一种加设散热腔的循环水冷电的制造方法
【专利摘要】为了解决风冷的技术简单但效果较差，氢冷、双水内冷的效果良好但技术复杂，难以普及的技术问题，提供一种加设散热腔的循环水冷电机，其特征是：在电机转子的二端与转子同轴刚性地设置前散热腔和后散热腔，改传统转子上的实心导条为空心导条，延长其二端，分别插入前散热腔及后散热腔中，并牢固绝热连接，使空心导条与前散热腔及后散热腔形成一个密闭地连通体，并于其中充满水或其他一定量载热介质，前散热腔与后散热腔分别贴紧转子的两端并与转子同轴固连。本发明不但能很好的控制电机的温升，提高电机运作性能与机电转换效率，而且还具有结构简单、成本低廉、易于普及。
【专利说明】一种加设散热腔的循环水冷电机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机电装置，尤其是一种加设散热腔的循环水冷电机。
【背景技术】
[0002]目前，公知的电机散热有风冷、氢冷、双水内冷等技术。风冷的技术简单但效果较差，氢冷、双水内冷的效果良好但技术复杂，难以普及。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是解决风冷的技术简单但效果较差，氢冷、双水内冷的效果良好但技术复杂，难以普及的技术问题，提供一种内循环水冷电机。
[0004]所述的一种加设散热腔的循环水冷电机，其特征是:在电机转子的二端与转子同轴刚性地设置前散热腔和后散热腔，改传统转子上的实心导条为空心导条，延长其二端，分别插入前散热腔及后散热腔中，并牢固绝热连接，使空心导条与前散热腔及后散热腔形成一个密闭地连通体，并于其中充满水或其他一定量载热介质，前散热腔与后散热腔分别贴紧转子的两端并与转子同轴固连。
[0005]所述的加设散热腔的循环水冷电机，其特征是:前散热腔(6)及后散热腔(7)外侧面与散热腔一体的设置着一定数量的沿半径向的散热栅。
[0006]所述的加设散热腔的循环水冷电机，其特征是:前散热腔与后散热腔内沿半径向设置有加速管，并与导条联通，每一根导条只有一端连有加速管，相间设置，加热管外包绝热层。
[0007]本发明的有益效果是:不但能很好的控制电机的的温升，提高电机运作性能与机电转换效率，而且还具有结构简单、成本低廉、易于普及。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0009]附图1是本发明的结构示意图；图2为温度反馈图。
[0010]其中1.转子转轴；2.前端环；3.空心导条；4.后端环；5.加速管；6.前散热腔；7.后散热腔。
【具体实施方式】
[0011]如说明书附图图1所示，在电机转子的二端与转子同轴刚性地设置前散热腔(6)和后散热腔(7)，改传统转子上的实心导条为空心导条(3)，延长其二端，分别插入二个散热腔中，并牢固绝热连接，使空心导条(3)与前散热腔(6)及后散热腔(7)形成一个密闭地连通体，并于其中充满水或其他一定量载热介质，两散热腔分别贴紧转子的两端并与转子同轴固连。前散热腔(6)及后散热腔(7)用导热性能及机械性能良好的紫铜制做，成薄圆柱体，以中型电机为例，轴向厚度约为2cm,壁厚3mm,半径与转子半径等大，贴紧转子并与转子同轴刚性固装。
[0012]前散热腔(6)及后散热腔(7)外侧面与散热腔一体的设置着一定数量的沿半径向的散热栅。轴向高度约2cm。
[0013]上述装置较严格的尺寸限制，是为了在不改变现有电机机壳的条件下，散热腔能顺利的安装进机壳。当然，如果空间允许散热是越大，散热效果越好。
[0014]散热栅的设置目的是要产生以下两个作用:1、加大散热面积而加速散热；2、扇出离心风，吹向定子线包并使之降温。
[0015]关于空心导条(3)，先用内径4mm导热、导电性能良好的紫铜管镶钳在转子上的导条槽内，然后用熔化液态紫铜浇铸而成。
[0016]延长空心导条(4)的两端，分别插入前散热腔(6)、后散热腔(7)并与腔壁牢固密封连接，使空心导条(3)与前散热腔(6)后散热腔(7)形成一个封闭的连通空腔，并在这个空腔中充满水或其他载热介质。水的沸点较高不易利用气化潜热，要利用其对流传热，要充满。其他介质如氟利昂等沸点较低，利用其气化输热效果会更好。但不能充满，最好是充满量 1/4~1/3。
[0017]以下以水为例介绍:为了把空心导条上产生的焦耳电热尽快的输入到前散热腔
(6)后散热腔(7)去散热，这就需要水等载热介质加快对流循环。为此在散热腔中设置加速管(5)。它是用导热性能良好的紫铜管制作，外包绝热材料。长约为散热腔半径的4/5，沿前散热腔(6)后散热腔(7)半径向固定。其背离轴心的一端直角弯折与伸入散热腔的空心导条③焊接连通。
[0018]转子上有许多空心导条(3)，每一根导条只有一端焊连有加速管，相邻的导条，分别在前散热腔(6)后散热腔(7)中与 加速管(5) —一对应相间焊连。
[0019]对于每根空心导条(5) 二端分别通触的是前散热腔(6)、后散热腔(7)中的水与加速管(5)中的水。当转子高速运转、空心导条(3)上产生的焦耳电热将使加速管(5)中的水以较快的速度升温，其密度(比重)将相对较小。
