CN112072855A - 一种电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机，在外风路冷却介质入口端的冷却底板设有密封部，以使得内风扇驱动的气流通过进风道进入、且仅能够通过转子和定子进入冷却罩，迫使冷却介质进入定子中冷却定子，使得直段绕组风量增加，冷却直段绕组和冷却端部绕组的温差减小，减小定子的轴向温差，提升温度分布均匀性，降低绕组的热点温差且提高电机运行的可靠性；其使得风量合理分配，经冷却组件轴伸侧进入电机本体的温度与非轴侧间的温度差减小，提高电机两侧温度均匀性，同时提高定子的冷却效果。

Description

一种电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，更具体地说，涉及一种电机。

背景技术

随着高效节能电机的推广，电机的设计逐渐向高效率、小型化、轻量化、低成本的方向发展。而电机的温升成为制约电机发展的关键因素。高压电机常见的冷却方式为空空冷结构，其冷却特点是初级冷却介质在闭合回路内循环，并通过直接安装在电机上的外装式冷却器把热量传递给周围环境介质。采用这种冷却方式需要解决的关键技术问题包括：一方面确保定子绕组温升不能超过允许的温升限值；另一方面降低绕组温度分布的不均匀性，从而提高电机运行的可靠性。

现有技术中，经过冷却器冷却后的冷却介质进入电机本体，在风扇和转子的驱动下，形成两个循环回路，每个循环回路有两个支路，支路一进入转子径向风道冷却转子后进入定子径向风道冷却定子；支路二冷却定子端部绕组后，直接进入冷却器。现有技术存在以下缺点：第一，外风路冷却介质沿程吸热，从进口到出口冷却介质温度不断升高，经冷却器冷却后从轴伸侧进入电机本体的温度高于非轴伸侧，直接导致了电机两侧温度非对称分布。第二，两极高压电机转速高，若为了提高冷却风量，提高风扇风压，将导致电机的机械损耗增加，气动噪声增加，所以应尽可能改善风路结构，使风量合理分配，提高定子的冷却效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种电机，以减小端部绕组和直段温差、同时解决电机两侧温度非对称分布的问题。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种电机，包括冷却罩、设于所述冷却罩内的冷却组件、内风扇和外风扇；所述内风扇和所述外风扇均设置在所述电机的转轴上，所述内风扇位于所述电机的壳体内，所述外风扇位于所述电机的壳体外，所述外风扇用于对进入所述冷却组件的冷却介质进行冷却；还包括：

套设于所述电机的转轴上的机座隔板；

所述冷却罩包括与电机的壳体连通的冷却底板，所述冷却底板设有分别与所述电机的壳体内部和所述冷却罩连通的进风道；

靠近外风路冷却介质入口端的所述冷却底板设有两端分别与所述机座隔板和所述进风道密封、用以分隔所述电机和所述冷却罩的密封部，以使所述内风扇驱动的气流穿过所述电机的定子和转子后进入所述冷却罩，并在所述冷却罩中经所述冷却组件冷却后经所述进风道返回所述电机的壳体内。

优选地，所述内风扇包括沿所述电机的转轴的轴向设置的第一内风扇和第二内风扇；

所述冷却底板包括沿所述电机的转轴的轴向设置的第一进风道和第二进风道；

所述机座隔板包括：

沿轴向分别设置在所述定子的两端的第一机座隔板和第二机座隔板，所述密封部分别与所述第一机座隔板和所述第一进风道密封连接；所述第二机座隔板与所述冷却底板间设有用于气流通过的气流间隙。

优选地，所述冷却底板在所述第二机座隔板和所述第二风道间设有用于气流通过的气流通孔。

优选地，所述定子设有若干个定子径向风道和沿轴向贯穿的定子轴向通风孔，气流经所述定子轴向通风孔和所述定子径向风道进入所述冷却罩。

优选地，所述转子设有若干个转子径向风道和沿轴向贯穿的转子轴向通风孔，气流经所述转子轴向通风孔、所述转子径向风道进入所述定子径向风道中，全部所述定子径向风道和全部所述转子径向风道沿轴向错位设置。

优选地，所述定子轴向通风孔和所述转子轴向通风孔可分别为圆孔、方孔或椭圆孔。

本发明提供的电机，包括冷却罩、设于冷却罩内的冷却组件、内风扇和外风扇；内风扇和外风扇均设置在电机的转轴上，内风扇位于电机的壳体内，外风扇位于电机的壳体外，外风扇用于对进入冷却组件的冷却介质进行冷却；还包括：套设于电机的转轴上的机座隔板；冷却罩包括与电机的壳体连通的冷却底板，冷却底板设有分别与电机的壳体内部和冷却罩连通的进风道；靠近外风路冷却介质入口端的冷却底板设有两端分别与机座隔板和进风道密封、用以分隔电机和冷却罩的密封部，以使内风扇驱动的气流穿过电机的定子和转子后进入冷却罩，并在冷却罩中经冷却组件冷却后经进风道返回电机的壳体内。

