电机转子液冷结构的制作方法

文档序号:11180002
电机转子液冷结构的制造方法与工艺

本发明属于电机领域,具体提供一种电机转子液冷结构。



背景技术:

高功率密度的电机在运行过程中往往伴随着很高的温升,为了避免电机因转子过热而被损坏,转子上通常设置有冷却机构来降低电机转子的温升。目前一般采用在电机转轴上开盲孔,并使冷却水直接与转轴的盲孔内壁接触从而通过转轴吸收转子热量的方式。但是,此种冷却方式需要旋转密封件对转子进行密封,以避免冷却水进入电机内部。但是,旋转密封的可靠性现阶段还存在很大的问题,很容易出现由于漏水导致电机被损坏的现象。

相应地,本领域需要一种新的转子冷却结构来解决上述问题。



技术实现要素:

为了解决现有技术中的上述问题,即为了解决现有技术中电机转子的冷却结构容易使冷却水进入电机内部对电机造成损害的问题,本发明提供了一种电机转子液冷结构,所述电机包括机壳、端盖、定子、转子和转轴,所述端盖上设置有第一通道和第二通道,所述转轴内沿轴向设置有转轴孔,其特征在于,所述转子液冷结构包括:安装端,其固定于所述电机的端部;以及冷却端,其能够容纳于所述转轴孔,且所述冷却端形成有冷却通道;其中,所述冷却通道通过所述安装端与所述第一通道和所述第二通道连通。

在上述电机转子液冷结构的优选技术方案中,所述冷却端包括第一管道以及套设于所述第一管道外侧的第二管道,且所述第一管道远离所述安装端的一端与所述第二管道连通,所述第一管道的内腔以及由所述第一管道和所述第二管道之间的环腔形成所述冷却通道。

在上述电机转子液冷结构的优选技术方案中,所述安装端设置有第一通孔和第二通孔,所述第一通孔能够连通所述内腔和所述第一通道,所述第二通孔能够连通所述环腔和所述第二通道。

在上述电机转子液冷结构的优选技术方案中,所述安装端与所述冷却端一体成型。

在上述电机转子液冷结构的优选技术方案中,所述转轴孔内在所述第二管道和所述转轴孔之间的部分填充有导热介质。

在上述电机转子液冷结构的优选技术方案中,所述转轴上设置有透气孔,所述导热介质经由所述透气孔被填充至所述转轴孔。

在上述转子液冷结构的优选技术方案中,所述导热介质为改性硅油。

在上述电机转子液冷结构的优选技术方案中,所述透气孔安装有透气阀。

在上述电机转子液冷结构的优选技术方案中,所述透气阀是单向透气阀。

在上述电机转子液冷结构的优选技术方案中,所述电机转子液冷结构还包括分流器,所述安装端通过所述分流器与所述电机的端部固定连接。

本领域技术人员能够理解的是,在本发明的优选技术方案中,通过将具有冷却通道的转子液冷结构的冷却端设置在转轴的转轴孔内,使得电机运行过程中转子产生的热量能够被传导至冷却端上。通过将转子液冷结构的安装端固定在电机的端部,使得冷却通道能够与电机端盖上的第一通道和第二通道连通,进而冷却液能够将冷却端从转轴上吸收的热量带走。因此,本发明的转子液冷结构中的冷却液(如水)能够始终在转子液冷结构中进行循环,不会进入电机内部对电机内部造成腐蚀和损坏。

进一步,通过转轴上的透气孔向转轴孔内注入改性硅油,并使转轴孔内壁与冷却端外壁之间的环形腔充满改性硅油,能够有效地提高转轴与冷却端之间的热交换率,从而提高了电机转子的散热速度,增加了电机的使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例的电机转子液冷结构的剖视图;

图2是本发明实施例的电机转子液冷结构的冷却水管的效果示意图。

附图标记列表:

