CN219697410U - 一种用于发电机冷却的水道结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于发电机冷却的水道结构，包括冷却组件，所述冷却组件固定在后盖上，包括压板、盖板、水嘴、锥柱、锥柱压环和挡板，所述压板与后盖固定连接，所述盖板固定在压板远离后盖的一端，所述锥柱、锥柱压环和挡板设置在后盖与压板之间，所述水嘴固定在后盖上。在冷却组件围成的空腔水道中泵入冷却水带走由导热组件传热到冷凝段的热量，将强迫水冷方式和热管传热进行结合，其冷却效果比现有技术都要更加显著。

Description

一种用于发电机冷却的水道结构

技术领域

本实用新型涉及电机冷却技术领域，尤其是一种用于发电机冷却的水道结构。

背景技术

随着现代技术的快速发展和需求变化，永磁同步发电机的发展趋势将呈现高功率密度、高效率、高转矩密度等特点。高功率密度意味着体积更小、结构更紧凑，那么相同的热量要通过体积更小的结构进行散热将更加困难，那么发热量增加就必须解决冷却问题。

为了保证电机长时间高效稳定的运行，必须将电机温度控制在一个合理的范围内。常用的冷却方式主要有自然冷却、强制风冷和强制水冷，其中，强制水冷的冷却效果最佳。强制水冷一般将循环水通入电机机壳的水道中，通过对流换热的方式带走电机产生的部分热量，从而实现电机冷却的效果。因为电机的定子绕组、铁芯与机壳、端盖都不直接接触，其周围有气隙存在，而空气的传热系数很低，热阻很大，散热困难，而从导热相对容易的定子支架传热到机壳或者端盖，但材料之间的导热系数有限，最终会形成机壳温度不高而电机内部，尤其定子侧的温度很高的现象，所以单纯的强制水冷并没有从主要热源处进行直接冷却而是间接冷却，传导散热能力有限，电机内部容易产生热量堆积。采用常规的冷却方式，定子侧的槽内或者槽中间导体散热热阻最大，易形成局部高温。随着电机要求的提高，冷却问题凸显出来。现在常用的漆包线一般温度限制在180℃以下，永磁体退磁温度在80℃到180℃之间，不同品种永磁体规定值不同。这就决定了只能通过更高效的散热来满足电机的高要求。

因此，有必要提出一种用于发电机冷却的水道结构，用于高效冷却电机内部产生主要热源的定子槽内或者槽中间，从而达到解决电机最根本的冷却散热问题。

实用新型内容

本部分的目的在于概述本实用新型的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例，在本部分以及本申请的说明书摘要和实用新型名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和实用新型名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。

鉴于上述和/或现有技术中所存在的问题，提出了本实用新型。

因此，本实用新型所要解决的技术问题是如何更高效的运用强制水冷的方式对电机进行散热。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种用于发电机冷却的水道结构，包括，

后盖组件，包括后盖和环形水道，所述环形水道开设在后盖上；以及，

冷却组件，所述冷却组件固定在后盖上，包括压板、盖板、所述压板与后盖固定连接，所述盖板固定在压板的一端。

作为本实用新型所述用于发电机冷却的水道结构的一种优选方案，其中：所述冷却组件还包括，水嘴、锥柱、锥柱压环和挡板，所述锥柱、锥柱压环和挡板设置在后盖与压板之间，所述水嘴固定在后盖上。

作为本实用新型所述用于发电机冷却的水道结构的一种优选方案，其中：所述环形水道包括内环和外环，所述内环和外环之间开设有数个锥形孔。

作为本实用新型所述用于发电机冷却的水道结构的一种优选方案，其中：所述后端盖上还设置有进水口和出水口。

作为本实用新型所述用于发电机冷却的水道结构的一种优选方案，其中：所述水嘴设置在外环外侧，分别与进水口、出水口连接。

作为本实用新型所述用于发电机冷却的水道结构的一种优选方案，其中：所述锥柱轴向方向开设有圆孔，所述锥柱的外侧紧贴在锥形孔的内壁上；

所述锥柱压环上开设有与所述圆孔位置相对应的椭圆孔。

作为本实用新型所述用于发电机冷却的水道结构的一种优选方案，其中：所述挡板设置于环形水道内，与环形水道靠近内腔机构的一侧固定连接。

本实用新型的一个有益效果：在冷却组件围成的空腔水道中泵入冷却水带走由导热组件传热到冷凝段的热量，将强迫水冷方式和热管传热进行结合，其冷却效果比现有技术都要更加显著。

