[发明专利]一种等距环形式电机冷却水道

说明书

技术领域

本发明涉及电机冷却水道结构，尤其涉及高功率密度的永磁同步电机及低速力矩电机的冷却水道。

背景技术

目前高功率密度的永磁同步电机及低速力矩电机一般采用水冷的方式来进行冷却，在现有的技术中，很多厂家主要采用等距的螺旋水道，由于螺旋水道冷却水在水道中只能以一个旋转方向进行流动，无法在水道中形成湍流，因此冷却效果不是很理想，电机存在失效风险。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种等距环形式电机冷却水道，以期改善冷却系统的换热系数和换热率，降低电机温升，提高电机可靠性。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明等距环形式电机冷却水道的结构特点是：所述冷却水道是由沿轴向等距且间隔分布的各道环形腔连通为一连续的水流通道，所述水流通道的冷却水入口和冷却水出口分处在两端头位置处的入水端环和出水端环上；所述各道环形腔是一可平展为矩形的开口环；相邻的环形腔首尾相连，所述首尾相连是指相邻的上一道环形腔的出口与下一道环形腔的入口相连通，以使形成在相邻的环形腔中的水流绕电机机壳表面的圆周方向相反。

本发明等距环形式电机冷却水道的结构特点也在于：

所述冷却水入口的轴线和冷却水出口的轴线之间的圆心夹角为α，α为零，或α不为零。

所述冷却水道内置于电机机壳的内表面，且冷却水道与电机机壳通过铸造一次成型。

所述各道环形腔的截面为矩形。

所述相邻的环形腔是沿轴向平行排列，通过径向隔板相阻隔，并通过轴向隔板及轴向过渡桥形成连接和导通。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明的结构设置使形成在相邻的环形腔中的水流绕电机机壳表面的圆周方向相反，即形成了“顺时针-逆时针-顺时针-逆时针…”的流动方向，由此改善了整个冷却系统的换热系数和换热率，有效降低电机的温升，提高了电机的工作可靠性。

2、本发明将冷却水道与电机机壳一次铸造成形，形成一体化结构，使得后期无需对冷却系统进行密封，这样也提高了产品的可加工性能。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中冷却水入口和冷却水出口位置示意图；

图3为本发明中冷却水流向示意图；

图4为本发明冷却原理示意图；

图1中标号：1冷却水入口；2径向隔板；3轴向隔板；4冷却水出口；5端部轴向隔板；6轴向过渡桥；7电机机壳；8环形空腔；9电机电枢铁芯。

具体实施方式

参见图1、图2和图3，本实施例中等距环形式电机冷却水道的结构形式是：

冷却水道是由沿轴向等距且间隔分布的各道环形腔连通为一连续的水流通道，水流通道的冷却水入口1和冷却水出口4分处在两端头位置处的入水端环和出水端环上；各道环形腔是一可平展为矩形的开口环；相邻的环形腔首尾相连，首尾相连是指相邻的上一道环形腔的出口与下一道环形腔的入口相连通，以使形成在相邻的环形腔中的水流绕电机机壳表面的圆周方向相反。

具体实施中，冷却水入口1的轴线和冷却水出口4的轴线之间的圆心夹角为α，α为零，或α不为零，以满足不同场合的进出水管的安装要求；冷却水道内置于电机机壳的内表面，且冷却水道与电机机壳通过铸造一次成型；各道环形腔的截面为矩形；相邻的环形腔是沿轴向平行排列，通过径向隔板2相阻隔，并通过轴向隔板3及轴向过渡桥6形成连接和导通。

如图3所示，当电机工作时，电机内部由于铜耗、铁耗、机械耗损等损耗将会产生热量，这些热量通过电机壳体7传导到水道里面，后通过冷却水带到电机外部，根据热交换原理Q=Δt×ρ×V×C，其中Δt为进出水口温差，ρ为水的密度，V假设为一分钟从电机水道内部流出的水的体积，C为水的比热容，从公式可以得到每分钟冷却水从电机内部可以带出热量Q，当这些带出的热量足以让电机冷却时，就可以降低电机内部的温度，从而起到了对电机的保护作用。

如图4所示，冷却水道环形空腔8沿轴向成等距分布，可根据电机电枢铁芯9的长度来设置环形空腔的个数，每个环形空腔的截面形状均相同成矩形状，环形空腔之间沿轴向平行排列并通过轴向隔板3及轴向过渡桥6进行连接及导通，由于轴向隔板3及轴向过渡桥6的存在，使得相邻环形腔中冷却水水流绕电机机壳表面的圆周方向相反，即形成为“顺时针-逆时针-顺时针-逆时针…”的流动方式，由此产生湍流，出水端环由端部轴向隔板5在端口形成封闭。

本发明中湍流的形成有效地改善了冷却系统的换热系数和换热率，降低了电机的温升，提高了电机的功率密度。