一种高速电机冷却系统的制作方法

1.本实用新型涉及机械设备的技术领域，特别涉及一种高速电机冷却系统。


背景技术：

2.微型燃气轮机驱动常规低速电机时，中间需要齿轮减速装置。常规低速电机和齿轮减速装置体积较大，运行时低速电机和齿轮减速装置中均会产生很大的温升，而且需要专门的冷却设备进行散热。这对于尺寸要求很高的微型燃气轮机来说往往存在许多问题，包括但不止于：
3.1-成本高：齿轮减速装置和冷却设备不仅增加了采购成本，而且低速电机和齿轮减速装置加上冷却设备的体积往往比微型燃气轮机的体积大，需要专门的场地和装配人员进行安装；
4.2-系统复杂：齿轮减速装置和外接冷却设备增加了整个系统的复杂程度，包括管路、驱动和连接部件等，使整个系统变得更加复杂。
5.3-稳定性下降：冷却设备和管路控制装置需要较高的控制精度，齿轮减速装置对润滑和密封的要求很高。齿轮减速装置和冷却设备自身的故障可能影响整个系统的平稳运行，降低了系统的稳定性。
6.4-效率低：常规低速电机的发电效率较低，齿轮减速装置会带来功率损失，而且时间越久功率损失越大，造成整个系统的效率低下。


技术实现要素：

7.本实用新型公开了一种高速电机冷却系统，用于减少了整个系统中的冷却设备，提高了整个系统的集成度，来达到降低高速电机的温度，提高了系统的稳定性。
8.为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
9.一种高速电机冷却系统，包括：
10.高速电机，所述高速电机包括机壳，所述机壳具有安装空间；
11.燃气轮机，与所述高速电机传动连接，所述燃气轮机包括外壳，所述外壳具有容纳空间；
12.其中，所述高速电机具有均与所述安装空间连通的冷却风进口和冷却风出口，所述冷却风出口位于朝向所述燃气轮机的一侧，所述冷却风进口位于远离所述燃气轮机的一侧，由所述冷却风进口至所述冷却风出口形成有供冷却风流通的冷却通道；
13.所述燃气轮机具有均与所述容纳空间连通的出风口和进风口，所述出风口位于朝向所述高速电机的一侧，所述出风口与所述冷却风进口连通，所述进风口与所述冷却风出口通过管路连通。
14.高速电机能够在较小的体积下，输出较高的功率，实现功率密度的大幅提高。燃气轮机与高速电机传动连接，通过燃气轮机直接驱动高速电机进行发电，减少了中间的齿轮传动装置，简化了系统结构，提高了系统稳定性。针对高速电机的体积小，温升大的问题，目
前大部分的高速电机采用转子通风的冷却措施，需要为高速电机配备专门的冷却系统，不仅需要额外的空间安装冷却设备，而且增加了系统的复杂程度和成本。为了解决上述问题，本实用新型提供了一种高速电机冷却系统，适配燃气轮机的高速电机，用于对高速电机进行冷却的冷却风从燃气轮机侧引入，高速电机具有均与安装空间连通的冷却风进口和冷却风出口，冷却风出口位于朝向燃气轮机的一侧，冷却风进口位于远离燃气轮机的一侧，由冷却风进口至冷却风出口形成有供冷却风流通的冷却通道，燃气轮机具有均与容纳空间连通的出风口和进风口，出风口位于朝向高速电机的一侧，出风口与冷却风进口连通，进风口与冷却风出口通过管路连通，冷却风从燃气轮机的出风口流经管路至高速电机中的冷却风进口进入高速电机中的安装空间内，冷却风流经高速电机冷却通道的冷却风从冷却风出口流出至燃气轮机的出风口，然后对高速电机后的冷却风进入燃气轮机的容纳空间中，减少了整个系统中的设备，提高了整个系统的集成度。
15.可选地，所述高速电机包括位于所述安装空间的主轴；
16.所述燃气轮机包括位于所述容纳空间的燃机轴、压气机和涡轮，所述压气机设置在所述燃机轴的一端，所述涡轮套设在所述燃机轴远离所述压气机的一端；
17.其中，所述主轴的一端与所述燃机轴靠近所述压气机的一端传动连接。
18.可选地，所述燃机轴和所述主轴通过联轴器连接。
19.可选地，所述冷却风进口设置有单向阀。
20.可选地，所述高速电机还包括：套设在所述主轴上的转子磁钢组件；
