TW201906286A - 電機轉子液冷結構 - Google Patents

Abstract

本發明屬於電機領域，具體提供一種電機轉子液冷結構。本發明的電機轉子液冷結構包括設置有轉軸孔的轉軸、用於支撐轉軸的端蓋和冷卻水管，冷卻水管的一端與端蓋相連接，冷卻水管的另一端伸至轉軸孔內。進一步，轉軸遠離端蓋的一端設置有連通轉軸孔的透氣孔。本發明的電機轉子液冷結構能夠使水在冷卻水管內中進行迴圈，並通過吸收冷卻水管的熱量間接吸收轉子的熱量。因此，本發明的電機轉子液冷結構中的水能夠始終在冷卻水管中進行迴圈，不會進入電機內部對電機內部造成腐蝕和損壞。

Description

電機轉子液冷結構

本發明屬於電機領域，具體提供一種電機轉子液冷結構。

高功率密度的電機在運行過程中往往伴隨著很高的溫升，為了避免電機因轉子過熱而被損壞，轉子上通常設置有冷卻機構來降低電機轉子的溫升。目前一般採用在電機轉軸上開盲孔，並使冷卻水直接與轉軸的盲孔內壁接觸從而通過轉軸吸收轉子熱量的方式。但是，此種冷卻方式需要旋轉密封件對轉子進行密封，以避免冷卻水進入電機內部。但是，旋轉密封的可靠性現階段還存在很大的問題，很容易出現由於漏水導致電機被損壞的現象。

相應地，本領域需要一種新的轉子冷卻結構來解決上述問題。

為了解決現有技術中的上述問題，即為了解決現有技術中電機轉子的冷卻結構容易使冷卻水進入電機內部對電機造成損害的問題，本發明提供了一種電機轉子液冷結構，所述電機包括機殼、端蓋、定子、轉子和轉軸，所述端蓋上設置有第一通道和第二通道，所述轉軸內沿軸向設置有轉軸孔，其特徵在於，所述電機轉子液冷結構包括：安裝端，其固定於所述電機的端部；以及冷卻端，其能夠容納於所述轉軸孔，且所述冷卻端形成有冷卻通道；其中，所述冷卻通道通過所述安裝端與所述第一通道和所述第二通道連通。

在上述電機轉子液冷結構的優選技術方案中，所述冷卻端包括第一管道以及套設於所述第一管道外側的第二管道，且所述第一管道遠離所述安裝端的一端與所述第二管道連通，所述第一管道的內腔以及由所述第一管道和所述第二管道之間的環腔形成所述冷卻通道。

在上述電機轉子液冷結構的優選技術方案中，所述安裝端設置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔能夠連通所述內腔和所述第一通道，所述第二通孔能夠連通所述環腔和所述第二通道。

在上述電機轉子液冷結構的優選技術方案中，所述安裝端與所述冷卻端一體成型。

在上述電機轉子液冷結構的優選技術方案中，所述轉軸孔內在所述第二管道和所述轉軸孔之間的部分填充有導熱介質。

在上述電機轉子液冷結構的優選技術方案中，所述轉軸上設置有透氣孔，所述導熱介質經由所述透氣孔被填充至所述轉軸孔。

在上述電機轉子液冷結構的優選技術方案中，所述導熱介質為改性矽油。

在上述電機轉子液冷結構的優選技術方案中，所述透氣孔安裝有透氣閥。

在上述電機轉子液冷結構的優選技術方案中，所述透氣閥是單向透氣閥。

在上述電機轉子液冷結構的優選技術方案中，所述電機轉子液冷結構還包括分流器，所述安裝端通過所述分流器與所述電機的端部固定連接。

本領域技術人員能夠理解的是，在本發明的優選技術方案中，通過將具有冷卻通道的電機轉子液冷結構的冷卻端設置在轉軸的轉軸孔內，使得電機運行過程中轉子產生的熱量能夠被傳導至冷卻端上。通過將電機轉子液冷結構的安裝端固定在電機的端部，使得冷卻通道能夠與電機端蓋上的第一通道和第二通道連通，進而冷卻液能夠將冷卻端從轉軸上吸收的熱量帶走。因此，本發明的電機轉子液冷結構中的冷卻液（如水）能夠始終在電機轉子液冷結構中進行迴圈，不會進入電機內部對電機內部造成腐蝕和損壞。

