一种具有自散热功能的高速电机制造技术

本实用新型专利技术属于电机技术领域，公开了一种具有自散热功能的高速电机，该高速电机是旋转电机，电机壳体内具有环形的散热腔，散热腔环绕在定子外，散热腔的轴向与转子的轴向一致，散热腔内放有石墨烯和磁流体。本实用新型专利技术摒弃液冷散热的原有结构，取消了液冷通道的设置，大大降低了电机的复杂程度和体积，取消了一般液冷式高速电机的常用的油泵、滑油箱、油管等结构，使得高速电机结构简单、安装容易、稳定性强，并且不会发生滑油泄漏等常见的故障。电机运转过程中本身就会产生变化磁场驱动磁流体运动，从而冲击带动石墨烯的运动，让石墨烯在散热腔的各处运动，将高速电机内部的热量带到电机壳体的表面，实现电机的自散热。实现电机的自散热。实现电机的自散热。

【技术实现步骤摘要】
一种具有自散热功能的高速电机


[0001]本技术属于电机
，涉及一种高速电机，具体涉及一种具有自散热功能的高速电机。

技术介绍

[0002]高速电机在运转过程中，其内耗巨大，其内耗基本都是以热量的形式释放，因此高速电机在无法得到有效散热的情况下，高速电机的内部温度将持续升高，导致高速电机的效率下降，甚至内部会出现烧蚀现象从而发生损毁。另外，高温将使得高速电机内的磁钢的稳定性降低。因此，对高速电机的散热一直以来都是研究的重点。
[0003]目前高速电机的主流散热方式有两种，分别是风冷散热和液冷散热。
[0004]其中，风冷散热需要提供大量的安装空间，因为风冷所用的冷却栅需要较大的散热面积，且有一定的通风需求，因此在某些需求情况下无法采用风冷散热，如飞行器使用的情况下，其安装空间非常有限，且对于通风的需求基本无法得到满足。
[0005]液冷散热是航空航天用高速电机常规的选择形式，具有占用空间小、不需要通风的优点，但是由于需要在电机上布置液冷通道，在实际使用过程中，经常发生因为也冷通道破损导致的冷却液泄露的情况，一方面也提高了电机的复杂程度，另一方面降低了电机的使用稳定性。
[0006]在一些技术文章中，提到了石墨烯用于散热的作用非常优异，其导热性能强大，完全能够适用于高速电机上，但是关于石墨烯如何安装在高速电机上实现散热效果，经过多种尝试，发现具有较大的困难，因为石墨烯本身难以固定，我们将石墨烯布置在电机壳体内的空腔中时，石墨烯都会慢慢落入到电机壳体内空腔的底部并堆积，无法起到理想中的散热效果。

