CN2742662Y - 一种带有螺旋冷却油路的电机转子轴 - Google Patents

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窦满峰
罗玲
刘卫国
杨琰
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Abstract

本实用新型涉及一种带有螺旋冷却油路的电机转子轴，是一种高功率密度电机的转子。技术特征在于：转子空心轴除轴伸处外为空心结构，将螺旋空心轴穿入转子空心轴，在转子空心轴的后端安装后端盖，在后端盖上的转子油路进口与螺旋空心轴的空心连接，油路出口由转子空心轴和螺旋空心轴之间的螺旋槽导出，转子油路出口连接在后端盖上。本实用新型提供的有益效果是，带有螺旋冷却油路的电机转子轴，能够使转子被冷却，带走转子铜耗的热量，降低轴承的工作温度，能有效的对转子进行冷却，散热快，冷却迅速，有利于提高电机的功率密度。使轴承润滑脂挥发，保证电机正常运转。

Description

一种带有螺旋冷却油路的电机转子轴
技术领域
本实用新型涉及一种带有螺旋冷却油路的电机转子轴，是一种螺旋桨风洞试验用高功率密度电机的转子轴。
背景技术：转子是电机中不可缺少的重要结构。在高功率密度电机中发热问题和散热问题是一个难题，研究该电机的冷却结构，及时有效的带走电机的发热，对延长螺旋桨驱动实验时间，增大系统驱动功率，提高风洞实验装置的使用寿命和可靠性有重要意义。
在解决发热问题和散热问题上，一般采用的做法是对电机的定子进行冷却。如美国ABLE公司生产的ABLE系列超高功率密度风洞试验电机有30多个规格，该系列电机的冷却系统全部采用外定子循环水冷结构。采用水作冷却介质，水的比热大，导热性好，使用方便，但水易结垢，易腐蚀壳体，容易堵塞水路，水气化后导热性不好，电机漏水后会引起绝缘层击穿，可靠性差；采用外定子冷却方式，冷却介质与热源之间存在温度梯度，此外这种冷却方式无法对转子进行冷却。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本实用新型提供了一种带有螺旋冷却油路的电机转子轴。高功率密度电机除定子绕组发热严重外，转子铁铜耗产生的热量也不容忽视。本实用新型提供的带有螺旋冷却油路的电机转子轴，能够使转子被冷却，带走转子铜耗的热量，降低轴承的工作温度，使轴承润滑脂挥发，保证电机正常运转。
技术方案
本实用新型的技术特征在于：转子空心轴1除轴伸处外为空心结构，将螺旋空心轴2穿入转子空心轴1，在转子空心轴的后端安装后端盖3，在后端盖3上的转子油路进口4与螺旋空心轴2的空心连接，油路出口由转子空心轴1和螺旋空心轴2之间的螺旋槽导出，转子油路出口5连接在后端盖3上。
由于空心的螺旋轴上有螺旋形肋片，肋片之间是油槽。冷却介质从油路进口流入，再沿螺旋槽流出。这种结构增大了冷却介质与热源之间的接触面积，也就是增大了散热面积，加快了散热，冷却也就更加有效。同时油路是弯曲的，这样当冷却介质流过弯曲的油路时，拐弯处产生的离心力在管截面上会引起环流，这会增加冷却介质的流动，使换热增强。
冷却介质采用耐高温油，可以采用十号红油。水的比热大，导热性好，流动性好，使用方便，但水易结垢，易腐蚀壳体，容易堵塞水路，水气化后导热性不好，电机漏水后会引起绝缘层击穿，长期运行后会在冷却槽内产生水垢，槽截面会逐渐变小，可靠性差。经过充分论证，认为系统采用油做冷却介质，散热效果更好。因为油的颗粒大，易形成紊流；油在加热到一定温度后，流动性好；油对电机各部件没有腐蚀性，不导电，可实现定、转子的同时冷却方式。
有益效果
本实用新型的有益效果是，能有效的对转子进行冷却，散热快，冷却迅速，有利于提高电机的功率密度。
附图说明
图1：电机转子轴结构图
1.转子空心轴    2.螺旋空心轴    3.后端盖    4.转子油路进口5.转子油路出口    6.密封圈    7.肋片
具体实施方式
现结合附图对本实用新型作进一步描述：
转子空心轴1除轴伸处外为空心结构，将螺旋空心轴2穿入转子空心轴1，在转子空心轴的后端安装后端盖3，在后端盖3上的转子油路进口4与螺旋空心轴2的空心连接，油路出口由转子空心轴1和螺旋空心轴2之间的螺旋槽导出，转子油路出口5连接在后端盖3上。
由转子空心轴1和螺旋空心轴2的螺旋槽构成的油路出口在与端盖连接处加密封圈6，形成动密封结构。
转子空心轴(1)采用高强度合金材料，可以采用40CrMnSi。
螺旋空心轴2上的肋片7表面的粗糙度为
加热冷却介质，介质的流动性更好，可更快降低电机内部的温度，带走更多的热量。同时由于十号红油底部与热源接触，因而相比十号红油上部，温度要高，而且流动半径要小，因此底部的滑油流动较快，上部滑油会向底部运动，这样就形成了紊流，加快了换热。
油冷又有循油冷却和喷油冷却之分。循油冷却是指冷却介质沿着封闭的油路循环，带走热量；喷油冷却是指冷却介质油通过油嘴直接喷到需要冷却的电机绕组上，进而达到冷却的目的。本实用新型采用循油冷却的方式。循油冷却，结构比较简单，冷却效果也比较好。循油冷却可以有效的对电机铁心的中间部分进行冷却。此外，由于冷却介质不与发热体(主要是绕组)直接接触，所以，循油冷却方式的冷却介质不会损伤绕组绝缘，不会因此而降低高功率密度电机的寿命。如果采用喷油冷却方式，电机在高速运行时，喷油嘴喷处的油雾，压力很大，很可能损伤到绕组导线。
考虑到油路的气密性，油路入口端所加的入口油压不能超过0.4Mpa，考虑到必须把电机产生的热量及时传递出去，那么流量不能小于18.2L/min。为了减小油阻，在油路(主要指肋片侧壁和槽)加工时，肋片槽的表面有较高的粗糙度要求，这样可以减小冷却介质油受到槽的摩擦阻力，进而增加了冷却介质和肋片与槽之间的对流换热。

