CN102255430A - 超导散热电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超导散热电机，大大提高冷却能力，功率密度大，体积小，重量轻，效率高。包括有机壳部件、定子部件和转子部件；所述机壳部件包括有管道状的机壳，定子部件和转子部件位于机壳的内腔中；其中：所述超导散热电机还包括有超导散热液冷却***；机壳的体壁中，设置有储液腔；所述超导散热液冷却***包括有散热器、散热风扇以及连接所述散热器和储液腔的连接管；超导热液***于所述储液腔、散热器和连接管形成的密闭通道中。所述超导散热液冷却***包括有储液箱，与散热器连通并存储超导热液体。所述机壳的内腔具有前端开口和后端开口，前端盖将前端开口密闭，所述机壳的后端开口处，设置有后端盖将后端开口密闭。

Description

超导散热电机

技术领域

本发明属于电机的技术领域，涉及电机的冷却***，尤其是用冷却液冷却的大功率的超导散热电机。

背景技术

1)现在普通工业用电机的功率密度在0.5KW/kg左右，设计作为节能减排实施的纯电动车项目时，需要电机功率密度大于1.5Kw/kg的电机，这样同体积的电机功率提高了3倍，同时电机的热负荷也相应提高9倍，电机运行时产生的单位体积损耗就增大，引起电机各部分温度升高，这样直接影响到电机的寿命和运行的可靠性。

2)电机的提效和主动调温主要通过冷却套，尤其是通过液体冷却的冷却套而实现。现有技术的电机冷却解决方案是使冷却液沿着径向或轴向单向流过冷却套或冷却管。在此过程中，冷却液带走电机上的损耗热，借此可提高电机利用率，也就是可相对提高电机的可输出有效功率。

3)现有电机的冷却***，有采用风冷的，有采用液冷的。利用风或液体对流来进行冷却，但对于大功率电机来说，电机的体积大，冷却的效果较差。因此设计时只能选择采用较低的功率密度。

在现有技术中，电机冷却结构的设计技术人员沿用传统冷却设计观念，让冷却液在电机冷却***中循环，用对流的方式冷却电机，虽然这些技术能满足小功率电机(10kW左右)的冷却要求。但是对大功率电机来说，不利于提高电机的功率密度。所以，为进一步提高电机的有效功率输出，只有重新设计电机的冷却***，才能保证电机安全运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超导散热电机，大大提高冷却能力，功率密度大，体积小，重量轻，效率高。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

超导散热电机，包括有机壳部件、定子部件和转子部件；所述机壳部件包括有管道状的机壳，定子部件和转子部件位于机壳的内腔中；其中：所述超导散热电机还包括有超导散热液冷却***；机壳的体壁中，设置有储液腔；所述超导散热液冷却***包括有散热器、散热风扇以及连接所述散热器和储液腔的连接管；超导热液***于所述储液腔、散热器和连接管形成的密闭通道中。

所述超导散热液冷却***包括有储液箱，与散热器连通并存储超导热液体。

所述机壳的内腔具有前端开口和后端开口，前端盖将前端开口密闭，所述机壳的后端开口处，设置有后端盖将后端开口密闭。

综上，本发明的有益效果是：

本发明的超导散热电机，由于设置有超导散热液冷却***；机壳的体壁中，设置有储液腔；所述超导散热液冷却***包括有散热器、散热风扇以及连接所述散热器和储液腔的连接管；超导热液***于所述储液腔、散热器和连接管形成的密闭通道中。

超导热液体本身只是一种传热的介质，就好比是能量的运输工具，但传热速度是一般金属的几百倍。

超导热液体有成百上千种，是由于需要的不同，有低温、中温、高温之分。在零度以下换热就需要极低的沸点才能传热，如果用于超导暖气片，就需要20～30度启动的介质；如果用于家庭采暖，范围在五六十度到一百度左右，则可用40～55度相变的超导液；如果用于烘干，就需要100～300度以上的相变材料做介质。根据不同的需要，用不同的材料进行配制，才能达到预定的效果

超导热液体是一种快速传热高效换热新技术，广泛应用于工业农业机械化工的取暖烘烤致热致冷机械加工，余热回收，塑料大棚，太阳能等多个领域.超导液有有机溶液，无机溶液，有无机混合溶液。