1、端盖;11、第一通道;12、第二通道;2、转子;3、转轴;31、转轴孔;32、透气孔;33、螺纹孔;4、冷却水管;41、第一管道;411、内腔;42、第二管道;421、环形腔;43、安装端;431、第一通孔;432、第二通孔;433、安装孔;434、环形槽;5、分流器;51、第一水口;52、第二水口;6、第一密封圈;7、第二密封圈;8、第三密封圈。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是,这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理,并非用于限制本发明的保护范围。例如,虽然本发明的优选实施方案是结合附图以电机的转子液冷结构为例来对本发明的电机转子液冷结构进行说明的,但是很明显本发明的转子液冷结构还可以应用于其他具有转子结构的产品上,如液压油泵,本领域技术人员可以根据需要对其作出调整,以便适应具体的应用场合,调整后的技术方案仍将落入本的保护范围。

需要说明的是,在本发明的描述中,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系,这仅仅是为了便于描述,而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外,还需要说明的是,在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言,可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示,本发明的电机主要包括机壳(未示出)、分流器5、定子(未示出)、转子2和转轴3。本发明的电机转子液冷结构主要包括转轴3、冷却水管4和分流器5。其中,冷却水管4的安装端43(图1中冷却水管4的下端)与分流器5固定连接,冷却水管4的冷却端(图1中冷却水管4除安装端43外的上端部分)置于转轴3内。其中,分流器5固定安装到机壳端部的内侧,如安装到电机端盖1上。具体地,图1中冷却水管4(参见图2)的下端与分流器5固定连接,优选地冷却水管4和分流器5之间采用螺栓连接,或者本领域技术人员还可以通过其他任何且可行的连接方式将冷却水管4固定到分流器5上,例如焊接。除此之外本领域技术人员还可以将冷却水管4和分流器5一体成型为一个整体结构。

进一步,如图1所示,转轴3的下端沿轴向设置有转轴孔31,图1中转轴3的上端设置有透气孔32。请同时参见图1与图2,冷却水管4上侧的大部分能够延伸至转轴孔31内,在装配好的状态下,冷却水管4的外壁与转轴孔31的内壁之间具有一定的间隙。进一步,通过透气孔32向该间隙中填充诸如为改性硅油的导热介质,以将电机运行过程中转子2产生的热量快速地传递给冷却水管4,有效提高热传导速率。更进一步,为防止电机在使用过程中,转轴孔31内的改性硅油从透气孔32中溢出,图1中透气孔32的上端设置有螺纹孔33,以安装单向透气阀(图中未示出)。并且,通过该单向透气阀还能够使转轴孔31内的压力与外界大气压始终保持相同,防止转轴孔31内因压力过高将改性硅油压出。其中,单向透气阀可以是本领域技术人员能够想到且能够实施的任何形式的装置结构,例如轴心具有针孔的螺栓。

需要说明的是,在保证转轴3和冷却水管4之间热传导速率的前提下,本领域技术人员还可根据需要对转轴3内壁和冷却水管4外壁之间的间隙的大小进行适当调整,显然调整后的技术方案仍将落入本发明的保护范围。还需要说明的是,在保证密封性、热传导性、耐泡性和易填充性的前提下,本领域技术人员还可以采用其他导热介质替代改性硅油,例如,液压油。

如图1和图2所示,冷却水管4主要包括安装端43和冷却端(图1中冷却水管4除安装端43外的上端部分)。其中,安装端43通过螺栓与分流器5固定连接,冷却端在保证冷却水管4的外壁与转轴孔31的内壁之间间隙存在的情形下,能够被完全容纳于转轴孔31内。进一步,冷却端包括第一管道41和第二管道42,并且第一管道41和第二管道42的下端均与安装端43固定连接,优选地,第一管道41、第二管道42和安装端43一体成型,或者本领域技术人员还可根据需要通过其他连接方式将第一管道41和第二管道42固定到安装端43上,例如将第一管道41、第二管道42通过螺纹连接或者焊接的方式固定到安装端43上。

