一种大型高速永磁电机转子主轴内循环式冷却结构制造技术

本发明专利技术公开了一种大型高速永磁电机转子主轴内循环式冷却结构，包括有中心轴向冷却液通道，径向冷却液通道以及轴向倾斜冷却液通道。中心轴向冷却液通道和轴向倾斜冷却液通道之间通过径向冷却液通道相连通，此外，在轴向外端处最长的径向冷却液通道和中心轴向冷却液通道内设置有两种不同毛细材料，冷却液由冷却液注入口进入结构内，通过密封螺钉使整个结构密闭。在电机正常正/反高速运转工况下，实现内部循环式冷却，将电机转子和主轴中间高温区域的热量带到电机轴向两端部，能有效实现转子和主轴的散热，降低转子和主轴中间区域的温升。升。升。

【技术实现步骤摘要】
一种大型高速永磁电机转子主轴内循环式冷却结构


[0001]本专利技术涉及一种大型高速永磁电机转子主轴内循环式冷却结构。

技术介绍

[0002]随着功率大型化、设备轻量化需求，大型高速永磁电机的转子和主轴散热越来越得到重视。在永磁电机实心转子无轴径向通风冷却结构时，电机高温高速运转的情况下，转子中间区域的温度较高，轴向端部由于通风散热较好所以温度较低，中间和端部温度差可达20℃
‑
40℃。转子温升过高会导致永磁体失磁，同时也会导致主轴温升增加，可能会造成电机内热应力不平衡，进而降低电机工作稳定性和寿命。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于降低转子和主轴的中间区域温升，防止温升过高引起永磁体失磁等安全隐患，提供一种大型高速永磁电机转子主轴内循环式冷却结构。
[0004]为实现上述目的，本专利技术的具体方案如下：一种大型高速永磁电机转子主轴内循环式冷却结构，包括有中心轴向冷却液通道，径向冷却液通道，以及轴向倾斜冷却液通道，中心轴向冷却液通道和轴向倾斜冷却液通道之间通过径向冷却液通道相连通，其中，轴向外端处最长的径向冷却液通道内设置有一种毛细材料。中心轴向冷却液通道内设置有另一种毛细材料，两种毛细材料的材质不同。中心轴向冷却液通道设置在电机主轴内部，径向冷却液通道的一部分设置在电机转子铁芯内，另外一部分设置在电机主轴内，轴向倾斜冷却液通道设置在电机转子铁芯内部。冷却液通过冷却液注入口进入结构内，通过密封螺钉将整个结构密封。
[0005]其中，所述径向冷却液通道有十二到六十个，这里以二十个为例，将位于同一轴向截面内的十个设为一组，且两组相互垂直呈轴向反对称布置。
[0006]其中，所述轴向倾斜冷却液通道有四到十二个，这里以四个为例，将位于同一轴向截面内的两个设为一组，且两组相互垂直呈轴向反对称布置。
[0007]其中，在电机转子铁芯侧面设置有冷却液注入口，通过密封螺钉使整个结构密闭，防止冷却液泄漏。
[0008]本专利技术的有益效果为：通过内部冷却液循环冷却方式，将转子和主轴中间高温区域热量带到相对低温的电机轴向两端部，能够有效实现转子和主轴的散热，降低转子和主轴中间区域的温升。
附图说明
[0009]图1是本专利技术设置在电机主轴上的平面图；
[0010]图2是本专利技术设置在电机主轴上的立体图；
[0011]图3是本专利技术设置在电机内部的剖面示意图；
[0012]图4是图3的局部放大示意图；
[0013]图5是本专利技术设置在电机内部的时候轴向倾斜冷却液通道最靠近转子铁芯外径点处的剖面示意图(右视)；
[0014]图1至图5中的附图标记说明：
[0015]1‑
主轴；2
‑
中心轴向冷却液通道；3
‑
径向冷却液通道；4
‑
轴向倾斜冷却液通道；5
‑
毛细材料Ⅰ；6
‑
毛细材料Ⅱ；7
‑
密封螺钉；8
‑
转子铁芯；9
‑
定子铁芯； 10
‑
气隙；11
‑
冷却液注入口。
具体实施方式
[0016]为了让本专利技术的上述特征和优点更明显易懂，下面结合附图和具体实施例作进一步详细的说明，并不是把本专利技术的实施范围局限于此。
[0017]如图1至图5所示，本实施例所述的一种大型高速永磁电机转子主轴内循环式冷却结构，包括有中心轴向冷却液通道2，径向冷却液通道3以及轴向倾斜冷却液通道4，中心轴向冷却液通道2和轴向倾斜冷却液通道4之间通过径向冷却液通道3相连通，轴向外端处的最长的径向冷却液通道3内设置有毛细材料Ⅰ5，中心轴向冷却液通道2内设置有毛细材料Ⅱ6，两种毛细材料的材质不同。中心轴向冷却液通道2设置在主轴1内部，径向冷却液通道3的一部分设置在电机转子铁芯8内部，另外一部分设置在电机主轴1内部，轴向倾斜冷却液通道4 设置在转子铁芯8内部。冷却液由冷却液注入口11进入结构内，通过密封螺钉 7将整个结构密封。