本实用新型还提供如下技术方案:一种发电机，包括，

承载机构，包括前盖和外壳，所述前盖固定在外壳的一侧，所述后盖固定在外壳的另一侧；以及，

内腔机构，包括外转子组件、内定子组件和内定子支架，所述外转子组件位于外壳内侧且相互之间有间隙，所述内定子组件同轴位于外转子组件内侧且相互之间有间隙，所述内定子组件固定连接到内定子支架的外侧，所述内定子支架固定连接到后盖位于电机内腔中的圆柱形的外壳上；以及，

作为本实用新型所述发电机的一种优选方案，其中：所述外转子组件包括飞轮盘、外转子支架、外转子铁芯、外转子磁钢、磁钢压环和旋变件，所述飞轮盘的中心位置与外部发动机连接，所述飞轮盘与外转子支架的一端固定连接；

所述外转子铁芯设置在外转子支架内侧；

所述外转子磁钢设置在外转子铁芯内侧；

所述磁钢压环与外转子支架的另一端固定连接，且紧压外转子磁钢；

所述旋变件设置在飞轮盘中心位置的外凸短轴上。

作为本实用新型所述发电机的一种优选方案，其中：所述内定子组件包括内定子铁芯和线圈绕组，所述内定子铁芯固定在内定子支架上，所述线圈绕组缠绕在内定子铁芯上。

本实用新型的有益效果：将热管直接安插到热量最为集中散热热阻最为恶劣的定子槽内，依据定子槽的结构设计了一种贴合度好、空间利用率高、传导热量快速的热管结构，其传导效果显著。

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，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本实用新型提供的一种实施例所述的用于发电机冷却的水道结构及应用其的发电机中后盖组件的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种实施例所述的用于发电机冷却的水道结构及应用其的发电机中冷却组件的结构剖视图；

图3为本实用新型提供的一种实施例所述的用于发电机冷却的水道结构及应用其的发电机中整体结构示意图；

图4为本实用新型提供的一种实施例所述的用于发电机冷却的水道结构及应用其的发电机中整体结构剖视图；

图5为本实用新型提供的一种实施例所述的用于发电机冷却的水道结构及应用其的发电机中锥柱的结构示意图；

图6为本实用新型提供的一种实施例所述的用于发电机冷却的水道结构及应用其的发电机中锥柱压环的结构示意图；

图7为本实用新型提供的一种实施例所述的用于发电机冷却的水道结构及应用其的发电机中外转子组件的结构示意图；

图8为本实用新型提供的一种实施例所述的用于发电机冷却的水道结构及应用其的发电机中内定子组件的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

再其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

参照图1、图2、图5和图6，本实施例提供了一种用于发电机冷却的水道结构，包括后盖组件100，包括后盖101和环形水道102，环形水道102开设在后盖101上；以及

冷却组件200，冷却组件200固定在后盖101上，包括压板201、盖板202、水嘴203、锥柱204、锥柱压环205和挡板206，压板201与后盖101固定连接，盖板202固定在压板201远离后盖101的一端，锥柱204、锥柱压环205和挡板206设置在后盖101与压板201之间，水嘴203固定在后盖101上。

具体的，环形水道102包括内环102a和外环102b，内环102a和外环102b之间沿着圆周方向均匀的开设有数个锥形孔103。后盖101上还设置有进水口101a和出水口101b，进水口101a和出水口101b开设在外环102b的外侧。压板201密封安装在内环102a和外环102b远离内腔机构400的端面上，压板201的D型空腔供绕组接线用。盖板202与D型空腔上远离环形水道102的端面连接；两个水嘴203设置在外环102b外侧，分别与进水口101a、出水口101b连接。

较佳的，锥柱204为锥形且轴向方向开设有圆孔204a，锥柱204的外侧紧贴在锥形孔103的内壁上；锥柱压环205上开设有与圆孔204a位置相对应的椭圆孔205a，椭圆孔205a沿着锥柱压环205的圆周方向均布且椭圆孔205a的长度方向的中心线都相交于锥柱压环205的中心，锥柱压环205紧压锥柱204固定连接到环形水道102靠近内腔机构400的一侧。挡板206设置于环形水道102内，与环形水道102靠近内腔机构400的一侧固定连接。

锥柱204与水道锥形孔103d、热管圆形冷凝段的相互作用，即锥柱压环紧205压锥柱204，锥形锥柱204外侧紧贴水道锥形孔103d，圆孔204a紧压热管圆形冷凝段，这样可以避免漏水风险。锥柱204上开设圆孔204a的数量是依据热管301数量来定的。

综上，在冷却组件围成的空腔水道中泵入冷却水带走由导热组件传热到冷凝段的热量，将强迫水冷方式和热管传热进行结合，其冷却效果比现有技术都要更加显著。

实施例2

参照图3、图4、图7~8，为本实用新型第二个实施例，本实施例提供了一种发电机，包括承载机构300，包括前盖301和外壳302，前盖301固定在外壳302的一侧，后盖101固定在外壳302的另一侧；以及，