如图1所示,第一管道41位于第二管道42内,并且第一管道41的上端与第二管道42相连通,使得第一管道41的内腔411和第一管道41与第二管道42之间的环形腔421构成冷却通道。此外本领域技术人员还可以根据需要,将环形腔421设置成其他结构的环腔,例如沿第一水管41轴线方向的螺旋型的环腔。

如图1所示,端盖1上设置有第一通道11和第二通道12。分流器5上设置有第一水口51和第二水口52,并且在分流器5固定到端盖1上时,第一水口51能够与第一通道11连通,第二水口52能够与第二通道12连通。在一种可能的实施方式中,机壳上设置有主要用于冷却定子的螺旋形冷却通道并设置有供冷却液进出的两个开口。通过将螺旋形冷却通道与端盖1上的第一通道11和第二通道12连通,即可以实现冷却液在冷却定子的同时,通过使冷却液进入置于转轴内的冷却水管4的方式,使冷却液通过转轴3进一步冷却转子。进一步,优选地,分流器5与端盖1通过螺栓固定连接,或者本领域技术人员还可以通过其他任何且可行的连接方式将分流器5固定到端盖1上,例如焊接。除此之外本领域技术人员还可以将端盖1和分流器5一体成型为一个整体结构。应当理解的是,在本发明的优选实施方案中,分流器5不仅用于将冷却水管4的安装端43固定到端盖1上,还用于将端盖1上的第一通道11和第二通道12分别与内腔411和环形腔421连通,使冷却液流经内腔411和环形腔421。

如图1和图2所示,安装端43上设置有第一通孔431、第二通孔432和安装孔433。其中,第一通孔431与内腔411相连通,第二通孔432与环形腔421相连通。并且,在安装端43通过穿过安装孔433的螺栓固定到分流器5上时,第一通孔431与第一水口51相连通,第二通孔432与第二水口52相连通,进而第一通道11和内腔411相连通,第二通道12和环形腔412相连通。使得冷却液(如水)能够从第一通道11经第一水口51和第一通孔431进入内腔411,然后流经环形腔421经第二通孔432和第二水口52从第二通道12流出。或者本领域技术人员还可以使冷却液从第二通道12流入冷却通道,从第一通道11流出。

进一步参阅图1和图2,本发明的电机转子液冷结构还包括置于安装端43上环形槽434内的第一密封圈6。在装配好的状态下,分流器5和安装端43能够压紧第一密封圈6,防止转轴孔31内的改性硅油从分流器5和安装端43的连接处泄漏。进一步,分流器5和端盖1之间设置有第二密封圈7,用于防止第一通道11和第二通道12内的冷却液进入电机内部对电机内部的电器元件造成损坏。更进一步,图1中转轴3的下端沿径向设置有第三密封圈8用于防止转轴孔31内的改性硅油进入电机内部,改密封圈优选地是旋转密封。

本领域技术人员能够理解的是,由于改性硅油的密封性优于水,所以通过分流器5和转轴3之间的旋转密封圈就能有效地对改性硅油起到密封作用。本领域技术人员还能够理解的是,由于改性硅油具有良好的介电强度,即便改性硅油进入到了电机内部也不会对电机造成损坏。本领域技术人员容易理解的是,端盖1和冷却水管4通过分流器5进行连接,能够有效地优化端盖1的加工工艺和各部件之间的密封性能。

本领域技术人员还能够理解的是,在本发明的优选技术方案中,通过转轴孔13的内壁与冷却水管4的外壁之间的改性硅油能够将转子产生的热量快速地传递给冷却水管4,然后通过流经冷却水管4内的冷却液将冷却水管4的热量带走。所以,本发明的转子液冷结构中的冷却液能够始终在冷却水管4中进行循环,不会进入电机内部对电机内部造成腐蚀和损坏。

需要说明的是,上文中所述的冷却液优选地是水,或者本领域技术人员还可以根据需要采用其他的冷却液,如液压油。

至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

再多了解一些
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