一种三螺旋型永磁电机冷却水道结构制造技术

本发明专利技术涉及一种三螺旋型永磁电机冷却水道结构，包括在电机定子表面设置的冷却水道，该冷却水道由A水道、B水道、C水道三个螺旋水道构成，A水道、B水道、C水道依次螺旋并排布置，A水道入水口和第一B水道出水口、C水道出水口位于电机定子的同一侧，A水道出水口和第二B水道出水口、C水道入水口位于电机定子的另一侧，三个螺旋水道的螺距均相等；在位于电机定子中部的B水道上设置有一个B水道入水口。本发明专利技术能解决高效率永磁电机螺旋型水道中两端温度梯度大，电机沿轴向散热不均匀，电机轴向中心处的散热性能较差的问题，以及冷却水道内部不容易产生湍流，电机的换热系数和换热效率低，存在局部温度过热引发的失效风险问题。

【技术实现步骤摘要】
一种三螺旋型永磁电机冷却水道结构
：本专利技术涉及电机水冷
，尤其是一种三螺旋型永磁电机冷却水道结构。
技术介绍
：永磁电机由于高功率高能量密度等原因，电机运行中的散热至关重要。永磁电机定子多采用水冷方式进行冷却，冷却通道分为轴向Z字型和周向螺旋型两种方式。螺旋型的水道水流阻力小，接触面积大，散热较好，但是螺旋型的冷却水道由于水流的单向性，会使电机两端产生较大温度梯度，如果某一点的温升超过电机的极限温升，电机就会有失效的风险。申请号为201210109140.3的中国专利公开一种螺旋轴向循环式电机冷却水道结构，冷却水从前端流向后端再流向前端，均匀冷却定子铁芯，缩小电机前后温差，但是水在不断流动过程中，温度逐渐升高，对电机定子整体散热降温帮助较小，而且在螺旋型水道中不容易产生湍流，无法改善电机的换热率，所以提出一种散热效果更好的冷却水道结构对水冷电机来说具有现实意义。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种三螺旋型永磁电机冷却水道结构。该冷却水道结构为一种周向螺旋型水道，能解决高效率永磁电机螺旋型水道中两端温度梯度大，电机沿轴向散热不均匀，电机轴向中心处的散热性能较差的问题，以及冷却水道内部不容易产生湍流，电机的换热系数和换热效率低，存在局部温度过热引发的失效风险问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种三螺旋型永磁电机冷却水道结构，包括在电机定子表面设置的冷却水道，其特征在于该冷却水道由A水道、B水道、C水道三个螺旋水道构成，A水道、B水道、C水道依次螺旋并排布置，A水道入水口和第一B水道出水口、C水道出水口位于电机定子的同一侧，A水道出水口和第二B水道出水口、C水道入水口位于电机定子的另一侧，三个螺旋水道的螺距均相等；在位于电机定子中部的B水道上设置有一个B水道入水口。与已有技术相比，本专利技术有益效果体现在：本专利技术冷却水道结构采用三个螺旋水道形式，设置两侧和中间进水，两侧出水，降低了永磁电机螺旋水道中两端温度梯度，使得电机沿轴向散热均匀；电机中间设置的入水口，增加了电机轴向中心处的散热性能；同时在冷却水道内部均匀设置有矩形扰流槽，冷却液在流经水道过程中，矩形扰流槽的设置增加了水道内部水流的扰动，加强了水的湍流，另外扰流槽的设置还增加了电机与冷却水的接触面积，提高了电机的换热系数和换热率，得到了更好的散热效果。通过实验仿真模拟可知，本专利技术三螺旋结构整体的温升为2℃，温升降低为单螺旋结构的三分之一，能有效的降低电机两端的温度梯度，电机定子散热较单螺旋结构得到了更好的散热效果。本专利技术中三个螺旋水道的螺距均相等，由于电机三个水道入水口不在电机同一侧，所以水道内部水流方向不同，流过电机各部位的温度不同，从而使电机内沿轴向不同位置处各水道内冷却液流向、温度不同，有效避免了电机内部产生局部温度过热的问题。附图说明：图1为本专利技术冷却水道结构的立体结构示意图；图2为本专利技术冷却水道结构中螺旋水道内矩形扰流槽示意图；图3为单螺旋形冷却水道结构内部温升变化；图4为三螺旋形冷却水道结构内部温升变化；图中标号：1、A水道入水口；2、第一B水道出水口；3、C水道出水口；4、B水道入水口；5、A水道出水口；6、第二B水道出水口；7、C水道入水口；8、定子；9、扰流槽。具体实施方式：下面结合实施例及附图进一步解释本专利技术，但并不以此作为对本申请保护范围的限定。图1为本专利技术冷却水道结构的示意图，该图为简化的电机定子和冷却水道模型，冷却水道为电机的一部分，在电机的定子上，通过冷却水道内部水的流动带走定子的热量，起到散热效果。