CN103296836B - 高速电机周径向多路油冷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电气领域，特别是一种高速电机周径向多路油冷系统，在定子机座轴向中间位置开有入油口，入油口与多路油冷系统的入油通道相接，定子轭部铁心距离铁心外圆一定距离处设有轴向冷却通路，定子轭部铁心设置有圆周弧形冷却通路，在定子轭部铁心设置有径向冷却通路，定子轭部铁心两端设置有端部圆周弧形冷却通路，定子轭部铁心两端设置有端部轴向冷却通路，定子铁心两端分别设置有梳状导流板，本发明具有以下优点：设计不同冷却通道合成空间立体冷却路径网络系统，有效降低高速电机的工作温升，提高电机系统稳定性。显著减小转子轴向温差，进而削弱因热应力分布不平衡给电机带来的影响。
Description
技术领域
本发明涉及电气领域，特别是一种高速电机周径向多路油冷系统。
背景技术
高速电机一般具有工作转速高、体积小、材料利用率高、动态响应较快和传动系统效率高等特点，因此，高速电机在分布式发电系统、飞轮储能系统、航空航天、高速磨床、混合动力汽车、船舶、纺织、空调或冰箱的离心式压缩机等领域，以及在军用车辆、坦克、飞机以及陆海边防、移动电源供给等军工领域均具有优势和良好的应用前景。
较常规电机，高速电机热负荷大幅度增加，同时电机单位体积的损耗和工作温升显著增大。这样，电机拓扑结构和冷却系统优劣对电机电磁性能输出和温度分布影响加剧，合理设计冷却系统以及有效控制电机的工作温升显得日益重要。目前，高速电机采用的冷却系统通常是密闭油冷系统、外加水套冷却和空气冷却等方式，存在问题包括：1）现有的冷却方式对转子产生的散热作用较小，使得电机内转子依然会出现工作温度较高的问题，而转子的温度过高，采用永磁转子时就会影响电机内永磁体及整个电机的工作稳定性，同时缩短其使用寿命；2）受到体积限制，各种冷却结构中介质大多是单一流动，电机部件易出现轴向温差较大问题，导致不平衡热应力给电机的安全运行带来隐患。
发明内容
本发明针对目前高速电机温度分布转子温升较高且温度分布不均衡的问题，提出了一种周径向多路油冷系统，使整个电机的工作稳定性提高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包含定子机座、定子铁心、转子、机壳、端盖；电机定子铁心设有多路油冷系统，在定子机座轴向中间位置开有入油口，入油口与多路油冷系统的入油通道相接，定子轭部铁心距离铁心外圆一定距离处设有轴向冷却通路，定子轭部铁心外圈设置有圆周弧形冷却通路，在定子轭部铁心径向位置设置有径向冷却通路，定子轭部铁心两端设置有端部圆周弧形冷却通路，定子轭部铁心两端轴向设置有端部轴向冷却通路，定子铁心两端分别设置有梳状导流板，冷却液体出流引导管的一端穿过一侧端盖，并密封连接固定。
轴向冷却通路包括位于定子铁心竖直上部的顶部轴向冷却通路、位于定子铁心竖直下部的底部轴向冷却通路和位于定子铁心中下部左右对称分布的中下轴向冷却通路；多路油冷系统的入油通道与顶部轴向冷却通路相接。
圆周弧形冷却通路包括沿轴向均匀分布N个圆周弧形冷却通路，N个圆周弧形冷却通路垂直于电机轴向沿竖直方向成左右对称分布；N个圆周弧形冷却通路的顶部与顶部轴向冷却通路垂直相交，N个圆周弧形冷却通路的底部两侧端口与中下轴向冷却通路相接。
径向冷却通路包括M个上径向冷却通路和M个下径向冷却通路；M个上径向冷却通路穿过定子齿部上端口与顶部轴向冷却通路垂直相接，下端口与电机气隙相通；M个下径向冷却通路穿过定子齿部上端口与电机气隙相通，下端口与底部轴向冷却通路垂直相接；M个上径向冷却通路和M个下径向冷却通路沿轴向均匀分布，M个上径向冷却通路和M个下径向冷却通路沿竖直方向对称分布。
端部圆周弧形冷却通路平行于圆周弧形冷却通路，端部圆周弧形冷却通路分布在圆周50-70度范围内，端部圆周弧形冷却通路垂直于电机轴向沿竖直方向成左右对称分布，端部圆周弧形冷却通路距离铁心段面20-30mm，端部圆周弧形冷却通路的顶部与轴向冷却通路垂直相交。
