一种超高速电机转子冷却结构及其轴端搅液装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种超高速电机转子冷却结构及其轴端搅液装置，用于超高速电机转子的冷却，转子冷却结构具备集液腔、轴端进液管道、轴端出液管道、冷却流道以及冷却腔，冷却流道沿径向穿设于转子本体靠近两端的表面并且沿轴向穿设所述转子本体；轴端搅液装置包括搅液环和搅液体，搅液环为套设在转轴上的圆环结构，搅液体为设置在搅液环周向外表面的凸起结构。本实用新型专利技术设置的冷却流道贯穿转子本体并靠近转子本体的表面，使得冷却作用在转子的表面，使冷却工质直接在电机转子中最需要散热的部位进行高效的散热，巧妙得用物理结构去很好得利用液体的流体特性、液体气化及冷凝后的压力变化等物理特性。力变化等物理特性。力变化等物理特性。

【技术实现步骤摘要】
一种超高速电机转子冷却结构及其轴端搅液装置


[0001]本技术属于电机转子冷却
，具体而言涉及一种超高速电机转子冷却结构及其轴端搅液装置。

技术介绍

[0002]电机转子是电机中的旋转部件。电机由转子和定子两部分组成，它是用来实现电能与机械能和机械能与电能的转换装置。电机内转子转动方式为电机中间的芯体为旋转体，输出扭矩（指电动机）或者收入能量（指发电机），在电机内转子在转动运行时，会产生热量，由于电机转子在工作过程中处于高速旋转状态，给转子冷却带来较大难度，特别是对于超高速电机，难度尤为大。
[0003]超高速电机转速高、谐波含量大，转子产生的热量高；且由于克服离心力的需要，转子护套尤其是碳纤维护套的厚度较厚，热量难以散出；从而使得磁钢温度升高，造成电机性能降低甚至转子失磁。因此，设计一种有效的转子散热结构是非常重要的。
[0004]目前大多数转子冷却采用风冷或液冷结构，冷空气或冷却液从中空轴中通过，带走转子产生的热量；但由于轴孔距离发热严重的转子表面较远，冷却工质的热容量不高，风冷和液冷的效果仍无法满足日益增长的超高速电机功率密度要求。
[0005]在设计一种需要给高速转动的转轴中心孔处供冷却工质的装置时，专利技术人还发现常规的设计大多是用泵来实现的，既要设计转子冷却结构，又要预留泵阀及相关管道的连接、排布，将会使整体结构变的臃肿，增加设计成本、生产成本。
[0006]有鉴于此，如何解决现有转子冷却效果无法满足功率密度要求日益增长的超高速电机的转子散热问题，便成为本技术所要研究解决的课题。

