CN215646423U - 转子冷却装置及转子总成 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种转子冷却装置及转子总成，包括筒状的冷却主体，冷却主体套装连接于转轴，且冷却主体的外周面贴合连接于转子铁心的内周面，冷却主体的内部形成有冷却水道，冷却主体的表面形成有与冷却水道连通的进水口和出水口。本实用新型提供的转子冷却装置及转子总成，对转子实现直接的冷却，转子铁心损耗及磁钢涡流损耗产生的热量在冷却主体内进行热交换，提高了转子冷却的效率，有效的降低转子磁钢温升，降低电机故障率，进而保证了运行的安全性，有利于提升电机功率密度，节约电机生产成本；同时，此设置方式结构紧凑，对电机内部构造影响较小。

Description

转子冷却装置及转子总成

技术领域

本实用新型属于转子冷却技术领域，具体涉及一种转子冷却装置及转子总成。

背景技术

永磁同步电动机以永磁体提供励磁，使电动机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电动机运行的可靠性；又因无需励磁电流，没有励磁损耗，提高了电动机的效率和功率密度。

永磁同步电动机在工作过程中会发热，尤其是高转速永磁同步电机由于转子磁钢涡流效应的存在导致转子磁钢发热严重，磁钢过热则增加磁钢退磁风险，导致电机故障停机，因此，转子的散热显得尤为重要。但是，现有的永磁同步电动机一般采用外壳风冷或外壳水冷的方式实现冷却，转子冷却则需要靠电机内部转子与定子之间辐射或对流散热降温，散热效率低，对转子的散热效果不理想，因转子磁钢过热导致的停机故障仍然时有发生。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种转子冷却结构及转子总成，旨在提升对转子的降温效果，达到有效降温，保证安全运行的目的。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

第一方面，提供一种转子冷却装置，包括：筒状的冷却主体，所述冷却主体套装连接于转轴，且所述冷却主体的外周面贴合连接于转子铁心的内周面，所述冷却主体的内部形成有冷却水道，所述冷却主体的表面形成有与所述冷却水道连通的进水口和出水口。

在一种可能的实现方式中，所述冷却主体包括：

转子水套，套装连接于转轴，且外周面贴合连接于转子铁心的内周面，所述转子水套内形成所述冷却水道，所述冷却水道的进水开口的开口方向和出水开口的开口方向均平行于所述转子水套的径向；

进水密封水套，套设于所述转子水套的外周面，且与所述转子水套密封转动配合，所述进水密封水套内形成有与所述冷却水道的进水开口对接的进水通道，所述进水密封水套的外表面形成有与所述进水通道连通的所述进水口；以及

出水密封水套，套设于所述转子水套的外周面，且与所述转子水套密封转动配合，所述出水密封水套内形成有与所述冷却水道的出水开口对接的出水通道，所述出水密封水套的外表面形成有与所述出水通道连通的所述出水口。

在一种可能的实现方式中，所述进水通道和所述出水通道均为环形通道。

在一种可能的实现方式中，所述进水口开设于所述进水密封水套的外周面，所述出水口开设于所述出水密封水套的外周面。

在一种可能的实现方式中，所述转子水套的内周面设有环形的凸台，所述凸台的轴向长度小于所述转子水套的轴向长度，所述凸台的内周面用于与转轴的外周面贴合连接。

在一种可能的实现方式中，所述冷却水道呈螺旋状绕所述转子水套的中轴分布。

在一种可能的实现方式中，所述冷却水道的断面为多边形。

在一种可能的实现方式中，所述进水口和所述出水口均位于所述冷却主体的同一轴端，且所述进水口和所述出水口在所述冷却主体的轴向上交错分布。

在一种可能的实现方式中，所述进水口和所述出水口分别位于所述冷却主体的两个轴端。

本申请实施例所示的方案，与现有技术相比，通过在转轴和转子铁心之间设置冷却主体，并在冷却主体内开设冷却水道，在运行过程中，冷却主体与转子铁心的内周面贴合实现热交换，冷却水又能通过在冷却水道中的流通将冷却主体中的热量带走，进而对转子实现直接的冷却，转子铁心损耗及磁钢涡流损耗产生的热量在冷却主体内进行热交换，提高了转子冷却的效率，保证了运行的安全性；同时，此设置方式结构紧凑，对电机内部构造影响较小。

