超高速电机并联风冷循环系统技术方案

本发明专利技术公开一种超高速电机并联风冷循环系统，其包括由环形机壳与前、后端盖围成的空腔，定子设在机壳内，转子设在定子中心位置，在定子和转子之间设有气隙；转子和定子将空腔分为前端空腔和后端空腔；转子的转轴包括具有较大直径的中间部分和具有较小轴径的前段部分和后段部分，其特征在于：在转轴中间部分一端端部设有离心风扇；在转轴内设有的主风道，在转轴的前段部分设有连通主风道和前端空腔的转轴进风口，在转轴的中间部分的后端部设有连通主风道和后端空腔的转轴出风口；定子的铁芯的外缘沿轴向设有连通前端空腔和后端空腔的定子冷却通道。本发明专利技术通过两路并联冷却循环系统，其大幅提高转子冷却效果，且具有结构紧凑的优点。

Parallel air cooling cycle system of super high speed motor

The invention discloses an ultra high speed motor parallel air cooling circulating system, which comprises a cavity surrounded by an annular shell and a front and rear end covers, wherein the stator is arranged in the shell, the rotor is arranged in the center of the stator, and an air gap is arranged between the stator and the rotor; the rotor and the stator divide the cavity into a front end cavity and a rear end cavity; the rotor shaft comprises a middle part with a larger diameter and a smaller one The front part and the rear part of the shaft diameter are characterized in that: a centrifugal fan is arranged at one end of the middle part of the shaft; a main air duct is arranged in the shaft; a shaft air inlet is arranged at the front part of the shaft to connect the main air duct and the front cavity; a shaft air outlet is arranged at the rear end of the middle part of the shaft to connect the main air duct and the rear cavity; the outer edge of the iron core of the stator is along the shaft A stator cooling channel is arranged to connect the front end cavity and the rear end cavity. The invention greatly improves the cooling effect of the rotor through two parallel cooling circulation systems, and has the advantages of compact structure.