因此本发明提供一种适合电机的冷却新方法，即采用超导热液技术，密闭通道中循环流动形式地装满超导热液体，超导热液体很快把工作电机内部热源产生的热量传送到了散热器上，散热器在风扇的作用下，很快散热。超导热液的导热速度是一般金属的几千倍，这样很快把工作电机内部热源产生的热量传送到了散热器上，从而大大提高冷却能力。工作电机内部热源产生的热量在零点几秒内就传送到了散热器上，由于散热器有足够的散热能力，改善电机的冷却条件，保证高功率密度电机的实现，同时降低电机运行温升。采用该效率高的电机冷却***结构，便于设计出功率密度大，体积小，重量轻，效率高的电机。

附图说明

图1是本发明超导散热电机的实施例一的整体结构示意图；

图2是本发明超导散热电机的实施例二的整体结构示意图；

图3是本发明超导散热电机的散热风扇的整体结构示意图；

图4是本发明超导散热电机的散热风扇的剖视结构示意图；

图5是本发明超导散热电机的后端盖的剖视结构示意图；

图6是本发明超导散热电机的后端盖的整体结构示意图；

图7是本发明超导散热电机的实施例一的机壳结构示意图；

图8是图7的A-A剖视结构示意图；

图9是本发明超导散热电机的实施例二的机壳结构示意图；

图10是本发明超导散热电机的实施例二的机壳剖视结构示意图；

图11是本发明超导散热电机的散热器剖视结构示意图；

图12是本发明超导散热电机的散热器俯视结构示意图；

图13是本发明超导散热电机的散热器侧视结构示意图。

附图标记说明：

1、机壳，2、前端盖，3、后端盖，4、连接管，5、散热器，6、散热风扇，7、储液箱，8、储液腔，9、转子部件，10、定子部件，11、储液孔，12、第一组螺旋管，13、进液口，14、出液口，15、密封圈，16、放液管，81、第二储液腔，82、第二组螺旋管。

具体实施方式

本发明公开了一种超导散热电机，如图1、2，包括有机壳部件、定子部件和转子部件；所述机壳部件包括有管道状的机壳1，定子部件10利转子部件9位于机壳1的内腔中；其中：所述超导散热电机还包括有超导散热液冷却***；机壳1的体壁中，设置有储液腔；所述超导散热液冷却***包括有散热器5、散热风扇6以及连接所述散热器5和储液腔的连接管4；超导热液***于所述储液腔、散热器5和连接管4形成的密闭通道中。

所述超导散热液冷却***包括有储液箱7，与散热器5连通并存储超导热液体。

所述机壳1的内腔具有前端开口和后端开口，前端盖2将前端开口密闭，所述机壳1的后端开口处，设置有后端盖3将后端开口密闭。

实施例一：

如图1、5、6、7、8，所述机壳1包括有内腔，定子部件10固定在所述机壳1的内腔中；转子部件9位于所述定子部件10的中部。

机壳1的体壁中，沿着轴向设置有两个以上的彼此独立的储液孔11均贯穿所述机壳1的体壁的前、后端，形成储液腔8；所述储液腔8连接有进液口和出液口，分别通过多根连接管4与散热器5密闭连通。

所述连接管4可采用不锈钢管。

优选地，机壳1的体壁中，沿着轴向设置有多个的彼此独立的储液孔11均贯穿所述机壳1的体壁的前、后端，所述储液孔11沿着圆周方向均布。

所述进液口和出液口设置在机壳1的端部靠近后端盖3的区域，后端盖3和机壳1之间通过密封圈15进行密闭。

储液箱7与散热器5之间通过放液管16密闭连通。

如图11、12、13，散热器5采用一种平板式换热器，包括有散热管和散热片。

本实施例的超导散热电机，采用超导液冷却结构，电机的冷却***包括机壳，两个端盖，若干个连接管，一个散热器，一个储液箱，再加一个散热风扇。在电机机壳上有若干个孔，机壳上的孔通过连接管与散热器相连。这些相连部件的空腔内，装满超导热液体，超导热液体很快把工作电机内部热源产生的热量传送到了散热器上，散热器在风扇的作用下，很快散热。