第二方面，还提供一种转子总成，包括转轴、转子铁心和磁钢，还包括上述的转子冷却装置，所述磁钢插设于所述转子铁心中，所述转子冷却装置套设于所述转轴的外周，所述转子铁心套设于所述转子冷却装置的外周，且所述转子冷却装置中的所述冷却主体的外周面贴合连接于所述转子铁心的内周面。

本申请提供的转子总成的有益效果与上述的转子冷却装置的有益效果相同，在此不再赘述。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的转子冷却装置的装配结构示意图；

图2为图1的内部结构剖视图；

图3为本实用新型实施例一采用的冷却装置的内部结构剖视图；

图4为本实用新型实施例一采用的转子水套的立体图；

图5为本实用新型实施例一采用的进水密封水套的立体图；

图6为本实用新型实施例二采用的进水密封水套的内部结构剖视图；

图7为本实用新型实施例三采用的转子水套的轴端视图。

附图标记说明：

100、冷却主体；110、冷却水道；111、进水开口；112、出水开口；120、进水口；130、出水口；140、转子水套；141、凸台；150、进水密封水套；151、进水通道；160、出水密封水套；161、出水通道；170、散热翅片；

200、转轴；

300、转子铁心；

400、磁钢。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请一并参阅图1至图3，现对本实用新型提供的转子冷却装置进行说明。所述转子冷却装置，包括筒状的冷却主体100，冷却主体100套装连接于转轴200，且冷却主体100的外周面贴合连接于转子铁心300的内周面，冷却主体100的内部形成有冷却水道110，冷却主体100的表面形成有与冷却水道110连通的进水口120和出水口130。

本实施例提供的转子冷却装置，与现有技术相比，通过在转轴200和转子铁心300之间设置冷却主体100，并在冷却主体100内开设冷却水道110，在运行过程中，冷却主体100与转子铁心300的内周面贴合实现热交换，冷却水又能通过在冷却水道110中的流通将冷却主体110中的热量带走，进而对转子实现直接的冷却，转子铁心300损耗及磁钢400涡流损耗产生的热量在冷却主体100内进行热交换，提高了转子冷却的效率，有效的降低转子磁钢温升，降低电机故障率，进而保证了运行的安全性，有利于提升电机功率密度，节约电机生产成本；同时，此设置方式结构紧凑，对电机内部构造影响较小。

作为冷却主体100的一种实施例，参阅图1至图7，冷却主体100包括转子水套140、进水密封水套150和出水密封水套160；转子水套140套装连接于转轴200，且外周面贴合连接于转子铁心300的内周面，转子水套140内形成冷却水道110，冷却水道110的进水开口111的开口方向和出水开口112的开口方向均平行于转子水套140的径向；进水密封水套150套设于转子水套140的外周面，且与转子水套140密封转动配合，进水密封水套150内形成有与冷却水道110的进水开口111对接的进水通道151，进水密封水套150的外表面形成有与进水通道151连通的进水口120；出水密封水套160套设于转子水套140的外周面，且与转子水套140密封转动配合，出水密封水套140内形成有与冷却水道110的出水开口112对接的出水通道161，出水密封水套160的外表面形成有与出水通道161连通的出水口130。

冷却过程中，转子水套140随着转轴200和转子铁心300同步转动，进水密封水套150和出水密封水套160则不会随之转动，进水管连接于进水密封水套150上的进水口120，出水管连接于出水密封水套160上的出水口130，冷却水依次流经进水口120、进水通道151、水开口111、冷却水道110的主体、出水开口112、出水通道161和出水口130，最终经出水管导出，进水管和出水管之间具有冷却水源和水泵，进而实现冷却水的循环。本实施例的冷却主体100结构简单，水循环效率高，便于进行高效的循环冷却。

