热超导传热轴、具有热超导传热轴的电动机及制备方法与流程

本发明属于传热技术领域，特别是涉及一种热超导传热轴、具有热超导传热轴的电动机及制备方法。

背景技术：

现有的水冷电动机一般通过在机座内设置折流式或螺旋式水冷结构对电动机进行冷却，一种水冷电动机的结构如图1所示，机座13内设置有单水冷冷却回路14，由于定子11固定于所述机座13上，所述定子11的热量可以直接通过所述单水冷冷却回路14传导给冷却水带走，所述定子11的冷却效果较好。但由于转子12与所述机座13具有间隙，且又由于电动机内部空气基本不流动，空气热阻很大，转子12的热量很难通过空气传导给所述单水冷冷却回路14带走，所述转子12的散热效果很差，所述转子12的温度将高出所述定子11的温度很多，这将大大限制电动机负载能力的增加。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种热超导传热轴、具有热超导传热轴的电动机及制备方法，用于解决现有技术中的的电动机存在的由于但水冷冷却回路与转子具有间隙，转子的散热效果很差，从而大大限制了电动机的负载能力的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种热超导传热轴，所述热超导传热轴与电机轴配合使用，适于为所述电机轴散热；所述热超导传热轴为热超导管式结构，所述热超导传热轴内设有热超导管路，所述热超导管路为封闭管路，所述热超导管路内填充有传热工质。

作为本发明的热超导传热轴的一种优选方案，所述热超导传热轴包括：

第一传热轴主体，所述第一传热轴主体内形成有第一密封空腔；

第二传热轴主体，位于所述第一密封空腔内，且固定于所述第一传热轴主体上；所述第二传热轴主体内形成有第二密封空腔，所述第二密封空腔构成所述热超导管路。

作为本发明的热超导传热轴的一种优选方案，所述热超导传热轴包括：

第一传热轴主体，所述第一传热轴主体内形成有第一密封空腔；

第二传热轴主体，位于所述第一密封空腔内，且与所述第一传热轴主体之间具有间隙；所述第二传热轴主体固定于所述第一传热轴主体上，所述第二传热轴主体内形成有第二密封空腔；所述第二传热轴主体与所述第一传热轴主体之间的间隙及所述第二密封空腔共同构成所述热超导管路。

作为本发明的热超导传热轴的一种优选方案，所述热超导传热轴包括：

第一传热轴主体，所述第一传热轴主体内形成有第一密封空腔；

第二传热轴主体，位于所述第一密封空腔内，且与所述第一传热轴主体之间具有间隙；所述第二传热轴主体固定于所述第一传热轴主体上，所述第二传热轴主体内形成有第二密封空腔；所述第二传热轴主体与所述第一传热轴主体之间的间隙构成所述热超导管路。

作为本发明的热超导传热轴的一种优选方案，所述热超导传热轴包括：

第一传热轴主体，所述第一传热轴主体内形成有密封空腔；

第二传热轴主体，位于所述密封空腔内，且与所述第一传热轴主体之间具有间隙；所述第二传热轴主体固定于所述第一传热轴主体上，所述第二传热轴主体为实心结构；所述第二传热轴主体与所述第一传热轴主体之间的间隙构成所述热超导管路。

