CN109378938A - 电机的水冷却方法及电机机座 - Google Patents

Abstract

电机的水冷却方法，将电机机座设计为由内筒和密封套装在内筒上的外筒组成，在内筒和外筒之间形成水冷却空间，其特征在于根据所述的水冷却空间的轴向宽度将水冷却空间沿轴向等分成偶数个独立的环形水道，且将相邻的环形水道内的水流路径设计为镜像对称。本发明解决水流在水道前半路程吸热升温过快，而后半路程无法有效吸热的问题，有效减小水流过程中的温度梯度，使得电机温度分布更加均匀，减小冷却液在流动过程中的压力损失，提高冷却水的流动速度，提高电机机座的冷却效果和冷却可靠性。本发明还提供一种电机机座。

Description

电机的水冷却方法及电机机座

技术领域

本发明涉及一种电机的水冷却方法，属于水冷电机技术领域，本发明还涉及一种电机机座。

背景技术

对电机单机容量需求不断的增加，电机的电磁负荷及热负荷也越来越高，一般的空气冷却方式已无法满足电机通风散热的要求，对于功率大、且发热厉害、散热环境不好的电机，一般都会采用水冷机座进行散热。传统的水冷电机在其机座上布置各种形式的循环水道冷却，通过冷却液带走电机内部的损耗，保证电机在一个合理的温度范围内正常运行。

水冷电机的机座一般由机座外筒、机座内筒以及左右两个机座端面构成一 个密封的循环水道，水道的圆周方向依次交错设置多个与机座平行的水道筋，构成一个蛇形的水道，冷却水从蛇形通道一端的进水口流入，从蛇形通道的另一端流出，实现对水道内侧的电机内筒的冷却降温。由于循环过程中水温逐渐升高，往往导致冷却水流至水道后半段时冷却效果差，造成电机冷却不均匀的问题。另外，循环水道的工艺较为复杂，效率和成本都不令人满意；一些电机机座采用了铸铁和铸铝将水道直接一体铸造而成，需要开铸造模具，且铸造质量难以把控，周期长、成本高。

检索到的相关现有专利文献如下：

1、CN 104967245 A，公开了一种电机机座，包括套装安装于定子铁心上的座体，所述座体的内表面上具有水道，所述定子铁心的外表面上具有导热的密封层，所述水道内的冷却水与所述密封层直接接触，所述水道密封于所述座体和所述定子铁心之间的空间内。

2、CN206302294U, 公开了一种水冷电机机座，包括外筒体和内筒体，外筒体和内筒体之间形成降温腔，隔板将降温腔分隔为多个独立的密封腔体，导流板在密封腔体内间隔交错设置并构成蛇形通道，相邻两个密封腔体的进水口相邻或相邻两个密封腔体的出水口相邻。

3、CN107396600A, 涉及大功率器件水冷散热装置，包括冷却主板、钎焊板、盖板；所述冷却主板上开有中心对称且对称中心平滑贯通的双向螺旋流道，所述盖板上垂直于盖板面设置有两个水接头，所述水接头分别与流道的两端贯通；所述盖板及冷却主板的板面上开有多个安装螺纹孔。

4、CN 107733132 A，一种螺旋水冷式电机座,包括电机座本体、电机座安装机构、进水孔、出水孔和螺旋式水冷通道，电机座安装机构设在电机座本体的外圆面上，进水孔和出水孔均设置在电机座本体的外圆面上，电机座本体的侧壁内部设有螺旋式水冷通道，螺旋式水冷通道的上端和进水孔相连通，螺旋式水冷通道的下端和出水孔相连通。

上述现有的电机机座主要的问题是：

1、结构复杂，制造工艺难度大；

2、水道内部压力损失大，对于体积大、功率较大的电机，冷却效果不均匀；

3、流道不易清洗。

发明内容

本发明提供的电机的水冷却方法及电机机座，解决水流在水道前半路程吸热升温过快，而后半路程无法有效吸热的问题，有效减小水流过程中的温度梯度，使得电机温度分布更加均匀，减小冷却液在流动过程中的压力损失，提高冷却水的流动速度，提高电机机座的冷却效果和冷却可靠性。

为达到上述目的本发明采用的技术方案是：

电机的水冷却方法，将电机机座设计为由内筒和密封套装在内筒上的外筒组成，在内筒和外筒之间形成水冷却空间，其特征在于根据所述的水冷却空间的轴向宽度将水冷却空间沿轴向等分成偶数个独立的环形水道，且将相邻的环形水道内的水流路径设计为镜像对称。

