CN117040193A - 一种采用多介质冷却的大功率潜水永磁电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用多介质冷却的大功率潜水永磁电机，机壳同侧壁面设有入风口和出风口，分别位于电机轴向两侧端部机腔；机壳外表面直接接触外部水域散热，定子铁心紧贴机壳内壁面，实现固体热传导充分散热；定子铁心与转子之间留有气隙；转子铁心表面贴有永磁体；转子中部区域开设有轴向通风结构；永磁体外部由护套包裹，永磁体与护套周向两侧留有镂空结构。本发明采用的电机冷却结构，冷却空气得以直接流通定子槽口和转子区域，实现对定子齿部、永磁体和转子铁心的充分冷却，背包内部的冷却油可以高效传递对应定子机壳区域的热量至背包外表面，通过机壳外部冷却水实现对定子的冷却，大幅提高电机散热效率，有效提升电机的功率密度。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机冷却技术领域，更具体地，涉及一种采用多介质冷却的大功率潜水式电机。
背景技术
对于功率较小、功率密度较低的潜水电机，通过机壳表面冷却水就可以对电机进行有效散热；对于大功率的潜水电机，有内部强迫通风冷却的方式；常规潜水电机固定装置连接的背包为实心。因此，需要设计一种采用多介质冷却的大功率潜水永磁电机，在降低电机重量的同时高效的将电机定子绕组热量传递至外部；将冷却空气从机壳壁面的入风口通入电机内部，冷却空气可以通过气隙和转子通风道对转子进行充分冷却；通过冷却水、冷却空气、冷却油多介质的冷却，可以有效带走大功率潜水永磁电机产生的热量，大幅提升电机的功率密度。
发明内容
本发明的目的在于提出一种采用多介质冷却的大功率潜水永磁电机，通过在潜水电机背包内部充满冷却油，可以在降低电机重量的同时高效的将电机定子绕组热量传递至外部；将冷却空气从机壳壁面的入风口通入电机内部，冷却空气可以通过气隙和转子通风道对转子进行充分冷却；通过冷却水、冷却空气、冷却油多介质的冷却，可以有效带走大功率潜水永磁电机产生的热量，大幅提升电机的功率密度。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种采用多介质冷却的大功率潜水永磁电机，包括：自内向外同轴设置的转轴、转子、定子、机壳，所述机壳同侧壁面设有入风口和出风口，分别位于电机轴向两侧端部机腔；机壳外表面直接接触外部水域散热，定子铁心紧贴机壳内壁面，实现固体热传导充分散热；定子铁心与转子之间留有气隙；转子铁心表面贴有永磁体；转子中部区域开设有轴向通风结构；永磁体外部由护套包裹，永磁体与护套周向两侧留有镂空结构，用于风冷对永磁体的散热。
进一步，机壳出入风口侧设有一背包结构，用于固定电机，内部充满冷却油。
进一步，转子铁心中部开设环形通风道，转子端部通风截面为扇形，子铁心两侧端部由辐条支撑。
进一步，转子铁心表面永磁体采用轴向叠压，沿轴向均匀分布若干级。
进一步，永磁体外的护套与永磁体数量一致，以相同方式进行轴向叠压。
进一步，护套内圆周面轴向中心线上设有插槽，与转子表面凹槽构成榫卯结构，用于固定永磁体在转子上的相对周向位置。
进一步，转子铁心表面设置有轴向开槽，均匀分布于转子铁心外圆周面上，开槽数量与永磁体极数相同。
进一步，转子中部开设周向环状通风道，在转子两端由辐条支撑。
进一步，转轴为空心轴。
进一步，电机正常工作时，冷却空气自入风口进入，垂直灌入的高速冷却气流沿转轴两侧流向入风口对侧，直接流经端部绕组，在入风口侧机腔内形成高压流场，受流体压力驱动，冷却空气自入风口侧经气隙和转子通风道流向出风口侧，实现对定子绕组和转子区域的充分冷却；在出风口侧，冷却空气在压力作用下汇集向出风口。
本发明的有益效果是：
本发明通过电机冷却结构的设计，冷却空气得以直接流通定子槽口和转子区域，实现对定子齿部、永磁体和转子铁心的充分冷却，背包内部的冷却油可以高效传递对应定子机壳区域的热量至背包外表面，通过机壳外部冷却水实现对定子的冷却，大幅提高电机散热效率，有效提升电机的功率密度。
附图说明
图1是本发明的大功率潜水永磁电机总体图；
图2是本发明的大功率潜水永磁电机轴向截面图；
图3是本发明的大功率潜水永磁电机径向截面图；
图4是本发明的大功率潜水永磁电机内部风路图；
图5是本发明的大功率潜水永磁电机转子结构图。
具体实施方式
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。
参阅图1至图5，本实施例中的一种采用多介质冷却的大功率潜水永磁电机，主要由机壳4，定子铁心5，永磁体7，转子铁心11和转轴13组成。
机壳4同侧壁面设有入风口1和出风口2，分别位于电机轴向两侧端部机腔；机壳4外表面直接接触外部水域散热，定子铁心5紧贴机壳4内壁面，实现固体热传导充分散热；永磁体7贴于转子铁心11表面；转子中部区域开设有轴向通风结构。
机壳4出入风口一侧设有背包结构3用于固定电机，优选地，本实施例中背包结构3内充满冷却油，实现对应定子区域热量的快速散发。
机壳4外壁面浸没水中，散热效果较好，定子铁心5紧贴机壳4内壁面，以固体热传导高效降温。
定子绕组绕制在定子槽6内。作为一种优选的实施方式，本实施例中，定子槽6内采用双层绕组。
转子铁心11中部开设了环形通风道，在转子铁心11两侧端部由辐条支撑。定子铁心5与永磁体7之间留有气隙。冷却空气在轴向上流经气隙，转子环形通风道以及永磁体护套之间的空隙。