技术实现思路

[0007]本技术提供一种超高速电机转子冷却结构，其目的是要解决现有转子冷却效果无法满足功率密度要求日益增长的超高速电机的转子散热问题，通过冷却工质的相变过程，改善超高速电机转子散热效果，提升转子安全系数。
[0008]为达到上述目的，本技术第一方面提出了一种超高速电机转子冷却结构，用于超高速电机转子的冷却，所述电机上设有冷却水套，所述转子包括转轴、转子本体，转轴具有第一端和第二端，其创新点在于：
[0009]所述转子冷却结构具备：
[0010]集液腔，集液腔的数量为两个，分别为第一集液腔和第二集液腔，两个集液腔位于转轴的两端并且相互之间联通，集液腔中盛放有冷却工质；
[0011]轴端进液管道，轴端进液管道位于转轴的第一端，轴端进液管道在靠近转轴第一端的周向上设置有第一进液口，轴端进液管道在远离转轴第一端的周向上设置有第一出液口，在所述转轴的第一进液口处设置有用于将第一集液腔中的冷却工质搅入轴端进液管道的轴端搅液装置；
[0012]轴端出液管道，轴端出液管道位于转轴的第二端，轴端出液管道在靠近转轴第二端的周向上设置有第二进液口，轴端进液管道在远离转轴第二端的周向上设置有第二出液口；
[0013]冷却流道沿轴向穿过转子本体，两端环形通道将多条轴向流道汇流为鼠笼型流道构型，所述冷却流道分别与第一出液口和第二进液口联通；
[0014]冷却腔，冷却腔靠近冷却水套设置，由冷却水套内循环通过的冷却液对冷却腔内的冷却工质进行冷却，冷却腔位于集液腔的上方并与两个集液腔之间相互联通，冷却腔上设有与第二集液腔联通的气化通道、与第一集液腔联通的液化通道。
[0015]本技术第二方面提出了一种轴端搅液装置，该轴端搅液装置用于第一方面中的超高速电机转子冷却结构，其创新点在于，所述轴端搅液装置包括：
[0016]搅液环，搅液环为套设在转轴上的圆环结构，搅液环套设在转轴的第一进液口处，在搅液环的内壁上开设有与第一进液口相联通的内槽口；
[0017]搅液体，搅液体为设置在搅液环周向外表面的凸起结构，搅液体上设有进液部，进液部上设有可供冷却工质进入的进液空间，进液空间在朝向转子转动方向的一侧形成进液开口，进液开口与内槽口相联通，所述进液开口上下侧的内壁面处剖设有靠近搅液环的下壁面和远离搅液环的上壁面，上壁面朝向转子转动方向由下向上倾斜，由上壁面与下壁面之间形成在转子转动时对进入到进液空间内的冷却工质朝向内槽口、第一进液口处挤压的搅液结构。
[0018]本技术的有关内容解释如下：
[0019]1. 在上述的超高速电机转子冷却结构技术方案中，通过在转轴上设置轴端进液管道、轴端出液管道以及与之相联通的集液腔，设置的冷却流道贯穿转子本体并靠近转子本体的表面，使得冷却作用在转子的表面，使冷却工质直接在电机转子中最需要散热的部位进行高效的散热，利用了高速旋转下冷却工质在液体状态下从轴端进液管道进入到冷却流道中，冷却工质在冷却流道中吸收了转子的大量热量后相变成气体，气体在压力作用下向第二端流动并从轴端出液管道进入第二集液腔，然后气体上移至冷却腔，由冷却腔一侧的冷却水套对气体进行冷凝液化，气体遇冷液化后回流至第一集液腔中，并以此重新开始高效的冷却循环。本技术采用的物理、纯机械结构进行物理性热量传递，利用了冷却工质在液体状态下经由高速旋转的转子进行有效流通、带走热量相变成气体并在气体状态下进入冷却腔冷凝，巧妙地用物理结构去很好得利用液体的流体特性、液体气化及冷凝后的压力变化等物理特性，实现资源节约和能源节约，避免采用复杂结构才能完成良好的转子冷却，而且作为冷凝部位的冷却腔与冷却水套相邻，采用了电机本身的冷却水套来对冷却工质进行冷却，不用额外设置其他的冷凝部件，工质冷却腔与冷却水套的接触面积大，冷却效果好。
[0020]2. 在上述的超高速电机转子冷却结构技术方案中，所述转子本体包括设在转轴周向上的铁芯、磁钢、护套和端板，铁芯套设在转轴上，在铁芯的外圆周贴附有磁钢，磁钢的外侧设置护套，端板位于铁芯、磁钢和护套的两端，这是高速电机转子本体的其中一种结构，这样结构的细长表贴转子在高速高频工作时发热严重，因此十分需要该超高速电机转子冷却结构，以对表贴转子中的磁钢进行快速降温，避免磁钢温度升高后造成电机性能降低、失磁。
[0021]3. 在上述的超高速电机转子冷却结构技术方案中，所述转轴的第一端处开设有沿转轴轴向设置的第一中心孔，在第一中心孔处开设有两组前后设置且均沿转轴周向均匀分布的径向通孔，第一中心孔形成轴端进液管道，靠近转轴第一端的径向通孔形成第一进液口，远离转轴第一端的径向通孔形成第一出液口；所述转轴的第二端处开设有沿转轴轴向设置的第二中心孔，在第二中心孔处开设有沿转轴周向均匀分布的径向通孔，靠近转轴的第二端开设有轴向通孔，第二中心孔形成轴端出液管道，远离转轴第二端的径向通孔形成第二进液口，轴向通孔形成第二出液口；轴端进液管道、轴端进液管道采用在转轴上这样的设置方式，可以使转轴的加工更方便，降低转轴加工成本，使与轴端进液管道、轴端出液管道联通的冷却流道、集液腔等部件设计能够更加合理，同样也能对转轴本身进行冷却，以此来进一步提升冷却效果。
