一种新型磁悬浮鼓风机中永磁电机冷却结构

1.本发明属于磁悬浮鼓风机领域，具体涉及一种高温高速永磁电机的冷却结构。


背景技术：

2.现有永磁电机冷却主要分为水冷和风冷，以及水冷和风冷的混合结构，风冷结构简单，但达到的效果较水冷差很多。水冷因为水的比热容比较大，其冷却效果比风冷效果好，但水冷结构较难设计。传统水冷一般为机壳水冷，永磁电机中定子绕组的热量是较高的，机壳水冷没法有效的降低定子绕组带来的热量，尤其是对永磁体而言，高温会导致永磁体退磁，影响电机的运转性能。


技术实现要素：

3.本发明提出一种高温高速永磁电机的冷却结构，其目的是解决现有冷却结构散热效果差、结构复杂，影响永磁体性能等问题。为解决这种问题，本发明的技术方案如下：一种磁悬浮鼓风机中永磁电机冷却结构，其结构包括电机本体和设置于电机本体上的冷却结构，电机本体包括定子铁心a、定子绕组、转子、定子铁心b、定子铁心c、永磁体、转子轴套、水道、定子槽、通气孔，冷却结构包括注水管a、注水板、出水管a、注水管b、出水管b，所述定子铁心a和所述定子铁心c内部为中空带壳设计，所述定子铁心a和所述定子铁心c内部铺有所述水道，所述定子铁心b上设有所述通气孔，所述定子铁心a、所述定子铁心b和所述定子铁心c通过所述注水板连接，所述注水板共有两个，第一个所述注水板与所述注水管a、所述出水管a连接，第二个所述注水板与所述注水管b、所述出水管b连接，所述定子铁心a、所述定子铁心b和所述定子铁心c均设有所述定子槽，所述定子绕组设置在所述定子槽内，所述转子轴套上设置有所述转子，所述转子上放置所述永磁体。
4.所述定子铁心a和所述定子铁心c中所述水道通过所述注水板互通，所述注水管a和所述出水管a通过所述注水板与所述水道连接，所述定子铁心b上设有12个所述通气孔，所述通气孔下端与所述转子连接。
5.所述注水管a和所述注水管b分别注入冷水，所述出水管a和所述出水管b分别排水。
6.所述定子绕组均匀缠绕在所述定子槽。
7.所述通气孔在电机高速运转过程中可有效与所述转子进行换气。
8.所述水道分布于整个所述定子铁心a和所述定子铁心b，所述定子绕组缠绕处也分布所述水道。
9.所述注水管分布两个所述水道入口，所述注水管a和所述注水管b贯通，所述出水管a和所述出水管b贯通，所述注水板连接所述注水管a和所述出水管a，另一组所述注水板连接所述注水管b和所述出水管b，所述定子铁心a和所述定子铁心c内部有循环水流通。
10.所述转子和所述定子铁心a、所述定子铁心b和所述定子铁心c之间有一定空隙。
11.有益效果：
12.永磁电机中定子绕组热量是较高的，与现有技术相比，本发明的冷却机构，通过设置所述水道和所述注水板，缩短冷却剂与热量的距离，冷却效率高。其中较难被冷却的所述定子绕组，通过所述定子铁心a和所述定子铁心c与所述水道接触，能够直接把热量传递给所述水道，进而通过所述水道内循环的冷却水排出到电机外部。根据冷却定率，以更短的距离贴近热源可以得到更好的冷却效果。
13.本发明中，通过缩短所述定子绕组的传热路径，使在冷却过程中阻断热量传递的热阻降低，提高所述定子绕组向电机外部传递的热量，从而达到电机冷却的效果。
14.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
附图说明
15.图1是本发明所述一种新型磁悬浮鼓风机中永磁电机冷却结构装置图。
16.图2是定子区域结构图。
17.图3是注水系统结构图。
18.图4是水道剖面视图
19.图5是传统水冷结构下定子绕组和永磁体温度云图
20.图6是本发明结构下定子绕组和永磁体温度云图
21.附图标记分别为：1、定子铁心a；2、定子绕组；3、转子；4、注水管a；5、注水板；6、出水管a；7、定子铁心b；8、定子铁心c；9、永磁体；10、转子轴套；11、注水管b；12、出水管b；13、水道；14、定子槽；15、通气孔
具体实施方式
22.面结合附图，通过实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：如附图1所示，所述定子铁心a(1)和所述定子铁心c(8)内部铺有所述水道(14)，所述定子铁心b(7)上设有所述通气孔(15)，所述定子铁心a(1)、所述定子铁心b(7)和所述定子铁心c(8)通过所述注水板(5)连接，所述注水板(5)共有两个，第一个所述注水板(5)与所述注水管a(4)、所述出水管a(6)连接，第二个所述注水板(5)与所述注水管b(11)、所述出水管b(12)连接，所述定子铁心a(1)、所述定子铁心b(7)和所述定子铁心c(8)均设置有所述定子槽(14)，所述定子绕组(2)设置在所述定子槽(14)内，所述转子轴套(10)上设置有所述转子(3)，所述转子(3)上安置所述永磁体(9)，所述定子绕组(2)均匀缠绕在所述定子槽(14)，所述转子(3)与所述定子铁心a(1)、所述定子铁心b(7)和所述定子铁心c(8)之间有通风间隙。
23.所述定子铁心a(1)和所述定子铁心c(8)中所述水道(13)通过所述注水板(5)互通，所述注水管a(4)和所述出水管a(6)通过所述注水板(5)与所述水道(13)连接，所述定子铁心b(7)上设有12个所述通气孔(15)，所述通气孔(15)下端与所述转子(3)连接。
24.如图2所示，所述通气孔(15)在电机高速运转过程中可有效与所述转子(3)进行换气。
25.如图3所示，所述注水管a(4)和所述注水管b(11)分别注入冷水，所述出水管a(6)和所述出水管b(12)分别排水，所述定子铁心a(1)和所述定子铁心c(8)内部冷却水流通。
26.如图4所示，所述定子槽(14)两侧含有所述水道(13)。
27.通过ansys fluent有限元软件分别对传统水冷结构和本发明冷却结构进行流固耦合仿真，仿真结果如图5-6所示，结果表明，本发明冷却结构中定子绕组温度较传统水冷降低9℃，本发明冷却结构中永磁体温度较传统水冷降低9.7℃。
28.根据牛顿冷却定律，本发明中，所述定子绕组通过所述定子铁心a(1)和定子铁心c(8)与所述水道(13)近距离接触，通过所述水道(13)的设计增大了流体与固体接触面积，缩短所述定子绕组(2)的传热路径，使在冷却过程中阻断热量传递的热阻降低，提高定子绕组向电机外部传递的热量，从而达到电机冷却的效果。


