CN109802524A - 一种具有新型冷却结构的绕线式无刷双馈电机 - Google Patents

Abstract

一种具有新型冷却结构的绕线式无刷双馈电机，属于电机技术领域，本发明为了解决现有大容量绕线式无刷双馈电机温度高的问题，转子轴通过轴承安装在基座上，机座的内壁上安装有定子铁心，定子铁心上安装有定子绕组，转子铁心位于定子铁心内，转子铁心上安装有转子绕组，定子铁心开有定子网状冷水管和定子环状通风道，定子网状冷水管两端穿过机座与冷水驱动装置相连，转子铁心内设有转子网状通风道，机座的内壁上还设有凸状导热板，凸状导热板与定子外的冷水驱动装置相对应，本发明增强了大容量绕线式无刷双馈电机的散热能力，减少了电机内部损耗。

Description

一种具有新型冷却结构的绕线式无刷双馈电机

技术领域

本发明涉及一种无刷双馈电机，具体涉及一种具有新型冷却结构的无刷双馈电机，属于电机技术领域。

背景技术

无刷双馈电机具有运行可靠性高、调速范围宽等特点，与一般电机相比，无刷双馈电机具有两套定子绕组：功率绕组和控制绕组，变频器容量只需和控制绕组所承担功率匹配即可，这使得无刷双馈电机的运行成本比一般电机更低。然而，由于无刷双馈电机特殊的绕组结构使得无刷双馈电机谐波与普通电机相比更为严重，绕线式无刷双馈电机的齿谐波绕组结构有效降低了谐波，但电机谐波仍高于传统结构电机，带来了电机过热这一现象，传统无刷双馈电机通风冷却***不能及时的将绕线式无刷双馈电机内部各构件的热量散发出去，导致电机内部温度上升，降低了电机效率，加速了电机内部绝缘结构的老化，严重威胁了大容量无刷双馈电机的安全稳定运行，同时限制了无刷双馈电机大容量化的发展。

为了能有效带走绕线式无刷双馈电机定子铜绕组和转子铜绕组的热量，降低绕线式无刷双馈电机定子铁心和转子铁心的温度，可以采取具有新型冷却结构的绕线式无刷双馈电机，通过定子铁心内水管中的冷却水可以有效地带走电机内冷却气体的热量，降低定子铜绕组的温度，同时定子环状通风道有效的增加了定子铁心周向的散热效率，转子铁心内部的网状通风道在转子的旋转作用下，提高了转子铁心和转子绕组的散热效率，利用绕线式无刷双馈电机的新型自循环通风冷却***，可以加快定子区域和转子区域气体流动速度，增大了冷却气体与定子铁心、转子铁心的接触面积，提高了绕线式无刷双馈电机的功率密度和可靠性，保证了大容量绕线式无刷双馈电机能够长期安全、稳定的运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有新型冷却结构的绕线式无刷双馈电机，以解决上述技术问题。

一种具有新型冷却结构的绕线式无刷双馈电机，其特征在于：包括定子铁心、转子铁心、转子轴、定子铜绕组、转子铜绕组、定子网状冷水管、转子网状通风道、定子环状通风道、冷水驱动装置、凸状导热板、机座、轴承；

转子轴通过轴承安装在机座上，转子轴上安装有转子铁心，转子铁心上安装有转子绕组，机座的内壁上安装有定子铁心，定子铁心上安装有定子绕组，转子铁心位于定子铁心内且两者之间留有安装间隙，定子网状冷水管和定子环状通风道位于定子铁心内，定子网状冷水管的两端分别穿过机座与冷水驱动装置的入口和出口相连接，转子铁心内部设有转子网状通风道，机座的内壁上设有凸状导热板，定子铁心上开有定子槽，转子铁心上开有转子槽。

优选的：定子侧既有轴向冷却的定子网状冷水管，又有沿圆周冷却的定子环状通风道，两套装置相互独立。

优选的：转子网状通风道为网状结构，轴向从转子齿部延伸到转子轭部，径向长度与铁心长度相等。

优选的：定子网状冷水管安装在定子铁心中,定子网状冷水管外侧靠近定子绕组，定子网状冷水管的截面积为圆形，圆形的直径为4-8mm，定子网状冷水管内冷却水流动速度为1m/s-3m/s，定子铁心轭部开设定子环状通风道的数量为6个，定子环状通风道的截面积为圆形，圆形的直径为4-8mm。

优选的：转子网状通风道和定子网状冷水管均以无刷双馈电机中心截面为对称轴左右对称，凸状导热板沿机座内表面均匀分布，凸状导热板的数量为10-20个，凸状导热板的高度小于定子铁心轭的高度。

