CN110601443B - 一种电机空空冷却器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电机空空冷却器，包括固定于电机上的冷却器外壳，以及设于冷却器外壳内的两个冷却芯体；冷却芯体由多片换热板片间距连接而成，并且多片换热板片之间形成间隔设置且两端开口的多个第一腔体和第二腔体；第一腔体和第二腔体的开口方向相互垂直；换热板片与电机的定子冲片平行布置；冷却器外壳内设有外风汇流腔、外风分流腔、内风进风腔和内风出风腔；外风汇流腔通过两个冷却芯体的第一腔体连通外风分流腔；内风进风腔通过两个冷却芯体的第二腔体连通内风出风腔。本发明与现有电机用管式冷却器相比，冷热流体只进行一次热交换，故换热效率更高，同等换热功率时，本发明的耗材更小、重量更轻，成本更低，具有高效节能的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机空空冷却器。
背景技术
电动机、发电机广泛应用于冶金、能源、电力等行业，使用量巨大，而电机冷却是除电磁方案外的另一核心技术。
目前很多电动机、发电机都采用管式冷却器，虽然能满足冷却需求，但该形式冷却器不仅重量、成本高，而且会导致电机两侧的线圈存在温差，通常有5～10K的温差，两端温差不一致，将导致电机线圈以及轴承寿命下降，或者需要提高绝缘等级来满足使用要求，从而提高电机成本。
另外，由于两路内风与外风平均温差不同，且内、外风的换热面积较小，导致冷却器整体换热效率降低。
针对管式冷却器存在的缺点，专利号为US2017/0303436 A1的专利，提出一种解决方案，采用4组板式芯体代替原有管式冷却芯体，但该专利中将4组芯体两组串联，两组并联，且四个芯体垂直于电机转轴并行布置。由于温度梯度逐渐变小，两串联芯体中的第二个芯体换热效率低，导致总体效率变低。对于自带风扇提供风量和风压的电机，其对冷却芯体风阻十分敏感，风阻大则提供的风量就会变小，减少了换热量，而US2017/0303436 A1专利中的串联风路部分采用两个芯体，与单芯体相比，冷却器风阻增加一倍，导致冷却器换热量减少，无法将电机内部发热量带走；另外，采用四个换热芯体增加了冷却器的制造成本；第三，对于已经标准化、系列化的电机，由于结构限制，外风路无法做到从冷却器前、后两端对称进风，因此并未解决管式冷却器存在的两端线圈存在温差的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种电机空空冷却器，解决现有技术存在的缺陷。
实现本发明目的的技术方案是：一种电机空空冷却器，包括固定于电机上的冷却器外壳，以及设于冷却器外壳内的两个冷却芯体；所述冷却芯体由多片换热板片间距连接而成，并且多片换热板片之间形成间隔设置且两端开口的多个第一腔体和第二腔体；所述第一腔体和第二腔体的开口方向相互垂直；所述换热板片与电机的定子冲片平行布置；所述冷却器外壳内设有与电机的外部空间连通的外风汇流腔和外风分流腔，以及与电机的内部空间连通的内风进风腔和内风出风腔；所述外风汇流腔通过两个冷却芯体的第一腔体连通外风分流腔；所述内风进风腔通过两个冷却芯体的第二腔体连通内风出风腔；所述冷却器外壳的一端端面上设有连通外风汇流腔的汇流腔通风口。
所述两个冷却芯体对称分布于电机转轴所在竖直平面的两侧；所述两个冷却芯体的第一腔体的开口方向以分别与水平面呈±45°夹角的方式布置，并且两个冷却芯体相邻部位密封连接。±45°只是一种优选，该角度可以根据冷却器限制的截面尺寸进行调整，从而确保有空间布置两个冷却芯体。
所述外风汇流腔包括两个冷却芯体相邻侧的下部空间，该空间延伸至冷却器外壳的一端端面上，并与汇流腔通风口连通。
所述外风分流腔包括两个冷却芯体相背两侧的两个上部空间，该两个空间延伸至冷却器外壳的另一端端面上，并与设置于冷却器外壳的另一端端面上的两个分流腔通风口连通。
所述内风进风腔为两个冷却芯体相背侧的两个下部空间，该两个空间的底面均设有的内风进口；所述两个内风进口分别连通电机的两个电机出风口。