進一步，通過轉軸上的透氣孔向轉軸孔內注入改性矽油，並使轉軸孔內壁與冷卻端外壁之間的環形腔充滿改性矽油，能夠有效地提高轉軸與冷卻端之間的熱交換率，從而提高了電機轉子的散熱速度，增加了電機的使用壽命。

下面參照附圖來描述本發明的優選實施方式。本領域技術人員應當理解的是，這些實施方式僅僅用於解釋本發明的技術原理，並非用於限制本發明的保護範圍。例如，雖然本發明的優選實施方案是結合附圖以電機的轉子液冷結構為例來對本發明的電機轉子液冷結構進行說明的，但是很明顯本發明的電機轉子液冷結構還可以應用於其他具有轉子結構的產品上，如液壓油泵，本領域技術人員可以根據需要對其作出調整，以便適應具體的應用場合，調整後的技術方案仍將落入本的保護範圍。

需要說明的是，在本發明的描述中，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水準”、“內”、“外”等指示的方向或位置關係的術語是基於附圖所示的方向或位置關係，這僅僅是為了便於描述，而不是指示或暗示所述裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

此外，還需要說明的是，在本發明的描述中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域技術人員而言，可根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

如圖1所示，本發明的電機主要包括機殼（未示出）、分流器5、定子（未示出）、轉子2和轉軸3。本發明的電機轉子液冷結構主要包括轉軸3、冷卻水管4和分流器5。其中，冷卻水管4的安裝端43（圖1中冷卻水管4的下端）與分流器5固定連接，冷卻水管4的冷卻端（圖1中冷卻水管4除安裝端43外的上端部分）置於轉軸3內。其中，分流器5固定安裝到機殼端部的內側，如安裝到電機端蓋1上。具體地，圖1中冷卻水管4（參見圖2）的下端與分流器5固定連接，優選地冷卻水管4和分流器5之間採用螺栓連接，或者本領域技術人員還可以通過其他任何且可行的連接方式將冷卻水管4固定到分流器5上，例如焊接。除此之外本領域技術人員還可以將冷卻水管4和分流器5一體成型為一個整體結構。

進一步，如圖1所示，轉軸3的下端沿軸向設置有轉軸孔31，圖1中轉軸3的上端設置有透氣孔32。請同時參見圖1與圖2，冷卻水管4上側的大部分能夠延伸至轉軸孔31內，在裝配好的狀態下，冷卻水管4的外壁與轉軸孔31的內壁之間具有一定的間隙。進一步，通過透氣孔32向該間隙中填充諸如為改性矽油的導熱介質，以將電機運行過程中轉子2產生的熱量快速地傳遞給冷卻水管4，有效提高熱傳導速率。更進一步，為防止電機在使用過程中，轉軸孔31內的改性矽油從透氣孔32中溢出，圖1中透氣孔32的上端設置有螺紋孔33，以安裝單向透氣閥（圖中未示出）。並且，通過該單向透氣閥還能夠使轉軸孔31內的壓力與外界大氣壓始終保持相同，防止轉軸孔31內因壓力過高將改性矽油壓出。其中，單向透氣閥可以是本領域技術人員能夠想到且能夠實施的任何形式的裝置結構，例如軸心具有針孔的螺栓。

需要說明的是，在保證轉軸3和冷卻水管4之間熱傳導速率的前提下，本領域技術人員還可根據需要對轉軸3內壁和冷卻水管4外壁之間的間隙的大小進行適當調整，顯然調整後的技術方案仍將落入本發明的保護範圍。還需要說明的是，在保證密封性、熱傳導性、耐泡性和易填充性的前提下，本領域技術人員還可以採用其他導熱介質替代改性矽油，例如，液壓油。

