CN217590462U - 一种具有气体预冷功能的电机壳体及电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有气体预冷功能的电机壳体及电机。具有气体预冷功能的电机壳体包括外壳体与气体冷却套管；外壳体套接于气体冷却套管外部，外壳体的内壁与气体冷却套管的外表面之间，形成气体冷却通道，以将气体冷却通道中流动的外来气体热量导出；外壳体上设有进气口，进气口与气体冷却通道连通，气体冷却套管上设有出气口，出气口通过进气斜孔与电机内腔连通；还包括用于散热的液体冷却套管，液体冷却套管的外圆与气体冷却套管的内壁套接设置，气体冷却套管的内壁与液体冷却套管的外表面之间，形成液体冷却通道。该电机壳体可以将由外部导入的温度较高的冷却气体进行预冷却并引入电机内部，实现冷却电机内部轴承和转子的目的。

Description

一种具有气体预冷功能的电机壳体及电机

技术领域

本实用新型涉及高速空气悬浮电机制造技术领域，更具体地说，涉及一种具有气体预冷功能的电机壳体。此外，本实用新型还涉及一种包括上述电机壳体的电机。

背景技术

高速空气悬浮电机在运行过程中会产生热量，如果电机发热过度，会影响电机本身的结构，甚至造成电机零部件的损毁，很有必要对电机在运行过程中进行有效的冷却。因此，设计并使用电机冷却结构是解决电机发热的重要方式。

目前，电机定子的液体冷却和电机转子的气体冷却相结合的电机冷却方式，是普遍认可和采用的设计方式。其中，用于电机定子的液体冷却结构基本相似，而用于电机转子的气体冷却则有多种方式。

第一种气体冷却方式是使冷却气体从叶轮背面的汽封处靠泄漏入内冷却。这种冷却方式的气体流量小，温度高，主要用来冷却空气轴承，不适合冷却电机转子。

第二种气体冷却方式是从蜗壳开孔抽气后导入电机内部冷却转子和空气轴承，虽气体流量大，但温度高，流经电机定子和转子之间的缝隙所能带走的热量有限(因温差小带来的热交换小)，导致冷却效果不佳。

第三种气体冷却方式是通过安装同轴风扇，吸入外界空气进入电机进行冷却，这种方式可以带来流量较大且温度较低的气体，但是需要为电机增加风扇，且在风扇侧需预留进气口与滤网，从而增加了电机的成本。

综上所述，如何提供一种成本较低的气体冷却结构，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种具有气体预冷功能的电机壳体，其成本相对较低，结构非常紧凑。

本实用新型的另一目的是提供一种包括上述电机壳体的电机，包括上述所有电机壳体的优点。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种具有气体预冷功能的电机壳体，包括外壳体与气体冷却套管；

所述外壳体套接于所述气体冷却套管外部，所述外壳体的内壁与气体冷却套管的外表面之间，形成气体冷却通道，以将所述气体冷却通道中流动的外来气体热量导出，所述外壳体上设有进气口，所述进气口与所述气体冷却通道连通，所述气体冷却套管上设有出气口，所述出气口通过进气斜孔与电机内腔连通；还包括用于散热的液体冷却套管，所述液体冷却套管的外圆与所述气体冷却套管的内壁套接设置，形成液体冷却通道。

优选地，所述气体冷却套管为圆筒状结构，在所述气体冷却套管的外圆表面上设有多条气流凹槽，所述气流凹槽与所述外壳体的内壁构成所述气体冷却通道。

优选地，所述气流凹槽的断面为矩形、梯形或半圆形，所述气流凹槽的延伸方向与所述气体冷却套管的外圆母线平行。

优选地，所述气体冷却套管的外圆面上设有气体进口环形槽，所述气体进口环形槽与所述气流凹槽的一端连通，所述气体进口环形槽位于所述进气口一侧，并与所述进气口位置对应且连通。