优选的：所述的转子网状通风道入口面积较大，转子网状通风道的截面面积沿轴向方向逐渐减小。

优选的：所述的凸状导热板形状为柱形。

本发明与现有产品相比具有以下效果：大容量绕线式无刷双馈电机，定子铁心、定子铜绕组、转子铁心和转子铜绕组发热较严重，本发明在绕线式无刷双馈电机定子铁心内埋设水管和环状通风道，还在转子铁心中开设网状通风道以及利用绕线式转子的周向旋转作用，形成了一种具有注水型冷却装置和多向自循环通风***的绕线式无刷双馈电机。通过水管中的冷却水，可以有效地带走定子铁心中的热量，降低定子铜绕组的温度，减小了定子铜绕组轴向方向的热应力，明显地降低了定子铜绕组的温度。利用多向自循环通风冷却***内流动的冷却气体可以有效带走定子铁心和转子铁心内部的热量，增加了定子铁心和转子铁心表面的散热能力，提高了无刷双馈电机内部冷却气体的利用率，明显地降低了无刷双馈电机定子铁心、定子铜绕组、转子铁心和转子铜绕组的温度，提高了无刷双馈电机的冷却能力和功率密度，还减轻了无刷双馈电机的重量，节省了定子铁心和转子铁心硅钢片材料，降低了成本，有效地提高了绕线式无刷双馈电机内部的耐热能力。

附图说明

图1是本发明所述的一种具有新型冷却结构的绕线式无刷双馈电机的结构示意图。

图2为本发明所述的一种具有新型冷却结构的绕线式无刷双馈电机圆周方向的剖视图。

图3为本发明所述的定子环状通风道结构示意图。

图4为本发明具体实施方式二所述的一种具有新型冷却结构的绕线式无刷双馈电机的轴向方向剖视图。

图5为本发明具体实施方式三所述的一种具有新型冷却结构的绕线式无刷双馈电机的圆周方向剖视图。

图6为本发明具体实施方式四所述的一种具有新型冷却结构的绕线式无刷双馈电机的轴向方向剖视图。

图中：1-定子铁心；2-转子铁心；3-转子轴；4-定子铜绕组；5-转子铜绕组；6-定子网状冷水管；7-转子网状通风道；8-定子环状通风道；9-冷水驱动装置；10-凸状导热板；11-机座；12-轴承。

具体实施方式

下面根据附图详细阐述本发明优选的实施方式。

具体实施方式一，如图1、图2和图3所示，本发明所述的一种具有新型冷却结构的绕线式无刷双馈电机包括1-定子铁心；2-转子铁心；3-转子轴；4-定子铜绕组；5-转子铜绕组；6-定子网状冷水管；7-转子网状通风道；8-定子环状通风道；9-冷水驱动装置；10-凸状导热板；11-机座；12-轴承；

转子轴3通过轴承12安装在机座10上，转子轴3上安装有转子铁心2，转子铁心2上安装有转子绕组5，机座11的内壁上安装有定子铁心1，定子铁心1上安装有定子绕组4，转子铁心2位于定子铁心1内且两者之间留有安装间隙，定子网状冷水管6和定子环状通风道8位于定子铁心1内，定子网状冷水管6的两端分别穿过机座11与冷水驱动装置9的入口和出口相连接，转子铁心2内部设有转子网状通风道7，机座11的内壁上设有凸状导热板10，定子铁心1上开有定子槽，转子铁心2上开有转子槽。

进一步，转子铁心2的齿部和轭部开有转子网状通风道7，转子网状通风道截面积为圆形，转子网状通风道7内部相互连通。

进一步，定子铁心1内部开有定子环状通风道8，定子环状通风道8沿圆周截面为圆环形状，相邻的通道之间相互连通；

进一步，定子铜绕组4安装在定子槽中，定子铁心1内开设定子网状冷水管6，定子网状冷水管6贯穿定子铁心1的齿部、轭部并靠近定子铜绕组4，定子网状冷水管6截面积为圆形，圆形的直径为4-8mm；定子网状冷水管6内冷却水流动速度为1m/s-3m/s；

进一步，定子环状通风道8、定子网状冷水管6和转子网状通风道7均以绕线式无刷双馈电机中心截面为中心左右对称，凸状导热板10沿机座11表面均匀分布，凸状导热板10的数量为10-20个，凸状导热板10的高度等于或小于定子铁心1轭的高度。