[0020]这样在每一根空心导条(3)的二端都会产生一定的离心压力差。
[0021]由于高速旋转而产生的强大的离心作用(离心力可达重力的几百深知上千倍)加速管(5)中,密度较小的热水将“浮”向轴心,并溢流入前散热腔(6)、后散热腔(7)，而密度较大的冷水将“沉压”向前散热腔(6)及后散热腔(7)的周边，并继续“压”向空心导条(3)中，形成对流循环。其路线是:空心导条(3)—加速管(5)—散热腔(6)—空另一侧心导条
(4)—另一侧加速管(5) —前散热腔(6)及后散热腔(7)，完成一个循环。水在空心导条(3)中吸热在前散热腔(6)及后散热腔(7)中散热。
[0022]只要转子一开始转动，空心导条(3)的压力差也随之形成，继而就会雪崩式的加大成较大的压力差，使空心导条(3)中的水向有加速管的一端单向加速流动，进而使整个连通腔中自勺水形成快速循环对流状态。
[0023]关于压差的粗略理论计算是:ΔΡ = ρ冷ah-p热ah
=h ( P 冷一P 热)a
=h (P 冷_p 热)(2πη)2;τ/2。
[0024]P *:是前散热腔(6)后散热腔(7)中凉水的平均密度。
[0025]P a:是加速管⑤中热水的平均密度。[0026]α:是散热腔⑥⑦及加速管⑤中水的平均向心加速度。
[0027]h:是散热腔⑥⑦水的深度。
[0028]r:是散热腔⑥⑦的半径。
[0029]η:是散热腔⑥⑦的转速(r/s)。
[0030]对于中型电机,如果令h ^ R=0.2m。
[0031]ρ 冷-ρ 热=ρ 冷/100 ~0.01XlX103=10kg/m3 (由实验知水在 10°C ~30°C时，密度减小0.01)。
[0032]令n=50r/s,则 η Λ F = 0.2X 10X (100 π )2 X0.2/2=20000Pa，它相当于在静态时，2m高的水柱产生的压力(压强)，这个压差就是推动水循环的动力。
[0033]在这里:(23in)2r/2 =(2π X 50)2 Χ0.2/2 = 10000 ? 9.8，故忽略了重力。
[0034]据有关研究可知:一般的金属材料、当温度从0°C— 200°C时，其电阻将有近一倍的增加。显然，上述的循环水流对控制导条(3)因温升面增大电阻将会起到明显的抑制作用，与传统电动机相比进而将引发如图2所示的反馈。
[0035]再则因循环对流把转子的温度控制在了较低的水平以内，故它能吸收定子传递过来的热量，这样对整个电机的温控又是一个积极有利的因素。
[0036]在电机运转时，在导条上产生的焦耳电热通过水循环进入二个散热腔散热。为提高散热腔的散热效率，且能把散热腔装入传统电机的机壳内，(以中型电机为例)散热腔要做成薄圆柱形，轴向厚度2cm，半径与转子等大并贴紧安装。同时在腔体的外侧面沿半径方向设置一定数量的散热栅，轴向高约1.5-2cm。(当然，如果空间许可，腔体可尽可能的做大)。为使输热介质水加快循环对流，还要在散热腔内设置加速管。所谓加速管就是一根导热性能良好的金属管，外包绝热层，长度约为散热腔半径的五分之四并沿半径向安装。并将其背离轴心的一端折成直角，与伸入散热腔中的空心导条连通。每一根空心导条只有一端与一根加速管相连接。当某一根空心导条伸入前散热腔的一端连有加速管时，则它相邻的一根应在后散热腔中与一根加速管相连接，全部空心导条与加速管都这样对应相间设置。在整个连通体中加满水或其他一定量介质后牢固密封。如果为了进一步简化装置而更加易于推广普及，本发明可只在电机转子的后端设置一个散热腔。把转子前端的端环也像导条一样做成空心端环，并与空心导条连通，形成水流循环通路。
[0037]为了进一步简化装置，便于与传统电机相配套，而使本发明更易于普及，可只设置电机后端的一个后散热腔(7)面不设前散热腔(6)，沟通水流回路的任务由前空心端环担任。空心前端环的制作法同空心导条(3)同，只不过这样做的结果，虽然简化了设置，方便了安装，却降低了本发明的输热及散热能力。
【权利要求】
1.一种加设散热腔的循环水冷电机，其特征是:在电机转子的二端与转子同轴刚性地设置前散热腔和后散热腔，改传统转子上的实心导条为空心导条，延长其二端，分别插入前散热腔及后散热腔中，并牢固绝热连接，使空心导条与前散热腔及后散热腔形成一个密闭地连通体，并于其中充满水或其他一定量载热介质，前散热腔与后散热腔分别贴紧转子的两端并与转子同轴固连。
2.根据权利要求1所述的加设散热腔的循环水冷电机，其特征是:前散热腔(6)及后散热腔(7)外侧面与散热腔一体的设置着一定数量的沿半径向的散热栅。
3.根据权利要求1所述的加设散热腔的循环水冷电机，其特征是:前散热腔与后散热腔内沿半径向设置有加速管，并与导条联通，每一根导条只有一端连有加速管，相间设置，加热管外包绝热层。
【文档编号】H02K1/32GK103516085SQ201310088963
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年3月20日 优先权日:2013年3月20日
【发明者】马影毅, 马跃峰, 曲长春, 李红云 申请人:洛阳希诺能源科技有限公司