[发明专利]液冷电机

说明书

技术领域

本发明涉及电机领域，具体涉及一种电机的冷却结构，可应用于各行业应用的直流电机、交流电机和三相电机。

背景技术

电机在很多技术领域都有应用，无论是交、直流电机还是三相电机，在运转的过程中，都或多或少会产生余热，余热的产生对电机的性能有所影响，温度越高效率越低；然而，温差也是不可忽视的，特别是当电机壳体两不同侧的温差达到一定量值，由于温度的不同，使得在同一圆周上电机壳体材料的线膨胀不一致，造成电机铁芯定子内圆失圆，电机定转子间的气隙在圆周分布不均，使得旋转中的转子受到一个交变的径向力，引起电机的振动加剧，并且影响电机的效率和寿命。特别是对于要求较高的高速电机、大型电机、高精度电机，在温差严重时使电机无法正常工作。

目前多采用结构较为简单的水冷电机解决电机发热和温差问题。在水路的设计上，多采用冷却腔或盘管作为水路元件。例如中国公开专利申请 02229237.3 “水冷耐高温电机”，采用结构简单的冷却腔回路来冷却电机，在电机主要壳体上的冷却腔和电机外壳结构合为一体，水冷壳体采用特种无缝钢管,壳体也是水路的一部分；使得电机整体紧凑、结构简单，但其对电机运行的影响不容忽视。 其主要问题是由于水路的进水口和出水口的截面仅占冷却腔截面的很少一部分，冷却腔的进水沿轴向加水并按水道最近的路序出水，冷却腔内的水流速度大不一样，水流慢的一侧与水流快的一侧之间就会形成温差，当两侧温差达到一定量值，由于温度的不同，使得在同一圆周上电机壳体材料的线膨胀不一致，就会造成电机铁芯定子内圆失圆，电机定转子间的气隙在圆周也会分布不均，使得旋转中的转子受到一个交变的径向力，也会引起电机的振动加剧，并且影响电机的效率和寿命。特别是对于要求较高的高速电机，这种水路布置在温差严重时也会使电机无法正常工作。

    在水路中采用盘管设计就可避免因冷却腔流速不一致而产生的温差；但采用盘管作为水路元件有多种绕制方法。其中有许多采用轴向盘制，例如中国公开专利申请CN101268599A “电机”采用结构简单的轴向冷却回路来冷却电机，在电机主要壳体上的冷却水管沿电机的轴线方向分布，电机的一端或两端采用与电机轴向方向垂直的环绕分配管沿电机外周向进行冷却水分配，环绕分配管主要起水流分配和回流作用，起主导冷却作用的还是沿电机轴向分布在外壳上或是嵌在外壳内部的多条纵向冷却水管。该装置的轴向分布对电机运行的影响是不容忽视的。 其主要问题是由于水路的进水和出水是在端面与轴线垂直的圆周分配管上的不同点，分配管的进水沿顺时针或逆时针按序给各轴向冷却水管加水并按序出水，先进水一侧与后进水一侧之间以及先出水一侧与后出水一侧均会形成温差，当两侧温差达到一定量值，使得由于温度的不同，在同一圆周上电机壳体材料的线膨胀不一致，也会造成电机铁芯定子内圆失圆，电机定转子间的气隙在圆周分布不均，使得旋转中的转子受到一个交变的径向力，引起电机的振动加剧，并且影响电机的效率和寿命。特别是对于要求较高的高速电机，这种水路布置在温差严重时使电机无法正常工作。

再则，电机线损发热也是其主要的热源，电机线圈烧坏是其损坏的首要原因。线圈轴向布置在电机内部，其线径及通过的电流是一致的，其单位长度的发热量也应是一致的；但由于线圈在电机中所处的位置不同，其外围物质的导热系数不同，而造成线圈不同位置的温升也不同；如：伸出定子铁芯之外处于空气中的线圈和坎在定子铁芯之内的线圈，由于空气和铁芯的导热系数不同，而造成线圈不同位置的温度不同；铁芯内部的线圈热量快速传导给铁芯进行散热；而铁芯外部的线圈在空气中，线圈内部热量因空气的温度传导相对较慢而不宜散热。当线圈内部发热量大于外围物质向外部传导的热量，线圈内部的温升突破线圈绝缘层的耐温极限，就会产生事故。因此，线圈外围导热系数最差的部分，即是电机耐温的薄弱环节。所以，线圈外围由导热系数高的物质替代导热系数最差的，或减小线圈与导热系数高的物质的距离，都是提高电机耐温的有效措施。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服上述冷却腔和盘管式水冷电机的缺陷，提供一种具有液冷回路的液冷电机，能够使电机壳体在同一径向上均衡冷却防止电机铁芯定子内圆失圆、提高电机耐温能力，保证电机正常运转并延长电机使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：