CN103151879A

CN103151879A - 一种液冷电机

Info

Publication number: CN103151879A
Application number: CN2013101128046A
Authority: CN
Inventors: 胡淼; 杨凯新
Original assignee: Tianjin Santroll Electric Automobile Technology Co Ltd
Current assignee: Tianjin Santroll Electric Automobile Technology Co Ltd
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2013-06-12

Abstract

本发明公布了一种液冷电机，定子铁芯（2）的两侧各具有一个密封罩，两个密封罩为环形结构，与电机壳体（1）的内壁、定子铁芯（2）的侧面共同形成密闭空间；两个密闭封罩通过定子铁芯（2）的外环壁或电机壳体内壁上具有若干凹槽（14）或输液管（10）相连通；电机壳体（1）上具有若干连通孔（15），连个密封罩通过连通孔（15）与输液管（10）和储液槽（11）相连；两个密封罩、电机壳体（1）、输液管（10）、散热器（9）、泵（8）、储液槽（11）形成液体流通回路。本发明旨在克服现有技术中整体浸油式、喷油式和过油式的冷却方法的缺陷，提出一种冷却效果佳、热阻值小、成本低的液冷电机结构。

Description

一种液冷电机

技术领域

本发明属于电机液冷领域，具体涉及一种采用定子绕组端部密封罩冷却的液冷电机。

背景技术：

电机工作时会产生大量的热，特别是大功率电机，发热量很大需要及时排出。电机根据冷却介质的不同可以分为气冷和液冷两大类，气冷技术由于气体的比热小冷却效果不佳，如果采用氢气冷却防爆等级和附加冷却装置等要求高，不易在中小型电机上普及。电机内液冷可以使发热体与导热油接触，大大减小绕组与流体之间的热阻链与热阻值，降低电机内部的温升。现有油循环内冷电机主要分为三种形式：整体浸油式（机壳内充满冷却油）、喷油式（利用喷嘴对电机转子叶片喷油从而形成油雾进行冷却）、过油式（对电机定子外表面过油冷却）。现有油循环内冷电机存在如下缺陷：（1）由于冷却油的密度较大，运动粘性系数高，由于转子整体浸在油中，在旋转时造成较大的摩擦损耗，特别是在高速时更加明显。（2）喷油式冷却方法，由于喷油嘴需要的油压较高因此油泵功率较大且叶片在高速搅动时的损耗也较大。（3）过油式主要对定子外壁进行过油冷却，少量油滴到转子叶片上对转子冷却，无法直接对发热量最大的绕组部分直接冷却，由于绕组与定子外壁间存在热阻因此导热效果也会被限制，并且电机壳开油槽导致生产成本较高。

发明内容：

本发明的目的是克服现有技术中的不足，采用内循环液冷电机技术方案，解决现有内冷电机冷却效果差，损耗大，成本高等问题，提供一种成本低、损耗小、冷却效果佳的液冷电机结构。

其技术方案为：

包括电机壳体、定子铁芯、定子绕组线圈、转子、转轴、前端盖、后端盖、泵、散热器、输液管、储液槽、轴承；定子铁芯的两侧各具有一个密封罩，分别为第一密封罩和第二密封罩，第一密封罩和第二密封罩为环形结构，环形的外环端固定在电机壳体的内壁上，环形的内环端固定在定子铁芯的侧面，第一密封罩、电机壳体的内壁、定子铁芯的侧面共同形成密闭空间；第二密封罩、电机壳体的内壁、定子铁芯侧面共同形成密闭空间；定子绕组线圈的两侧端部分别置于两个密封罩与电机壳体、定子铁芯的侧面所形成两个密闭空间中；两个密封罩通过定子铁芯的外环壁或电机壳体内壁上具有的若干凹槽或输液管相连通；第一密封罩、第二密封罩、电机壳体、输液管、散热器、泵、储液槽形成液体流通回路，电机壳体上具有若干连通孔，第一密封罩、第二密封罩通过连通孔与输液管和储液槽相连，从而连通至该液体流通回路中。