优选的，每个环形水道均具有进水口和出水口，且所述的进水口和出水口均设置在外筒上沿轴向错开分布，进水口与出水口沿周向相隔的圆弧角度不超过10度，进水口与出水口之间通过环形水道内的进出口隔水筋周向隔开，进出口隔水筋固定在内筒上且与外筒密封接触。

优选的，每个环形水道的进水口与相邻的环形水道的出水口设计成沿轴向对齐，使相邻的环形水道的水流路径镜像对称。

优选的，在水冷却空间内设置沿周向的环形隔水筋，通过多个沿轴向间隔分布的环形隔水筋将水冷却空间分隔成多个独立的环形水道，在环形水道中设置的导向隔水筋，通过导向隔水筋对环形水道内的水流进行导向，所述的环形隔水筋和导向隔水筋均固定在内筒外壁上，且与外筒内壁密封接触。

优选的，所述的导向隔水筋沿轴向设置且沿周向均匀间隔分布，导向隔水筋的长度小于环形水道的轴向宽度，相邻的导向隔水筋分别与环形水道的两端接触，在环形水道内形成锯齿形的折返水流路径。

优选的，所述的导向隔水筋的轴向长度与环形水道的轴向宽度差值等于相邻导向隔开水筋之间的周向间隔宽度。

优选的，在所述的环形水道上还开设排水口，所述的排水口与进水口或出水口径向对齐。

优选的，将进出口隔水筋设计成沿轴向设置的条形隔水筋，长度等于环形水道的轴向宽度，进出口隔水筋位于两个相邻的导向隔水筋的中间位置。

采用以上所述的电机的水冷却方法的电机机座，由内筒和密封套装在内筒上的外筒组成，在内筒和外筒之间形成水冷却空间，其特征在于水冷却空间沿轴向等分成偶数个独立的环形水道，且将相邻的环形水道内的水流路径为镜像对称。

优选的，所述的内筒的两端具有向外突起的环形突缘，环形突缘内侧面上固定有密封端环，所述的外筒两端分别与密封端环密封固定，且外筒的外径小于环形突缘的外径。

本发明的有益效果是：

1、本发明根据水冷却空间的轴向宽度将水冷却空间沿轴向等分成偶数个独立的环形水道，而且将相邻的环形水道内的水流路径设计为镜像对称，即在水冷却空间中形成水流路径镜像对称的两种水流，保证机座径向对称的前半侧和后半侧能同步冷却，避免温差过大，解决水流在水道前半路程吸热升温过快，而后半路程无法有效吸热的问题，有效减小水流过程中的温度梯度，使得电机温度分布更加均匀，提高电机机座的冷却效果和冷却可靠性。

2、水冷却空间沿轴向隔成偶数个独立的环形水道，并且相比于整体流道，环形水道中的水流路径更短，从而减小冷却液在流动过程中的压力损失，提高冷却水的流动速度，提高了电机机座的冷却效果。

3、通过环形隔水筋分隔水冷却空间形成环水道，通过进出口隔水筋密封隔开环形水道的出水口和进水口形成沿周向的环形水流，通过导向隔水筋的分布设计在环形水道内形成锯齿形的折返水流路径，水冷却空间内的水道结构简单，易于加工实现。

4、在每个环形水道上开设进水口和出水口，且进水口与出水口通过进出口隔水筋隔开，保证水流从进水口进入沿周向流经环形水道后从出水口流出，而且每个环形水道的进水口与相邻的环形水道的出水口设计成沿轴向对齐，两个相邻的环形水道如一个环形水道的水流方向为顺时针，则另一个水流方向为逆时针，保证了两个相邻环形水道内的水流路径为镜像对称，结构设计巧妙，不增加水道内结构，易于实现。

5、在每个环形水道上开设排水口，排水口与进水口或出水口径向对齐，即在环形水道上相隔180度，通过排水口的设计易于将残留的冷却液或清洗剂排出，以达到清理电机机座的目的。

附图说明

图1为本发明的电机机座的结构示意图。

图2为图1中去掉外圈时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1至2对本发明的实施例做详细说明。

电机的水冷却方法，将电机机座设计为由内筒1和密封套装在内筒1上的外筒2组成，在内筒1和外筒2之间形成水冷却空间3，其特征在于根据所述的水冷却空间3的轴向宽度将水冷却空间3沿轴向等分成偶数个独立的环形水道31，且将相邻的环形水道31内沿周向的水流方向设计为反向，相邻的环形水道31内内的水流路径设计为镜像对称。