优选地，所述气体冷却套管的外圆表面上另一侧设有气体汇聚环形槽；

所述气体汇聚环形槽与所述气流凹槽的另一端连通，所述气体汇聚环形槽底部设有出气口。

优选地，在所述气体冷却套管出气口一侧的端面，设有轴承座，在所述轴承座上设有进气斜孔，所述进气斜孔向上连通出气口，向下连通所述电机转子一侧的所述轴承座内部的腔室。

优选地，所述出气口为腰型孔。

优选地，所述液体冷却套管为压装于气体冷却套管的内壁的筒状件，在所述筒状件的外圆面上，设有断面为矩形的螺旋形液流凹槽，所述螺旋形液流凹槽与所述气体冷却套管的内壁贴合，形成所述液体冷却通道。

一种电机，包括上述任一项所述的具有气体预冷功能的电机壳体，以及设置于所述电机壳体内的电机转子和电机定子。

上述具有气体预冷功能的电机壳体，设有用于冷却作用的液体冷却套管，液体冷却套管与气体冷却套管套接形成液体冷却通道，气体冷却套管与外壳体套接形成气体冷却通道，气体从进气口进入电机壳体，经气体冷却通道预冷降温，再经出气口进入电机内部，依次冷却电机内部一侧的推力轴承、径向轴承和电机转子，然后从排气口排出。当外来气体通过气体冷却通道时，其大部分热量被气体冷却套管吸收，随即被液体冷却通道内流动的冷却液体带走，同时小部分外来气体的热量还能够通过外壳体散热，达到外来气体的预冷效果，使得气体在进入电机内部并流经空气悬浮轴承和电机转子时，能够为轴承和电机转子进行冷却降温。

在使用时，先将电机壳体与电机的其他部件组装，外来气体通过外壳体上设置的进气口，进入电机壳体内的气体冷却通道，其通道的内侧与液体冷却通道贴合，具备很好的散热功能，大部分的气体热量被液体冷却通道内部的液体带走，小部分的气体热量，由外壳体散发，从而实现对外来气体的预冷降温。降温后的冷却气体进入电机内部，实现冷却轴承和电机转子的目的。

上述具有气体预冷功能的电机壳体，通过外壳体与气体冷却套管的有机连接，增大了电机壳体的作用，增添了为电机内部提供低温冷却气体的功能，且与其它的冷却结构及方案相比，具有更低的成本和更紧凑的空间占用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的电机的截面图并以箭头标示气体流向；

图2为本实用新型所提供的气体冷却套管的轴侧视图；

图3为本实用新型所提供的气体冷却套管的正视图；

图4为图3的A-A向的剖视图；

图5为图4中B处的局部放大图；

图6为本实用新型所提供的电机的另一种实施例的截面图。

图1-图6中，附图标记包括：

1为外壳体、2为气体冷却套管、3为进气口、4为液体冷却套管、5为电机转子、6为电机定子、7为气流凹槽、8为气体进口环形槽、9为气体汇聚环形槽、10为出气孔、11为液体进口、12为液体出口、13为进气斜孔；

14为汽封、15为叶轮、16为蜗壳、17为轴承座。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种具有气体预冷功能的电机壳体，其成本相对较低。

本实用新型的另一核心是提供一种包括上述具有气体预冷功能的电机壳体的电机。

请参考图1至图6，本申请提供了一种具有气体预冷功能的电机壳体以及电机。

其中，电机壳体包括外壳体1与液体冷却套管4、气体冷却套管2，外壳体1套接于气体冷却套管2的外部，外壳体1内壁和气体冷却套管2外圆面之间，形成气体冷却通道。

外壳体1表面设有进气口3，且进气口3与气体冷却通道连通；气体冷却套管2上设有出气口10，气体冷却通道通过出气口10、进气斜孔13，与电机转子5一侧的轴承座17内部的腔室连通。