相较于现有技术，应用本发明提供的电机，具有以下技术效果：

第一，外风路冷却介质入口端的冷却底板设有密封部，以使得内风扇驱动的气流通过进风道进入、且仅能够通过转子和定子进入冷却罩，迫使冷却介质进入定子中冷却定子，使得直段绕组风量增加，冷却直段绕组和冷却端部绕组的温差减小，减小定子的轴向温差，提升温度分布均匀性，降低绕组的热点温差且提高电机运行的可靠性；

第二，其使得风量合理分配，经冷却组件轴伸侧进入电机本体的温度与非轴侧间的温度差减小，提高电机两侧温度均匀性，同时提高定子的冷却效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的电机的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的定转子轴向通风孔示意图。

附图中标记如下：

10、转子；11、转子轴向通风孔；12、转子径向风道；13、平衡盘；14、第一内风扇；15、转轴；16、外风扇；17、第二内风扇；18、电机；20、定子；21、定子轴向通风孔；22、定子径向风道；23、定子端部绕组；30、冷却罩；31、密封部；32、冷却底板；40、第一机座隔板；41、第二机座隔板；100、第一进风道；101、第二进风道。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种电机，以减小端部绕组和直段温差、同时解决电机两侧温度非对称分布的问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

请参阅图1-图2，图1为本发明实施例提供的电机的结构示意图；图2为本发明实施例提供的定转子轴向通风孔示意图。

在一种具体的实施方式中，本发明提供的电机，包括：

冷却罩30、设于冷却罩30内的冷却组件、内风扇和外风扇16；内风扇和外风扇16均设置在电机18的转轴15上，内风扇位于电机18的壳体内，外风扇16位于电机18的壳体外，外风扇16用于对进入冷却组件的冷却介质进行冷却；

冷却组件可为冷却管，冷却管内冷却介质可根据需要进行选择，冷却方式可为空空冷，空水冷、开启式冷却等。冷却罩30与电机18的壳体连通，其具体的结构及连接关系可参考现有技术，在此不再赘述。外风扇16用于将环境介质吹入冷却管内，与管内初级冷却介质完成热交换后，重新进入周围环境中，外风冷却介质沿程吸热，温度逐渐升高，故经冷却管冷却后进入电机18两侧的温度不一致，靠近外风路冷却介质入口端的一侧温度较低，靠近外风路冷却介质出口端的一侧温度较高。

上述装置还包括：

套设于电机18的转轴15上的机座隔板；

冷却罩30包括与电机18的壳体连通的冷却底板32，冷却底板32设有分别与电机18的壳体内部和冷却罩30连通的进风道；

机座隔板在转子10和定子20的轴向的两端分别设置，用以分隔进风和出风，使得经内风扇驱动气流能够通过转子10和定子20对二者进行冷却，以提高冷却效果。

冷却底板32上设置有连通冷却罩30和电机18的壳体内部的进风口，且进风口连接有延伸至电机18的壳体内的进风道，进风道与进风口可拆卸的固定连接，内风扇设置在进风道中，以对进风气流进行有效驱动。

靠近外风路冷却介质入口端(冷端)的冷却底板32设有密封部31，密封部31的两端分别与机座隔板和进风道密封、用以分隔电机18和冷却罩30，优选地，密封部31焊接在冷却底板32上，且密封部31的长度大于机座隔板和进风道间的距离。由此设置，以使得靠近外风路冷却介质入口端侧的气流经过进风道后，通过内风扇驱动穿过电机18的定子20和转子10后进入冷却罩30，并在冷却罩30中经冷却组件冷却后经进风道返回电机18的壳体内。

相较于现有技术，应用本发明提供的电机，具有以下技术效果：

第一，外风路冷却介质入口端的冷却底板32设有密封部31，以使得内风扇驱动的气流通过进风道进入、且仅能够通过转子10和定子20进入冷却罩30，迫使冷却介质进入定子20中冷却定子20，使得直段绕组风量增加，冷却直段绕组和冷却端部绕组的温差减小，减小定子20的轴向温差，提升温度分布均匀性，降低绕组的热点温差且提高电机18运行的可靠性；

第二，其使得风量合理分配，经冷却组件轴伸侧进入电机18本体的温度与非轴侧间的温度差减小，提高电机18两侧温度均匀性，同时提高定子20的冷却效果。

具体的，内风扇包括沿电机18的转轴15的轴向设置的第一内风扇14和第二内风扇17；

冷却底板32包括沿电机18的转轴15的轴向设置的第一进风道100和第二进风道101；

机座隔板包括：

沿轴向分别设置在定子20的两端的第一机座隔板40和第二机座隔板41，密封部31分别与第一机座隔板40和第一进风道100密封连接；第二机座隔板41与冷却底板32间设有用于气流通过的气流间隙，由此以减小气流的流动阻力。

