[发明专利]用于电动机的具有增加的冷却剂停留时间的转子冷却系统

说明书

一种永磁体电动机包括：沿着纵向轴线延伸的轴，其中所述轴限定沿着第一方向延伸的轴护套；安装在所述轴上的转子；围绕所述转子设置的定子。转子限定多个纵向通道，每个纵向通道具有轴护套。纵向通道是转子护套的一部分。转子护套包括流体地互连轴护套和多个纵向通道的多个入口。转子护套包括内边缘和与内边缘相对的外边缘。转子护套包括多个出口，每个出口与多个纵向通道流体连通。每个出口相比于转子护套的外边缘更靠近内边缘。

技术领域

本公开总体上涉及电动机，并且更具体地涉及用于增加电动机的冷却剂停留时间的转子冷却系统。

背景技术

高速电动机在其转子中可能经历高温。因此，期望冷却高速电动机的转子。当前的冷却方法，诸如将冷却剂喷射到电动机的端环上，导致冷却剂被吹走。结果，冷却剂不能有效地散布在电动机的端环上，从而导致冷却剂和电动机之间的无效热传递。

发明内容

因此，期望开发一种用于冷却转子温度的方法，同时实现其冷却剂质量动态平衡。本公开描述了一种通过使冷却剂流入轴中然后流入转子中来降低电动机的转子温度的方式。为此，电动机的转子包括转子护套。转子护套设置在转子的内部，并且包括靠近电动机的永磁体的纵向通道。此外，转子护套包括用于允许冷却剂流入纵向通道的入口。转子护套还包括位于转子端部上靠近护套内径的出口，以降低转子和绕组的温度。靠近护套内径的出口有助于保持冷却剂向内流向轴，以增加冷却剂停留时间和热传递。转子护套的纵向通道可以具有梯形形状，以便更靠近转子的磁体，从而使转子中的热量减少最大化。出口布置增强了用于绕组冷却的冷却剂平衡和散布。

在本公开的一方面中，永磁体电动机包括沿着纵向轴线延伸的轴。轴限定了沿第一方向延伸的轴护套。第一方向平行于纵向轴线。轴护套被定尺寸成容纳冷却剂，并且轴可绕纵向轴线旋转。永磁体电动机还包括安装在轴上的转子，使得转子可与轴一起绕纵向轴线旋转。永磁体电动机还包括围绕转子设置的定子，其中定子相对于转子保持静止。转子限定沿第一方向延伸的多个纵向通道。第一方向平行于纵向轴线，多个纵向通道中的每一个与轴护套流体连通，以允许冷却剂从轴护套流动到纵向通道，以冷却转子。纵向通道是转子护套的一部分。转子护套还包括多个入口，其将轴护套和多个纵向通道流体地互连，以允许冷却剂通过多个入口从轴护套流动到多个纵向通道。转子护套包括内边缘和与内边缘相对的外边缘。内边缘沿第二方向与外边缘间隔开。第二方向垂直于第一方向。转子护套还包括多个出口，每个出口与多个纵向通道流体连通，以允许冷却剂从多个纵向通道流到多个出口，以离开转子。所述多个出口中的每一个离所述转子护套的所述内边缘比离所述外边缘更近，以阻碍所述冷却剂朝所述轴护套流回到所述多个入口中，从而使所述冷却剂停留在所述多个纵向通道内的时间最大化，并且使所述转子与所述冷却剂之间的热传递最大化。

在本公开的另一方面中，转子包括多个永磁体。每个纵向通道具有梯形形状，以使流过多个纵向通道的冷却剂与多个永磁体之间的热传递最大化。

转子护套包括沿着第一方向的第一纵向端部和第二纵向端部。出口位于第一纵向端部和第二纵向端部处。

在本公开的另一方面中，入口位于第一纵向端部和第二纵向端部之间的纵向中点处，以在多个纵向通道中均匀地分配冷却。从第一纵向端部到纵向中点的距离等于从纵向中点到第二纵向端部的距离。

在本公开的一方面中，转子限定多个互连通道。每个互连通道直接互连多个纵向通道中的相邻对，以将冷却剂从多个纵向通道中的一个引导到多个纵向通道中的另一个。轴护套可以完全设置在轴内。每个纵向通道可完全设置在转子内。每个互连通道可完全设置在转子内。

在本公开的一方面中，永磁体电动机还可以包括第一端环和与第一端环相对的第二端环。转子包括第一转子端和与第一转子端相对的第二转子端。第一转子端可以沿着第一方向与第二转子端间隔开。第一端环可以在第一转子端处附接到转子。第二端环可以在第二转子端处附接到转子。