可选的，为了降低制造难度，转子水套140采用钢管焊接结构。

在一些实施例中，参阅图1至图6，进水开口111和出水开口112均为沿转子水套140的周向分布的环形开口。环形开口的设计不仅提升了转子转动的平衡性，同时还有利于使冷却水更快的流入或流出冷却水道110，避免流通不畅的情况发生。

在一些实施例中，参阅图2、图5及图6，进水口120开设于进水密封水套150的外周面，出水口130开设于出水密封水套160的外周面。本实施例使得进水方向正对进水开口111，便于水流进入到进水开口111，同时使出水方向正对出水开口112，便于水流流出。

在上述实施例的基础上，参阅图6，进水密封水套150上开设有多个进水口120，多个进水口120绕进水密封套150的轴线呈放射状分布；出水密封水套160上开设有多个出水口130，多个出水口130绕出水密封套160的轴线呈放射状分布。

本实施例中，通过设置多个进水口120和多个出水口130，便于水流进入环形的进水开口111，以及便于通过转动离心力将水流甩向出水口130，能够有效提升进水速度和出水速度，保证冷却水高效流通。

在一些实施例中，参阅图1至图6，进水通道151和出水通道161均为环形通道。进水通道151和出水通道161可作为水流缓冲、暂存的空间，避免进水口120直接对接冷却水道110导致进水不充分，出水口130直接对接冷却水道110导致出水不及时的问题发生。本实施例的环形通道还可对应于上述环形的进水开口111和出水开口112，以便进一步提升进水和出水的顺畅性、充分性。

为了提高与转轴200连接的便捷性，参阅图2及图3，转子水套140的内周面设有环形的凸台141，凸台141的轴向长度小于转子水套140的轴向长度，凸台141的内周面用于与转轴200的外周面贴合连接。

在一些实施例中，参阅图2及图3，为了提高冷却的覆盖面积，同时延长冷却水在冷却水道110内的流通时间，冷却水道110呈螺旋状绕转子水套140的中轴分布。通过这一改进，能够有效增强热交换效率，提升散热效果。

当然，冷却水道110还可以是其他布置方式，例如，采用S型的环管。需要理解的是，为保证转子的平衡性能，冷却水道110在转子水套140的周向上需要保持基本均布的状态。

可选的，参阅图2及图3，冷却水道110的断面为多边形，例如矩形、方形等多边形的形状，有利于提升冷却水道110的周向面积，提升冷却水与转子水套140之间的热交换效率。

在一些实施例中，图中未示出，冷却水道110具有密集段和稀疏段，密集段和稀疏段串联连通，且密集段的垂直螺旋度大于稀疏段的垂直螺旋度。本实施例中的密集段可对应发热严重的部位，稀疏段可对应发热较轻的部位，有利于充分利用冷却水，提高热交换效率。

作为进水口120和出水口130的分布方式的一种实施方式，参阅图1至图4，为了适应不同的冷却水道110的分布方式，进水口120和出水口130分别位于冷却主体100的两个轴端。

作为进水口120和出水口130的分布方式的一种变形实施方式，图中未示出，为了适应不同的冷却水道110的分布方式，进水口120和出水口130均位于冷却主体100的同一轴端，且进水口120和出水口130在冷却主体100的轴向上交错分布。

在一些实施例中，参阅图7，转子水套140的两个轴向端面上分别设有多个散热翅片170，每个轴向端面上的多个散热翅片170均绕转子水套140的中轴呈放射状分布。在转动过程中，相邻的散热翅片170之间所形成的空间对气流能形成一定导向作用，提升转子水套140轴向端面的空气流速，有利于提升转子水套140与空气之间的热交换效率，进一步提升散热效果。