作为本发明的热超导传热轴的一种优选方案，所述第二传热轴主体的长度方向与所述第一传热轴主体的长度方向一致；且各传热轴主体内的密封空腔均沿传热轴主体的长度方向延伸。

作为本发明的热超导传热轴的一种优选方案，所述第二传热轴主体的轴向中心线与所述第一传热轴主体的轴向中心线相重合。

作为本发明的热超导传热轴的一种优选方案，所述热超导传热轴为圆柱状热超导传热轴。

本发明还提供一种热超导传热轴的制备方法，所述热超导传热轴的制备方法包括如下步骤：

1)提供第一散热管，所述第一散热管包括第一端及第二端，且所述第一散热管具有第一直径；

2)提供第二散热管，所述第二散热管包括第一端及第二端，且所述第二散热管具有第二直径，所述第二直径小于所述第一直径；

3)将所述第一散热管的两端及所述第二散热端的两端均进行缩颈处理，并分别将所述第一散热管的第一端及所述第二散热管的第一端密封；

4)将所述第二散热管的第一端自所述第一散热管的第二端插入所述第一散热管内，并将所述第二散热管的第一端插入至所述第一散热管的第一端；

5)向步骤4)得到的结构内充入传热工质并将所述第一散热管的第二端及所述第二散热管的第二端密封。

作为本发明的热超导传热轴的制备方法的一种优选方案，步骤5)包括如下步骤：

5-1)将所述第一散热管的第二端与所述第一散热管的第二端固定，并将所述第一散热管的第二端密封；

5-2)经由所述第二散热管的第二端向所述第二散热管内充入传热工质，并将所述第二散热管的第二端密封。

作为本发明的热超导传热轴的制备方法的一种优选方案，步骤5)包括如下步骤：

5-1)经由所述第一散热管的第二端向所述第一散热管内充入传热工质，并经由所述第二散热管的第二端向所述第二散热管内充入传热工质；

5-2)将所述第一散热管的第二端与所述第一散热管的第二端固定，并将所述第一散热管的第二端及所述第二散热管的第二端密封。

作为本发明的热超导传热轴的制备方法的一种优选方案，步骤5)包括如下步骤：

5-1)经由所述第一散热管的第二端向所述第一散热管内充入传热工质；

5-2)将所述第一散热管的第二端与所述第一散热管的第二端固定，并将所述第一散热管的第二端及所述第二散热管的第二端密封。

本发明还提供一种具有热超导传热轴的电动机，所述具有热超导传热轴的电动机包括：

电机轴，所述电机轴内沿其轴向设有安装盲孔；

如上述任一方案中所述的热超导传热轴，所述热超导传热轴插入并固定于所述安装盲孔内。

作为本发明的具有热超导传热轴的电动机的一种优选方案，所述电动机还包括：

机座；

转子，位于所述机座内，且固定于所述电机轴的外围，适于在所述电机轴的带动下旋转；

定子，位于所述机座内，且位于所述转子的外围；所述定子固定于所述机座的内壁上。

作为本发明的具有热超导传热轴的电动机的一种优选方案，所述热超导传热轴的插入端沿所述电机轴的轴向贯穿所述转子所在的区域，所述热超导传热轴的另一端延伸至所述机座的外侧。

作为本发明的具有热超导传热轴的电动机的一种优选方案，所述机座内还设有水冷冷却回路。

如上所述，本发明的热超导传热轴、具有热超导传热轴的电动机及制备方法，具有以下有益效果：本发明的所述热超导传热轴为热超导管式结构，所述热超导传热轴可以与电机轴配合使用，由于热超导传热轴采用热超导传热技术，具有高传热速率和高热流密度的特点，电机轴旋转时可以将热量快速传递到所述热超导传热轴的另一端，达到使电机轴快速降温的效果；又由于转子与电机轴直接接触固定，转子的热量可以通过所述电机轴及所述热超导传热轴快速散发出去，达到为转子快速降温的效果。

附图说明

图1显示为显示为现有技术中的水冷电动机的结构示意图。

图2至图5显示为本发明实施例一中提供的热超导传热轴的结构示意图。

图6显示为本发明实施例二中提供的热超导传热轴的制备方法的流程图。

图7显示为本发明实施例三中提供的具有热超导传热轴的电动机的结构示意图。

元件标号说明

11定子

12转子

13机座

14单水冷冷却回路

2热超导传热轴

21第一传热轴主体

211第一密封空腔

212密封空腔

22第二传热轴主体

221第二密封空腔

23间隙

24热超导管路

3电机轴

31安装盲孔

4机座

5转子

6定子

7水冷冷却回路

8灌装口

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图2至图7，需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

实施例一

请参阅图2至图5，本发明提供一种热超导传热轴2，所述热超导传热轴2与电机轴配合使用，适于为所述电机轴散热；所述热超导传热轴2为热超导管式结构，所述热超导传热轴2内设有热超导管路24，所述热超导管路24为封闭管路，所述热超导管路24内填充有传热工质(未示出)。

需要说明的是，热超导传热技术包括在密闭的相互连通的微槽道系统内充装工作介质，通过工作介质的蒸发与冷凝相变实现热超导传热的热管技术；及通过控制密闭体系中工作介质微结构状态，即在传热过程中，液态介质的沸腾(或气态介质的冷凝)被抑制，并在此基础上达到工质微结构的一致性，而实现高效传热的相变抑制(pci)传热技术。即本实施例中，所述热超导传热轴2可以为热管传热轴，此时，填充于所述热超导管路24内的所述传热工质通过蒸发与冷凝的相变(即气相和液相的转变)实现传热；所述热超导传热轴2还可以为相变抑制散热轴，此时，所述热超导管路24内的所述传热工质在传热的过程中沸腾或冷凝被抑制，并在此基础上达到工质微结构的一致性而实现传热。

在一示例中，如图2所示，所述热超导传热轴2包括：第一传热轴主体21，所述第一传热轴主体21内形成有第一密封空腔211；第二传热轴主体22，所述第二传热轴主体22位于所述第一密封空腔211内，且固定于所述第一传热轴主体21上；所述第二传热轴主体22内形成有第二密封空腔221，所述第二密封空腔221构成所述热超导管路24，所述传热工质填充于所述第二密封空腔221内。