【技术实现步骤摘要】
超高速电机并联风冷循环系统
本专利技术涉及一种电机的冷却系统,特别是涉及一种超高速电机的转子并联风冷循环系统。
技术介绍
电机广泛应用于工业生产的各个领域，超高速电机一般是指转速超过1000转的电机，常应用于压缩机、鼓风机、ORC行业中。因超高速电机，需要对其体积有较高的限制，由于其体积小，功率密度高，其转子散热非常困难。目前多采用在电机壳体上安装外置风扇以达到强制冷却的效果，该结构能有效的冷却电机定子和定子绕组，但对于发热严重的转子冷却效果不佳。现有超高速电机对转子的冷却也仅仅是对于转子外表面进行冷却，由于磁钢的外表面一般均采用磁钢固定套，而磁钢固定套的导热性差，因此对于转子表面的冷却仅仅能带走部分磁钢的热量，同时转子内部的热量通过表面的冷却是不可能完成的，如果磁钢不能很好的冷却，磁钢会因热量升高而产生退磁现象；当转子轴承采用球轴承时，由于热量过高，轴承会产生油脂溢出，进而影响轴承的寿命。参见图1，图中给出了现有的超高速电机的一种转子冷却方式，其在机壳外设置有风扇2，在机壳圆周设有进风口3，风扇2将外面的冷风1经机壳的进风口3送入，经定子的中间设置的定子通风道4，进入转子和定子之间气隙风道5，冷空气经气隙风道5向两端流出，并带走转子表面的热量，热风再经前后端盖的上的出风孔6排出电机，实现对转子的冷却。然而，该冷却方式存在的缺点是：1.需要外设风扇，使得整个电机的体积增大；2，冷空气仅仅可以到达转子的表面，仅能将转子磁钢表面的热量带走，而对于转子中心的磁钢热量无法得到冷却，当转子的热量升高时会导致两端球轴承升温，进而使得润滑脂融化，影响球轴承的使用寿命；同时，转子内部的磁钢的温度升高，会使得磁钢退磁，降低磁钢的寿命。因此一种对转子内外同时进行冷却的、体积小巧适于采用球轴承的超高速电机并联风冷循环系统成为本领域技术人员追求的目标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有超高速电机，特别是采用球轴承的超高速电机的转子冷却存在的上述冷却效果不好的问题。本专利技术是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种超高速电机并联风冷循环系统，其包括由环形机壳与前、后端盖围成的用于容纳定子和转子的空腔，所述定子过盈配合地设在机壳内，且转子设在定子中心位置，在定子和转子之间设有气隙；所述转子和定子将所述空腔分为前端空腔和后端空腔；所述转子的转轴包括：用于设置磁钢、且具有较大直径的中间部分和位于两端的具有较小轴径的前段部分和后段部分，其特征在于：在所述转轴中间部分靠近前端空腔的端部设有离心风扇，用于将前端空腔的空气经过转子和定子之间的气隙强力推向后端空腔；在所述转轴内设有的主风道，所述主风道的长度由前端空腔处延伸至后端空腔处，在所述转轴的前段部分设有连通所述主风道和前端空腔的转轴进风口，在所述转轴的中间部分的后端部设有连通所述主风道和后端空腔的转轴出风口；所述定子的铁芯的外缘沿轴向设有连通所述前端空腔和后端空腔的定子冷却通道。作为优选方式，其中，所述转轴进风口呈斜向设置，其与转轴主风道的风向之间的夹角为钝角。作为优选方式，其中，所述转轴出风口呈斜向设置，其与转轴主风道的风向之间的夹角为锐角。进风口和出风口与轴心倾斜一定的角度，方向均朝向气流方向，该结构有利于减小风阻。作为优选方式，其中，所述主风道为长圆柱形，且位于转轴中心位置。主风道置于转子轴心处，作为气流主通道，形状为圆形，其主要是可以提高转轴的前度，还可以使风道距磁钢的距离相同，冷却效果均匀，显然可以选择其它可以用于气体流通的形状。作为优选方式，其中，所述转轴的中间部分的后端具有环锥面，所述转轴出风口的出口位于该环锥面上。为了减小风阻,作为优选方式，其中,所述转轴的出风口和进风口分别由数个圆柱形通风孔组成，且所述转轴进风口的总面积等于或略大于转轴出风口的总面积。作为优选方式，其中，所述离心风扇包括数个沿周向均布的离心扇叶，所述离心扇叶直接成型或者通过一个环设置于转轴中间部分的端部；离心扇叶与转轴圆周切线方向之间的夹角为15度～45度。作为优选方式，其中，所述离心扇叶的截面形状为：前宽后尖的三角形、或前后等宽的矩形，或叶片截面形状呈前宽后尖、且前后面弧线状。作为优选方式，其中，所述定子铁芯外缘的定子冷却通道为：设在铁芯外缘的数个扁平扇形凹槽；或者为：在所述铁芯外缘上设置有若干径向导风板，所述相邻的导风板之间形成定子冷却通道；或者为：在接近所述铁芯外缘处开设的沿圆周均匀分布的若干圆形通孔或者长圆形通孔。作为优选方式，其中，所述转轴出风口的数量是转轴进风口的数量的二倍，且所述转轴出风口和转轴进风口的总面积相等。本专利技术所述超高速电机并联风冷循环系统，采用两条冷却支路分别用于冷却转轴内部和转子表面；外部冷却之路系统：在转轴中间部分靠近前端空腔的端部设有离心风扇，在该风扇的作用下，使得前端空腔和后端空腔产生压力差，离心风扇将前端空腔中的冷却气流压入距离较近的定子和转子之间的气隙内，并在定转子气隙内进行热交换后从气隙流出进入后端空腔，形成转子外部冷却通道。同时，内部冷却支路系统为：在转轴中心设置通风用的主风道，主风道的长度并非延伸至转轴的两端同时由于转轴出风口的出口直径大于转轴进风口的进口直径，即在离心力作用下，进风孔的进口处为低压进风口，出风孔的出口为高压出风口，在转轴高速旋转时，低压进风口处形成气流的低压区，在轴径较大处形成高压区；因此，使得前端空腔的空气经由低压区的转轴进风口、进入转轴主风道、经高压区的转轴出风口进入后端空腔，并将转子中心的热量带走，形成转子内部冷却通道；在压力作用下，转子内外冷却通道出来的空气向外流动，并经定子外缘处的定子冷却通道返回前端空腔，由此，冷空气经转子内外两路并联风冷循环通道将转子内外产生的热量带出，经过定子冷却通道时，经与机壳充分热交换后，转子热量通过机壳带走；从而使冷却的空气返回至前端空腔，进入下一次冷却循环周期。因此，与现有技术相比，转子的冷却不在需要外设冷却风扇，解决了现有技术中仅仅可以冷却转子外表面，不能很好冷却转轴中心以及靠近中心位置的磁钢部分的问题。本专利技术由于采用两路并联冷却转子的方式使得冷却效果大幅提高，而且不需要外设冷却风扇，使得结构紧凑简单，体积小巧。附图说明图1是超高速电机现有转子冷却装置结构示意图；图2是本专利技术所述的超高速电机并联风冷循环系统的剖面示意图；图3是本专利技术所述的超高速电机并联风冷循环系统的转子剖面示意图；图3a是图3中A-A剖面图；图3b是图3中B-B剖面图；图3c是图3中C-C剖面图；图4是本专利技术所述的超高速电机并联风冷循环系统的转轴主视图；图4a、4b、4c是风扇扇叶三种实施方式的结构示意图；图5本专利技术所述的超高速电机并联风冷循环系统的定子主视图；图5a、5b、5c、5d是图5的D-D、定子四种实施方式的剖视图；图6是本专利技术所述的超高速电机并联风冷循环系统的工作原理图。1—机壳；2—定子，21—定子冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高速电机并联风冷循环系统，其包括由环形机壳与前、后端盖围成的用于容纳定子和转子的空腔，所述定子过盈配合地设在机壳内，且转子设在定子中心位置，在定子和转子之间设有气隙；所述转子和定子将所述空腔分为前端空腔和后端空腔；所述转子的转轴包括：用于设置磁钢、且具有较大直径的中间部分和位于两端的具有较小轴径的前段部分和后段部分，其特征在于：在所述转轴中间部分靠近前端空腔的端部设有离心风扇，用于将前端空腔的空气经过转子和定子之间的气隙强力推向后端空腔；在所述转轴内设有的主风道，所述主风道的长度由前端空腔处延伸至后端空腔处，在所述转轴的前段部分设有连通所述主风道和前端空腔的转轴进风口，在所述转轴的中间部分的后端部设有连通所述主风道和后端空腔的转轴出风口；所述定子的铁芯的外缘沿轴向设有连通所述前端空腔和后端空腔的定子冷却通道。/n