基于同一发明构思，本实用新型还提供一种转子总成，包括转轴200、转子铁心300和磁钢400，还包括上述的转子冷却装置，磁钢400插设于转子铁心300中，转子冷却装置套设于转轴200的外周，转子铁心300套设于转子冷却装置的外周，且转子冷却装置中的冷却主体100的外周面贴合连接于转子铁心200的内周面。

本申请提供的转子总成的有益效果与上述的转子冷却装置的有益效果相同，在此不再赘述。

在一些实施例中，转子水套140与转轴200之间过盈配合，转子铁心300与转子水套140之间过盈配合。其中，为保证转子水套140与转子铁心300之间具有更好的热传递性能，可对转子铁心300的内圆进行车削处理，使其内圆面更加光滑，以达到良好的面接触效果，进而提高热传导性能。

在一些实施例中，磁钢400在转子铁心300内采用插入式装配，并进行封胶固定。

在一些实施例中，参阅图2，若转子水套140的内周面设有环形的凸台141，凸台141的轴向长度小于转子水套140的轴向长度，凸台141的内周面用于与转轴200的外周面贴合连接，则转轴200上可设置与凸台141轴向抵接的轴肩，便于实现转轴200与转子水套140的轴向定位。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转子冷却装置，其特征在于，包括筒状的冷却主体，所述冷却主体套装连接于转轴，且所述冷却主体的外周面贴合连接于转子铁心的内周面，所述冷却主体的内部形成有冷却水道，所述冷却主体的表面形成有与所述冷却水道连通的进水口和出水口。

2.如权利要求1所述的转子冷却装置，其特征在于，所述冷却主体包括：

转子水套，套装连接于转轴，且外周面贴合连接于转子铁心的内周面，所述转子水套内形成所述冷却水道，所述冷却水道的进水开口的开口方向和出水开口的开口方向均平行于所述转子水套的径向；

进水密封水套，套设于所述转子水套的外周面，且与所述转子水套密封转动配合，所述进水密封水套内形成有与所述冷却水道的进水开口对接的进水通道，所述进水密封水套的外表面形成有与所述进水通道连通的所述进水口；以及

出水密封水套，套设于所述转子水套的外周面，且与所述转子水套密封转动配合，所述出水密封水套内形成有与所述冷却水道的出水开口对接的出水通道，所述出水密封水套的外表面形成有与所述出水通道连通的所述出水口。

3.如权利要求2所述的转子冷却装置，其特征在于，所述进水通道和所述出水通道均为环形通道。

4.如权利要求2所述的转子冷却装置，其特征在于，所述进水口开设于所述进水密封水套的外周面，所述出水口开设于所述出水密封水套的外周面。

5.如权利要求2所述的转子冷却装置，其特征在于，所述转子水套的内周面设有环形的凸台，所述凸台的轴向长度小于所述转子水套的轴向长度，所述凸台的内周面用于与转轴的外周面贴合连接。

6.如权利要求2所述的转子冷却装置，其特征在于，所述冷却水道呈螺旋状绕所述转子水套的中轴分布。

7.如权利要求1所述的转子冷却装置，其特征在于，所述冷却水道的断面为多边形。

8.如权利要求1所述的转子冷却装置，其特征在于，所述进水口和所述出水口均位于所述冷却主体的同一轴端，且所述进水口和所述出水口在所述冷却主体的轴向上交错分布。

9.如权利要求1所述的转子冷却装置，其特征在于，所述进水口和所述出水口分别位于所述冷却主体的两个轴端。

10.转子总成，其特征在于，包括转轴、转子铁心和磁钢，还包括如权利要求1-9中任意一项所述的转子冷却装置，所述磁钢插设于所述转子铁心中，所述转子冷却装置套设于所述转轴的外周，所述转子铁心套设于所述转子冷却装置的外周，且所述转子冷却装置中的所述冷却主体的外周面贴合连接于所述转子铁心的内周面。

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