需要说明的是，在上述示例中，所述第二传热轴主体22可以紧贴置于所述第一传热轴主体21的内壁上，即所述第二传热轴主体22与所述第一传热轴主体21之间没有间隙；所述第二传热轴主体22也可以与所述第一传热轴主体21之间具有间隙。

在另一示例中，如图3所示，所述热超导传热轴2包括：第一传热轴主体21，所述第一传热轴主体21内形成有第一密封空腔211；第二传热轴主体22，所述第二传热轴主体22位于所述第一密封空腔211内，且与所述第一传热轴主体21之间具有间隙23；所述第二传热轴主体22固定于所述第一传热轴主体21上，所述第二传热轴主体22内形成有第二密封空腔221；所述第二传热轴主体22与所述第一传热轴主体21之间的间隙23及所述第二密封空腔221共同构成所述热超导管路24，所述传热工质填充于所述第二传热轴主体22与所述第一传热轴主体21之间的所述间隙23内及所述第二密封空腔221内。

在又一示例中，如图4所示，所述热超导传热轴2包括：第一传热轴主体21，所述第一传热轴主体21内形成有第一密封空腔211；第二传热轴主体22，所述第二传热轴主体22位于所述第一密封空腔211内，且与所述第一传热轴主体21之间具有间隙23；所述第二传热轴主体22固定于所述第一传热轴主体21上，所述第二传热轴主体22内形成有第二密封空腔221；所述第二传热轴主体22与所述第一传热轴主体21之间的间隙23构成所述热超导管路24，所述传热工质填充于所述第二传热轴主体22与所述第一传热轴主体21之间的所述间隙23内。

需要说明的是，在上述三个示例中，所述第一传热轴主体21及所述第二传热轴主体22均为散热管通过两端缩颈密封而成的结构，所述第二传热轴主体22的一端与所述第一传热轴主体21的一端通过缩颈后经由焊接方式焊接为一体结构，即所述第二传热轴主体22通过一端固定于所述第一传热轴主体21上。

在又一示例中，如图5所示，所述热超导传热轴2包括：第一传热轴主体21，所述第一传热轴主体21内形成有密封空腔212；第二传热轴主体22，所述第二传热轴主体22位于所述密封空腔212内，且与所述第一传热轴主体21之间具有间隙23；所述第二传热轴主体22固定于所述第一传热轴主体21上，所述第二传热轴主体22为实心结构；所述第二传热轴主体22与所述第一传热轴主体21之间的间隙23构成所述热超导管路24，所述传热工质填充于所述第二传热轴主体22与所述第一传热轴主体21之间的所述间隙23内。需要说明的是，在该示例中，所述第一传热轴主体21为散热管通过两端缩颈密封而成的结构。

需要说明的是，上述各示例中，所述第一传热轴主体21及所述第二传热轴主体22的材料均应为导热性良好的材料，优选地，本实施例中，所述第一传热轴主体21及所述第二传热轴主体22的材料均可以为铜、铜合金、铝、铝合金、钛或钛合金中的至少一种，即所述第一传热轴主体21及所述第二传热轴主体22的材料均可以为铜、铜合金、铝、铝合金、钛或钛合金，也可以为铜、铜合金、铝、铝合金、钛或钛合金中至少任意两种的组合。

需要进一步说明的是，所述传热工质经由灌装口8填充于所述热超导管路24内，在将所述传热工质填充于所述热超导管路24内之后，所述灌装口8密封，以将所述热超导管路24形成密封结构。

作为示例，所述第二传热轴主体22的长度方向与所述第一传热轴主体21的长度方向一致；且各传热轴主体内的密封空腔均沿传热轴主体的长度方向延伸。

作为示例，所述第二传热轴主体22的轴向中心线与所述第一传热轴主体21的轴向中心线相重合。

作为示例，所述热超导传热轴2为圆柱状热超导传热轴。

本发明的所述热超导传热轴2为热超导管式结构，所述热超导传热轴2可以与电机轴配合使用，由于热超导传热轴2采用热超导传热技术，具有高传热速率和高热流密度的特点，电机轴旋转时可以将热量快速传递到所述热超导传热轴的另一端，达到使电机轴快速降温的效果；又由于转子与电机轴直接接触固定，转子的热量可以通过所述电机轴及所述热超导传热轴快速散发出去，达到为转子快速降温的效果。