外壳体1上的进气口3与外部连通，从而方便由外部导入气体，进气口3 与气体冷却通道的连通可以为直接连通，或者为通过其他导通结构间接连通。外来气体从进气口3进入电机壳体，经气体冷却通道预冷降温，再经出气口 10、进气斜孔13，进入电机内部依次冷却空气轴承和电机转子，然后从排气口排出。

液体冷却套管4用于为电机定子散热，液体冷却套管4的外圆与气体冷却套管2的内壁贴合设置，气体冷却套管2的内壁与液体冷却套管4的外表面之间，形成液体冷却通道。安装使用时，液体冷却通道内壁与电机定子接触，其首要作用是经过冷却液在液体冷却通道内的流动，冷却电机定子，其另一个作用，是带走所述气体冷却通道中大部分气体的热量，对外来气体实施预冷降温。

上述外壳体1内壁与气体冷却套管2的外部进行贴合连接，需要说明的是，一方面二者的贴合可以是多种形式；另一方面气体冷却套管2外圆表面的结构设计，也可以是多种形式，其目的是实现气体冷却通道内部气流畅通。

上述电机壳体在使用时，先将电机壳体与电机的其他部件组装，气体从进气口3进入电机壳体，经气体冷却通道预冷降温，再经出气口10进入电机内部，依次冷却电机内部一侧的推力轴承、径向轴承和电机转子5，然后从排气口排出。当外来气体通过气体冷却通道时，其大部分热量被气体冷却套管吸收，随即被液体冷却通道内流动的冷却液体带走，同时小部分外来气体的热量还能够通过外壳体散热，达到外来气体的预冷效果，使得气体在进入电机内部并流经空气悬浮轴承和电机转子时，能够为轴承和电机转子进行冷却降温。

上述具有气体预冷功能的电机壳体，设有用于冷却作用的液体冷却套管，液体冷却套管与气体冷却套管套接形成液体冷却通道，气体冷却套管与外壳体套接形成气体冷却通道，

需要说明的是，上述的外来气体可以是蜗壳16开孔抽出来的经过压缩的高温气体、由电机外部提供的带压力的高温气体或其他任何可以通过上述电机壳体冷却的气体。

上述外壳体1可以是铸铁、铝合金、黑色金属或其他任何散热性较好且适合作为电机外壳的材料。

上述具有气体预冷功能的电机壳体通过将外壳体1与气体冷却套管2套接，形成气体冷却通道，对外来气体进行预冷，实现为电机内部冷却提供低温气体的功能，与电机尾端安装风扇的方案相比，上述方案的冷却效果更好，结构更加紧凑。

可选的，上述气体冷却通道形状的设计，可以为直线型、折线型、曲线型和螺旋型等，断面形状设计可以为矩形、梯形、或半圆形等。

例如，上述气体冷却套管2的表面设计为直线形多条气流凹槽7，覆盖整个气体冷却套管2外圆表面，最大限度地增加散热面积，提高散热效果。需要说明的是，上述气体冷却通道是独立的封闭的循环通道，主要用于冷却轴承和电机转子，与冷却电机定子用的液体冷却通道，在结构上互不连通。

在一个具体的实施例中，气体冷却套管2为圆筒状结构，在气体冷却套管2的外圆表面上设有多条气流凹槽7，气流凹槽7与外壳体1的内壁构成气体冷却通道。

可选的，在气体冷却套管2的整个周向面上均设置有气流凹槽7，当气体冷却通道内通过外来气体时，由于散热面覆盖整个气体冷却套管2表面，气体散发热量的速度会更快，从而提升了气体预冷效果。

需要说明的是，上述气体冷却套管2可以是多种形状，如长方体管道，圆柱体管道或其他任何可以与外壳体1连接且利于散热的管道。

在一个具体的实施例中，气流凹槽7的断面为矩形，气流凹槽7的延伸方向与气体冷却套管2的外圆母线平行。

可选的，气流凹槽7在气体冷却套管2的周向上均匀地设置。

在一个具体的实施例中，气体冷却套管2的外圆面上设有气体进口环形槽8，气体进口环形槽8与气流凹槽7的一端连通，气体进口环形槽8位于进气口3一侧，并与进气口3位置对应且连通。