所述内风出风腔包括两个冷却芯体相邻侧的上部空间，该空间沿内风进风腔的两个空间的两端外部向下延伸至冷却器外壳的底面上，并分布与设置于冷却器外壳底面四个角上的四个内风出口连通；所述四个内风出口分别连通电机的四个电机进风口。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：(1)本发明的冷却芯体的换热板片与电机的定子冲片平行布置，外风汇流腔通过两个冷却芯体的第一腔体连通外风分流腔，与现有电机用管式冷却器相比，冷热流体只进行一次热交换，故换热效率更高，同等换热功率时，本发明的耗材更小、重量更轻，成本更低，具有高效节能的优点。与现有管式冷却器相比，本发明换热效率高、风阻小，能降低线圈温升5K～10K，因此满足电机同样的绝缘等级要求时，可以降低电机铜绕组和电机铁芯的用量，从而降低电机制造成本。
(2)本发明的冷却芯体的第一腔体和第二腔体的开口方向相互垂直，形成叉流形式的冷却方式，内部热空气与外部冷空气在冷却芯体进行叉流换热，使换热效率更高，出风温差更均匀。
(3)本发明的外风分流腔包括两个冷却芯体相背两侧的两个上部空间，该两个空间延伸至冷却器外壳的另一端端面上，并与设置于冷却器外壳的另一端端面上的两个分流腔通风口连通，这种结构使得外风沿电机转轴方向从一端进入冷却器，从另一端出冷却器，其与现有标准化电机上使用的管式冷却器出风方向一致，可与现有电机冷却器的接口尺寸完全通用，克服了专利号为US2017/0303436A1的专利外风需要从冷却器两端进风，从冷却器顶部出风从而与标准化电机冷却器接口不通用的缺点。
(4)本发明的内风进风腔为两个冷却芯体相背侧的两个下部空间，与专利号为US2017/0303436A1的专利相比，两路风并联进行冷却，冷风和热风只进行一次热交换，其换热效率更高；本发明采用两芯体并联布置，与专利号为US2017/0303436A1的专利4组芯体，其中两组串联相比，其内外风阻更小、风量更大，换热能力更大，成本也更低。
(5)本发明的内风出风腔包括两个冷却芯体相邻侧的上部空间，该空间沿内风进风腔的两个空间的两端外部向下延伸至冷却器外壳的底面上，并分布与设置于冷却器外壳底面四个角上的四个内风出口连通，这种结构使得两路内风能够并联冷却电机线圈端部，故能保证电机两侧的线圈端部温升一致，克服现有电机管式冷却器存在的电机两侧线圈端部出现5K～10K温差的缺点，从而提高电机两端轴承的使用寿命。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明安装在电机上的结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为图2的B-B剖视图。
图4为图1的右视图。
图5为图1的立体图。
图6为图1去除一侧面板后的立体图。
图7为本发明的冷却器外壳的立体图。
图8为本发明的冷却芯体的立体图。
图9为图8的C处放大图。
附图中的标号为：
冷却器外壳1、外风汇流腔11、汇流腔通风口111、外风分流腔12、分流腔通风口121、内风进风腔13、内风进口131、内风出风腔14、内风出口141；
冷却芯体2、第一腔体21、第二腔体22、换热板片23；
电机3、定子冲片31、电机转轴32、电机出风口33、电机进风口34。
具体实施方式
(实施例1)
见图1至图9，本实施例的电机空空冷却器，包括固定于电机3上的冷却器外壳1，以及设于冷却器外壳1内的两个冷却芯体2。冷却芯体2由多片换热板片23间距连接而成，并且多片换热板片23之间形成间隔设置且两端开口的多个第一腔体21和第二腔体22。第一腔体21和第二腔体22的开口方向相互垂直。换热板片23与电机3的定子冲片31平行布置。冷却器外壳1内设有与电机3的外部空间连通的外风汇流腔11和外风分流腔12，以及与电机3的内部空间连通的内风进风腔13和内风出风腔14。外风汇流腔11通过两个冷却芯体2的第一腔体21连通外风分流腔12。内风进风腔13通过两个冷却芯体2的第二腔体22连通内风出风腔14。冷却器外壳1一端端面上设有连通外风汇流腔11的汇流腔通风口111。
