[发明专利]用于无人艇的外转子无刷电机的循环冷却系统

说明书

本申请涉及一种用于无人艇的外转子无刷电机的循环冷却系统。为了改善安装在无人艇上的外转子无刷电机的散热性能，提供了一种循环散热系统，其包括：一种用于无人艇的外转子无刷电机的循环冷却系统，包括：内驱动轴，用于将携带热量的冷却液输送至远端以进行冷却；外驱动轴，与内驱动轴耦合，用于接收来自内驱动轴的经冷却的冷却液；储存腔，与内驱动轴和外驱动轴贯通，用于容纳冷却液；以及电机转动机构，用于为上述组件提供动力，其中电机转动机构包括外部转子和内部定子。本申请还提供了相应的循环冷却方法。

技术领域

本申请涉及无人艇动力装置的循环冷却领域，更具体地，涉及无人艇 外转子无刷电机的循环冷却系统。

背景技术

电动机(简称电机)是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通 电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子(如鼠笼式闭合铝 框)，从而形成磁电动力旋转扭矩。电动机按照使用电源的不同，可被分 为直流电动机和交流电动机。电力系统中的电动机大部分是交流电动机， 其可以是同步电机或者是异步电机。

由于各种损耗的存在，电动机在使用过程中主体温度会不断升高，如 果不能对其进行很好地冷却，则会严重影响电动机的使用寿命。高压电动 机的功率一般都较大，其损耗功率的绝对值也就大。为了能够正常使用并 延长电动机的使用寿命，及时对其进行冷却就显得尤为重要。

对于封闭式电动机(即，电动机和压缩机被安装在同一外壳内)而言， 空气在机壳内的流动与开启式电动机(即，机壳未全封闭，机身、前后端 盖都留有散热孔，无散热风扇，自冷)是比较类似的。封闭式电动机与开 启式电动机的冷却方式的最大差异之处在于，对封闭式电动机进行冷却时 需要将机壳内的热空气与外界的冷介质进行换热。本领域最常用的冷却介 质通常是空气，其次是水。

当使用空气作为冷却介质时，通常用与电动机同轴的外风扇来产生风 压驱动外界空气；当使用水作为冷却介质时，则需要专用水泵来驱动循环 冷媒水在冷却水箱中循环，以便对机壳内的热空气进行冷却。但这种冷却 装置在使用的时候，需要额外增加一个外置的循环冷却系统。这对于空间 不受限的系统来说，可能并非限制因素，但对于船、艇等空间比较局限的 装置来说，这种外置循环冷却系统一般在空间安装上处于劣势。因为其过于占用空间，并且冷却效果也差强人意，因此往往无法实现预定的冷却效 果。尤其对于无人艇这种具有狭小密闭空间的设备来说，在其中使用的是 内置电动机，则冷却效果会更加差。

对于开启式电动机而言，一般来说，环境空气会直接进入电动机内部 进行冷却，冷空气将电动机热量直接带走并排出到周围的环境中。空气在 电动机内部的行走路线主要有两种。

第一种是轴向，冷空气从电动机一端进入，从另外一端排出。因为只 需要在一端安装风扇，因此能够安装较大直径的风扇，冷却效果比较好， 铁芯结构也比较紧凑。但这种冷却方式的缺点是通风损耗较大，沿电动机 轴向的温度分布不均匀，一般常用于容量较小的电动机。

第二种是径向，这需要安装很多导热片，以增大散热面积。然后冷空 气从两端进入，从铁芯的径向通风道排出。这种冷却方式的缺点是因两端 均要装风扇，因此只能安装外径小于转子直径的风扇。

电动机按其工作电源种类可划分为直流电机和交流电机，其中直流电 动机按结构及工作原理可划分为无刷直流电动机(简称无刷电机)和有刷 直流电动机两种。

无刷电机是水面无人艇最常见的动力装置之一。其中常见的分为外转 子无刷电机和内转子无刷电机两种类型。顾名思义，内转子无刷电机指代 电机的工作转动部分被设计在内侧，静态部分被设计在外侧。进而可以理 解，外转子无刷电机指代电机的转动部分被设计在外侧，而静态部分被设 计在内侧。