参考图1至图3，进气口3与气体进口环形槽8对应，使得进气首先流入气体进口环形槽8中，进而将气体均匀地导入各个气流凹槽7中，促使气体冷却套管2在整个表面上进行散热，达到很好的散热效果。

在上述任意一个实施例的基础之上，气体冷却套管2的外圆表面上的另一侧设有气体汇聚环形槽9，可将气流凹槽7中的气体汇聚于该槽中，形成气体的聚集。气体汇聚环形槽9与所有气流凹槽7的另一端连通，气体汇聚环形槽9底部设有出气口10，并通过出气口10、进气斜孔13，与电机内部连通。

在一个具体的实施例中，气体冷却套管2的出气口一端，设有轴承座17，轴承座17上设有进气斜孔13。进气斜孔13连通出气口10和电机内部冷却腔体。

可选的，出气口10设在气体汇聚环形槽9底部，形状为腰型孔。也可以设计成其它形状。

需要说明的是，出气口10的设置可以方便与进行斜孔13进行连通，可选的，出气口10的个数可以为两个，或者三个、或者四个，在圆周方向上均匀分布。

在上述任意一个具体实施例的基础之上，上述液体冷却套管4外圆表面与气体冷却套管2的内壁贴合设置，形成液体冷却通道。冷却液在液体冷却通道中流动，带走气体冷却通道中散发出来的大部分热量，实现对外来气体的预冷降温。

可选的，将液体冷却套管4内壁与电机定子6外圆压装连接设置，通过液体冷却通道中冷却液的流动，带走电机定子6外表面散发的热量，为电机定子6进行冷却降温。综合可见，冷却液在液体冷却通道中的流动，除了主要用于冷却电机定子6外，也可带走气体冷却通道中散发的热量，为外来气体预冷降温，从而提升了上述电机壳体的散热效率。

在液体冷却套管4上设置有液体进口11和液体出口12，优选地，液体进口11和液体出口12分别位于液体冷却通道的两端，实现对电机定子的充分冷却，进而能带走更多的气体热量。

可选的，上述液体冷却通道内的液体流向和气体冷却通道内的气体流向可以为同向，也可以为反向。

在一个具体的实施例中，液体冷却套管4为压装于气体冷却套管2内部的筒状件，筒状件的外圆表面具有螺旋形凹槽，螺旋形凹槽与气体冷却套管2 的内壁贴合形成液体冷却通道。

气体冷却套管2套接液体冷却套管4的设置方式可以使气体冷却通道与液体冷却通道的接触面积最大化，冷却液吸收外来气体的热量更多，因此外来气体在气体冷却通道内散发热量的速度更快。

上述电机壳体在使用时，外来气体首先由进气口3进入，之后通过气体进口环形槽8，再进入与气体进口环形槽8连通的气流凹槽7中，再经气流凹槽7并平稳的进入气体汇聚环形槽9中，避免外来气体因气流不稳而造成的冷却效果不稳定现象，有助于电机壳体工作的稳定性。

可选的，上述气流凹槽7具体可以为直槽，沿气体冷却套管2的轴向布置。气流凹槽7的个数与气体冷却套管2的周长有关，可以根据具体情况进行设置。

除了上述具有气体预冷功能的电机壳体，本实用新型还提供一种包括上述具有气体预冷功能的电机壳体的电机，该电机的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

可选地，上述电机的液体冷却通道为螺旋状通道，设置在液体冷却套管4 的外圆表面。

螺旋状液体冷却通道的设置可以为电机定子6提供均匀的散热效果，因此避免了电机定子6因某部分散热效果较差而出现部分故障，提升了电机的工作稳定性。

可选的，请参考图1和图6，可以在电机的单端设置有汽封14、叶轮15 和蜗壳16，也可以在电机的两端设置汽封14、叶轮15和蜗壳16，根据电机的具体型号和类型进行设定。