端部轴向冷却通路包含每个铁心端部的上半部分设置P个轴向冷却通路，P个轴向冷却通路截面中心到轴心的距离与轴向冷却通路到轴心的距离相等，P个轴向冷却通路与顶部轴向冷却通路的端部沿圆周方向交叉均匀分布，P个轴向冷却通路与轴向冷却通路分布在端部圆周弧形冷却通路范围内，P个轴向冷却通路的一端与端部圆周弧形冷却通路垂直相通，另一端与铁心端面相通。
梳状导流板呈扇形，内外径分别于定子铁心的内外径相等，厚度为5-10mm，圆周弧度大于端部圆周弧形冷却通路圆周弧度10-20度；每个梳状导流板带有P个导流孔，P个导流孔与铁心端部的上半部分设置P个端部轴向冷却通路形状相同位置对应；梳状导流板带有Q个卡齿，卡齿与定子齿形状相同位置对应；在梳状导流板开有弧形导流槽，与P个导流孔下部相连通；在弧形导流槽侧每个卡齿上带有径向沟槽，沟槽深3-6mm，Q个径向沟槽上端与弧形导流槽相接，下端与梳状导流板内圆侧面相通。
相对于现有技术而言，本发明具有以下优点：油冷通道内置于定子铁心，分别在轴向、周向和空间垂直方向设计不同冷却通道合成一个交织的多维空间冷却系统，可直接作用于定子铁心、定子绕组和转子表面，覆盖了高速电机的主要发热组件，可以有效降低高速电机的工作温升，提高电机系统稳定性。此外，高速电机转子常采用合金护套，转子涡流损耗在聚集在端部区域，工作温升分布不均匀。针对该问题本发明独特设计了端部淋瀑式冷却结构，可以显著减小转子轴向温差，进而削弱因热应力分布不平衡给电机带来的影响。
附图说明
图1为高速电机周径向多路油冷系统冷却通道结构图；
图2为高速电机周径向多路油冷系统冷却通道轴向切面图；
图3为带有周径向多路油冷系统高速电机轴向切面图；
图4为图3中AA’切面左视图；
图5为图3中BB’切面左视图；
图6为图3中CC’切面左视图；
图7为图3中DD’切面左视图；
图8为梳状导流板左视图；
图9为梳状导流板右视图；
图10为梳状导流板侧视图。
具体实施方式
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例：高速电机周径向多路油冷系统，如图1至图10所示，该装置包括：定子铁心3、转子4、机壳5、端盖6；
电机定子铁心带有多路油冷系统1；
在定子机座轴向中间位置开有入油口，入油口与多路油冷系统1的入油通道1-6相接；
在定子轭部铁心距离铁心外圆一定距离处开有轴向冷却通路1-3，包括位于定子铁心竖直上部的顶部轴向冷却通路1-3-1、位于定子铁心竖直下部的底部轴向冷却通路1-3-2和位于定子铁心中下部左右对称分布的中下轴向冷却通路1-3-3和中下轴向冷却通路1-3-4；
多路油冷系统1的入油通道1-6与顶部轴向冷却通路1-3-1相接；
在定子轭部铁心设置有圆周弧形冷却通路1-1，包括沿轴向均匀分布N个圆周弧形冷却通路1-1-1、1-1-2、….1-1-N，N个圆周弧形冷却通路1-1-1、1-1-2、….1-1-N垂直于电机轴向沿竖直方向成左右对称分布；N个圆周弧形冷却通路1-1-1、1-1-2、….1-1-N的顶部与顶部轴向冷却通路1-3-1垂直相交，N个圆周弧形冷却通路1-1-1、1-1-2、….1-1-N的底部两侧端口分别与中下轴向冷却通路1-3-3和中下轴向冷却通路1-3-4；
在定子轭部铁心设置有径向冷却通路1-2，包括M个上径向冷却通路1-2-1-1、1-2-1-2、….1-2-1-M和M个下径向冷却通路1-2-2-1、1-2-2-2、….1-2-2-M；M个上径向冷却通路1-2-1-1、1-2-1-2、….1-2-1-M穿过定子齿部上端口与顶部轴向冷却通路1-3-1垂直相接，下端口与电机气隙相通；M个下径向冷却通路1-2-2-1、1-2-2-2、….1-2-2-M穿过定子齿部上端口与电机气隙相通，下端口与底部轴向冷却通路1-3-2垂直相接；M个上径向冷却通路1-2-1-1、1-2-1-2、….1-2-1-M和M个下径向冷却通路1-2-2-1、1-2-2-2、….1-2-2-M沿轴向均匀分布，M个上径向冷却通路1-2-1-1、1-2-1-2、….1-2-1-M和M个下径向冷却通路1-2-2-1、1-2-2-2、….1-2-2-M沿竖直方向对称分布；
