【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电机冷却，具体地说，涉及一种低功耗高速电机浸油冷却系统。
技术介绍
1、在对飞行器极限速度的要求日益提升的前提下，冲压发动机由于高速下良好的性能已经成为高超声速下首选的推进方式之一，但由于发动机中无旋转部件，无法从中提取轴功转化为电能，对于飞行器中的电能需要，可采用冲压空气涡轮发电系统供电。涡轮发电系统中的高速电机同时收到外部热量输出和内部热量产出，导致电机内部温度升高，影响电机寿命和可靠性，因此需要对高速电机进行充分冷却，由于高空中空气的冷却品质极低，所采用冷却系统为浸油油冷系统。
2、浸油冷却过程中，冷却油直接与定转子接触以进行散热，冷却油在通过转静间隙时，转轴的转动会导致油与转轴间会产生较大的的附加力矩，在高转速下会引起的过高的流动损耗，进而影响高速电机输出效率。为提升电机的输出能力，需要改善系统以减小油与转轴间的扭矩。
3、已有的油冷系统中，浸油冷却系统多数存在高损耗的问题，虽然部分系统通过增加转子护套可以减小部分该损失，但需要额外考虑定子冷却，增加了系统的复杂程度；采用喷油冷却系统则仅能满足端部绕组的冷却需要，无法起到全局冷却的效果；空心轴冷却系统可以较好的解决损耗问题，但目前的研究主要是针对转子冷却，不能很好的保证对轴承的冷却效果并保证结构的简洁性，并存在压力损失较大的问题，需要开展针对该系统的结构优化设计。该系统可以在不增加系统复杂程度的同时，满足对电机各发热部位的冷却需要。研究以上内容对降低高速电机冷却损耗，提升电机输出效率具有重要意义。
4、有鉴于此特提出本专利
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种低功耗高速电机浸油冷却系统，系统可在产生较低功率的损失情况下，对电机各发热部位进行有效冷却，解决现有高速电机浸油冷却系统损耗过高，影响电机输出效率的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：
3、一种低功耗高速电机浸油冷却系统，包括外壳、定子、空心轴转子、支撑轴承，所述定子设置在外壳内，并套设在空心轴转子外，所述空心轴转子两端分别由支撑轴承支撑，并在左右两端分别形成封闭的左侧油腔、右侧油腔，支撑轴承位于油腔中；
4、所述左侧油腔、右侧油腔分别通过进油管与出油管与外界连通，所述空心轴转子左端头与固定在外壳内壁上的导流件转动连接，所述导流件设有与左侧油腔连通的l型流道，所述空心轴转子的轴向设有中心孔，中心孔的左端与l型流道连通，所述空心轴转子的右端设有甩油孔，中心孔通过l型流道与左侧油腔连通，并通过甩油孔与右侧油腔连通。
5、进一步地，所述甩油孔为四个，甩油孔为直孔，四个甩油孔分为两组布置，同组的甩油孔共轴并与中心孔垂直，两组甩油孔相邻布置且轴线夹角为90°。
6、进一步地，所述导流件左端与外壳连接，右端设有与空心轴转子嵌合转动连接的凹口，所述l型流道由竖孔、横孔组成，竖孔与左侧油腔连通，横孔与中心孔共轴连通。
7、进一步地，所述中心孔为三段式，分别为入口段、过渡段、冷却段，入口段的孔直径大于冷却段的孔直径，过渡段为变截面楔形孔，所述入口段的孔直径大于l型流道的横孔直径。
8、进一步地，所述外壳包括壳体、左轴承座、左端盖、右端盖，所述壳体为盛装定子的缸体，与左轴承座将定子包裹，所述空心轴转子的左右两端分别从左轴承座、壳体穿出，所述左端盖与左轴承座外壁连接，并将空心轴转子的左端头包裹，所述右端盖与壳体外壁连接，并将空心轴转子的右端头包裹。
9、进一步地，所述外壳还包括护套，护套包裹在壳体外，并形成中空的输油腔，所述输油腔左端与出油管连通，出油管安装在左轴承座上，输油腔右端通过径向通道与右侧油腔连通，径向通道由右端盖与壳体之间的空腔形成。
10、进一步地，所述左轴承座与壳体的右端均设安装支撑轴承的轴承座孔，左轴承座与壳体均设有若干径向的轴承腔进油孔，轴承座孔通过轴承腔进油孔分别与左侧油腔、右侧油腔连通。
11、进一步地，空心轴转子与连接左轴承座、壳体连接处设有动密封结构，空心轴转子与右端盖连接处设有动密封，结构中的静密封件为o型密封圈。
12、冷却油从进油管进入左侧油腔，经轴承腔进油孔进入轴承座孔，以冷却和润滑左侧的支撑轴承，之后进入导流件；冷却油从导流件进入空心轴转子的中心孔，以冷却转子，后沿径向中心孔到轴右端，从甩油孔甩入右侧油腔，再进入轴承座孔冷却和润滑右侧轴承，之后从轴承腔进油孔流出，进入径向通道；冷却油沿径向通道进入输油腔，对定子进行冷却后经出油管离开系统。
13、采用上述技术方案后，本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果。