所述液冷电机采用水或冷却用油的作为冷却液。

所述第一密封罩和第二密封罩的环形结构的截面形状为L型或弧形。

两个密闭封罩通过定子铁芯的外环壁或电机壳体内壁上具有若干凹槽或输液管相连通时，凹槽连通方式和输液管连通方式可并存，即可同时使用凹槽和输液管进行连通；且当只使用输液管形成的分支进行连通时，每个密封罩与输液管的分支相连接的连通孔需要在电机壳体的另一端也具有连通孔与其对应。

两个密闭封罩通过输液管进行连通时，输液管在电机壳体的外部分为若干支，通过若干连通孔形成与两个密封罩的连通。

所述第一密封罩具有溢出孔或第二密封罩具有溢出孔或两个密封罩都具有溢出孔，溢出孔位于其所处的密封罩上部以及其所在一侧的轴承上方，电机壳体下部具有回流孔，溢出孔位于其所在一侧的轴承下方，回流孔与储液槽相连通。

第一密封罩或第二密封罩具有溢出孔，则其所在一侧的轴承为开放式轴承，液冷电机中的冷却液通过溢出孔溢出并淋至轴承上，最后经回流孔回流至储液槽内。

所述电机壳体上部开孔并安装有呼吸器，呼吸器与两个密封罩和电机壳体所形成的密闭空间相连通。

第一密封罩和第二密封罩通过焊接或胶固的方式固定在电机壳体的内壁以及定子铁芯的侧面上。

相比于传统的液冷电机，本发明具有显著的优点和有益效果，具体体现为：

1.该液冷电机采用定子端部绕组密封浸液换热，绕组与冷却液直接接触从而减小了热阻链，降低了热阻值，故而冷却效果更佳。

2.该液冷电机采用密封罩包裹冷却液，使得转子不与冷却液接触，从而减小了转子的机械损耗。

3.该液冷电机结构简单且易于生产，降低了液冷电机的成本。

附图说明

图1是本发明的液冷电机的实施例1的结构图；

图2是本发明的液冷电机的实施例2的结构图；

图3是本发明的液冷电机的实施例3的结构图；

图4是本发明的液冷电机的实施例4的结构图；

图5是本发明的液冷电机的实施例5的结构图。

具体实施方式

以下结合附图来叙述本发明的具体实施方式，以下结合附图对本发明实施例做进一步详述，以下关于本发明的实施方式的描述只是示例性，并不是为了限制本发明的所要保护的主题，对于本发明所描述的实施例还存在的其他在权利要求保护范围内的变化，都属于本发明所需要保护的主题。

如图1至图5所示，其中，1是电机壳体，2是定子铁芯，3是定子绕组线圈，4是转子，5是转轴，6是前端盖，7是后端盖，8是泵，9散热器，10是输液管，11是储液槽，12是第一密封罩，13是第二密封罩，14凹槽，15是连通孔，16是溢出孔，17是回流孔，18是轴承，19是呼吸器。

图1为实施例1的结构图，图1中的a图为该液冷电机的径向截面示意图，b图该液冷电机的轴向截面示意图。该液冷电机采用水或冷却用油的作为冷却液。该液冷电机包括电机壳体（1）、定子铁芯（2）、定子绕组线圈（3）、转子（4）、转轴（5）、前端盖（6）、后端盖（7）、泵（8）、散热器（9）、输液管（10）、储液槽（11）、轴承（18）。定子铁芯（2）的两侧各具有一个密封罩，分别为第一密封罩（12）和第二密封罩（13），第一密封罩（12）和第二密封罩（13）为环形结构，第一密封罩（12）和第二密封罩（13）的环形结构的截面形状为L型或弧形；b图所示的截面形状为弧形，当截面为L型时仅是与弧形的形状不一致，其他技术点均一致，且为本领域内人员所容易理解的，故为表述简洁起见，仅标示截面为弧形时的情况。两个密封罩的环形的外环端固定在电机壳体（1）的内壁上，环形的内环端固定在定子铁芯（2）的侧面，第一密封罩（12）、电机壳体（1）的内壁、定子铁芯（2）的侧面共同形成密闭空间；第二密封罩（13）、电机壳体（1）的内壁、定子铁芯（2）侧面共同形成密闭空间；定子绕组线圈（3）的两侧端部分别置于两个密封罩与电机壳体（1）、定子铁芯（2）的侧面所形成两个密闭空间中。如a图所示，两个密封罩通过定子铁芯（2）的外环壁所具有若干凹槽（14）相连通；第一密封罩（12）、第二密封罩（13）、电机壳体（1）、输液管（10）、散热器（9）、泵（8）、储液槽（11）形成液体流通回路，电机壳体上具有若干连通孔（15），第一密封罩（12）、第二密封罩（13）通过连通孔（15）与输液管（10）和储液槽（11）相连，从而连通至该液体流通回路中。