在定子轭部铁心两端设置有端部圆周弧形冷却通路1-5，端部圆周弧形冷却通路1-5平行于圆周弧形冷却通路1-1，圆周弧形冷却通路1-5分布在圆周50-70度范围内，圆周弧形冷却通路1-5垂直于电机轴向沿竖直方向成左右对称分布，圆周弧形冷却通路1-5距离铁心段面20-30mm，圆周弧形冷却通路1-5的顶部与顶部轴向冷却通路1-3-1垂直相交；
在定子轭部铁心两端设置有端部轴向冷却通路1-4，每个铁心端部的上半部分设置P个轴向冷却通路1-4-1、1-4-2、…、1-4-P，P个轴向冷却通路1-4-1、1-4-2、…、1-4-P、截面中心到轴心的距离与顶部轴向冷却通路1-3-1到轴心的距离相等，P个轴向冷却通路1-4-1、1-4-2、…、1-4-P、与顶部轴向冷却通路1-3-1的端部沿圆周方向交叉均匀分布，P个轴向冷却通路1-4-1、1-4-2、…、1-4-P、与顶部轴向冷却通路1-3-1分布在端部圆周弧形冷却通路1-5范围内，P个轴向冷却通路1-4-1、1-4-2、…、1-4-P、的一端与圆周弧形冷却通路1-5垂直相通，另一端与铁心端面相通；
在定子铁心两端分别设置有梳状导流板2，梳状导流板2呈扇形，内外径分别于定子铁心的内外径相等，厚度为5-10mm，圆周弧度大于端部圆周弧形冷却通路1-5圆周弧度10-20度；每个梳状导流板2带有P个导流孔2-1-1、2-1-2、…、2-1-P，P个导流孔2-1-1、2-1-2、…、2-1-P与铁心端部的上半部分设置P个轴向冷却通路1-4-1、1-4-2、…、1-4-P形状相同位置对应；梳状导流板2带有Q个卡齿，卡齿与定子齿形状相同位置对应；在梳状导流板2开有弧形导流槽2-3，与P个导流孔2-1-1、2-1-2、…、2-1-P下部相连通；在弧形导流槽2-3侧每个卡齿上带有径向沟槽2-2，沟槽2-2深3-6mm，Q个径向沟槽2-2-1、2-2-2、…2-2-Q上端与弧形导流槽2-3相接，下端与梳状导流板2内圆侧面相通；
冷却液体出流引导管7的一端穿过一侧端盖6，并密封连接固定。
该系统工作时，冷却路径网络中冷却介质流通路径分为三个：一、冷却介质从入油口进入入油通道1-6，依次流经顶部轴向冷却通路1-3-1、N个圆周弧形冷却通路1-1-1、1-1-2、….1-1-N、中下轴向冷却通路1-3-3和中下轴向冷却通路1-3-4，然后从出流引导管7流出；二、冷却介质从入油口进入入油通道1-6，依次流经顶部轴向冷却通路1-3-1、M个上径向冷却通路1-2-1-1、1-2-1-2、….1-2-1-M、电机转子4、M个下径向冷却通路1-2-2-1、1-2-2-2、….1-2-2-M和底部轴向冷却通路1-3-2，然后从出流引导管7流出；三、冷却介质从入油口进入入油通道1-6，依次流经顶部轴向冷却通路1-3-1、端部圆周弧形冷却通路1-5、P个轴向冷却通路1-4-1、1-4-2、…、1-4-P、梳状导流板2，然后从出流引导管7流出。
从出流引导管7流出的冷却介质经过冷却以后经过管道回到入油口形成循环系统。
以上对本发明所提供的一种几何网格场景模型的分割与语义标注方法进行详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明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发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.