14、本专利技术通过空心轴形式冷却转子，可降低冷却油通过转子时所受到的阻力矩，从而降低冷却过程中产生的损耗；通过在转轴入口处布置导流件的设计，引导轴承腔内的冷却油在低转速下径向流动进入空心轴，降低了流动过程中的压力损失；通过在轴承座孔根部设置径向孔，将轴承置于主要流动路径中，增强了对轴承的冷却效果；通过空心轴末端的甩油孔设计，利用离心力将冷却油从轴中排出，降低了出油难度。
15、下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的描述。
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1.一种低功耗高速电机浸油冷却系统，其特征在于，包括外壳、定子(13)、空心轴转子(11)、支撑轴承(8)，所述定子(13)设置在外壳内，并套设在空心轴转子(11)外，所述空心轴转子(11)两端分别由支撑轴承(8)支撑，并在左右两端分别形成封闭的左侧油腔、右侧油腔，支撑轴承(8)位于油腔中；
2.根据权利要求1所述的一种低功耗高速电机浸油冷却系统，其特征在于，所述甩油孔(17)为四个，甩油孔(17)为直孔，四个甩油孔(17)分为两组布置，同组的甩油孔共轴并与中心孔垂直，两组甩油孔(17)相邻布置且轴线夹角为90°。
3.根据权利要求1所述的一种低功耗高速电机浸油冷却系统，其特征在于，所述导流件(16)左端与外壳连接，右端设有与空心轴转子(11)嵌合转动连接的凹口，所述L型流道(19)由竖孔、横孔组成，竖孔与左侧油腔连通，横孔与中心孔共轴连通。
4.根据权利要求3所述的一种低功耗高速电机浸油冷却系统，其特征在于，所述中心孔为三段式，分别为入口段、过渡段、冷却段，入口段的孔直径大于冷却段的孔直径，过渡段为变截面楔形孔，所述入口段的孔直径大于L型流道
5.根据权利要求1所述的一种低功耗高速电机浸油冷却系统，其特征在于，所述外壳包括壳体(5)、左轴承座(4)、左端盖(1)、右端盖(7)，所述壳体(5)为盛装定子(13)的缸体，与左轴承座(4)将定子(13)包裹，所述空心轴转子(11)的左右两端分别从左轴承座(4)、壳体(5)穿出，所述左端盖(1)与左轴承座(4)外壁连接，并将空心轴转子(11)的左端头包裹，所述右端盖(7)与壳体(5)外壁连接，并将空心轴转子(11)的右端头包裹。
6.根据权利要求5所述的一种低功耗高速电机浸油冷却系统，其特征在于，所述外壳还包括护套(6)，护套(6)包裹在壳体(5)外，并形成中空的输油腔(21)，所述输油腔左端与出油管(14)连通，出油管(14)安装在左轴承座(4)上，输油腔右端通过径向通道(18)与右侧油腔连通，径向通道(18)由右端盖(7)与壳体(5)之间的空腔形成。
7.根据权利要求5所述的一种低功耗高速电机浸油冷却系统，其特征在于，所述左轴承座(4)与壳体(5)的右端均设安装支撑轴承(8)的轴承座孔，左轴承座(4)与壳体(5)均设有若干径向的轴承腔进油孔，轴承座孔通过轴承腔进油孔分别与左侧油腔、右侧油腔连通。
8.根据权利要求5所述的一种低功耗高速电机浸油冷却系统，其特征在于，空心轴转子(11)与连接左轴承座(4)、壳体(5)连接处设有动密封结构，空心轴转子(11)与右端盖(7)连接处设有动密封，结构中的静密封件为O型密封圈(9)。
...【技术特征摘要】
1.一种低功耗高速电机浸油冷却系统，其特征在于，包括外壳、定子(13)、空心轴转子(11)、支撑轴承(8)，所述定子(13)设置在外壳内，并套设在空心轴转子(11)外，所述空心轴转子(11)两端分别由支撑轴承(8)支撑，并在左右两端分别形成封闭的左侧油腔、右侧油腔，支撑轴承(8)位于油腔中；
2.根据权利要求1所述的一种低功耗高速电机浸油冷却系统，其特征在于，所述甩油孔(17)为四个，甩油孔(17)为直孔，四个甩油孔(17)分为两组布置，同组的甩油孔共轴并与中心孔垂直，两组甩油孔(17)相邻布置且轴线夹角为90°。
3.根据权利要求1所述的一种低功耗高速电机浸油冷却系统，其特征在于，所述导流件(16)左端与外壳连接，右端设有与空心轴转子(11)嵌合转动连接的凹口，所述l型流道(19)由竖孔、横孔组成，竖孔与左侧油腔连通，横孔与中心孔共轴连通。
4.根据权利要求3所述的一种低功耗高速电机浸油冷却系统，其特征在于，所述中心孔为三段式，分别为入口段、过渡段、冷却段，入口段的孔直径大于冷却段的孔直径，过渡段为变截面楔形孔，所述入口段的孔直径大于l型流道(19)的横孔直径。
5.根据权利要求1所述的一种低功耗高速电机浸油冷却系统，其特征在于，所述外壳包括壳体(5)、左轴承座(4)、左端盖(1)、右端...
【专利技术属性】
技术研发人员：董苯思，徐国强，张维元，赵广龙，全永凯，闻洁，张丽娜，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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