技术特征：
1.一种新型磁悬浮鼓风机中永磁电机冷却结构，其特征在于：包括电机本体和设置于电机本体上的冷却结构，电机本体包括定子铁心a(1)、定子绕组(2)、转子(3)、定子铁心b(7)、定子铁心c(8)、永磁体(9)、转子轴套(10)、水道(13)、定子槽(14)、通气孔(15)，冷却结构包括注水管a(4)、注水板(5)、出水管a(6)、注水管b(11)、出水管b(12)，所述定子铁心a(1)和所述定子铁心c(8)内部为中空带壳设计，所述定子铁心a(1)和所述定子铁心c(8)铺有所述水道(14)，所述定子铁心b(7)上设有所述通气孔(15)，所述定子铁心a(1)和所述定子铁心b(7)通过所述注水板(5)连接，所述注水板(5)共有两个，第一个所述注水板(5)与所述注水管a(4)、所述出水管a(6)连接，第二个所述注水板(5)与所述注水管b(11)、所述出水管b(12)连接，所述定子铁心a(1)、所述定子铁心b(7)和所述定子铁心c(8)均设置有所述定子槽(14)，所述定子绕组(2)设置在所述定子槽(14)内，所述转子轴套(10)上设置有所述转子(3)，所述转子(3)上安置所述永磁体(9)。2.根据权利要求1所述的新型磁悬浮鼓风机中永磁电机冷却机构，其特征在于：所述定子铁心a(1)和所述定子铁心c(8)中所述水道(13)通过所述注水板(5)互通，所述注水管a(4)和所述出水管a(6)通过所述注水板(5)与所述水道(13)连接，所述定子铁心b(7)上设有12个所述通气孔(15)，所述通气孔(15)下端与所述转子(3)连接。3.根据权利要求1所述的新型磁悬浮鼓风机中永磁电机冷却机构，其特征在于：所述注水管a(4)和所述注水管b(11)分别注入冷水，所述出水管a(6)和所述出水管b(12)分别排水。4.根据权利要求1所述的新型磁悬浮鼓风机中永磁电机冷却机构，其特征在于：所述定子绕组(2)均匀缠绕在所述定子槽(14)。5.根据权利要求1所述的新型磁悬浮鼓风机中永磁电机冷却机构，其特征在于：所述通气孔(15)在电机高速运转过程中可有效与所述转子(3)进行换气。

技术总结
本发明涉及一种新型磁悬浮鼓风机中永磁电机冷却结构，包括电机本体和注水冷却结构，旨在通过水的循环来降低电机温度，从而使永磁铁降低退磁风险。所述定子铁心A和所述定子铁心C中含有所述水道，所述定子铁心B、所述定子铁心A和所述定子铁心C通过所述注水板连接，所述注水板分别连接所述注水管A和所述出水管A，所述定子铁心B上设有所述通风孔，所述定子铁心A、所述定子铁心B和所述定子铁心C分别设有所述定子槽，所述定子绕组设置在所述定子槽内，所述定子铁心A与所述转子之间为空气隙，所述转子轴套上设置有所述转子，所述转子上固定所述永磁体。本发明适用于高速高温永磁电机，冷却效果好，有效降低永磁体退磁风险。有效降低永磁体退磁风险。


技术研发人员：赵海霞 刘航 葛峰 孙振菊
受保护的技术使用者：青岛科技大学
技术研发日：2022.07.19
技术公布日：2022/9/26