实施例二：

如图2、9、10所示，为了确保结构紧凑，本实施例中，散热器5紧靠机壳1安装在机壳1的外部；散热风扇6位于机壳1的端部外侧。

机壳1的体壁中，镶嵌有第一组螺旋管12，形成第二储液腔81；所述储液腔81连接有进液口13和出液口14，分别通过连接管4与散热器5的散热管密闭连通。

储液箱7位于散热器5的上方，与散热器5的散热管密闭连通。

特别地，如果电机功率为几百或几千千瓦时，在电机的线圈两端部还要各增加一组螺旋管，以提高电机的冷却能力，即为了提高散热效率，在定子部件10的线圈两端部还要各增加第二组螺旋管82，与散热器的散热管密闭连通。

本实施例的超导散热电机，采用超导液冷却结构，电机的冷却***包括机壳，两个端盖，若干个连接管，一个散热器装在电机的上部，散热器内的散热管与螺旋管相连，螺旋管嵌在机壳1的体壁中。同时在散热器的上方装一个储液箱，储液箱也同散热管相连。在电机的线圈两端部还要各增加一组螺旋管，也同散热器相连。这些相连部件的空腔内，装满超导热液体，超导热液体很快把工作电机内部热源产生的热量传送到了散热器上，散热器在风扇的作用下，很快散热。

如图3、4，散热风扇6采用一种轴流风扇。

上述所列具体实现方式为非限制性的，对本领域的技术人员来说，在不偏离本发明范围内，进行的各种改进和变化，均属于本发明的保护范围。例如，超导热液体的种类，机壳、端盖、连接管、散热器、储液箱和散热风扇等各部件的具***置的变化。

Claims (10)

1.超导散热电机，包括有机壳部件、定子部件和转子部件；所述机壳部件包括有管道状的机壳(1)，定子部件(10)和转子部件(9)位于机壳(1)的内腔中；其特征在于：所述超导散热电机还包括有超导散热液冷却***；机壳(1)的体壁中，设置有储液腔；所述超导散热液冷却***包括有散热器(5)、散热风扇(6)以及连接所述散热器(5)和储液腔的连接管(4)；超导热液***于所述储液腔、散热器(5)和连接管(4)形成的密闭通道中。

2.根据权利要求1所述的超导散热电机，其特征在于：所述超导散热液冷却***包括有储液箱(7)，与散热器(5)连通并存储超导热液体。

3.根据权利要求2所述的超导散热电机，其特征在于：所述机壳(1)的内腔具有前端开口和后端开口，前端盖(2)将前端开口密闭，所述机壳(1)的后端开口处，设置有后端盖(3)将后端开口密闭。

4.根据权利要求2所述的超导散热电机，其特征在于：所述机壳(1)包括有内腔，定子部件(10)固定在所述机壳(1)的内腔中；转子部件(9)位于所述定子部件(10)的中部。

5.根据权利要求3或4所述的超导散热电机，其特征在于：所述机壳(1)的体壁中，沿着轴向设置有两个以上的彼此独立的储液孔(11)均贯穿所述机壳(1)的体壁的前、后端，形成储液腔(8)；所述储液腔(8)连接有进液口和出液口，分别通过多根连接管(4)与散热器(5)密闭连通。

6.根据权利要求5所述的超导散热电机，其特征在于：所述机壳(1)的体壁中，沿着轴向设置有多个的彼此独立的储液孔(11)均贯穿所述机壳(1)的体壁的前、后端，所述储液孔(11)沿着圆周方向均布。

7.根据权利要求6所述的超导散热电机，其特征在于：所述进液口和出液口设置在机壳(1)的端部靠近后端盖(3)的区域，后端盖(3)和机壳(1)之间通过密封圈(15)进行密闭；储液箱(7)与散热器(5)之间通过放液管(16)密闭连通。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的超导散热电机，其特征在于：所述散热器(5)紧靠机壳(1)安装在机壳(1)的外部；散热风扇(6)位于机壳(1)的端部外侧。

9.根据权利要求8所述的超导散热电机，其特征在于：所述机壳(1)的体壁中，镶嵌有第一组螺旋管(12)，形成储液腔(81)；所述储液腔(81)连接有进液口(13)和出液口(14)，分别通过连接管(4)与散热器(5)的散热管密闭连通。

10.根据权利要求9所述的超导散热电机，其特征在于：所述定子部件(10)的线圈两端部各设置有第二组螺旋管(82)，与散热器的散热管密闭连通。

Images