电机壳体（1）上部开孔并安装有呼吸器（19），呼吸器（19）与两个密封罩和电机壳体（1）所形成的密闭空间相连通，呼气器（19）作用为排出流通回路中空气。第一密封罩（12）和第二密封罩（13）通过焊接或胶固的方式固定在电机壳体（1）的内壁以及定子铁芯（2）的侧面上。

泵（8）驱动电机中的冷却用油进行流动，当泵（8）驱动冷却液自下而上运动时，冷却液经散热器（9）、输液管（10）后从电机壳体（1）上部的连通孔（15）进入第一密封罩（12），在第一密封罩（12）下端积聚后逐渐抬高液面，同时通过凹槽（14）进入第二密封罩（13），因为电机壳体（1）下部的连通孔（15）的大小小于电机壳体（1）上部的连通孔（15），故在第二密封罩（13）中冷却液，虽然一方面从电机壳体（1）下部的连通孔（15）流出进入储液槽（11），但仍然会继续积聚并抬高液面。过程中呼吸器排除空气，使得两个密封罩内的液面不断上升，完成对定子端部绕组（3）的包裹浸透，并带走热量，最后当密封空间中充满冷却液后，冷却液不断从电机壳体（1）下部的连通孔（15）流出电机内部，再进入储液槽（11）、输液管（10）、散热器（9）等流通回路，往复循环。

当泵（8）驱动冷却液自上而下运动时，冷却液从电机壳体（1）下部的连通孔（15）进入第二密封罩（13），在第二密封罩（13）下端积聚后逐渐抬高液面，同时通过凹槽（14）进入第一密封罩（12），过程中呼吸器排除空气，使得两个密封罩内的液面不断上升，完成对定子端部绕组（3）的包裹浸透，并带走热量，最后从第一密封罩（12）上部的连通孔（15）排除电机内部，在此进入输液管（10）、散热器（9）等流通回路，往复循环。

连通孔（15）的位置和个数根据外部的流通回路的位置及结构确定，比如两个连通孔（15）均可位于电机壳体的上部或下部等，每个密封罩对应的连通孔（15）的数量也不固定为1个，故图1中电机壳体（2）上部和下部的连通孔（1）具体对应第一密封罩（12）或是第二密封罩（12）具体是位于电机壳体（1）上部或是下部及其具体的数量，都不是固定的，而是根据具体情况有不同的布局，而这种布局上的改变只是位置和数量上的相对变换，是本领域内的人员所容易理解的，故在此不多赘述。

图2为实施例2的结构图，图2中的a图为该液冷电机的径向截面示意图，b图该液冷电机的轴向截面示意图。实施例2与实施例1的区别在于实施例2中的凹槽（14）位于电机壳体上。

图3为实施例3的结构图，图3中的a图为该液冷电机的径向截面示意图，b图该液冷电机的轴向截面示意图。实施例3与实施例1的区别在于，实施例3中的第一密封罩（12）和第二密封罩（13）是通过输液管（10）进行连通，输液管（10）在电机壳体（1）的外部分为若干支，通过若干连通孔（15）形成与两个密封罩的连通，且电机壳体下部具有两个连通孔（15）分别对应第一密封罩（12）和第二密封罩（13）。

