[发明专利]一种用于低温环境中的自泵式喷油内循环散热电机

说明书

本发明公开了一种用于低温环境中的自泵式喷油内循环散热电机，所述电机包括：电机壳体(8)、定子绕组(2)、定子铁芯(3)、转子(4)和转子轴(6)，还包括：油泵(9)、喷油嘴(5)和冷凝油液(7)；所述转子轴(6)为部分中空结构，一端是动力输出端以驱动电机负载，通过轴承的轴向定位与电机壳体(8)连接，另一端与油泵(9)通过花键结构(1)连接；所述转子轴(6)上设置喷油嘴(5)；所述油泵(9)的出油口沿轴向设置，进油口连通电机底部；所述冷凝油液(7)存储在电机底部。本发明减少了电机油冷对系统的外部需求，又获得了喷油冷却的好处，功率损失小、冷却效果佳，能够适应要求电机重量小、体积小的场合。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，涉及一种用于低温环境中的自泵式喷油内循环散热电机。

背景技术

电机是机电能量转换的关键部件。机电能量转换的过程中，存在各种各样的损耗，这些损耗大部分都以热的形式耗散，使电机本体温度上升，当温升高到一定程度电机内部的绕组、绝缘、轴承等关键部件就会被高温烧坏。如果电机本体的发热和散热达到平衡时，电机内部关键部件的温度保持在允许的范围内，这个电机就可以正常工作。

电机的冷却主要是将电机产生的热量尽快的传递到电机外部，使电机内部不产生不允许的高温。

一般中小型电机的冷却方式主要有以下几种：

自然冷却：没有采取任何冷却措施。

自扇冷却：电机转子带有冷却风扇。

强迫风冷：电机通过外部强迫给电机内部通风冷却。

电机定子循水冷却：壳体有水道，通过水泵供水冷却。

电机定子循油冷却：壳体有油道，通过油泵供油，热油通过外部散热。

电机浸油冷却：整个电机完全浸在油里，热油通过其它方式散热。

其中，目前普遍采用的中小型电机冷却方式是电机定子循水冷却方式、电机内部浸油冷却方式和常规电机转子喷油冷却方式。

电机定子循水冷却方式，如图1所示，为定子循水冷电机结构，在电机基本组部件电机壳体8、电机转子轴6、电机转子4和电机定子组件(包括电机定子绕组2和电机定子铁芯3)的基础上，于电机壳体8内开通壳体水道12，供冷却水流通，冷却水从电机壳体8上的进水口10流入(通常借助电机外部泵体的帮助)，循环冷却后由电机壳体8上的出水口11流出。虽然大部分情况，水冷电机的冷却水需要借由电机外部的水泵泵入并排出，不过考虑到水下应用环境水资源获取方便快捷，电机定子循水冷方法仍然较为方便有效。但是，从水冷电机的结构可以发现，壳体有水道，只能直接冷却电机定子铁芯3，而无法直接接触发热源电机定子绕组2，故而难以达到最佳冷却效果。

常规电机转子喷油冷却方式。如图2所示，为转子喷油冷却电机结构。在电机基本组部件电机壳体8、电机定子组件(包括电机定子铁芯3和电机定子绕组2)、电机转子4和电机转子轴6中，电机壳体8中不再需要开通水道，电机转子轴5需要设计成空心轴结构，并且在转子轴6上安装有喷油嘴5(图中数量4个仅为示意)，喷油嘴与转子轴6空腔联通。转子轴6一端连接油泵9，并且通过管路依次连接储油箱13、油液冷却系统14，最终接入电机内部下方。冷却工作中，通过油泵9将储油箱13内冷却油液抽出至喷油嘴5，将冷油雾化喷于电机定子绕组2上，然后将带有热量的油雾冷凝积留与电机壳体内部下方，冷凝油液7通过管路从电机内部流入外部油液冷却系统进行冷却散热，形成闭环，对电机进行反复冷却散热。电机转子喷油冷却方式能够达到直接对电机定子绕组2的冷却，散热效果较为理想，但是需在电机之外配置油泵、油箱散热器以及管路等装置，耗费体积空间，增加额外质量负担，并不能满足所有应用场景的使用要求。

从上述分析可见：

电机定子循水内部浸油冷却方式,壳体水道只能直接冷却电机定子铁芯3，而无法直接接触发热源电机定子绕组2，故而难以达到最佳冷却效果。