CN203352314U - 一种水冷式电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水冷式电机，包括定子铁芯、冷却水隔套、转子铁芯、转轴和第一空腔，定子铁芯与冷却水隔套接触的圆周上均布定子轴向风道，转子铁芯靠近转轴的圆周上均布转子轴向风道，转轴上转轴与第一空腔接触的位置套设风扇。本实用新型转子铁芯可以通过高速气流与冷却水隔套充分接触，将热量传递给冷却介质；转轴转动时带动风扇转动，使循环的高速气流不断流动，从而使转子铁芯的散热条件得到改善，使定子铁芯、转子铁芯温升差异大大减小，避免温度差异引起的尺寸链变化，确保电机的稳定运行；由于端盖不采用水冷，采用散热筋散热，使轴承内外圈的温度差异大大减少，从而提高了轴承的使用寿命和可靠运行。

Description

一种水冷式电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种水冷式电机。

背景技术

电机（英文：Electric machinery，俗称“马达”）是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。

现有技术中，水冷式电机通过冷却水在机座及端盖的冷却水隔套里流动，对定子铁芯、定子绕组、机壳等部件进行直接冷却降温，而对转子和转轴等旋转部件冷却条件极差。

参见图1，图1是现有技术中水冷电机的结构示意图。

水冷电机主要包括转轴1、转子铁芯2、定子铁芯3和电机内腔4，电机内腔4的腔壁设置冷却水隔套41；转轴1上套装转子铁芯2，转子铁芯2外套装定子铁芯3，转子铁芯2与定子铁芯3之间有一定的间隙，转轴1和转子铁芯2、定子铁芯3、电机内腔4的内壁组合将电机内腔4分割出第一空腔42和第二空腔43。

由于定子铁芯3、定子绕组5等部件，距离冷却水隔套41较近，通过热传导作用，具有良好的冷却效果；反之，距离冷却水隔套41较远的部件，如转子铁芯2、转轴等旋转部件，只通过热传导作用带走部分热量，在频繁启动及长时间高负荷运行的情况下，转子导条及转子铁芯2产生的热量得不到及时散发，而使转子温升过高。

参见图2，图2是传统水冷电机在额定负载情况下电机内部各部位的温度分布柱状图。

如图2所示，因为传统水冷式电机定子铁芯和转子铁芯冷却条件差异很大，造成定子铁芯、机壳等部位温度很低，而转子铁芯、转轴及轴承内圈等部位温度很高，由于热胀冷缩的原因使转轴的轴向尺寸变大，而机壳的轴向尺寸基本不变。轴承受到轴向力的挤压，在高速运转的情况下，在短时间内使轴承烧毁。

传统水冷式电机为克服这个难题，只采用轴承配合减少过盈量，加大轴承游隙。轴承室与轴承外圈松配合及预留轴向间隙等办法来防止轴承损坏。但这些措施使电机运行的稳定性受到很大影响，且一不小心还会烧坏轴承。

因此，特别需要一种内风冷电机，以解决现有技术中存在的问题。

实用新型内容

为克服上述技术不足，本实用新型的目的在于提供冷却效果均匀、使用寿命长、运行可靠的水冷式电机。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种水冷式电机，包括定子铁芯、冷却水隔套、转子铁芯、转轴和第一空腔，所述定子铁芯与冷却水隔套接触的圆周上均布定子轴向风道，所述转子铁芯靠近转轴的圆周上均布转子轴向风道，所述转轴上转轴与第一空腔接触的位置套设风扇。

在本实用新型中，所述水冷式电机还包括端盖，所述端盖内设置轴承室。

在本实用新型中，所述水冷式电机轴承室的外壁设置散热筋。

在本实用新型中，所述散热筋的数量为两个以上，所述两个以上的散热筋以转轴为中心均匀分布。

本实用新型同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

1、转轴上套设风扇，定子铁芯、转子铁芯上设置轴向风道，使转子铁芯可以通过高速气流与冷却水隔套充分接触，将热量传递给冷却介质；

2、转轴转动时带动风扇转动，使循环的高速气流不断流动，转子铁芯的散热条件得到改善，从而使定子铁芯、转子铁芯温升差异大大减小，避免温度差异引起的尺寸链变化，确保电机的稳定运行；

3、由于端盖不采用水冷，采用散热筋散热，使轴承内外圈的温度差异大大减少，从而提高了轴承的使用寿命和可靠运行。

附图说明

图1现有技术中水冷电机的结构示意图；

图2传统水冷电机在额定负载情况下电机内部各部位的温度分布柱状图；

图3本实用新型水冷电机的结构示意图；

图4本实用新型定子铁芯的结构示意图；

图5本实用新型转子铁芯的结构示意图；

图6本实用新型水冷电机在额定负载情况下电机内部各部位的温度分布柱状图；

图7本实用新型定子轴向风道的结构示意图；

图8为传统水冷电机与本实用新型电机在额定负载情况下电机内部各部位温度分布的柱状对比图。

其中：1、转轴；2、转子铁芯；21、转子轴向风道；3、定子铁芯；31、定子轴向风道；4、电机内腔；41、冷却水隔套；42、第一空腔；43、第二空腔；5、定子绕组；6、风扇；7、端盖；8、轴承室；81、散热筋。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例

