液体流道形成周向交替排布，且液体流道采用翅片式流道，能够保证冷却液体与风冷流道和电机内部的接触面积，可以增加换热效率，外气体流道和内气体流道形成位于电机筒体内部的内循环流道，能够保证电机内部的进风湿度和洁净度，满足电机的防潮防爆防尘防腐等方面的需求。

附图说明

图1为本申请一个实施例的内循环散热结构的剖视结构示意图；

图2为本申请一个实施例的内循环散热结构的立体结构图；

图3为本申请一个实施例的内循环散热结构的端面结构图；

图4为本申请一个实施例的内循环散热结构的液体流道结构示意图；

图5为本申请一个实施例的内循环散热结构的外气体流道结构示意图；

图6为本申请一个实施例的内循环散热结构的结构示意图；

图7为图6的内循环散热结构的B-B向剖视结构示意图；

图8为图6的内循环散热结构的C-C向剖视结构示意图；

图9为本申请一个实施例的内循环散热结构的流道结构示意图。

附图标记表示为：

1、电机筒体；2、外气体流道；3、第一叶片扩压器；4、第一密封；5、第一阻油套；6、电机转子；7、前轴承壳体；8、电机绕组；9、转子铁芯；10、从动风扇；11、滑动件；12、驱动风扇；13、挡环；14、第二阻油套；15、第二密封；16、第二叶片扩压器；17、液体流道；18、流道进口；19、流道出口；20、连通流道；21、内气体流道；22、过流通道；23、锥形区域；24、第一环形流道；25、第二环形流道；26、后径向铁芯；27、后轴承壳体；28、前轴向铁芯；29、止推轴承；30、后轴向铁芯；31、前径向铁芯。

具体实施方式

结合参见图1至图9所示，根据本申请的实施例，内循环散热结构包括电机筒体1，电机筒体1上设置有至少两个沿轴向延伸的液体流道17，相邻的两个液体流道17之间的电机筒体1上设置有沿轴向贯穿的外气体流道2，电机筒体1的内周侧形成有内气体流道21，内气体流道21和外气体流道2连通，形成内循环风道。

本申请的内循环散热结构，外气体流道2和液体流道17直接加工在电机筒体上，能够形成整体式散热结构，结构更加紧凑，外气体流道2和液体流道17形成周向交替排布，且液体流道17采用翅片式流道，能够保证冷却液体与风冷流道和电机内部的接触面积，可以增加换热效率，外气体流道2和内气体流道21连通形成位于电机筒体内部的内循环流道，使得换热空气在电机内部循环，能够保证电机内部的进风湿度和洁净度，满足电机的防潮防爆防尘防腐等方面的需求。

在一个实施例中，外气体流道2与相邻的两个液体流道17之间的壁厚相同。液体流道17例如为翅片式液冷流道。

在本实施例中，外气体流道2与周向两侧的两个液体流道17之间的壁厚相同，使得两侧的液体流道17与外气体流道2之间的换热更加均匀，外气体流道2和液体流道17均为长窄型结构，可以保证流过电机筒体1内部的热风与液体流道17有足够的接触面积，能够提高外气体流道2与液体流道17之间的换热效率。

在一个实施例中，液体流道17为多个，多个液体流道17沿电机筒体1的周向均匀间隔分布，外气体流道2与液体流道17沿电机筒体1的周向交替排布。在本实施例中，外气体流道2和液体流道17沿着电机筒体1的轴向交替且均匀排布，既能够使得外气体流道2与液体流道17之间形成多重换热结构，加大换热面积，又能够保证气体与液体之间的换热更加均匀，提高换热效率。

在一个实施例中，外气体流道2与电机筒体1的中心轴线之间的最小距离大于液体流道17与电机筒体1的中心轴线之间的最小距离，外气体流道2与电机筒体1的中心轴线之间的最大距离大于液体流道17与电机筒体1的中心轴线之间的最大距离，能够保证外气体流道2在电机筒体1的径向上的位置位于液体流道17在电机筒体1的径向上的范围内，使得外气体流道2能够完全处于液体流道17的换热中心区域，从而保证气体与液体之间具有高效的换热。