第一内风扇14和第二内风扇17的结构相同，第一进风道100和第二进风道101的结构相同。

优选地，冷却底板32在第二机座隔板41和第二风道间设有用于气流通过的气流通孔。其中气流通孔也可以设置为气流通道或其他结构，气流通孔的结构可为圆孔、方孔等，根据需要进行设置，均在本发明的保护范围内。

在上述各实施例的基础上，定子20设有若干个定子径向风道22和沿轴向贯穿的定子轴向通风孔21，气流经定子轴向通风孔21和定子径向风道22进入冷却罩30。

转子10设有若干个转子径向风道12和沿轴向贯穿的转子轴向通风孔11，气流经转子轴向通风孔11、转子径向风道12进入定子径向风道22中，全部定子径向风道22和全部转子径向风道12沿轴向错位设置。在一种实施例中，位于中间处的定子径向风道22和位于中间处的转子径向风道12共线设置，处于中心线两侧的转子径向风道12向中心线处集中，且各个转子径向风道12与其相邻的定子径向风道22的错位距离均相同。

定子轴向通风孔21和转子轴向通风孔11可分别为圆孔、方孔或椭圆孔。

在一种实施例中，以靠近外风路冷却介质入口端为冷端、靠近外风路冷却介质出口端为热端进行说明，可知，外风路冷却介质依次经过第一进风道100和第二进风道101，当冷端冷却介质进入电机18后，经第一内风扇14驱动，分成两个支路，第一支路的冷却介质依次进入转子轴向通风孔11、转子径向风道12、定子径向风道22、平衡盘13，最终进入冷却罩30。

热端冷却介质进入电机18后，经第二内风扇17驱动，分成三个支路，第一支路冷却介质依次进入转子轴向通风孔11、转子10径向风道、定子径向风道22，平衡盘13、最终进入冷却罩30；第二支路冷却介质冷却热端的定子端部绕组23后，进入定子轴向通风孔21冷却定子20后进入冷却罩30，第三支路冷却介质冷却热端的定子端部绕组23后通过气流间隙和气流通孔直接进入冷却罩30。

上述装置第一机座隔板40与密封部31密封连接，迫使冷却介质进入定子轴向通风孔21冷却定子20，第二机座隔板41与冷却底板32设有气流通孔，使得冷却介质可以通过，从而减少热端的流动阻力，由此以减少定子20轴向温差，提升温度分布均匀性，降低绕组的热点温升而且提高电机18运行可靠性。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (6)

1.一种电机，包括冷却罩、设于所述冷却罩内的冷却组件、内风扇和外风扇；所述内风扇和所述外风扇均设置在所述电机的转轴上，所述内风扇位于所述电机的壳体内，所述外风扇位于所述电机的壳体外，所述外风扇用于对进入所述冷却组件的冷却介质进行冷却；其特征在于，还包括：

套设于所述电机的转轴上的机座隔板；

所述冷却罩包括与电机的壳体连通的冷却底板，所述冷却底板设有分别与所述电机的壳体内部和所述冷却罩连通的进风道；

靠近外风路冷却介质入口端的所述冷却底板设有两端分别与所述机座隔板和所述进风道密封、用以分隔所述电机和所述冷却罩的密封部，以使所述内风扇驱动的气流穿过所述电机的定子和转子后进入所述冷却罩，并在所述冷却罩中经所述冷却组件冷却后经所述进风道返回所述电机的壳体内。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述内风扇包括沿所述电机的转轴的轴向设置的第一内风扇和第二内风扇；

所述冷却底板包括沿所述电机的转轴的轴向设置的第一进风道和第二进风道；

所述机座隔板包括：

沿轴向分别设置在所述定子的两端的第一机座隔板和第二机座隔板，所述密封部分别与所述第一机座隔板和所述第一进风道密封连接；所述第二机座隔板与所述冷却底板间设有用于气流通过的气流间隙。

3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述冷却底板在所述第二机座隔板和所述第二风道间设有用于气流通过的气流通孔。

4.根据权利要求1-3任一项所述的电机，其特征在于，所述定子设有若干个定子径向风道和沿轴向贯穿的定子轴向通风孔，气流经所述定子轴向通风孔和所述定子径向风道进入所述冷却罩。

5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述转子设有若干个转子径向风道和沿轴向贯穿的转子轴向通风孔，气流经所述转子轴向通风孔、所述转子径向风道进入所述定子径向风道中，全部所述定子径向风道和全部所述转子径向风道沿轴向错位设置。

6.根据权利要求5所述的电机，其特征在于，所述定子轴向通风孔和所述转子轴向通风孔可分别为圆孔、方孔或椭圆孔。

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