一種轉(zhuǎn)子散熱的電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要用于對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行冷卻，主要應(yīng)用于各種直流永磁、交流異步以及開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]電機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱，特別是大功率電機(jī)，發(fā)熱量很大需要及時(shí)排出。而對(duì)防水防塵等級(jí)要求較高的電機(jī)，由于電機(jī)密封性的提高導(dǎo)致電機(jī)內(nèi)部的熱量只能通過(guò)機(jī)殼表面進(jìn)行交換，使得電機(jī)內(nèi)部溫升更加嚴(yán)重。電機(jī)定子繞組產(chǎn)生的銅損以及定子沖片產(chǎn)生的鐵損可以通過(guò)熱傳導(dǎo)的方式傳至機(jī)殼表面，再經(jīng)對(duì)流換熱將熱量帶走。而由于氣隙的存在(空氣是很大的熱阻)使得電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的電樞損耗，磁滯損耗以及渦流損耗無(wú)法順利傳至機(jī)殼表面，因此轉(zhuǎn)子溫升很高，往往成為整個(gè)電機(jī)溫度最高的部位。電機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)軸承與機(jī)殼相連，轉(zhuǎn)子溫度過(guò)高使得軸承的壽命大大降低，且過(guò)高的溫度對(duì)整個(gè)電機(jī)內(nèi)部各種耐溫材料的耐溫等級(jí)提出了更高的要求，從而增加了電機(jī)的制造成本與不安全隱患。目前針對(duì)電機(jī)散熱的方法很多，但絕大多數(shù)都是采用各種手段提高定子與機(jī)殼間換熱系數(shù)或者提高機(jī)殼表面的散熱能力，比如采用水冷機(jī)殼，增加機(jī)殼表面翅片高度，使用高導(dǎo)熱鋁合金材料等。近些年由于熱管技術(shù)的成熟以及制造成本的降低，也出現(xiàn)了很多熱管電機(jī)，但也均集中在處理定子繞組與機(jī)殼表面?zhèn)鳠崽幚砩?，因此如何將電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出是提高電機(jī)性能，節(jié)省電機(jī)制造成本的關(guān)鍵。現(xiàn)有電機(jī)散熱方式主要存在以下缺陷:
[0003]1、絕緣等級(jí)較高的電機(jī)由于密封性要求，只能通過(guò)機(jī)殼散熱，而氣隙的存在導(dǎo)致轉(zhuǎn)子熱量無(wú)法通過(guò)機(jī)殼順利散出導(dǎo)致轉(zhuǎn)子溫升過(guò)高。
[0004]2、軸承處溫度高，軸承使用壽命嚴(yán)重下降。
[0005]3、現(xiàn)有熱管技術(shù)主要通過(guò)在定子端部繞組預(yù)埋熱管方式傳熱，制造工藝復(fù)雜，生廣成本尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案包括:一種利用轉(zhuǎn)子散熱的電機(jī)，具有一定子和一轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子通過(guò)支架與一電機(jī)軸固定安裝，所述轉(zhuǎn)子與所述電機(jī)軸之間通過(guò)支架形成密封的支架空腔，其特征在于，所述電機(jī)軸亦設(shè)置有空腔，且所述支架空腔和電機(jī)軸空腔相互貫通，所述電機(jī)軸空腔內(nèi)注有相變傳熱工質(zhì)。
[0007]進(jìn)一步地，所述電機(jī)軸空腔與所述支架空腔通過(guò)設(shè)置于電機(jī)軸空腔壁上的第一槽孔和第二槽相貫通。
[0008]作為一種優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方式，所述轉(zhuǎn)子與所述電機(jī)軸之間支架形成的空腔以電機(jī)軸為中心沿軸向呈漏斗狀。此外，還可以設(shè)置成電機(jī)軸空腔沿軸向呈漏斗狀。
[0009]所述電機(jī)可以為水冷定子電機(jī)。
[0010]更進(jìn)一步，所述電機(jī)軸末端設(shè)置有散熱片，該散熱片以電機(jī)軸為中心向外呈發(fā)散狀。所述散熱片尤其可以是太陽(yáng)花狀散熱片。
[0011]與目前使用的熱管電機(jī)設(shè)計(jì)相比，本方案的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):
[0012]1、采用支架轉(zhuǎn)子與空心轉(zhuǎn)軸，大大減輕了電機(jī)的重量和軸承負(fù)擔(dān)。