内腔机构400，包括外转子组件401、内定子组件402和内定子支架403，外转子组件401位于外壳302内侧且相互之间有间隙，内定子组件402同轴位于外转子组件401内侧且相互之间有间隙，内定子组件402固定连接到内定子支架403的外侧，内定子支架403固定连接到后盖101位于电机内腔中的圆柱形的外壳上；以及，

导热机构500，包括热管501，数个热管501沿着内定子铁芯402a圆周均匀安装。

具体的，外转子组件401包括飞轮盘401a、外转子支架401b、外转子铁芯401c、外转子磁钢401d、磁钢压环401e和旋变件401f，飞轮盘401a的中心位置与外部发动机600连接，飞轮盘401a与外转子支架401b的一端固定连接；外转子铁芯401c设置在外转子支架401b内侧；外转子磁钢401d设置在外转子铁芯401c内侧；磁钢压环401e与外转子支架401b的另一端固定连接，且紧压外转子磁钢401d；旋变件401f设置在飞轮盘401a中心位置的外凸短轴上。内定子组件402包括内定子铁芯402a和线圈绕组402b，内定子铁芯402a固定在内定子支架403上，线圈绕组402b缠绕在内定子铁芯402a上。

较佳的，热管501包括蒸发段、绝热段和冷凝段，热管501的一端为蒸发段，另一端为冷凝段，两段中间为绝热段；蒸发段设置于内定子铁芯402a的齿槽对称中心面处，与齿槽内缠绕在相邻齿部的绕组紧密贴合。

综上，将热管直接安插到热量最为集中散热热阻最为恶劣的定子槽内，依据定子槽的结构设计了一种贴合度好、空间利用率高、传导热量快速的热管结构，其传导效果显著。

实施例3

参照图1~8，为本实用新型第三个实施例，该实施例基于上两个个实施例， 提供了一种基于热管冷却的发电机，包括前盖501、外壳302、后盖101以及内腔机构400。前盖501，前盖501设置在外壳302的一侧；外壳302，外壳302设置在前盖501和后盖101之间；后盖101，后盖101上设置有冷却组件200；内腔机构400，内腔机构400包括外转子组件401、内定子组件402和内定子支架403，内定子组件上设置有导热机构500；导热机构500的冷凝段设置在冷却组件200的内部，共同作用形成导热冷却系统。

进一步地，冷却组件200包括压板201、盖板202、水嘴203、锥柱204、锥柱压环205和挡板206。后盖101上远离内腔机构400的一侧开设有环形水道102，环形水道102的内环102a和外环102b之间沿着周向方向均匀的开设有数个锥形孔103，外环102b的外侧开设有两个圆孔：进水口101b和出水口101c；压板201密封安装在内环102a和外环102b远离内腔机构400的端面上，压板201的D型空腔供绕组接线用；盖板202与D型空腔上远离环形水道102的端面连接；两个水嘴203设置在外环102b外侧，分别与进水口101b、出水口101c的两个圆孔密封连接；锥柱204的外形为锥形且轴向方向开设有两个圆孔204a（或者数个），锥柱204的外侧紧贴设置在锥形孔103的内壁上；锥柱压环205上开设有与锥柱204的圆孔204a位置相对应的椭圆孔205a，椭圆孔205a沿着锥柱压环205的周向方向均布且椭圆孔205a长度方向的中心线都相交于锥柱压环205的中心，锥柱压环205紧压锥柱204可拆卸的固定连接到环形水道102靠近内腔机构400的一侧；挡板206设置于环形水道102内，固定连接到环形水道102靠近内腔机构400的一侧，用于分隔水道内位于进水口101b和出水口101c之间的通道，形成循环水道。工作状态下，外部循环水在泵吸作用下从进水口101b泵入一定温度的冷却水，冷却水流经环形水道102，最后从出水口101c泵出。

后盖101上设置有冷却组件200，冷却组件200包括压板201、水嘴203、锥柱204、锥柱压环205和挡板206。冷却组件200所形成的空腔通道用于工作时泵入循环水进行冷却散热。

进一步地，内腔机构400包括外转子组件401、内定子组件402和内定子支架403。外转子组件401位于外壳302内侧且相互之间有间隙；内定子组件402同轴位于外转子组件401内侧且相互之间有间隙；内定子组件402固定连接到内定子支架403的外侧；内定子支架403固定连接到后盖101位于电机内腔中的圆柱外壳上。

外转子组件401包括飞轮盘401a、外转子支架401b、外转子铁芯401c、外转子磁钢401d、磁钢压环401e和旋变组件401f。飞轮盘401a的中心位置与外部发动机600连接，飞轮盘401a的外圈固定连接到外转子支架401b的一端；外转子支架401b内侧设置有外转子铁芯401c；外转子铁芯401c的内侧设置有外转子磁钢401d；磁钢压环401e固定到外转子支架401b的另一端且紧压外转子磁钢401d；旋变组件401f设置在飞轮盘401a中心位置的外凸短轴上。

