用于水下航行器的快速散热电机壳、电机和电机舱段的制作方法

1.本发明涉及一种水下航行器快速散热电机壳、电机和电机舱段。


背景技术：

2.水下航行器在工作时电机高速转动，由于水下航行器电机舱段的密封性，电机释放的热量无法散发到外界，导致电机舱段内的温度不断上升，进而影响电机的正常工作状态，可能还会使电机的安全性和稳定性受到影响。
3.目前主要采用自然冷却、水冷、喷油三种方式进行电机冷却。
4.自然冷却不采取散热措施，仅靠电机周围空气散热，但电机舱段内的空气几乎不流动且空气的导热能力低下，该自然冷却散热效果很差。
5.水冷则是通过水冷管道对电机进行降温，水冷需要安装额外的水泵且水冷系统设计复杂，还需要另外对水泵供电，设计成本和整体重量会增加很多，不利于水下航行器的正常工作。
6.喷油冷却则是通过对工作状态下的电机进行喷油，缺点依旧是喷油系统设计复杂，整体重量大，耗能。


技术实现要素：

7.为了克服现有的电机散热方案存在冷却系统设计复杂、整体质量偏高、需要额外的动力输入的不足，本发明提供了一种水下航行器快速散热电机壳、电机和电机舱段。
8.本发明的技术方案是：
9.用于水下航行器的快速散热电机壳，其特殊之处在于：所述电机壳外壁上的多个记忆合金结构；记忆合金结构至少有m层，每一层至少有n个；m≥2，n≥12；
10.单个记忆合金结构一端为安装端，另一端为自由端；安装端固定连接在电机外壳的外壁上，自由端远离电机外壳的外壁；电机壳周围的环境温度小于记忆合金结构的记忆温度时，记忆合金结构的自由端呈弯折状；记忆合金结构的记忆温度在电机正常工作温度范围内。
11.进一步地，所述自由端的末端涂覆有导热硅胶。
12.进一步地，位于同一层的n个记忆合金结构沿电机壳圆周均布。
13.本发明还提供了一种用于水下航行器的电机，包括电机壳；其特殊之处在于：所述电机壳采用上述的电机壳。
14.本发明还提供了一种用于水下航行器的电机舱段，包括电机舱段壳体和设置在电机舱段壳体内的电机；所述电机包括电机壳；其特殊之处在于：所述电机壳采用上述的电机壳。
15.本发明的有益效果是：
16.1.利用记忆合金具有受热变形能力的特点，通过记忆合金结构将电机外壳与舱段壳体内壁相连，建立高温电机工作区域和低温舱段壳体内壁区域之间的联系，实现从电机
外壳到记忆合金结构，再从记忆合金结构到舱体内壁的热量传递，从而将电机高速转动工作产生的热量通过记忆合金结构传导到舱段壳体内壁后导出，有效改善电机在密闭空间内工作带来的热量集聚的负面影响，降低电机工作区域的温度，增加了电机运转的安全性和稳定性。
17.2.本发明在设计时同时考虑了散热效率和温度均匀性，因此在电机外壳外壁上布置至少两层记忆合金结构，每层沿电机外壳周向均布至少12个记忆合金结构，布置两层是为了更好的将整个电机表面的温度导出，提高导热效率，每层至少均布12个是为了散热均匀。
18.3.将记忆合金设计为弯曲形态，同时在记忆合金末端涂抹导热硅胶，在保证导热的情况下，随着电机工作温度升高使得记忆合金展开后与舱段壳体内壁形成良好的面接触，提高热量导出效率。
19.4.本发明在保证导热功能的前提下，结构简单，易实现，且增加的重量很小。
附图说明
20.图1是本发明实施例的电机舱段结构示意图。
21.附图标记说明：
[0022]1‑
电机舱段壳体，2
‑
电机外壳，3
‑
电机定子，4
‑
电机转子，5
‑
轴承，6
‑
记忆合金结构，7
‑
螺钉，8
‑
导热硅胶，9
‑
环形肋板，10
‑
安装法兰。
具体实施方式
[0023]
以下结合附图对本发明作进一步说明。
[0024]
如图1所示，本发明实施例的电机舱段包括电机舱段壳体1和设置在电机舱段壳体1内的电机；电机的安装端与安装法兰10连接，通过安装法兰10安装在电机舱段壳体1内。
[0025]
电机舱段壳体1内壁上设置有多个环形肋板9，以提高支撑强度，防止电机舱段壳体1受到大的外界冲击产生变形。
[0026]
电机包括电机外壳2、相互配合的电机定子3和电机转子4，套设在电机转子4外的轴承5，以及设置在电机外壳2外壁上的多个记忆合金结构6；本实施例在电机外壳2上设置了两圈记忆合金结构6；每圈有12个记忆合金结构6，且沿电机外壳2周向均布；针对不同的电机尺寸，在考虑安装层数时，按照等间距布置即可，同时考虑到整体质量，保证散热能力满足需求即可，不用过于密集布置；按照圆周均布规则，本实施例每层是按照30
°
安装间距均布布置，考虑到极端的高发热工况，每层可以按照均布布置更多的散热记忆合金结构6，从而保证散热需求以及散热的均匀性。
[0027]
单个记忆合金结构6的一端为安装端，另一端为自由端；安装端通过螺钉7安装固定在电机外壳2的外壁上，自由端靠近电机舱壳体1内壁；记忆合金结构6的记忆温度在电机表面正常工作温度范围内；当电机舱段壳体1内的温度小于记忆合金结构6的记忆温度时，记忆合金结构6的自由端呈弯折状；在电机舱段壳体1内的温度达到记忆温度后，记忆合金结构6的自由端能够展开，且展开后尺寸能满足与电机舱段壳体1内壁接触的要求。
[0028]
在每个记忆合金结构6的自由端的末端涂覆导热硅胶8，以利于记忆合金结构6与电机舱段壳体1之间进行高效热传导。本发明对记忆合金结构6自由端的弯折形式没有特殊
要求，不过为了保证安装需求和散热需求，在初始安装不碰到环形肋板9的情况下，记忆合金结构的折弯处应尽量离电机舱段壳体1内表面距离近，这样在受热时，能够快速展开形成传热通路，将电机工作产生的热量导出。
[0029]
本发明的原理是：
[0030]
在电机开始工作前，每个记忆合金结构6的自由端为弯折状；电机开始工作后，高速转动的电机产生的热量集聚使电机舱壳体1内的温度升高，当电机舱壳体1内的温度达到记忆合金结构6的记忆温度时记忆合金结构6的自由端变形展开，其末端的导热硅胶8与电机舱段壳体1的内壁接触，建立热桥，将高速转动的电机产生的热量导出。