高速电机周径向多路油冷系统，包含定子机座、定子铁心、转子、机壳、端盖；其特征在于：电机定子铁心设有多路油冷系统，在定子机座轴向中间位置开有入油口，入油口与多路油冷系统的入油通道相接，定子轭部铁心距离铁心外圆一定距离处设有轴向冷却通路，定子轭部铁心外圈设置有圆周弧形冷却通路，在定子轭部铁心径向位置设置有径向冷却通路，定子轭部铁心两端设置有端部圆周弧形冷却通路，定子轭部铁心两端轴向设置有端部轴向冷却通路，定子铁心两端分别设置有梳状导流板，冷却液体出流引导管的一端穿过一侧端盖，并密封连接固定；轴向冷却通路包括位于定子铁心竖直上部的顶部轴向冷却通路、位于定子铁心竖直下部的底部轴向冷却通路和位于定子铁心中下部左右对称分布的中下轴向冷却通路；多路油冷系统的入油通道与顶部轴向冷却通路相接；端部圆周弧形冷却通路平行于圆周弧形冷却通路，端部圆周弧形冷却通路分布在圆周50-70度范围内，端部圆周弧形冷却通路垂直于电机轴向沿竖直方向成左右对称分布，端部圆周弧形冷却通路距离铁心段面20-30mm，端部圆周弧形冷却通路的顶部与顶部轴向冷却通路垂直相交，
梳状导流板呈扇形，内外径分别于定子铁心的内外径相等，厚度为5-10mm，圆周弧度大于端部圆周弧形冷却通路圆周弧度10-20度；每个梳状导流板带有P个导流孔，P个导流孔与铁心端部的上半部分设置P个端部轴向冷却通路形状相同位置对应；梳状导流板带有Q个卡齿，卡齿与定子齿形状相同位置对应；在梳状导流板开有弧形导流槽，与P个导流孔下部相连通；在弧形导流槽侧每个卡齿上带有径向沟槽，沟槽深3-6mm，Q个径向沟槽上端与弧形导流槽相接，下端与梳状导流板内圆侧面相通。
2.根据权利要求1所述的高速电机周径向多路油冷系统，其特征在于：圆周弧形冷却通路包括沿轴向均匀分布N个圆周弧形冷却通路，N个圆周弧形冷却通路垂直于电机轴向沿竖直方向成左右对称分布；N个圆周弧形冷却通路的顶部与顶部轴向冷却通路垂直相交，N个圆周弧形冷却通路的底部两侧端口分别与中下轴向冷却通路相接。
3.根据权利要求2所述的高速电机周径向多路油冷系统，其特征在于：径向冷却通路包括M个上径向冷却通路和M个下径向冷却通路；M个上径向冷却通路穿过定子齿部上端口与顶部轴向冷却通路垂直相接，下端口与电机气隙相通；M个下径向冷却通路穿过定子齿部上端口与电机气隙相通，下端口与底部轴向冷却通路垂直相接；M个上径向冷却通路和M个下径向冷却通路沿轴向均匀分布，M个上径向冷却通路和M个下径向冷却通路沿竖直方向对称分布。
4.根据权利要求1所述的高速电机周径向多路油冷系统，其特征在于：端部轴向冷却通路包含每个铁心端部的上半部分设置P个轴向冷却通路，P个轴向冷却通路截面中心到轴心的距离与顶部轴向冷却通路到轴心的距离相等，P个轴向冷却通路与顶部轴向冷却通路的端部沿圆周方向交叉均匀分布，P个轴向冷却通路与顶部轴向冷却通路分布在端部圆周弧形冷却通路范围内，P个轴向冷却通路的一端与端部圆周弧形冷却通路垂直相通，另一端与铁心端面相通。
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Li Weili Inventor after: Qiu Hongbo Inventor after: Li Liyi Inventor after: Zhang Xiaochen Inventor after: Li Jinzhou Inventor after: Cao Junci Inventor after: Zhang Jinlin Inventor after: Liu Huijuan Inventor after: Chen Chen Inventor after: Wang Jiajun Inventor before: Li Weili Inventor before: Zhang Xiaochen Inventor before: Li Jinzhou Inventor before: Cao Junci Inventor before: Zhang Jinlin Inventor before: Liu Huijuan Inventor before: Chen Chen Inventor before: Wang Jiajun Inventor before: Qiu Hongbo |