如图所示，内筒1和外筒2之间空间为水冷却空间3，水冷却空间3又分为两个独立密封的环形水道31，两个环形水道的水流路径是镜像对称的，当一个环形水道31内的水流流经电机机座前半侧时，另一个环形水道31内的水流同步流经与电机机座前半侧径向对称的电机机座后半侧，即两个环形水道31中水流的流动方向相反，并且流径的位置沿径向对称，可减小了冷却液在水道流动过程中的温度梯度，使得电机温度分布更加均匀，并且相比于整体流道，环形水道中的水流路径更短，从而减小冷却液在流动过程中的压力损失，提高冷却水的流动速度，提高了电机机座的冷却效果。当电机机座的的体积过大，轴向宽度较长时，可以将水冷却空间3分为四个、六个或八个独立的环形水道，间隔的环形水道31中的水流路径相同，冷却过程中向环形水道31中同步注水，即在水冷却空间中形成水流路径镜像对称的两种水流。

其中，每个环形水道31均具有进水口4和出水口5，且所述的进水口4和出水口5均设置在外筒2上沿轴向错开分布，进水口4与出水口5沿周向相隔的圆弧角度不超过10度，进水口4与出水口5之间通过环形水道31内的进出口隔水筋6周向隔开，进出口隔水筋6固定在内筒1上且与外筒2密封接触。

每个环形水道31的进水口4与相邻的环形水道的出水口5设计成沿轴向对齐，使相邻的环形水道31的水流路径镜像对称。

在每个环形水道上开设进水口4和出水口5，且进水口5与出水口5通过进出口隔水筋6隔开，保证水流从进水口4进入沿周向流经环形水道后从出水口5流出，从图2中可以看出一个环形水道3中的进水口4与另一个环形水道3的出水口5轴向对齐，而且同一个环形水道3的进水口与出水口靠近，当向两个进水口4同步注水时，一个环形水道3中的水流从上向下沿顺时针方向流动，另一个环形水道3内的水流从上向下沿逆时针方向流动，两个环形水道3中水流流径的位置正好呈径向对称，结构设计巧妙，不增加水道内结构，易于实现，保证机座径向对称的前半侧和后半侧能同步冷却，避免温差过大，解决水流在环形水道31前半路程吸热升温过快，而后半路程无法有效吸热的问题，有效减小水流过程中的温度梯度，提高电机机座的冷却效果和冷却可靠性。

其中，在水冷却空间3内设置沿周向的环形隔水筋7，通过多个沿轴向间隔分布的环形隔水筋7将水冷却空间3分隔成多个独立的环形水道31，在环形水道31中设置的导向隔水筋8，通过导向隔水筋8对环形水道31内的水流进行导向，所述的环形隔水筋7和导向隔水筋8均固定在内筒1外壁上，且与外筒2内壁密封接触。环形隔水筋7将水冷却空间3隔成多个环形水道31，导向隔水筋8对环形水道31内的水流进行导向，从而在环形水道内形成曲折的水流路径，保证冷却水与内筒表面的接触面积，提高冷却水的吸热效果。

其中，所述的导向隔水筋8沿轴向设置且沿周向均匀间隔分布，导向隔水筋8的长度小于环形水道31的轴向宽度，相邻的导向隔水筋8分别与环形水道31的两端接触，在环形水道31内形成锯齿形的折返水流路径。所述的导向隔水筋8的轴向长度与环形水道31的轴向宽度差值等于相邻导向隔开水筋8之间的周向间隔宽度。

如图2所示，相邻的导向隔水筋8，分别与环形水道的两端接触，两个导向隔水筋8之间形成水流通过的路口，使水流在环形水道31内形成像锯齿形状的连续型折返路径，且水流宽度均匀，保证水流压力的均匀性和水流与内筒壁的接触面积，从而提高冷却效果。

其中，在所述的环形水道31上还开设排水口9，所述的排水口9与进水口4或出水口5径向对齐。排水口与进水口或出水口径向对齐，即在环形水道上相隔180度，通过排水口的设计易于将残留的冷却液或清洗剂排出，以达到清理电机机座的目的。

其中，将进出口隔水筋6设计成沿轴向设置的条形隔水筋，长度等于环形水道31的轴向宽度，进出口隔水筋6位于两个相邻的导向隔水筋8的中间位置。进出口隔水筋6与导向隔水筋8平行，在环形水道31内形成结构整齐、流向确定的水流路径。

本发明还保护一种采用以上所述的电机的水冷却方法的电机机座，由内筒1和密封套装在内筒1上的外筒2组成，在内筒1和外筒2之间形成水冷却空间3，其特征在于水冷却空间3沿轴向等分成偶数个独立的环形水道31，且将相邻的环形水道31内的水流路径为镜像对称。