当泵（8）驱动冷却液自下而上运动时，冷却液经散热器（9）、输液管（10）、后经输液管（10）的分支结构从而通过电机壳体（1）上部的两个连通孔（15）分别进入第一密封罩（12）和第二密封罩（13），因为电机壳体（1）下部的连通孔（15）的大小小于电机壳体（1）上部的连通孔（15），故在两个密封罩中冷却液，虽然一方面从电机壳体（1）下部的连通孔（15）流出进入储液槽（11），但仍然会继续积聚并抬高液面。过程中呼吸器排除空气，使得两个密封罩内的液面不断上升，完成对定子端部绕组（3）的包裹浸透，并带走热量，最后当密封空间中充满冷却液后，冷却液不断从电机壳体（1）下部的连通孔（15）流出电机内部，再进入储液槽（11）、输液管（10）、散热器（9）等流通回路，往复循环。

当泵（8）驱动冷却液自上而下运动时，冷却液经输液管（10）、储液槽（11）、等后通过电机壳体（1）下部的两个连通孔（15）分别进入第一密封罩（12）和第二密封罩（13），然后两个密封罩内的冷却液积聚并抬高液面。过程中呼吸器排除空气，使得两个密封罩内的液面不断上升，完成对定子端部绕组（3）的包裹浸透，并带走热量，最后当密封空间中充满冷却液后，冷却液从电机壳体（1）上部的连通孔（15）流出电机内部，再进入输液管（10）、散热器（9）等流通回路，往复循环。

连通孔（15）的个数并不固定，而数量上的相对变换，是本领域内的人员所容易理解的，故在此不多赘述。

图4为实施例4的结构图，图4中的a图为该液冷电机的径向截面示意图，b图该液冷电机的轴向截面示意图。实施例4与实施例1的区别在于，实施例4中的第一密封罩（12）和第二密封罩（13）既通过输液管（10）进行连通，即输液管（10）在电机壳体（1）的外部分为若干支，通过若干连通孔（15）形成与两个密封罩的连通，又通过凹槽（14）相连通。实施例4与实施例1在冷却时的区别也只冷却液的分流方式既可通过输液管（10）的分支，又可通过凹槽（14）。需要注意的是，相比实施例3，实施例4中与输液管（10）的分支所连接的连通孔（15）的另一端的电机壳体（1）上，只需有总数为一个或以上的连通孔（15）即可。

图5为实施例5的结构图，图5中的a图为该液冷电机的径向截面示意图，b图该液冷电机的轴向截面示意图。实施例5与实施例1的区别在于，实施例5中的第二密封罩（13）具有溢出孔（16），溢出孔（16）位于其所处的密封罩上部以及其所在一侧的轴承（18）上方，电机壳体（1）下部具有溢出孔（17），溢出孔（17）位于其所在一侧的轴承（18）下方，溢出孔（17）与储液槽（11）相连通。

实施例5中为第二密封罩（13）具有溢出孔（17）和对应的回流孔，而第一密封罩（12）不具有，实际上第一密封罩（12）具有溢出孔（16）或第二密封罩（13）具有溢出孔（16）或两个密封罩都具有溢出孔（16）都可行，溢出孔（16）位于其所处的密封罩上部以及其所在一侧的轴承（18）上方，电机壳体（1）下部具有回流孔（17），回流孔（17）位于其所在一侧的轴承（18）下方，回流孔（17）与储液槽（11）相连通。若第一密封罩（12）或第二密封罩（13）具有溢出孔（16），则其所在一侧的轴承（18）为开放式轴承。当液面上升至溢出孔（16）高度时，冷却液（此时为冷却用油）通过溢出孔（16）溢出，淋在其所在一侧的轴承（18）上，并通过回流孔（17）回流至储液槽（11）内，完成对轴承（18）的润滑作用。