本申请通过气体冷却套管2和外壳体1形成一个多条、密闭的气体冷却通道，利用外壳体1的热传导作用散发气体冷却通道中的小部分气体热量；液体冷却套管4外圆表面设有螺旋形凹槽，气体冷却套管2的内壁与液体冷却通道4的外圆压装连接，从而形成一个螺旋状的液体通道。液体冷却套管4 的内壁与电机定子6的外圆压装连接。冷却液在螺旋状的液体冷却通道中流动，在冷却电机定子的同时，带走了大部分气体冷却通道中传导出来的热量。当外来气体经过上述电机壳体后，气体温度降低，导入电机内部用于冷却轴承和电机转子，实现电机的正常运行。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的具有气体预冷功能的电机壳体及电机进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。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原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种具有气体预冷功能的电机壳体，其特征在于，包括外壳体(1)与气体冷却套管(2)；

所述外壳体(1)套接于所述气体冷却套管(2)外部，所述外壳体(1)的内壁与气体冷却套管(2)的外表面之间，形成气体冷却通道，以将所述气体冷却通道中流动的外来气体热量导出；所述外壳体(1)上设有进气口(3)，所述进气口(3)与所述气体冷却通道连通，所述气体冷却套管(2)上设有出气口(10)，所述出气口(10)通过进气斜孔(13)与电机内腔连通；还包括用于散热的液体冷却套管(4)，所述液体冷却套管(4)的外圆与所述气体冷却套管(2)的内壁套接设置，所述气体冷却套管(2)的内壁与所述液体冷却套管(4)的外表面之间，形成液体冷却通道。

2.根据权利要求1所述的具有气体预冷功能的电机壳体，其特征在于，所述气体冷却套管(2)为圆筒状结构，在所述气体冷却套管(2)的外圆表面上设有多条气流凹槽(7)，所述气流凹槽(7)与所述外壳体(1)的内壁构成所述气体冷却通道。

3.根据权利要求2所述的具有气体预冷功能的电机壳体，其特征在于，所述气流凹槽(7)的断面为矩形、梯形或半圆形，所述气流凹槽(7)的延伸方向与所述气体冷却套管(2)的外圆母线平行。

4.根据权利要求3所述的具有气体预冷功能的电机壳体，其特征在于，所述气体冷却套管(2)的外圆面上设有气体进口环形槽(8)，所述气体进口环形槽(8)与所述气流凹槽(7)的一端连通，所述气体进口环形槽(8)位于所述进气口(3)一侧，并与所述进气口(3)位置对应且连通。

5.根据权利要求4所述的具有气体预冷功能的电机壳体，其特征在于，所述气体冷却套管(2)的外圆表面上另一侧设有气体汇聚环形槽(9)；

所述气体汇聚环形槽(9)与所述气流凹槽(7)的另一端连通，所述气体汇聚环形槽(9)底部设有出气口(10)。

6.根据权利要求5所述的具有气体预冷功能的电机壳体，其特征在于，在所述气体冷却套管(2)出气口(10)一侧的端面，设有轴承座(17)，在所述轴承座(17)上设有进气斜孔(13)，所述进气斜孔(13) 向上连通出气口(10)，向下连通电机转子(5)一侧的轴承座(17)内部的腔室。

7.根据权利要求6所述的具有气体预冷功能的电机壳体，其特征在于，所述出气口(10)为腰型孔。

8.根据权利要求7所述的具有气体预冷功能的电机壳体，其特征在于，所述液体冷却套管(4)为压装于气体冷却套管(2)的内壁的筒状件，在所述筒状件的外圆面上，设有断面为矩形的螺旋形液流凹槽，所述螺旋形液流凹槽与所述气体冷却套管(2)的内壁贴合，形成所述液体冷却通道。

9.一种电机，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的具有气体预冷功能的电机壳体，以及设置于所述电机壳体内的电机转子(5)和电机定子(6)。

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