以上所述的电机机座内水冷却空间沿轴向等分成偶数个独立的环形水道，且将相邻的环形水道内的水流路径为镜像对称，即在水冷却空间中形成水流路径镜像对称的两种水流，保证机座径向对称的前半侧和后半侧能同步冷却，避免温差过大，解决水流在水道前半路程吸热升温过快，而后半路程无法有效吸热的问题，有效减小水流过程中的温度梯度，提高电机机座的冷却效果和冷却可靠性，从而提高电机的使用可靠性，延长电机的使用寿命。

其中，所述的内筒1的两端具有向外突起的环形突缘11，环形突缘11内侧面上固定有密封端环12，所述的外筒2两端分别与密封端环12密封固定，且外筒2的外径小于环形突缘11的外径。通过密封端环12有效密封水冷却空间3，且内筒1的外径小于环形突缘11的外径，可有效保护内筒1与外筒2之间的密封结构不易损坏，延长电机机座的使用寿命。

以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.电机的水冷却方法，将电机机座设计为由内筒（1）和密封套装在内筒（1）上的外筒（2）组成，在内筒（1）和外筒（2）之间形成水冷却空间（3），其特征在于根据所述的水冷却空间（3）的轴向宽度将水冷却空间（3）沿轴向等分成偶数个独立的环形水道（31），且将相邻的环形水道（31）内的水流路径设计为镜像对称。

2.根据权利要求1所述的电机的水冷却方法，其特征在于每个环形水道（31）均具有进水口（4）和出水口（5），且所述的进水口（4）和出水口（5）均设置在外筒（2）上沿轴向错开分布，进水口（4）与出水口（5）沿周向相隔的圆弧角度不超过10度，进水口（4）与出水口（5）之间通过环形水道（31）内的进出口隔水筋（6）周向隔开，进出口隔水筋（6）固定在内筒（1）上且与外筒（2）密封接触。

3.根据权利要求2所述的电机的水冷却方法，其特征在于每个环形水道（31）的进水口（4）与相邻的环形水道的出水口（5）设计成沿轴向对齐，使相邻的环形水道（31）的水流路径镜像对称。

4.根据权利要求1所述的电机的水冷却方法，其特征在于在水冷却空间（3）内设置沿周向的环形隔水筋（7），通过多个沿轴向间隔分布的环形隔水筋（7）将水冷却空间（3）分隔成多个独立的环形水道（31），在环形水道（31）中设置的导向隔水筋（8），通过导向隔水筋（8）对环形水道（31）内的水流进行导向，所述的环形隔水筋（7）和导向隔水筋（8）均固定在内筒（1）外壁上，且与外筒（2）内壁密封接触。

5.根据权利要求4所述的电机的水冷却方法，其特征在于所述的导向隔水筋（8）沿轴向设置且沿周向均匀间隔分布，导向隔水筋（8）的长度小于环形水道（31）的轴向宽度，相邻的导向隔水筋（8）分别与环形水道（31）的两端接触，在环形水道（31）内形成锯齿形的折返水流路径。

6.根据权利要求5所述的电机的水冷却方法，其特征在于所述的导向隔水筋（8）的轴向长度与环形水道（31）的轴向宽度差值等于相邻导向隔开水筋（8）之间的周向间隔宽度。

7.根据权利要求2所述的电机的水冷却方法，其特征在于在所述的环形水道（31）上还开设排水口（9），所述的排水口（9）与进水口（4）或出水口（5）径向对齐。

8.根据权利要求4所述的电机水冷却方法，其特征在于将进出口隔水筋（6）设计成沿轴向设置的条形隔水筋，长度等于环形水道（31）的轴向宽度，进出口隔水筋（6）位于两个相邻的导向隔水筋（8）的中间位置。

9.采用权利要求1至权利要求8任一项所述的电机的水冷却方法的电机机座，由内筒（1）和密封套装在内筒（1）上的外筒（2）组成，在内筒（1）和外筒（2）之间形成水冷却空间（3），其特征在于水冷却空间（3）沿轴向等分成偶数个独立的环形水道（31），且将相邻的环形水道（31）内的水流路径为镜像对称。

10.根据权利要求9所述的电机机座，其特征在于所述的内筒（1）的两端具有向外突起的环形突缘（11），环形突缘（11）内侧面上固定有密封端环（12），所述的外筒（2）两端分别与密封端环（12）密封固定，且外筒（2）的外径小于环形突缘（11）的外径。