关于实施例5的变形，如两个密封罩均具有溢出孔（16）的技术方案，仅为在在结构上形成了对称构造，是本领域内技术人员所容易理解的，故为简介起见，不再赘述。

以上5个实施例对于为本发明的示范性实施例，应当理解为是本发明的权利要求书的保护范围内其中的某几种示范性示例，具有对本领域技术人员实现相应的技术方案的指导性作用，而非对本发明的限定。

Claims

1.一种液冷电机，包括电机壳体（1）、定子铁芯（2）、定子绕组线圈（3）、转子（4）、转轴（5）、前端盖（6）、后端盖（7）、泵（8）、散热器（9）、输液管（10）、储液槽（11）、轴承（18），其特征在于：定子铁芯（2）的两侧各具有一个密封罩，分别为第一密封罩（12）和第二密封罩（13），第一密封罩（12）和第二密封罩（13）为环形结构，环形的外环端固定在电机壳体（1）的内壁上，环形的内环端固定在定子铁芯（2）的侧面，第一密封罩（12）、电机壳体（1）的内壁、定子铁芯（2）的侧面共同形成密闭空间；第二密封罩（13）、电机壳体（1）的内壁、定子铁芯（2）侧面共同形成密闭空间；定子绕组线圈（3）的两侧端部分别置于两个密封罩与电机壳体（1）、定子铁芯（2）的侧面所形成两个密闭空间中；两个密封罩通过定子铁芯（2）的外环壁或电机壳体内壁上具有的若干凹槽（14）或输液管（10）相连通；第一密封罩（12）、第二密封罩（13）、电机壳体（1）、输液管（10）、散热器（9）、泵（8）、储液槽（11）形成液体流通回路，电机壳体上具有若干连通孔（15），第一密封罩（12）、第二密封罩（13）通过连通孔（15）与输液管（10）和储液槽（11）相连，从而连通至该液体流通回路中。

2.根据权利要求1所述的液冷电机，其特征在于：所述液冷电机采用水或冷却用油的作为冷却液。

3.根据权利要求1所述的液冷电机，其特征在于：所述第一密封罩（12）和第二密封罩（13）的环形结构的截面形状为L型或弧形。

4.根据权利要求1所述的液冷电机，其特征在于：所述两个密闭封罩通过定子铁芯（2）的外环壁或电机壳体内壁上具有若干凹槽（14）或输液管（10）相连通时，凹槽（14）连通方式和输液管（10）连通方式可并存，即可同时使用凹槽（14）和输液管（10）进行连通；且当只使用输液管（10）形成的分支进行连通时，每个密封罩与输液管（10）的分支相连接的连通孔（15）需要在电机壳体（1）的另一端也具有连通孔（15）与其对应。

5.根据权利要求1所述的液冷电机，其特征在于：所述两个密闭封罩通过输液管（10）进行连通时，输液管（10）在电机壳体（1）的外部分为若干支，通过若干连通孔（15）形成与两个密封罩的连通。

6.根据权利要求1所述的液冷电机，其特征在于：所述第一密封罩（12）具有溢出孔（16）或第二密封罩（13）具有溢出孔（16）或两个密封罩都具有溢出孔（16），溢出孔（16）位于其所处的密封罩上部以及其所在一侧的轴承（18）上方，电机壳体（1）下部具有回流孔（17），回流孔（17）位于其所在一侧的轴承（18）下方，回流孔（17）与储液槽（11）相连通。

7.根据权利要求1或权利要求6所述的液冷电机，其特征在于：若所述第一密封罩（12）或第二密封罩（13）具有溢出孔（16），则其所在一侧的轴承（18）为开放式轴承，液冷电机中的冷却液通过溢出孔（16）溢出并淋至轴承（18）上，最后经回流孔（17）回流至储液槽（11）内。

8.根据权利要求1所述的液冷电机，其特征在于：所述电机壳体（1）上部开孔并安装有呼吸器（19），呼吸器（19）与两个密封罩和电机壳体（1）所形成的密闭空间相连通。

9.根据权利要求1所述的液冷电机，其特征在于：所述第一密封罩（12）和第二密封罩（13）通过焊接或胶固的方式固定在电机壳体（1）的内壁以及定子铁芯（2）的侧面上。