在一个实施例中，相邻的液体流道17之间通过沿电机筒体1的周向延伸的连通流道20连通，连通流道20位于外气体流道2的径向外侧或径向内侧。在本实施例中，通过在相邻的液体流道17之间设置连通流道20，可以方便实现相邻的液体流道17之间的连通，通过将连通流道20设置在外气体流道2的径向外侧和径向内侧，使得连通流道20与外气体流道2之间形成间隔，能够使得连通流道20的设置位置对外气体流道2进行避让，避免连通流道20对外气体流道2的设置形成阻碍。

在一个实施例中，液体流道17之间串联，液体流道17包括流道进口18和流道出口19，流道进口18位于液体流道17的起始端端部，流道出口19位于液体流道17的末端端部。

在一个实施例中，液体流道17之间并联，液体流道17包括流道进口18和流道出口19，流道进口18位于底部的液体流道17的第一端，流道出口19位于顶部的液体流道17的第二端，第一端和第二端不同端。

在本实施例中，连通流道20沿周向连通，形成环形流道，液体流道17的第一端设置有第一环形流道24，液体流道17的第二端设置有第二环形流道25，位于液体流道17第一端的第一环形流道24将各液体流道17的第一端连通，位于液体流道17第二端的第二环形流道25将各液体流道17的第二端连通。

沿轴向延伸的翅片式液体流道和筒体两端的环形流道连通，相邻的两个翅片式液体流道之间的连通流道20为弧形流道，冷却液体从电机筒体1底部的流道进口18处进入到电机筒体1左侧的第一环形流道24，然后经第一环形流道24分别进入到各翅片式液体流道中，冷却液体在翅片式液体流道中完成与电机筒体1内壁以及外气体流道2中热风的热交换，再进入到电机筒体1右端的第二环形流道25中，最终由电机筒体1右端顶部的流道出口19流出，在外侧进行散热之后流回电机内部，进行换热循环。

在一个实施例中，液体流道17沿轴向分为多段式流道，至少两段液体流道17与电机筒体1的中心轴线的最小距离不同，从而能够针对轴承组件、电机定子等关键器件设置合适的液体流道17，进一步提高这些器件的散热效率。

液体流道17可以沿轴向贯穿整体电机筒体1，也可以仅在电机定子外侧的筒壁上加工液体流道，以便使得筒体铸造砂芯的结构更加简单，方便生产。

在一个实施例中，电机筒体1内设置有电机转子6，电机转子6的一端设置有驱动风扇12，驱动风扇12为内循环风道提供空气循环流动动力。驱动风扇12固定套设在电机转子6上，驱动风扇12位于电机绕组8的轴向外侧，电机筒体1的内腔需要增加安装驱动风扇12的轴向长度，以方便驱动风扇12的设置。电机启动时，电机转子6转动，带动驱动风扇12转动，形成向右的风压，使电机筒体1内周侧的内气体流道21内的气体向右流动，电机外侧筒体的外气体流道2内的气体向左侧流动，为空气内循环提供动力。

在一个实施例中，驱动风扇12的外周侧套设有挡环13，挡环13固定设置在电机筒体1的内壁上，挡环13的内径大于驱动风扇12的外径。在本实施例中，挡环13的外径略大于电机筒体1的内径，挡环13通过过盈配合的方式套装在电机筒体1的内壁，挡环13内径略大于驱动风扇12的外径，从而能够对驱动风扇12出风侧的气流形成阻挡作用，有效防止驱动风扇12出风侧的热风倒灌回驱动风扇12的进风侧，提高气体流动效率以及冷却效率。

在一个实施例中，驱动风扇12的进风侧安装有从动风扇10，从动风扇10通过滑动件11安装在电机转子6上，从动风扇10通过滑动件11能够相对于驱动风扇12转动。从动风扇10由驱动风扇12转动形成的风压驱动，驱动风扇12转动时形成向出风侧的风压，带动从动风扇10转动，从动风扇10转动会在从动风扇10与驱动风扇12之间的空间内形成朝向驱动风扇12的出风侧的风压，防止从驱动风扇12与挡环13间隙之间倒灌回来的热风继续倒灌回从动风扇10的远离驱动风扇12的一侧。