本专利技术三螺旋型永磁电机冷却水道结构，包括在电机定子8表面设置的冷却水道，该冷却水道由A水道、B水道、C水道三个螺旋水道构成，A水道、B水道、C水道依次螺旋并排布置，A水道入水口1和第一B水道出水口2、C水道出水口3位于电机定子的同一侧，A水道出水口5和第二B水道出水口6、C水道入水口7位于电机定子的另一侧，三个螺旋水道的螺距均相等；在位于电机定子中部的B水道上设置有一个B水道入水口4。本专利技术中在每个螺旋水道紧挨定子一侧的螺旋水道内表面上均匀设置有矩形的扰流槽9，且扰流槽设置与螺旋水道螺旋线方向平行，螺距与冷却水道螺距相同。本专利技术三螺旋型永磁电机冷却水道结构的工作过程及原理是：一部分冷却液从A水道入水口进入，从另一侧的A水道出水口流出；一部分冷却液从C水道入水口进入，从另一侧C水道出口流出；还有一部分冷却液从中间的B水道入水口进入，分别从两侧的第一B水道出水口和第二B水道出水口流出；ABC三个独立冷却螺旋水道的螺距相等、尺寸相同，三个螺旋水道相互紧挨，按照A水道、B水道、C水道顺序依次布置。本专利技术设置两侧和中间进水，两侧出水，降低了永磁电机冷却水道中两端温度梯度，使得电机沿轴向散热均匀；电机中间设置的入水口，增加了电机轴向中心处的散热性能。此外，冷却水道内部均匀设置有矩形的扰流槽，增加了水道内部水流的扰动，加强了冷却水道中冷却液的湍流，同时增加了电机定子与冷却液的接触面积，提高了电机的换热系数和换热率，得到了更好的散热效果。实施例1本实施例三螺旋型永磁电机冷却水道结构，包括在电机定子表面设置的冷却水道，该冷却水道由A水道、B水道、C水道三个螺旋水道构成，A水道、B水道、C水道依次螺旋并排布置，A水道入水口1和第一B水道出水口2、C水道出水口3位于电机定子的同一侧，A水道出水口5和第二B水道出水口6、C水道入水口7位于电机定子的另一侧，三个螺旋水道的螺距均相等；在位于电机定子中部的B水道上设置有一个B水道入水口4。将本实施例的冷却水道结构与现有的单螺旋结构(具有一个水道入水口和一个水道出水口)进行实验对比：运用了FLUENT三维温度场仿真的方法，在Solidwork里面建模，ANSYS里面剖分和计算，给予电机定子相同的损耗值(本次仿真给定的生热率为150424w/m3,属于一般生热率)，用对应部位损耗除以体积的方式计算得出电机定子的生热率，在生热相同的条件下，设置环境温度为300K，保证电机水道入水口面积相同，水速相等，赋予定子材料为硅钢片，冷却水道材料为铁，仿真出两种螺旋结构下电机冷却水道内部水的温升变化，如图3和图4所示。图3为冷却水道为单螺旋结构下水的温升变化，可以看出电机水道内部的水在流动过程中温度逐渐增加，变化将近6℃；图4为本实施例三螺旋水道结构下水的温升变化，可以看出A水道和C水道内水的流向不同，在水的流动过程中温度逐渐升高，变化均为2℃左右；水道B由于从中间进水，两侧出水，水的温度中间最低，向两侧逐渐升高，变化2℃左右，这种三螺旋结构整体的温升为2℃，温升降低为单螺旋结构的三分之一。本专利技术未述及之处适用于现有技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三螺旋型永磁电机冷却水道结构，包括在电机定子表面设置的冷却水道，其特征在于该冷却水道由A水道、B水道、C水道三个螺旋水道构成，A水道、B水道、C水道依次螺旋并排布置，A水道入水口和第一B水道出水口、C水道出水口位于电机定子的同一侧，A水道出水口和第二B水道出水口、C水道入水口位于电机定子的另一侧，三个螺旋水道的螺距均相等；在位于电机定子中部的B水道上设置有一个B水道入水口。

【技术特征摘要】
1.一种三螺旋型永磁电机冷却水道结构，包括在电机定子表面设置的冷却水道，其特征在于该冷却水道由A水道、B水道、C水道三个螺旋水道构成，A水道、B水道、C水道依次螺旋并排布置，A水道入水口和第一B水道出水口、C水道出水口位于电机定子的同一侧，A水道出水口和第二B水道出水口、C水道入水口位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚芳，姜帆，姚文森，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12