Claims (6)

1.一种带有螺旋冷却油路的电机转子轴，其特征在于：转子空心轴(1)除轴伸处外为空心结构，将螺旋空心轴(2)穿入转子空心轴(1)，在转子空心轴的后端安装后端盖(3)，在后端盖(3)上的转子油路进口(4)与螺旋空心轴(2)的空心连接，油路出口由转子空心轴(1)和螺旋空心轴(2)之间的螺旋槽导出，转子油路出口(5)连接在后端盖(3)上。
2.根据权利要求1所述的带有螺旋冷却油路的电机转子轴，其特征在于：由转子空心轴(1)和螺旋空心轴(2)的螺旋槽构成的油路出口在与端盖连接处加密封圈(6)，形成动密封结构。
3.根据权利要求1所述的带有螺旋冷却油路的电机转子轴，其特征在于：转子空心轴(1)采用高强度合金材料，可以采用40CrMnSi。
4.根据权利要求1所述的带有螺旋冷却油路的电机转子轴，其特征在于：螺旋空心轴(2)上的肋片(7)表面的粗糙度为
5.根据权利要求1或2所述的带有螺旋冷却油路的电机转子轴，其特征在于：冷却介质采用耐高温油。
6.根据权利要求5所述的带有螺旋冷却油路的电机转子轴，其特征在于：冷却介质的耐高温油可以采用十号红油。
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