21.定子，所述定子位于所述安装空间内，所述定子具有安装孔，所述转子磁钢组件位于所述安装孔内，且所述定子远离所述安装孔的侧壁与所述机壳的内壁连接，所述定子和所述转子磁钢组件之间形成有间隙，自所述冷却风进口流经所述间隙至所述冷却风出口形成第一冷却通道。
22.可选地，沿所述主轴的长度方向在主轴主体上形成有主轴轴向通风孔；
23.自所述冷却风进口流经所述主轴轴向通风孔至所述冷却风出口形成第二冷却通道。
24.可选地，所述机壳上形成有沿所述主轴的延长方向排布的轴向通风道；
25.自所述冷却风进口流经所述轴向通风道至所述冷却风出口形成第三冷却通道。
26.可选地，所述高速电机还包括：均沿所述主轴的延伸方向排布的前轴头、前拉杆、后轴头、后拉杆；
27.所述主轴朝向所述联轴器的一端通过所述前拉杆与所述前轴头连接，所述前轴头与所述联轴器连接；
28.所述主轴远离所述联轴器的一端通过所述后拉杆与所述后轴头连接。
29.可选地，所述高速电机还包括：均沿所述主轴的延伸方向排布的前轴承座、前轴承套、前径向浮动轴承、后轴承座、后轴承套和后径向浮动轴承；
30.所述前径向浮动轴承套设在所述前轴头，所述前轴承套套设在所述前径向浮动轴承，所述前轴承座位于所述主轴朝向所述燃气轮机的一端，所述前轴承座套设在所述前轴承套，所述前轴承座远离所述前轴承套的外侧面安装在所述机壳上；
31.所述后径向浮动轴承套设在所述后轴头，所述后轴承套套设在所述后径向浮动轴承，所述后轴承座位于所述主轴远离所述燃气轮机的一端，所述后轴承座套设在所述后轴
承套，所述后轴承座远离所述后轴承套的外侧面安装所述机壳上。
32.可选地，所述冷却风出口设置在所述前轴承座上。
33.可选地，所述冷却风进口设置在所述后轴承座上。
34.可选地，所述机壳形成有水冷套。
附图说明
35.图1为本实用新型实施例提供的一种高速电机冷却系统的连接结构示意图；
36.图2为本实用新型实施例提供的一种高速电机冷却系统的燃气轮机的内部结构示意图；
37.图3为本实用新型实施例提供的一种高速电机冷却系统中的高速电机的内部结构示意图；
38.图4为对应图3中的x处的局部放大示意图；
39.图5为本实用新型实施例提供的一种高速电机冷却系统的冷却风的第一冷却通道的流通路径的结构示意图；
40.图6为本实用新型实施例提供的一种高速电机冷却系统的冷却风的第二冷却通道的流通路径的结构示意图；
41.图7为本实用新型实施例提供的一种高速电机冷却系统的冷却风的第三冷却通道的流通路径的结构示意图。
42.图中：a-高速电机；a1-安装空间；b-燃气轮机；b1-外壳；b2-容纳空间；1-水冷套；2-前轴承座；3-冷却风出口；4-前轴承套；5-前径向气浮轴承；6-前轴头；7-前拉杆；8-前锁紧螺母；9-振动传感器孔；10-支撑腿；11-水道；12-定子；13-转子磁钢组件；14-主轴；15-后轴承座；16-后轴承套；17-后径向气浮轴承；18-后拉杆；19-后轴头；20-主轴轴向通风孔；21-轴向通风道；22-单向阀；23-双卡套端直通管接头；24-吊环；25-间隙；26-机壳；27-密封槽；28-联轴器；29-压气机；30-燃烧室；31-涡轮；32-燃机轴；33-出风口；34-进风口；35-管路。
具体实施方式
43.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
44.高速电机a能够在较小的体积下，输出较高的功率，实现功率密度的大幅提高。在分布式发电系统中，也就是在用户现场或靠近用电现场配置较小的发电机组，燃气轮机b直接驱动高速电机a进行发电，减少了中间的齿轮传动装置，简化了本实用新型实施例提供的高速电机a冷却系统，提高了系统稳定性。针对高速电机a的体积小，温升大的问题，目前大部分的高速电机a采用转子通风的冷却措施，需要为高速电机a配备专门的冷却设备，不仅需要额外的空间安装冷却设备，而且增加了系统的复杂程度和成本。
45.本实用新型实施例提供一种高速电机a冷却系统，用于冷却高速电机a温度的冷却空气直接从燃机压气机29侧引出，减少了整个系统中的设备，提高了整个系统的集成度。