[0013]2、轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸組合形成熱管結(jié)構(gòu)，將轉(zhuǎn)子工作時(shí)產(chǎn)生的熱量順利地傳至電機(jī)端部散熱器進(jìn)行散熱，大大降低了轉(zhuǎn)子的溫升。
[0014]3、散熱器采用太陽(yáng)花散熱翅片結(jié)構(gòu)大大提高了散熱面積。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明轉(zhuǎn)子散熱電機(jī)的剖面示意圖。
[0016]圖2是設(shè)置于轉(zhuǎn)軸末端的散熱片結(jié)構(gòu)。
[0017]I是電機(jī)軸前蓋，2是電機(jī)軸體，3是電機(jī)前端蓋，4是前軸承，5是前支架壁，6是電機(jī)殼，7是散熱水道，8是轉(zhuǎn)子內(nèi)套，9是定子組件，10是轉(zhuǎn)子組件，11是后支架壁，12是后軸承，13是后端蓋，14是散熱片，15是電機(jī)軸后蓋，16是介質(zhì)注入口，17是支架空腔，18是轉(zhuǎn)軸空腔，19是第一槽孔，20是第二槽孔。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步闡述。如圖1所示，該轉(zhuǎn)子散熱電機(jī)由定子組件9、轉(zhuǎn)子組件10、機(jī)殼6、前端蓋3、后端蓋13組成，轉(zhuǎn)子組件10可以相對(duì)于定子組件9轉(zhuǎn)動(dòng)；電機(jī)軸2穿過(guò)分別設(shè)置于前端蓋3、后端蓋13中心的前軸承4和后軸承12與轉(zhuǎn)子組件10固定設(shè)置。電機(jī)軸2和轉(zhuǎn)子組件10之間設(shè)置有支架，以支撐轉(zhuǎn)子。該電機(jī)可以是直流永磁、交流異步或者開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，若為永磁電機(jī)，則上述轉(zhuǎn)子組件為固定于支架上的永磁體。其中，電機(jī)工作時(shí)定子組件9所產(chǎn)生的大量熱量由設(shè)置于機(jī)殼上的散熱水道7排出。
[0019]所述轉(zhuǎn)子支架設(shè)計(jì)為空腔結(jié)構(gòu)，即由前支架壁5、后支架壁11、轉(zhuǎn)子內(nèi)套8以及電機(jī)軸體2構(gòu)成截面為同心環(huán)狀的空腔，轉(zhuǎn)子內(nèi)套上鑲嵌或者粘貼有轉(zhuǎn)子組件。此外，電機(jī)軸體2設(shè)計(jì)為空腔結(jié)構(gòu)，并且在軸壁上開(kāi)設(shè)與支架空腔17相貫通的第一槽孔19和第二槽孔20。這樣支架空腔和電機(jī)軸空腔就形成了貫穿的密封腔體。支架空腔17與轉(zhuǎn)軸空腔18通過(guò)介質(zhì)注入口 16注入冷卻介質(zhì)，該冷卻介質(zhì)可以是水或者酒精或者其它具有相似物理特性的物質(zhì)，其特性是在某一溫度點(diǎn)會(huì)蒸發(fā)成氣態(tài)并吸收大量的熱，在另一特定溫度點(diǎn)會(huì)冷凝成液態(tài)。該介質(zhì)根據(jù)電機(jī)的散熱需求進(jìn)行選擇。這樣支架空腔17與轉(zhuǎn)軸空腔18形成了組合的熱管結(jié)構(gòu)。
[0020]電機(jī)工作時(shí)，轉(zhuǎn)子由于高速旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生大量的熱，由于轉(zhuǎn)子與定子間氣隙的存在，使轉(zhuǎn)子的熱量很難經(jīng)過(guò)定子由機(jī)殼散熱水道排出。大量轉(zhuǎn)子熱的積聚會(huì)嚴(yán)重影響電機(jī)的效率。在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，冷卻介質(zhì)由于離心力的作用通過(guò)第一槽孔19聚集到轉(zhuǎn)子內(nèi)套附近，吸收由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱能。該介質(zhì)吸收轉(zhuǎn)子熱后蒸發(fā)成為汽態(tài)，通過(guò)第二槽孔20到達(dá)轉(zhuǎn)軸空腔，在轉(zhuǎn)軸末端溫度較低處冷凝，借助轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的離心力被送回到支架空腔。
[0021]在圖1中，以下稱圖1的左側(cè)為電機(jī)前端，圖1右側(cè)為電機(jī)后端，以方便宜描述。
[0022]為了達(dá)到良好的散熱效果，在轉(zhuǎn)軸末端設(shè)置有散熱片，該散熱片以轉(zhuǎn)軸為中心，呈發(fā)散式翅片結(jié)構(gòu)，尤其是可以設(shè)置成太陽(yáng)花式散熱片，以增加散熱效率，如圖2所示。通過(guò)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，該散熱片可以帶走冷卻介質(zhì)大量的熱，使電機(jī)軸內(nèi)蒸汽冷凝成液體。