[0022]4. 在上述的超高速电机转子冷却结构技术方案中，所述铁芯的外表面沿其环形周向开设有多个均匀分布的芯槽，磁钢贴附在铁芯外表面，磁钢的外侧套设护套，单个芯槽以及与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高速电机转子冷却结构，用于超高速电机转子（1）的冷却，所述电机上设有冷却水套（2），所述转子（1）包括转轴（11）、转子本体（12），转轴（11）具有第一端（111）和第二端（112），其特征在于：所述转子冷却结构具备：集液腔（3），集液腔（3）的数量为两个，分别为第一集液腔（31）和第二集液腔（32），两个集液腔（3）位于转轴（11）的两端并且相互之间联通，集液腔（3）中盛放有冷却工质（9）；轴端进液管道（4），轴端进液管道（4）位于转轴（11）的第一端（111），轴端进液管道（4）在靠近转轴（11）第一端（111）的周向上设置有第一进液口（41），轴端进液管道（4）在远离转轴（11）第一端（111）的周向上设置有第一出液口（42），在所述转轴（11）的第一进液口（41）处设置有用于将第一集液腔（31）中的冷却工质（9）搅入轴端进液管道（4）的轴端搅液装置（8）；轴端出液管道（5），轴端出液管道（5）位于转轴（11）的第二端（112），轴端出液管道（5）在靠近转轴（11）第二端（112）的周向上设置有第二进液口（51），轴端出液管道（5）在远离转轴（11）第二端（112）的周向上设置有第二出液口（52）；冷却流道（6），冷却流道（6）沿轴向穿过转子本体（12），所述冷却流道（6）在转子本体（12）两端设置有径向的径向通道以及周向的环形通道，冷却流道（6）分别与第一出液口（42）和第二进液口（51）联通；冷却腔（7），冷却腔（7）靠近冷却水套（2）设置，由冷却水套（2）内循环通过的冷却液对冷却腔（7）内的冷却工质（9）进行冷却，冷却腔（7）位于集液腔（3）的上方并与两个集液腔（3）之间相互联通，冷却腔（7）上设有与第二集液腔（32）联通的气化通道（72）、与第一集液腔（31）联通的液化通道（71）。2.根据权利要求1所述的一种超高速电机转子冷却结构，其特征在于：所述转子本体（12）包括设在转轴（11）周向上的铁芯（121）、磁钢（122）、护套（123）和端板（124），铁芯（121）套设在转轴（11）上，在铁芯（121）的外圆周贴附有磁钢（122），磁钢（122）的外侧设置护套（123），端板（124）位于铁芯（121）、磁钢（122）和护套（123）的两端。3.根据权利要求2所述的一种超高速电机转子冷却结构，其特征在于：所述转轴（11）的第一端（111）处开设有沿转轴（11）轴向设置的第一中心孔（1110），在第一中心孔（1110）处开设有两组前后设置且均沿转轴（11）周向均匀分布的径向通孔，第一中心孔（1110）形成轴端进液管道（4），靠近转轴（11）第一端（111）的径向通孔形成第一进液口（41），远离转轴（11）第一端（111）的径向通孔形成第一出液口（42）；所述转轴（11）的第二端（112）处开设有沿转轴（11）轴向设置的第二中心孔（1120），在第二中心孔（1120）处开设有沿转轴（11）周向均匀分布的径向通孔，靠近转轴（11）的第二端（112）开设有轴向通孔，第二中心孔（1120）形成轴端出液管道（5），远离转轴（11）第二端（112）的径向通孔形成第二进液口（51），轴向通孔形成第二出液口（52）。4.根据权利要求2所述的一种超高速电机转子冷却结构，其特征在于：所述铁芯（121）的外表面沿其环形周向开设有多个均匀分布的芯槽（1211），磁钢（122）贴附在铁芯（121）外表面，磁钢（122）的外侧套设护套（123），单个芯槽（1211）以及与该芯槽（1211）相邻的两个磁钢（122）侧壁、护套（123）内壁之间形成轴向的冷却流道（6）。5.根据权利要求4所述的一种超高速电机转子冷却结构，其特征在于：所述端板（124）
上在朝向铁芯（121）、磁钢（122）的位置处开设有对应第一出液口（42）、第二进液口（51）设置的径向凹槽（1241）和对应芯槽（1211）设置的环形凹槽（1242），径向凹槽（1241）与环形凹槽（1242）相联通，径向凹槽（1241）形成径向的径向通道，环形凹槽（1242）形成周向的环形通道；位于两端的端板（124）中各自的径向凹槽（1241）分...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱宽宁，马春凤，于萍萍，张明杰，
申请(专利权)人：苏州朗高电机有限公司，
类型：新型
国别省市：