46.关于本实用新型实施例提供的一种高速电机a冷却系统的具体结构，如图1至图4所示，本实用新型实施例提供了一种高速电机a冷却系统，包括：
47.高速电机a，高速电机a包括机壳26，机壳26具有安装空间a1；
48.燃气轮机b，与高速电机a传动连接，燃气轮机b包括外壳b1，外壳b1具有容纳空间b2；
49.其中，高速电机a具有均与安装空间a1连通的冷却风进口和冷却风出口3，冷却风出口3位于朝向燃气轮机b的一侧，冷却风进口位于远离燃气轮机b的一侧，由冷却风进口至冷却风出口3形成有供冷却风流通的冷却通道；
50.燃气轮机b具有均与容纳空间b2连通的出风口33和进风口34，出风口33位于朝向高速电机a的一侧，出风口33与冷却风进口连通，进风口34与冷却风出口3通过管路35连通。
51.需要说明的是，高速电机a能够在较小的体积下，输出较高的功率，实现功率密度的大幅提高。燃气轮机b与高速电机a传动连接，通过燃气轮机b直接驱动高速电机a进行发电，减少了中间的齿轮传动装置，简化了系统结构，提高了系统稳定性。针对高速电机a的体积小，温升大的问题，目前大部分的高速电机a采用转子通风的冷却措施，需要为高速电机a配备专门的冷却系统，不仅需要额外的空间安装冷却设备，而且增加了系统的复杂程度和成本。为了解决上述问题，本实用新型提供了一种高速电机a冷却系统，适配燃气轮机b的高速电机a，用于对高速电机a进行冷却的冷却风从燃气轮机b侧引入，高速电机a具有均与安装空间a1连通的冷却风进口和冷却风出口3，冷却风出口3位于朝向燃气轮机b的一侧，冷却风进口位于远离燃气轮机b的一侧，由冷却风进口至冷却风出口3形成有供冷却风流通的冷却通道，燃气轮机b具有均与容纳空间b2连通的出风口33和进风口34，出风口33位于朝向高速电机a的一侧，出风口33与冷却风进口连通，进风口34与冷却风出口3通过管路35连通，冷却风从燃气轮机b的出风口33流经管路35至高速电机a中的冷却风进口进入高速电机a中的安装空间a1内，冷却风流经高速电机a冷却通道的冷却风从冷却风出口3流出至燃气轮机b的出风口33，然后对高速电机a后的冷却风进入燃气轮机b的容纳空间b2中，减少了整个系统中的设备，提高了整个系统的集成度。
52.关于高速电机a和燃气轮机b的具体结构，请参考图2-图4进行如下详细说明：
53.如图2所示和一并参考图3，为了方便理解，高速电机a靠近燃气轮机b的一侧作为前端，高速电机a远离燃气轮机b的一侧作为后端。
54.具体地，高速电机a包括位于安装空间a1的主轴14；
55.燃气轮机b包括位于容纳空间b2的燃机轴32、压气机29和涡轮31，压气机29设置在燃机轴32的一端，涡轮31套设在燃机轴32远离压气机29的一端；燃烧室30设置在燃气轮机b的外壳b1上；其中，主轴14的一端与燃机轴32靠近压气机29的一端传动连接。
56.也就是说，燃气轮机b中的涡轮31工作驱动压气机29转动，从而使得容纳空间b2中的冷却风从出风口33通过管路35流通至冷却风进口，为了保证冷却风不会倒流，影响从冷却风进口的冷却风进风量，则在冷却风进口设置有仅允许冷却风进入高速电机a的单向阀22。
57.通过燃气轮机b直接驱动高速电机a进行发电，也就是燃气轮机b的燃机轴32与高速电机a的主轴14通过联轴器28直接连接，减少了中间的齿轮传动装置，高速电机a能够在较小的体积下，输出较高的功率，实现功率密度的大幅提高。
58.为方便理解，如图5-图7所示，冷却通道包括第一冷却通道、第二冷却通道和第三冷却通道。具体地，定子12和转子磁钢组件13之间形成的间隙25作为第一冷却通道；主轴轴向通风孔20作为第二冷却通道；沿主轴14的延长方向排布的设置在机壳26上的轴向通风道21作为第三冷却通道。
59.继续参考图3，高速电机a还包括：套设在主轴14上的转子磁钢组件13；