技术实现思路

[0007]为了解决上述问题，本技术提供了一种具有自散热功能的高速电机，巧妙地利用了高速电机自身产生的磁场，带动磁流体运动，从而用磁流体的流动冲击推动石墨烯在高速电机的壳体内空腔中转动，从而实现散热。
[0008]本技术的技术方案是：
[0009]一种具有自散热功能的高速电机，该高速电机是旋转电机，电机壳体内具有环形的散热腔，散热腔环绕在定子外，散热腔的轴向与转子的轴向一致，散热腔内放有石墨烯和磁流体。
[0010]进一步的，石墨烯是石墨烯粉体，石墨烯粉体是散热主体，磁流体是石墨烯的助动基体。
[0011]进一步的，散热腔有至少两个，至少两个散热腔均匀间隔地排列在电机壳体，排列方向与散热腔的轴向一致。
[0012]进一步的，电机壳体外还设有超声波装置。在高速电机的磁场强度不够或者电机
关闭的情况下，利用超声波装置发出的冲击波可以对磁流体和石墨烯产生额外的冲击，从而实现对磁场的补充。
[0013]进一步的，转子内设有空腔，转子内的空腔中放有石墨烯和流体。这样的设计上，转子的转动产生的离心力使得流体运动，石墨烯在运动的流体中均匀铺开运动，从而将转子内的热量均匀地铺开，防止热量在转子内某些固定地方堆积；流体可以是水等液体，仅用于配合转子转动来搅拌石墨烯。
[0014]进一步的，电机壳体外还设有外加磁场装置，外加磁场装置连接电流方向切换器。
[0015]本技术的优点是：
[0016]1、本技术摒弃液冷散热的原有结构，取消了液冷通道的设置，大大降低了电机的复杂程度和体积，取消了一般液冷式高速电机的常用的油泵、滑油箱、油管等结构，使得高速电机结构简单、安装容易、稳定性强，并且不会发生滑油泄漏等常见的故障。
[0017]2、本技术巧妙地利用了电机运转过程中定子本身就会产生的磁场来驱动磁流体运动，再利用磁流体的运动带动石墨烯的运动，由于石墨烯本身很轻，磁流体的高速运动可以轻易将石墨烯打在散热腔的各处，同时会随着磁流体到处移动，从而将高速电机内部的热量带到电机壳体的表面，从而实现电机的自散热。
[0018]3、整个散热的控制过程不需要其他装置的参与，也不需要干预控制，并且会随着电机的运转速度对磁流体的移动速度实现实现自调节，即更快的电机转速意味着定子产生了更强的磁场，更强的磁场使得磁流体运转更快，从而让石墨烯的运动速度变得更快，提升了散热的效率，因此电机速度越高、对散热的需求越高，该装置的散热效果也越好，两者同时提升，不需要额外的控制。
[0019]4、散热腔可以由一个大腔改为若干个小腔组合而成，这样的设计方案可以使得石墨烯和磁流体更加均匀，不会在大散热腔的某些位置堆积，从而提升散热的均匀性。
附图说明
[0020]图1是本技术的结构示意图；
[0021]图2是本技术的外加磁场原理示意图；
[0022]其中，1—电机壳体，2—散热腔，3—定子，4—转子，5—超声波装置，6—外加磁场装置。
具体实施方式
[0023]本部分是本技术的实施例，用于解释和说明本技术的技术方案。
[0024]高速电机的散热问题一直是制约着高速电机发展的重要因素之一，目前电机的材料耐热性性提升已经达到了瓶颈，无法从材料突破，电机的散热性能几乎已经与电机的性能形成了正比。
[0025]为了提升电机的散热性能，并且不再使用体积过大的风冷设备，不再使用有漏液风险的液冷设备，技术人尝试了多种方法。
[0026]基于电机自身在运转过程中能够在其壳体即周围产生足够的强磁场，申请人尝试使用该磁场作为散热的物质运动动力源。首先尝试使用锳等液态金属来转动散热，利用CPU的散热方式就是用锳等液态金属，可是在试验过程中，我们发现锳等液态金属较重，使用在
CPU中铺开散热是可行的，但是在电机、特别是旋转电机上，由于电机的散热面是立体的圆柱面，磁场无法带动大量的锳等液态金属在电机壳体内转动，无法实现预想的散热效果。然后我们采用石墨烯来散热，但是石墨烯采用常规的方法无法安装，其不溶于胶，无法均匀粘接在电机的壳体内，最终石墨烯会脱落并堆积在电机壳体内空腔的最下端。最后技术人想到了磁流体，其能成功解决锳等液态金属过重的问题而无法旋转的问题，但是磁流体的比热容远远不够电机散热需求，无法起到符合需求的散热的效果。
[0027]基于上述的过程，申请人想到了用磁流体来推动石墨烯的思路，石墨烯虽然不溶于磁流体，但是依然能够在磁流体的流动下跟随流动，磁流体如同水，石墨烯如同泥沙，水能搅动泥沙运动，磁流体也能胶东石墨烯运动。申请人为此展开了试验，使用磁极不断变化的电磁铁控制磁流体在复合材料箱中做来回运动，并且在复合材料箱的一端安装加温器，然后打开加温器，从另一端测温，发现温度提升并不明显，然后再在磁流体中添加一定量的石墨烯后，再次试验，发现另一端的温度提升非常明显，石墨烯成功起到了温度的传递作用，并且能够在磁流体的来回运动作用力下跟随运动。
[0028]基于上述试验，申请人设计了新型的具有自散热功能的电机，用于解决现在的风冷散热电机和液冷散热电机的天然问题。本技术的新型电机结构在电机壳体1内开设散热腔2，散热腔2用于装填磁流体和石墨烯，磁流体在电机通电后定子3产生的磁场作用效果下运动，带动和其放在一起的石墨烯运动，这样可以不再拘泥于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自散热功能的高速电机，其特征在于，电机壳体(1)内具有环形的散热腔(2)，散热腔(2)环绕在定子(3)外，散热腔(2)的轴向与转子(4)的轴向一致，散热腔(2)内放有石墨烯和磁流体。2.根据权利要求1所述的一种具有自散热功能的高速电机，其特征在于，石墨烯是石墨烯粉体，石墨烯粉体是散热主体，磁流体是石墨烯的助动基体。3.根据权利要求1所述的一种具有自散热功能的高速电机，其特征在于，散热腔(2)有至少两个，至少两个散热腔(2)均匀间隔地...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵磊，张宇，杨立，
申请(专利权)人：贵州凯敏博机电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：