【技术特征摘要】
1.一种超高速电机并联风冷循环系统，其包括由环形机壳与前、后端盖围成的用于容纳定子和转子的空腔，所述定子过盈配合地设在机壳内，且转子设在定子中心位置，在定子和转子之间设有气隙；所述转子和定子将所述空腔分为前端空腔和后端空腔；所述转子的转轴包括：用于设置磁钢、且具有较大直径的中间部分和位于两端的具有较小轴径的前段部分和后段部分，其特征在于：在所述转轴中间部分靠近前端空腔的端部设有离心风扇，用于将前端空腔的空气经过转子和定子之间的气隙强力推向后端空腔；在所述转轴内设有的主风道，所述主风道的长度由前端空腔处延伸至后端空腔处，在所述转轴的前段部分设有连通所述主风道和前端空腔的转轴进风口，在所述转轴的中间部分的后端部设有连通所述主风道和后端空腔的转轴出风口；所述定子的铁芯的外缘沿轴向设有连通所述前端空腔和后端空腔的定子冷却通道。


2.根据权利要求1所述的超高速电机并联风冷循环系统，其特征在于：所述转轴进风口呈斜向设置，其与转轴主风道的风向之间的夹角为钝角。


3.根据权利要求2所述的超高速电机并联风冷循环系统，其特征在于：所述转轴出风口呈斜向设置，其与转轴主风道的风向之间的夹角为锐角。


4.根据权利要求3所述的超高速电机并联风冷循环系统，其特征在于：所述主风道为长圆柱形，且位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春彦，马贤好，尚栋，饶靖，
申请(专利权)人：苏州保邦电气有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32