[0018]具体的，在电机高温高速运转情况下，电机转子铁芯8和电机主轴1 的中间区域温度较高，轴向两端部的温度较低。由于转子旋转后离心力作用，冷却液会通过径向冷却液通道3进入轴向倾斜冷却液通道4，进一步积聚在倾斜冷却液通道4的靠近两端部的转子铁芯8最外径点，这样，冷却液可将中间高温区域的热量带到温度较低的轴向两端部，由于两端部散热较好，故热量较容易散出。由于轴向外端处最长的径向冷却液通道3内设置有毛细材料Ⅰ5，且其毛细作用大于离心力的作用，此时冷却液在毛细材料Ⅰ5毛细作用下，回到主轴1内的中心轴向冷却液通道2，并且在毛细材料Ⅱ6的毛细作用引导下沿轴向向另一端移动，毛细材料Ⅱ6的毛细作用小于离心力作用，冷却液会在离心力作用下再次进入径向冷却液通道3，形成内部循环式冷却，整个过程中冷却液不发生相变，以免冷却液通道蒸汽压力过大造成泄漏。
[0019]通过内部循环的无相变冷却方式，能够有效实现电机转子铁芯8和主轴 1的散热，降低转子铁芯8和主轴1中间区域的温升。
[0020]本实施例所述的一种大型高速永磁电机转子主轴内循环式冷却结构，所述径向冷却液通道3的个数为十二到六十个，这里以二十个为例，将位于同一轴向截面内的十个设为一组，且两组相互垂直呈轴向反对称布置。本实施例所述的一种大型高速永磁电机转子主轴内循环式冷却结构，所述轴向倾斜冷却液通道4 的个数为四到十二个，这里以四个为例，将位于同一轴向截面内的两个设为一组，且两组相互垂直呈轴向反对称布置。反对称布置的方式有利于电机整体散热均匀，且在电机正常条件下正/反转两种工况的散热效果相同。本实施例所述的一种大型高速永磁电机转子主轴内循环式冷却结构，所述轴向倾斜冷却液通道4设置在电机转子铁芯8内部，所述径向冷却液通道3的一部分设置在电机转子铁芯8 内部，另外一部分设置在电机主轴1内部，中心轴向冷却液通道2设置在电机主轴1内部。本
实施例所述的一种大型高速永磁电机转子主轴内循环式冷却结构，在电机转子铁芯8侧面设置有冷却液注入口11，冷却液由冷却液注入口11进入结构内，通过密封螺钉7使整个结构密闭，防止冷却液泄漏。
[0021]具体的，由于冷却液要积聚在轴向倾斜冷却液通道4的靠近轴向两端转子铁芯8最外径点后，通过毛细材料Ⅰ5引导到中心轴向冷却液通道2内，以此形成循环，轴向倾斜冷却液通道4倾角过小会造成回流不畅，倾角过大会造成部分径向冷却液通道3过短，引起散热不充分，因此，在电机高温高速运转的情况下，将轴向倾斜冷却液通道4的倾角设置在10
°‑
20
°
之间。
[0022]以上所述仅是本专利技术的一个较佳实施例，故凡依本专利技术专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本专利技术专利申请的保护范围内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型高速永磁电机转子主轴内循环式冷却结构，其特征在于：包括有中心轴向冷却液通道，径向冷却液通道以及轴向倾斜冷却液通道，中心轴向冷却液通道和轴向倾斜冷却液通道之间通过径向冷却液通道相连通，中心轴向冷却液通道设置在电机主轴内部，径向冷却液通道的一部分设置在电机转子铁芯内部，另一部分设置在电机主轴内部，轴向倾斜冷却液通道设置在电机转子铁芯内部，轴向外端处最长的径向冷却液通道内设置有一种毛细材料，将其命名为毛细材料Ⅰ，中心轴向冷却液通道内设置有另一种毛细材料，命名为毛细材料Ⅱ，冷却液由冷却液注入口进入结构内，通过密封螺钉将整个结构密封，防止冷却液泄漏。2.根据权利要求1所述的一种大型高速永磁电机转子主轴内循环式冷却结构，其特征在于：轴向倾斜冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭德其，殷伟，俞天兰，冯源，付翁，胡愉，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：新型
国别省市：