如圖1和圖2所示，冷卻水管4主要包括安裝端43和冷卻端（圖1中冷卻水管4除安裝端43外的上端部分）。其中，安裝端43通過螺栓與分流器5固定連接，冷卻端在保證冷卻水管4的外壁與轉軸孔31的內壁之間間隙存在的情形下，能夠被完全容納於轉軸孔31內。進一步，冷卻端包括第一管道41和第二管道42，並且第一管道41和第二管道42的下端均與安裝端43固定連接，優選地，第一管道41、第二管道42和安裝端43一體成型，或者本領域技術人員還可根據需要通過其他連接方式將第一管道41和第二管道42固定到安裝端43上，例如將第一管道41、第二管道42通過螺紋連接或者焊接的方式固定到安裝端43上。

如圖1所示，第一管道41位於第二管道42內，並且第一管道41的上端與第二管道42相連通，使得第一管道41的內腔411和第一管道41與第二管道42之間的環形腔421構成冷卻通道。此外本領域技術人員還可以根據需要，將環形腔421設置成其他結構的環腔，例如沿第一水管41軸線方向的螺旋型的環腔。

如圖1所示，端蓋1上設置有第一通道11和第二通道12。分流器5上設置有第一水口51和第二水口52，並且在分流器5固定到端蓋1上時，第一水口51能夠與第一通道11連通，第二水口52能夠與第二通道12連通。在一種可能的實施方式中，機殼上設置有主要用於冷卻定子的螺旋形冷卻通道並設置有供冷卻液進出的兩個開口。通過將螺旋形冷卻通道與端蓋1上的第一通道11和第二通道12連通，即可以實現冷卻液在冷卻定子的同時，通過使冷卻液進入置於轉軸內的冷卻水管4的方式，使冷卻液通過轉軸3進一步冷卻轉子。進一步，優選地，分流器5與端蓋1通過螺栓固定連接，或者本領域技術人員還可以通過其他任何且可行的連接方式將分流器5固定到端蓋1上，例如焊接。除此之外本領域技術人員還可以將端蓋1和分流器5一體成型為一個整體結構。應當理解的是，在本發明的優選實施方案中，分流器5不僅用於將冷卻水管4的安裝端43固定到端蓋1上，還用於將端蓋1上的第一通道11和第二通道12分別與內腔411和環形腔421連通，使冷卻液流經內腔411和環形腔421。

如圖1和圖2所示，安裝端43上設置有第一通孔431、第二通孔432和安裝孔433。其中，第一通孔431與內腔411相連通，第二通孔432與環形腔421相連通。並且，在安裝端43通過穿過安裝孔433的螺栓固定到分流器5上時，第一通孔431與第一水口51相連通，第二通孔432與第二水口52相連通，進而第一通道11和內腔411相連通，第二通道12和環形腔412相連通。使得冷卻液（如水）能夠從第一通道11經第一水口51和第一通孔431進入內腔411，然後流經環形腔421經第二通孔432和第二水口52從第二通道12流出。或者本領域技術人員還可以使冷卻液從第二通道12流入冷卻通道，從第一通道11流出。

進一步參閱圖1和圖2，本發明的電機轉子液冷結構還包括置於安裝端43上環形槽434內的第一密封圈6。在裝配好的狀態下，分流器5和安裝端43能夠壓緊第一密封圈6，防止轉軸孔31內的改性矽油從分流器5和安裝端43的連接處洩漏。進一步，分流器5和端蓋1之間設置有第二密封圈7，用於防止第一通道11和第二通道12內的冷卻液進入電機內部對電機內部的電器元件造成損壞。更進一步，圖1中轉軸3的下端沿徑向設置有第三密封圈8用於防止轉軸孔31內的改性矽油進入電機內部，改密封圈優選地是旋轉密封。

本領域技術人員能夠理解的是，由於改性矽油的密封性優於水，所以通過分流器5和轉軸3之間的旋轉密封圈就能有效地對改性矽油起到密封作用。本領域技術人員還能夠理解的是，由於改性矽油具有良好的介電強度，即便改性矽油進入到了電機內部也不會對電機造成損壞。本領域技術人員容易理解的是，端蓋1和冷卻水管4通過分流器5進行連接，能夠有效地優化端蓋1的加工工藝和各部件之間的密封性能。