定子铁心内部的定子网状冷水管6和定子环状通风道8还有转子铁心2内部的转子网状通风道7构成具有水冷结构和多向自循环通风***的绕线式无刷双馈电机。通过定子铁心1中定子网状冷水管6可以有效的带走定子铁心1和定子铜绕组4中的热量，明显地降低了定子铜绕组的温度和轴向方向的热应力，定子环状通风道8作为定子侧辅助散热措施，加强圆周方向散热效果，加强定子铁心1的散热效果，通过调节定子网状冷水管6内的水流速度，可以有效抑制绕线式无刷双馈电机在不同工况下的温升；利用绕线式无刷双馈电机转子的旋转作用，驱动绕线式无刷双馈电机内部冷却气体流动，冷却气体从定子环状通风道8一侧流入并从另一侧流出，从定子环状通风道8出口流出的冷却气体到达凸状导热板10，冷却气体的热量可以充分地被凸状导热板10带走，凸状导热板10的热量又通过机座中定子网状冷水管6中的冷却水带走，有效地降低了绕线式无刷双馈电机内部冷却气体的温度，降低温度后的冷却气体到达转子网状通风道7，进入转子铁心2，明显地提高了转子铁心2内部的表面散热系数，从转子网状通风道7流出的冷却气体经过气隙，再进入定子环状通风道8，完成气体循环。

具体实施方式二：结合图4说明本实施方式，本实施方式和实施方式一的不同之处在于转子网状通风道7内部的连通支路数增加，加快了冷却气体在转子铁心2内部的循环速度，提高了转子铁心2内部表面散热系数，有效地提高了冷却气体带走转子铁心2内部热量的能力，进一步降低了转子铁心2温度，其他组成及连接关系与实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图5说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于转子铁心2内转子网状通风道7和定子铁心1内定子环状通风道8的数量进行了增加，同时增强了转子铁心·2和定子铁心1的冷却效果，可以有效地提高了冷却气体带走绕线式无刷双馈电机内部热量的能力，进一步降低了定子铁心1、转子铁心2、定子铜绕组4和转子铜绕组5的温度。其它组成及连接关系与实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图6说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于凸状导热板10为齿形，增加了冷却气体与凸状导热板10的接触面积，可以有效地带走绕线式无刷双馈电机内部冷却气体的热量，进一步降低了定子铁心1、转子铁心2、定子铜绕组4、转子铜绕组4的温度。其他组成及连接关系与实施方式一相同。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种具有新型冷却结构的绕线式无刷双馈电机，其特征在于：包括定子铁心(1)、转子铁心(2)、转子轴(3)、定子铜绕组(4)、转子铜绕组(5)、定子网状冷水管(6)、转子网状通风道(7)、定子环状通风道(8)、冷水驱动装置(9)、凸状导热板(10)、机座(11)、轴承(12)；

所述转子轴(3)通过轴承（12）安装在机座(10)上，转子轴(3)上安装有转子铁心(2)，转子铁心(2)上安装有转子绕组(5)，机座(11)的内壁上安装有定子铁心(1)，定子铁心(1)上安装有定子绕组(4)，转子铁心(2)位于定子铁心(1)内且两者之间留有安装间隙，定子网状冷水管(6)和定子环状通风道(8)位于定子铁心(1)内，定子网状冷水管(6)的两端分别穿过机座(11)与冷水驱动装置(9)的入口和出口相连接，转子铁心(2)内部设有转子网状通风道(7)，机座(11)的内壁上设有凸状导热板(10)，定子铁心(1)上开有定子槽，转子铁心(2)上开有转子槽。

2.根据权利要求1所述的一种具有新型冷却结构的绕线式无刷双馈电机，其特征在于：所述的冷却结构中定子侧既有轴向冷却的定子网状冷水管(6)，又有沿圆周冷却的定子环状通风道(8)，两套装置相互独立。

3.根据权利要求1所述的一种具有新型冷却结构的绕线式无刷双馈电机，其特征在于：转子网状通风道(7)为网状结构，径向靠近转子齿部，轴向向长度与铁心长度相等。

4.根据权利要求2所述的一种具有新型冷却结构的绕线式无刷双馈电机，其特征在于：定子网状冷水管(6)安装在定子铁心(1)中,定子网状冷水管(6)外侧靠近定子铜绕组(4)，定子网状冷水管(6)的截面积为圆形，圆形的直径为4-8mm，定子网状冷水管(6)内冷却水流动速度为1m/s-3m/s，定子铁心(1)轭部开设定子环状通风道(8)的数量为6个，定子环状通风道(8)的截面积为圆形，圆形的直径为4-8mm。

5.根据权利要求3所述的一种具有新型冷却结构的绕线式无刷双馈电机，其特征在于：转子网状通风道(7)和定子网状冷水管(6)均以无刷双馈电机中心截面为对称轴左右对称，凸状导热板(10)沿机座(11)内表面均匀分布，凸状导热板(10)的数量为10-20个，凸状导热板(10)的高度小于定子铁心(1)轭的高度。

6.根据权利要求3所述的一种具有新型冷却结构的绕线式无刷双馈电机，其特征在于：所述的转子网状通风道(7)入口面积较大，转子网状通风道(6)的截面面积沿轴向方向逐渐减小。

7.根据权利要求1所述的一种新型结构无刷双馈电机，其特征在于：所述的凸状导热板(10)形状为凸状。