如图3～6所示，图3是本实用新型水冷电机的结构示意图；图4是本实用新型定子铁芯的结构示意图；图5是本实用新型转子铁芯的结构示意图；图6是本实用新型水冷电机在额定负载情况下电机内部各部位的温度分布柱状图。

一种水冷式电机，包括定子铁芯3、冷却水隔套41、转子铁芯2、转轴1和第一空腔42，定子铁芯3与冷却水隔套41接触的圆周均布（均布是均匀布置的意思）定子轴向风道31，转子铁芯2靠近（本技术领域人员可知，转子铁芯和定子铁芯之间存在间隙，因此用“靠近”这个词转子铁芯2和定子铁芯3位置关系）转轴1的圆周上均布转子轴向风道21，转轴1上转轴1与第一空腔42接触的位置套设风扇6，风扇6通过转子端环与转子导条相连。

水冷式电机还包括端盖7，端盖7内设置轴承室8。

水冷式电机轴承室8的外壁设置散热筋81；使轴承内外圈的温度差异大大减少，提高轴承使用寿命和可靠运行效率。

散热筋81的数量为两个以上，两个以上的散热筋81以转轴1为中心均匀分布，达到美观、实用的目的。

本实用新型工作过程如下：

1、主轴1工作，主轴1带动第一空腔内的风扇6高速旋转，使第一空腔42内产生正压，第二空腔43产生负压，通过风压使风流高速流动；

2、风流经过绕组端部，通过吸收热量对绕组降温；

3、吸收热量后的风流经过定子轴向风道31，由于定子轴向风道31与冷却水隔套41接触，故而对风流起到降温的作用；

4、降温后的风流进入第二空腔43，对第二空腔43内绕组端部进行降温；

5、对第二空腔43内绕组端部降温后的风流，由转子轴向风道21流入第一空腔42；第一空腔气42流再由风扇6产生的风压流入第二空腔43，以此形成高速循环的气流。

本实用新型可以用于55kw（2P）舰用消防泵、应急排水泵以及75kw（6P）凝水泵等水冷式电机。

在应用实例中，循环高速气流的风压与转子风叶的转速有关。转子风叶片的面积与转子导条的散热效果有关，同时与循环气流的风量有关。

定子包含了定子铁芯3和定子绕组。定子外圆上的轴向风道的总面积与转子轴向风道21的总面积与循环气流的流速有关；总面积越小，风阻越大，流速就越慢；反之，循环气流的流动速度越快，效果越好。

如图7所示，图7是本实用新型定子轴向风道的结构示意图。

图中A的尺寸不宜过大，否则会影响定子铁芯3轭部磁密变大。B尺寸过大会影响定子散热效果。调节B与L的弧长比例就能将原先供定子铁芯3独享的冷却条件分一定的比例为转子冷却服务。B：L越大，定子温升提高，转子温升降低。适当的给定B与L的弧长比例使定转子温升接***衡为最佳值。

参见图8，图8为传统水冷电机与本实用新型电机在额定负载情况下电机内部各部位温度分布的柱状对比图。

如图8所示，传统水冷式电机定子铁芯3、转子铁芯2冷却条件差异很大，造成定子、机壳等部位温度很低，而转子、转轴及轴承内圈温度很高，由于热胀冷缩的原因使转轴的轴向尺寸变大，而机壳的轴向尺寸基本不变。轴承受到轴向力的挤压，在高速运转的情况下，在短时间内使轴承烧坏。本实用新型改进后的水冷式电机，定子铁芯3、转子铁芯2与机壳、轴承内圈、轴承外圈等部件温度差异小，使电机运行平稳，产品质量得到很好的保障。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种水冷式电机，包括定子铁芯、冷却水隔套、转子铁芯、转轴和第一空腔，其特征在于：所述定子铁芯与冷却水隔套接触的圆周上均布定子轴向风道，所述转子铁芯靠近转轴的圆周上均布转子轴向风道，所述转轴上转轴与第一空腔接触的位置套设风扇。

2.根据权利要求1所述的一种水冷式电机，其特征在于：所述水冷式电机还包括端盖，所述端盖内设置轴承室。

3.根据权利要求2所述的一种水冷式电机，其特征在于：所述水冷式电机轴承室的外壁设置散热筋。

4.根据权利要求3所述的一种水冷式电机，其特征在于：所述散热筋的数量为两个以上，所述两个以上的散热筋以转轴为中心均匀分布。

Images