[0023]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，為了使冷凝后的液體更好地通過(guò)第一槽孔10由轉(zhuǎn)軸空腔進(jìn)入支架空腔，將支架空腔17和轉(zhuǎn)軸空腔18都設(shè)置成漏斗形。轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生很大的離心力，該離心力作用于空腔內(nèi)介質(zhì)，使介質(zhì)分布在支架空腔內(nèi)壁。轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱量使支架空腔內(nèi)壁溫度逐漸升高，當(dāng)溫度達(dá)到介質(zhì)沸點(diǎn)時(shí)，介質(zhì)蒸汽通過(guò)第一槽孔19進(jìn)入電機(jī)轉(zhuǎn)軸空腔，并在轉(zhuǎn)軸空腔末端冷凝。轉(zhuǎn)軸空腔末端冷凝的液體通過(guò)轉(zhuǎn)軸空腔18內(nèi)壁依靠離心力向第二槽孔20移動(dòng)，并通過(guò)第二槽孔20進(jìn)入支架空腔17。在進(jìn)入支架空腔18后在離心力的作用下沿支架空腔內(nèi)壁向電機(jī)前端移動(dòng)。這一循環(huán)路徑在圖1中由箭頭詳細(xì)標(biāo)出。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種轉(zhuǎn)子散熱的電機(jī)，具有一定子和一轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子通過(guò)支架與一電機(jī)軸固定安裝，所述轉(zhuǎn)子與所述電機(jī)軸之間通過(guò)支架形成密封的支架空腔，其特征在于，所述電機(jī)軸亦設(shè)置有空腔，且所述支架空腔和電機(jī)軸空腔相互貫通，所述電機(jī)軸空腔內(nèi)注有相變傳熱工質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子散熱的電機(jī)，其特征在于，所述電機(jī)軸空腔與所述支架空腔通過(guò)設(shè)置于電機(jī)軸空腔壁上的第一槽孔和第二槽相貫通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子散熱的電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子與所述電機(jī)軸之間支架形成的空腔以電機(jī)軸為中心沿軸向呈漏斗狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子散熱的電機(jī)，其特征在于，所述電機(jī)軸空腔沿軸向呈漏斗狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子散熱的電機(jī)，其特征在于，所述電機(jī)為水冷定子電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子散熱的電機(jī)，其特征在于，所述電機(jī)軸末端設(shè)置有散熱片，該散熱片以電機(jī)軸為中心向外呈發(fā)散狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子散熱的電機(jī)，其特征在于，所述散熱片為太陽(yáng)花狀散熱片。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)子散熱電機(jī)，具有一定子和一轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子通過(guò)支架與一電機(jī)軸固定安裝，所述轉(zhuǎn)子與所述電機(jī)軸之間通過(guò)支架形成密封的支架空腔，其特征在于，所述電機(jī)軸亦設(shè)置有空腔，且所述支架空腔和電機(jī)軸空腔相互貫通，所述電機(jī)軸空腔內(nèi)注有相變傳熱工質(zhì)。本發(fā)明電機(jī)轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸組合形成熱管結(jié)構(gòu)，將轉(zhuǎn)子工作時(shí)產(chǎn)生的熱量順利地傳至電機(jī)端部散熱器進(jìn)行散熱，大大降低了轉(zhuǎn)子的溫升。
【IPC分類】H02K9-20, H02K5-20, H02K1-32
【公開(kāi)號(hào)】CN104578504
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410848731
【發(fā)明人】寧國(guó)寶, 胡淼, 張金毅, 魏曉東
【申請(qǐng)人】天津市松正電動(dòng)汽車技術(shù)股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月31日