实施例二

请参阅图6，本发明还提供一种热超导传热轴的制备方法，所述热超导传热轴的制备方法适于制备如实施例一中所述的热超导传热轴，所述热超导传热轴的制备方法包括如下步骤：

1)提供第一散热管，所述第一散热管包括第一端及第二端，且所述第一散热管具有第一直径；

2)提供第二散热管，所述第二散热管包括第一端及第二端，且所述第二散热管具有第二直径，所述第二直径小于所述第一直径；

3)将所述第一散热管的两端及所述第二散热端的两端均进行缩颈处理，并分别将所述第一散热管的第一端及所述第二散热管的第一端密封；具体的，可以采用但不仅限于钎焊方式将所述第一散热管的第一端及所述第二散热管的第一端密封至不漏气；

4)将所述第二散热管的第一端自所述第一散热管的第二端插入所述第一散热管内，并将所述第二散热管的第一端插入至所述第一散热管的第一端；

5)向步骤4)得到的结构内充入传热工质并将所述第一散热管的第二端及所述第二散热管的第二端密封。

作为示例，所述第一散热管及所述第二散热管的材料均应为导热性良好的材料，优选地，本实施例中，所述第一散热管及所述第二散热管的材料均可以为铜、铜合金、铝、铝合金、钛或钛合金中的至少一种，即所述第一散热管及所述第二散热管的材料均可以为铜、铜合金、铝、铝合金、钛或钛合金，也可以为铜、铜合金、铝、铝合金、钛或钛合金中至少任意两种的组合。

在一示例中，步骤5)包括如下步骤：

5-1)将所述第一散热管的第二端与所述第一散热管的第二端固定，并将所述第一散热管的第二端密封；具体的，可以采用但不仅限于钎焊工艺将所述第一散热管的第二端密封至不漏气；

5-2)经由所述第二散热管的第二端向所述第二散热管内充入传热工质，并将所述第二散热管的第二端密封；具体的，可以采用但不仅限于钎焊工艺将所述第二散热管的第二端密封至不漏气。

在另一示例中，步骤5)包括如下步骤：

5-1)经由所述第一散热管的第二端向所述第一散热管内充入传热工质，并经由所述第二散热管的第二端向所述第二散热管内充入传热工质；

5-2)将所述第一散热管的第二端与所述第一散热管的第二端固定，并将所述第一散热管的第二端及所述第二散热管的第二端密封；具体的，可以采用但不仅限于钎焊工艺将所述第一散热管的第二端及所述第二散热管的第二端密封至不漏气。

在又一示例中，步骤5)包括如下步骤：

5-1)经由所述第一散热管的第二端向所述第一散热管内充入传热工质；

5-2)将所述第一散热管的第二端与所述第一散热管的第二端固定，并将所述第一散热管的第二端及所述第二散热管的第二端密封；具体的，可以采用但不仅限于钎焊工艺将所述第一散热管的第二端及所述第二散热管的第二端密封至不漏气。

需要说明的是，所述第一散热管两端经过缩颈处理并密封后即构成实施例一中所述的第一传热轴主体21，所述第二散热管两端经过缩颈处理并密封后即构成实施例一中所述的第二传热轴主体22。

实施例三

请参阅图7，本发明还提供一种具有热超导传热轴的电动机，所述具有热超导传热轴的电动机包括：电机轴3，所述电机轴3内沿其轴向设有安装盲孔31；如实施例一中所述的热超导传热轴2，所述热超导传热轴2插入并固定于所述安装盲孔31内。

作为示例，所述电动机还包括：机座4；转子5，所述转子5位于所述机座4内，且固定于所述电机轴2的外围，适于在所述电机轴3的带动下旋转；定子6，所述定子6位于所述机座4内，且位于所述转子5的外围；所述定子6固定于所述机座4的内壁上。

作为示例，所述热超导传热轴2的插入端沿所述电机轴3的轴向贯穿所述转子5所在的区域，所述热超导传热轴2的另一端延伸至所述机座4的外侧。

作为示例，所述机座4内还设有水冷冷却回路7，所述水冷冷却回路7用于为所述定子6散热。

综上所述，本发明提供一种热超导传热轴、具有热超导传热轴的电动机及制备方法，所述热超导传热轴与电机轴配合使用，适于为所述电机轴散热；所述热超导传热轴为热超导管式结构，所述热超导传热轴内设有热超导管路，所述热超导管路为封闭管路，所述热超导管路内填充有传热工质。本发明的所述热超导传热轴为热超导管式结构，所述热超导传热轴可以与电机轴配合使用，由于热超导传热轴采用热超导传热技术，具有高传热速率和高热流密度的特点，电机轴旋转时可以将热量快速传递到所述热超导传热轴的另一端，达到使电机轴快速降温的效果；又由于转子与电机轴直接接触固定，转子的热量可以通过所述电机轴及所述热超导传热轴快速散发出去，达到为转子快速降温的效果。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。