60.位于安装空间a1内的定子12，定子12具有安装孔，转子磁钢组件13位于安装孔内，且定子12远离安装孔的侧壁与机壳26的内壁连接，定子12和转子磁钢组件13之间形成有间隙，自冷却风进口流经间隙25至冷却风出口3形成第一冷却通道。
61.在一些具体的实施方式中，定子12相对于机壳26固定，转子磁钢组件13随着主轴14相对定子12转动，在定子12和转子磁钢组件13之间形成有允许冷却风流通的间隙25，冷却风从定子12和转子磁钢组件13之间的间隙25流过，以达到对定子12和转子磁钢组件13的降温，从而保证高速电机a核心部件的温度。
62.在一些具体地实施方式中，沿主轴14的长度方向在主轴14本体上形成有主轴轴向通风孔20；
63.自冷却风进口流经主轴轴向通风孔20至冷却风出口3形成第二冷却通道。
64.具体地，关于主轴轴向通风孔20具体参考图4，冷却风从后拉杆18与主轴14之间的空隙进入主轴轴向通风孔20内，为了不影响主轴14强度，主轴轴向通风孔20并不设置在主轴14的轴心线方向，这样既满足对主轴14的冷却效果，又能保证主轴14的强度。
65.在一些具体的实施方式中，机壳26上形成有沿主轴14的延长方向排布的轴向通风道21；
66.自冷却风进口流经轴向通风道21至冷却风出口3形成第三冷却通道。
67.当冷却风从第三冷却通道流过时，冷却风实现了对定子12的散热，进而保证了对高速电机a整体的散热效果。
68.继续参考图3，高速电机a还包括：均沿主轴14的延伸方向排布的前轴头6、前拉杆7、后轴头19、后拉杆18；
69.主轴14朝向联轴器28的一端通过前拉杆7与前轴头6连接，前轴头6与联轴器28连接；
70.主轴14远离联轴器28的一端通过后拉杆18与后轴头19连接。
71.高速电机a还包括：均沿主轴14的延伸方向排布的前轴承座2、前轴承套4、前径向浮动轴承、后轴承座15、后轴承套16和后径向浮动轴承；
72.前径向浮动轴承套设在前轴头6，前轴承套4套设在前径向浮动轴承，前轴承座2位于主轴14朝向燃气轮机b的一端，前轴承座2套设在前轴承套4，前轴承座2远离前轴承套4的外侧面安装在机壳26上；
73.后径向浮动轴承套设在后轴头19，后轴承套16套设在后径向浮动轴承，后轴承座15位于主轴14远离燃气轮机b的一端，后轴承座15套设在后轴承套16，后轴承座15远离后轴承套16的外侧面安装机壳26上。
74.也就是说，在主轴14的两端中的前端通过前拉杆7与前轴头6可拆卸连接，且使得前轴头6与主轴14通过前锁紧螺母8相对固定，主轴14的后端通过后拉杆18与后轴头19可拆卸连接，且使得后轴头19与主轴14通过后锁紧螺母(图中未示出)相对固定。继续参考图3，
前轴头6的外表面通过前径向气浮轴承5与前轴承套4连接，使得前径向气浮轴承5相对于前轴承座2转动；同理，后轴头19的外表面通过后径向气浮轴承17与后轴承套16连接，使得后径向气浮轴承17相对于后轴承座15转动。
75.具体地，冷却风出口3设置在前轴承座2上。冷却风出口3直接与燃气轮机b的进风口34连通，从而将冷却风流经高速电机a后的二次风排入燃气轮机b中，以保证二次风的排出。
76.同样，冷却风进口设置在后轴承座15上。
77.为了提高本实用新型实施例提供的高速电机a冷却系统，对高速电机a的冷却效果，在机壳26形成有水冷套1，在机壳26上设置有双卡套端直通管接头23，通过双卡套端直通管接头23将冷却水通入水冷套1中，在水冷套1中具有水道11，水道11作为用于换热的水的流通通道。
78.具体地，在高速电机a的机壳26的底部还设置有支撑腿10，在燃气轮机b的外壳b1的底部也设置有支撑腿10。在高速电机a的机壳26的顶部设置有吊环24，方便对高速电机a进行运输，为了保证高速电机a的机壳26上水冷套1的密封性，还设置有密封槽27。
79.当然为了实时监测本实用新型实施例提供的一种高速电机a冷却系统的工作状态，则在该系统中设置有用于安装振动采集元件的振动传感器孔9。
80.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。