本申请实施例中，滑动件11类似于轴承结构，内径略小于电机转子6，通过过盈配合的方式套装在电机转子6上；滑动件11的外径侧类似于轴承外端，能够相对内径沿周向滑动，从而保证安装在滑动件11的外径上的从动风扇10的转动是由风压带动，而非由电机转子6直接带动。如此一来，当驱动风扇12随电机转子6一同停止转动时，电机转子6仍然能够在惯性作用下转动，提供向着驱动风扇12出风侧的风压，更加有效地避免热风倒灌。

在一个实施例中，电机筒体1的第一端端部设置有第一叶片扩压器3，第一叶片扩压器3与电机转子6之间通过第一密封4和第一阻油套5形成密封配合。

在一个实施例中，电机筒体1的第二端端部设置有第二叶片扩压器16，第二叶片扩压器16与电机转子6之间通过第二密封15和第二阻油套14形成密封配合。

上述的第一密封4和第二密封15均为梳齿密封。

在本实施例中，由于电机两端有梳齿密封、阻油套、扩压器等器件保证电机内部的气密性，而本申请的气体流动只在电机内部和筒体上的气道间循环，故不需要额外的气封件，只依靠电机两端的气封件就能保证内循环流道的气密性，结构更加简单，实现更加方便。

在一个实施例中，电机筒体1的内周侧第一端安装有前轴承壳体7，第二端安装有后轴承壳体27，中间安装有电机绕组8，电机转子6上依次设置有前径向铁芯31、转子铁芯9、后径向铁芯26、前轴向铁芯28、止推轴承29和后轴向铁芯30，前轴承壳体7、前径向铁芯31、电机绕组8、转子铁芯9、后径向铁芯26、后轴承壳体27、前轴向铁芯28、止推轴承29和后轴向铁芯30上分别设置有内气体流道21。

在本实施例中，前轴承壳体7和第一叶片扩压器3之间形成有过流通道22，后轴向铁芯30和后轴承壳体27与第二叶片扩压器16之间也形成有过流通道22，前后两端的过流通道22将外气体流道2以及内气体流道21的两端串联，形成周向连通的内循环风道，在驱动风扇12的驱动作用下，实现气流的内循环流动。

在一个实施例中，电机筒体1的两端设置有锥形区域23，锥形区域23沿着电机筒体1的周向延伸，并且将外气体流道2与过流通道22连通，锥形区域23的存在，能够改善气流的流动状态，有效减小阻流现象，降低气体流动噪音，提高气体流动效率。

根据本申请的实施例，电机包括内循环散热结构，该内循环散热结构为上述的内循环散热结构。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (16)

1.一种内循环散热结构，其特征在于，包括电机筒体(1)，所述电机筒体(1)上设置有至少两个沿轴向延伸的液体流道(17)，相邻的两个所述液体流道(17)之间的所述电机筒体(1)上设置有沿轴向贯穿的外气体流道(2)，所述电机筒体(1)的内周侧形成有内气体流道(21)，所述内气体流道(21)和所述外气体流道(2)连通，形成内循环风道。

2.根据权利要求1所述的内循环散热结构，其特征在于，所述外气体流道(2)与相邻的两个所述液体流道(17)之间的壁厚相同。

3.根据权利要求1所述的内循环散热结构，其特征在于，所述液体流道(17)为多个，多个所述液体流道(17)沿所述电机筒体(1)的周向均匀间隔分布，所述外气体流道(2)与所述液体流道(17)沿所述电机筒体(1)的周向交替排布；和/或，所述液体流道(17)为翅片式液冷流道。