本領域技術人員還能夠理解的是，在本發明的優選技術方案中，通過轉軸孔13的內壁與冷卻水管4的外壁之間的改性矽油能夠將轉子產生的熱量快速地傳遞給冷卻水管4，然後通過流經冷卻水管4內的冷卻液將冷卻水管4的熱量帶走。所以，本發明的電機轉子液冷結構中的冷卻液能夠始終在冷卻水管4中進行迴圈，不會進入電機內部對電機內部造成腐蝕和損壞。

需要說明的是，上文中所述的冷卻液優選地是水，或者本領域技術人員還可以根據需要採用其他的冷卻液，如液壓油。

至此，已經結合附圖所示的優選實施方式描述了本發明的技術方案，但是，本領域技術人員容易理解的是，本發明的保護範圍顯然不局限於這些具體實施方式。在不偏離本發明的原理的前提下，本領域技術人員可以對相關技術特徵作出等同的更改或替換，這些更改或替換之後的技術方案都將落入本發明的保護範圍之內。

1‧‧‧端蓋

11‧‧‧第一通道

12‧‧‧第二通道

2‧‧‧轉子

3‧‧‧轉軸

31‧‧‧轉軸孔

32‧‧‧透氣孔

33‧‧‧螺紋孔

4‧‧‧冷卻水管

41‧‧‧第一管道

411‧‧‧內腔

42‧‧‧第二管道

421‧‧‧環形腔

43‧‧‧安裝端

431‧‧‧第一通孔

432‧‧‧第二通孔

433‧‧‧安裝孔

434‧‧‧環形槽

5‧‧‧分流器

51‧‧‧第一水口

52‧‧‧第二水口

6‧‧‧第一密封圈

7‧‧‧第二密封圈

8‧‧‧第三密封圈

[圖1] 是本發明實施例的電機轉子液冷結構的剖視圖。 [圖2] 是本發明實施例的電機轉子液冷結構的冷卻水管的效果示意圖。

Claims (10)

1. 一種電機轉子液冷結構，適用於一電機，該電機包括機殼、端蓋、定子、轉子和轉軸，該端蓋上設置有第一通道和第二通道，該轉軸內沿軸向設置有轉軸孔，該電機轉子液冷結構包括： 安裝端，其固定於該電機的端部；以及 冷卻端，其能夠容納於該轉軸孔，且該冷卻端形成有冷卻通道； 其中，該冷卻通道通過該安裝端與該第一通道和該第二通道連通。
2. 如請求項1所述的電機轉子液冷結構，該冷卻端包括第一管道以及套設於該第一管道外側的第二管道，且該第一管道遠離該安裝端的一端與該第二管道連通，該第一管道的內腔以及由該第一管道和該第二管道之間的環腔形成該冷卻通道。
3. 如請求項2所述的電機轉子液冷結構，該安裝端設置有第一通孔和第二通孔，該第一通孔能夠連通該內腔和該第一通道，該第二通孔能夠連通該環腔和該第二通道。
4. 如請求項1所述的電機轉子液冷結構，該安裝端與該冷卻端一體成型。
5. 如請求項2所述的電機轉子液冷結構，該轉軸孔內在該第二管道和該轉軸孔之間的部分填充有導熱介質。
6. 如請求項5所述的電機轉子液冷結構，該轉軸上設置有透氣孔，該導熱介質經由該透氣孔被填充至該轉軸孔。
7. 如請求項6所述的電機轉子液冷結構，該導熱介質為改性矽油。
8. 如請求項6所述的電機轉子液冷結構，該透氣孔安裝有透氣閥。
9. 如請求項8所述的電機轉子液冷結構，該透氣閥是單向透氣閥。
10. 如請求項1至9中任一項所述的電機轉子液冷結構，該電機轉子液冷結構還包括分流器，該安裝端通過該分流器與該電機的端部固定連接。