内定子组件402包括内定子铁芯402a、线圈绕组402b和导热机构500配合。内定子铁芯402a固定到内定子支架403上，线圈绕组402b缠绕在内定子铁芯402a上，导热机构500的蒸发段设置于内定子铁芯402a的齿槽对称中心面处，与齿槽内缠绕在相邻齿部的绕组紧密贴合。

导热机构500包括数个沿着内定子铁芯周向均布的热管501，此热管501为自制热管，所用材料不限。热管501包括管壳、吸液芯和相变介质。吸液芯布满整个长度方向且紧贴管壳的管壁上，管壳中心位置为空腔，相变介质充满整个吸液芯。热管的一端为蒸发段（加热段），另一端为冷凝段（冷却段），两段中间为绝热段。当热管的蒸发段受热时，管芯内的工作液体受热蒸发，并带走热量，该热量为工作液体的蒸发潜热，蒸汽从中心通道流向热管的冷凝段，凝结成液体，同时放出潜热，在毛细力的作用下，液体回流到蒸发段。如此循环不已，从而将大量的热量高效地从加热段传到冷却段。本发明中采用的热管501的外形进行了特殊处理。蒸发段为一段偏平的管壳，管壳外侧的两个平行面关于齿槽的中心面对称设置，管壳的长度方向与内定子铁芯402a的轴向平行设置，管壳穿过内定子铁芯402a一侧的端部绕组到达另一侧的端部绕组，整个蒸发段位于相邻齿部绕组的中间面内且紧贴绕组；冷凝段和绝热段为一段圆形的管壳。每个齿槽可以并排放置两个（或者数个）热管501，热管501个数依据齿槽的大小和热管501的大小来决定。冷凝段穿过锥柱204上的孔安插到冷却组件200的水道中；绝热段置于端部绕组和锥柱之间，有助于蒸汽流通和冷凝液毛细作用。蒸发段为扁平状的目的：一是增大与绕组的接触面积，充分吸热蒸发；二是增加与绕组的贴合度，便于与绕组紧密贴合；三是减少绕组之间的间距，增加空间利用率。导热机构500的蒸发段贯穿整个槽内或者槽中间，其吸热范围：齿槽底部至顶部；一侧端部绕组至另一侧端部绕组之间，位于相邻定子齿绕组的中间。

进一步地，冷却系统包括导热机构500和冷却组件200。导热机构500的蒸发段吸收整个槽内或者槽中间直接产生的热量，相变介质蒸发形成蒸汽，蒸汽在气压的作用下从中心通道流向热管的冷凝段，冷却组件200中的循环水对冷凝段进行对流换热作用，使得蒸汽在冷凝段凝结成液体，液体在吸液芯毛细力的作用下流到蒸发段，如此循环不已。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的（例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值（例如，温度、压力等）、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等）。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本实用新型的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本实用新型的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本实用新型不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征（即，与当前考虑的执行本实用新型的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本实用新型不相关的那些特征）。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种用于发电机冷却的水道结构，其特征在于：包括，

后盖组件（100），包括后盖（101）和环形水道（102），所述环形水道（102）开设在后盖（101）上；以及，

冷却组件（200），所述冷却组件（200）固定在后盖（101）上，包括压板（201）、盖板（202）、所述压板（201）与后盖（101）固定连接，所述盖板（202）固定在压板（201）的一端；

所述冷却组件（200）还包括，水嘴（203）、锥柱（204）、锥柱压环（205）和挡板（206），所述锥柱（204）、锥柱压环（205）和挡板（206）设置在后盖（101）与压板（201）之间，所述水嘴（203）固定在后盖（101）上；

所述环形水道（102）包括内环（102a）和外环（102b），所述内环（102a）和外环（102b）之间开设有数个锥形孔（103）；

所述后盖（101）上还设置有进水口（101a）和出水口（101b）。

2.根据权利要求1所述的用于发电机冷却的水道结构，其特征在于：两个所述水嘴（203）设置在外环（102b）外侧，分别与进水口（101a）、出水口（101b）连接。

3.根据权利要求2所述的用于发电机冷却的水道结构，其特征在于：所述锥柱（204）轴向方向开设有圆孔（204a），所述锥柱（204）的外侧紧贴在锥形孔（103）的内壁上；

所述锥柱压环（205）上开设有与所述圆孔（204a）位置相对应的椭圆孔（205a）。

4.根据权利要求3所述的用于发电机冷却的水道结构，其特征在于：所述挡板（206）设置于环形水道（102）内，与环形水道（102）靠近内腔机构（400）的一侧固定连接。