两个冷却芯体2对称分布于电机转轴32所在竖直平面的两侧。两个冷却芯体2的第一腔体21的开口方向优选但不限于以分别与水平面呈±45°夹角的方式布置(所述角度可以根据冷却器限制的截面尺寸进行调整，从而确保有空间布置两个冷却芯体2)，并且两个冷却芯体2相邻部位密封连接。外风汇流腔11包括两个冷却芯体2相邻侧的下部空间，该空间延伸至冷却器外壳1的一端端面上，并与汇流腔通风口111连通。外风分流腔12包括两个冷却芯体2相背两侧的两个上部空间，该两个空间延伸至冷却器外壳1的另一端端面上，并与设置于冷却器外壳1的另一端端面上的两个分流腔通风口121连通。内风进风腔13为两个冷却芯体2相背侧的两个下部空间，该两个空间的底面均设有的内风进口131；两个内风进口131分别连通电机3的两个电机出风口33。内风出风腔14包括两个冷却芯体2相邻侧的上部空间，该空间沿内风进风腔13的两个空间的两端外部向下延伸至冷却器外壳1的底面上，并分布与设置于冷却器外壳1底面四个角上的四个内风出口141连通；四个内风出口141分别连通电机3的四个电机进风口34。
本实施例的电机空空冷却器安装时，汇流腔通风口111朝向远离电机3输出端的一端。
本实施例的电机空空冷却器的工作原理是：电机3内部热空气在离心力作用下，内风以垂直于电机转轴32的方向分别经过两个电机出风口33后进入两个内风进风腔13中，再分别经过两个冷却器芯体2与外风进行热交换，然后进入内风出风腔14中汇流，最后经过四个电机进风口34从电机3的两端进入电机3内部。
外风沿电机转轴平行的方向从一端进入冷却器，从另一端流出冷却器，外风通过汇流腔通风口111进入冷却器内部后，在外风汇流腔11均匀分成两路，两路外分分别进入两个冷却器芯体，再分别经过两个外风分流腔12进入大气中。
(实施例2)
本实施例的电机空空冷却器相对于实施例1的安装方式，反向安装于电机3上，即汇流腔通风口111朝向靠近电机3输出端的一端。在本实施例中，外风经过两个外风分流腔12分别进入两个冷却器芯体2换热，然后经外风汇流腔11后由汇流腔通风口111进入大气。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种电机空空冷却器，其特征在于：包括固定于电机(3)上的冷却器外壳(1)，以及设于冷却器外壳(1)内的两个冷却芯体(2)；所述冷却芯体(2)由多片换热板片(23)间距连接而成，并且多片换热板片(23)之间形成间隔设置且两端开口的多个第一腔体(21)和第二腔体(22)；所述第一腔体(21)和第二腔体(22)的开口方向相互垂直；所述换热板片(23)与电机(3)的定子冲片(31)平行布置；所述冷却器外壳(1)内设有与电机(3)的外部空间连通的外风汇流腔(11)和外风分流腔(12)，以及与电机(3)的内部空间连通的内风进风腔(13)和内风出风腔(14)；所述外风汇流腔(11)通过两个冷却芯体(2)的第一腔体(21)连通外风分流腔(12)；所述内风进风腔(13)通过两个冷却芯体(2)的第二腔体(22)连通内风出风腔(14)；所述冷却器外壳(1)的一端端面上设有连通外风汇流腔(11)的汇流腔通风口(111)；
所述两个冷却芯体(2)对称分布于电机转轴(32)所在竖直平面的两侧；所述两个冷却芯体(2)的第一腔体(21)的开口方向以分别与水平面呈±45°夹角的方式布置，并且两个冷却芯体(2)相邻部位密封连接；
所述外风汇流腔(11)包括两个冷却芯体(2)相邻侧的下部空间，该空间延伸至冷却器外壳(1)的一端端面上，并与汇流腔通风口(111)连通；
所述外风分流腔(12)包括两个冷却芯体(2)相背两侧的两个上部空间，该两个空间延伸至冷却器外壳(1)的另一端端面上，并与设置于冷却器外壳(1)的另一端端面上的两个分流腔通风口(121)连通。
2.根据权利要求1所述的一种电机空空冷却器，其特征在于：所述内风进风腔(13)为两个冷却芯体(2)相背侧的两个下部空间，该两个空间的底面均设有的内风进口(131)；所述两个内风进口(131)分别连通电机(3)的两个电机出风口(33)。
3.根据权利要求2所述的一种电机空空冷却器，其特征在于：所述内风出风腔(14)包括两个冷却芯体(2)相邻侧的上部空间，该空间沿内风进风腔(13)的两个空间的两端外部向下延伸至冷却器外壳(1)的底面上，并分布与设置于冷却器外壳(1)底面四个角上的四个内风出口(141)连通；所述四个内风出口(141)分别连通电机(3)的四个电机进风口(34)。
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