永磁体7外部由护套8包裹，护套8内圆周面轴向中心线上设有插槽，与转子表面凹槽16构成榫卯结构，用于固定永磁体在转子上的相对周向位置。
永磁体7每一极之间由连接件14相连，连接件14两侧分别与两极永磁体7连接。连接件14沿轴向均匀分布连接孔15，本实施例中连接孔数量与永磁体叠压数量一致。转子铁心11表面对应于连接件孔洞垂直正下方开设对应连接孔17，用于固定连接件14。
永磁体7与护套8周向两侧留有镂空结构，用于风冷对永磁体的散热。
转轴13中部空心，转轴13两端与转子铁心11端面通过连接孔18连接。
可选地，本实施例中，转子铁心11两侧端部分别由8组辐条支撑，转子端部通风截面为扇形。冷却空气可以顺利从转子内部进行流通，对转子区域进行充分冷却。相比实心转子，有效通风面积更大，也有效降低风阻，降低外部供风成本。
本实施方式在实际应用时的工作原理为：
入风口1和出风口2分布在机壳两端。外部冷却装置的出风口与电机入风口1连通，外部冷却装置的进风口与电机出风口2连通。冷却空气自入风口1进入后，垂直灌入的高速冷却气流沿转轴两侧流向入风口对侧，直接流经端部绕组，在入风口侧机腔内形成高压流场，受流体压力驱动，冷却空气自入风口侧沿轴向流向出风口侧。冷却介质轴向上流通区域为：定子铁心5和永磁体7之间的气隙，转子铁心11中的环形通风道以及永磁体7与护套8之间的空隙。在出风口侧，冷却空气在压力作用下汇集向出风口。整个风冷***实现了对定子内表面和转子区域的充分冷却。
定子的热量通过定子铁心5与机壳4的直接接触，采用热传导的方式传递到机壳外表面，通过冷却水进行冷却；特别的，对于背包处机壳处热量通过冷却油传递到背包外表面，再通过冷却水进行冷却。
Claims (10)
1.一种采用多介质冷却的大功率潜水永磁电机，包括：自内向外同轴设置的转轴、转子、定子、机壳，其特征在于：所述机壳同侧壁面设有入风口和出风口，分别位于电机轴向两侧端部机腔；机壳外表面直接接触外部水域散热，定子铁心紧贴机壳内壁面，实现固体热传导充分散热；定子铁心与转子之间留有气隙；转子铁心表面贴有永磁体；转子中部区域开设有轴向通风结构；永磁体外部由护套包裹，永磁体与护套周向两侧留有镂空结构，用于风冷对永磁体的散热。
2.根据权利要求1所述的采用多介质冷却的大功率潜水永磁电机，其特征在于：机壳出入风口侧设有一背包结构，用于固定电机，内部充满冷却油。
3.根据权利要求1所述的采用多介质冷却的大功率潜水永磁电机，其特征在于：转子铁心中部开设环形通风道，转子端部通风截面为扇形，子铁心两侧端部由辐条支撑。
4.根据权利要求1所述的采用多介质冷却的大功率潜水永磁电机，其特征在于：转子铁心表面永磁体采用轴向叠压，沿轴向均匀分布若干级。
5.根据权利要求1所述的采用多介质冷却的大功率潜水永磁电机，其特征在于：永磁体外的护套与永磁体数量一致，以相同方式进行轴向叠压。
6.根据权利要求1所述的采用多介质冷却的大功率潜水永磁电机，其特征在于：护套内圆周面轴向中心线上设有插槽，与转子表面凹槽构成榫卯结构，用于固定永磁体在转子上的相对周向位置。
7.根据权利要求1所述的采用多介质冷却的大功率潜水永磁电机，其特征在于：转子铁心表面设置有轴向开槽，均匀分布于转子铁心外圆周面上，开槽数量与永磁体极数相同。
8.根据权利要求1所述的采用多介质冷却的大功率潜水永磁电机，其特征在于：转子中部开设周向环状通风道，在转子两端由辐条支撑。
9.根据权利要求1所述的采用多介质冷却的大功率潜水永磁电机，其特征在于：转轴为空心轴。
10.根据权利要求1所述的采用多介质冷却的大功率潜水永磁电机，其特征在于：电机正常工作时，冷却空气自入风口进入，垂直灌入的高速冷却气流沿转轴两侧流向入风口对侧，直接流经端部绕组，在入风口侧机腔内形成高压流场，受流体压力驱动，冷却空气自入风口侧经气隙和转子通风道流向出风口侧，实现对定子绕组和转子区域的充分冷却；在出风口侧，冷却空气在压力作用下汇集向出风口。
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| CN (1) | CN117040193A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117411244A (zh) * | 2023-12-14 | 2024-01-16 | 沈阳众创高科节能电机技术有限公司 | 一种分段多级冷却的充水式永磁潜水电机 |
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2023
- 2023-08-14 CN CN202311023582.0A patent/CN117040193A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117411244A (zh) * | 2023-12-14 | 2024-01-16 | 沈阳众创高科节能电机技术有限公司 | 一种分段多级冷却的充水式永磁潜水电机 |
| CN117411244B (zh) * | 2023-12-14 | 2024-02-20 | 沈阳众创高科节能电机技术有限公司 | 一种分段多级冷却的充水式永磁潜水电机 |
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