4.根据权利要求1所述的内循环散热结构，其特征在于，所述外气体流道(2)与所述电机筒体(1)的中心轴线之间的最小距离大于所述液体流道(17)与所述电机筒体(1)的中心轴线之间的最小距离，所述外气体流道(2)与所述电机筒体(1)的中心轴线之间的最大距离大于所述液体流道(17)与所述电机筒体(1)的中心轴线之间的最大距离。

5.根据权利要求1所述的内循环散热结构，其特征在于，相邻的所述液体流道(17)之间通过沿所述电机筒体(1)的周向延伸的连通流道(20)连通，所述连通流道(20)位于所述外气体流道(2)的径向外侧或径向内侧。

6.根据权利要求5所述的内循环散热结构，其特征在于，所述液体流道(17)之间串联，所述液体流道(17)包括流道进口(18)和流道出口(19)，所述流道进口(18)位于所述液体流道(17)的起始端端部，所述流道出口(19)位于所述液体流道(17)的末端端部。

7.根据权利要求5所述的内循环散热结构，其特征在于，所述液体流道(17)之间并联，所述液体流道(17)包括流道进口(18)和流道出口(19)，所述流道进口(18)位于底部的所述液体流道(17)的第一端，所述流道出口(19)位于顶部的所述液体流道(17)的第二端，第一端和第二端不同端。

8.根据权利要求7所述的内循环散热结构，其特征在于，所述连通流道(20)沿周向连通，形成环形流道，所述液体流道(17)的第一端和第二端分别设置有所述环形流道，位于所述液体流道(17)第一端的所述环形流道将各所述液体流道(17)的第一端连通，位于所述液体流道(17)第二端的所述环形流道将各所述液体流道(17)的第二端连通。

9.根据权利要求1所述的内循环散热结构，其特征在于，所述液体流道(17)沿轴向分为多段式流道，至少两段所述液体流道(17)与所述电机筒体(1)的中心轴线的最小距离不同。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的内循环散热结构，其特征在于，所述电机筒体(1)内设置有电机转子(6)，所述电机转子(6)的一端设置有驱动风扇(12)，所述驱动风扇(12)为所述内循环风道提供空气循环流动动力。

11.根据权利要求10所述的内循环散热结构，其特征在于，所述驱动风扇(12)的外周侧套设有挡环(13)，所述挡环(13)固定设置在所述电机筒体(1)的内壁上，所述挡环(13)的内径大于所述驱动风扇(12)的外径。

12.根据权利要求10所述的内循环散热结构，其特征在于，所述驱动风扇(12)的进风侧安装有从动风扇(10)，所述从动风扇(10)通过滑动件(11)安装在所述电机转子(6)上，所述从动风扇(10)通过所述滑动件(11)能够相对于所述驱动风扇(12)转动。

13.根据权利要求10所述的内循环散热结构，其特征在于，所述电机筒体(1)的第一端端部设置有第一叶片扩压器(3)，所述第一叶片扩压器(3)与所述电机转子(6)之间通过第一密封(4)和第一阻油套(5)形成密封配合。

14.根据权利要求10所述的内循环散热结构，其特征在于，所述电机筒体(1)的第二端端部设置有第二叶片扩压器(16)，所述第二叶片扩压器(16)与所述电机转子(6)之间通过第二密封(15)和第二阻油套(14)形成密封配合。

15.根据权利要求10所述的内循环散热结构，其特征在于，所述电机筒体(1)的内周侧第一端安装有前轴承壳体(7)，第二端安装有后轴承壳体(27)，中间安装有电机绕组(8)，所述电机转子(6)上依次设置有前径向铁芯(31)、转子铁芯(9)、后径向铁芯(26)、前轴向铁芯(28)、止推轴承(29)和后轴向铁芯(30)，所述前轴承壳体(7)、前径向铁芯(31)、电机绕组(8)、转子铁芯(9)、后径向铁芯(26)、后轴承壳体(27)、前轴向铁芯(28)、止推轴承(29)和后轴向铁芯(30)上分别设置有所述内气体流道(21)。

16.一种电机，包括内循环散热结构，其特征在于，所述内循环散热结构为权利要求1至15中任一项所述的内循环散热结构。

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