技术特征：
1.用于水下航行器的快速散热电机壳(2)，其特征在于：所述电机壳(2)外壁上的多个记忆合金结构(6)；记忆合金结构(6)至少有m层，每一层至少有n个；m≥2，n≥12；单个记忆合金结构(6)一端为安装端，另一端为自由端；安装端固定连接在电机外壳(2)的外壁上，自由端远离电机外壳(2)的外壁；电机壳(2)周围的环境温度小于记忆合金结构(6)的记忆温度时，记忆合金结构(6)的自由端呈弯折状；记忆合金结构(6)的记忆温度在电机正常工作温度范围内。2.根据权利要求1所述的用于水下航行器的快速散热电机壳(2)，其特征在于：所述自由端的末端涂覆有导热硅胶(8)。3.根据权利要求1或2所述的用于水下航行器的快速散热电机壳(2)，其特征在于：位于同一层的n个记忆合金结构(6)沿电机壳(2)圆周均布。4.用于水下航行器的电机，包括电机壳；其特征在于：所述电机壳采用权利要求1
‑
3任一所述的电机壳(2)。5.用于水下航行器的电机舱段，包括电机舱段壳体(1)和设置在电机舱段壳体(1)内的电机；所述电机包括电机壳；其特征在于：所述电机壳采用权利要求1
‑
3任一所述的电机壳(2)。

技术总结
为了克服现有的电机散热方案存在冷却系统设计复杂、整体质量偏高、需要额外的动力输入的不足，本发明提供了一种水下航行器快速散热电机壳、电机和电机舱段。本发明利用记忆合金具有受热变形能力的特点，通过记忆合金结构将电机外壳与舱段壳体内壁相连，建立高温电机工作区域和低温舱段壳体内壁区域之间的联系，实现从电机外壳到记忆合金结构，再从记忆合金结构到舱体内壁的热量传递，从而将电机高速转动工作产生的热量通过记忆合金结构传导到舱段壳体内壁后导出，有效改善电机在密闭空间内工作带来的热量集聚的负面影响，降低电机工作区域的温度，增加了电机运转的安全性和稳定性。性。性。


技术研发人员：田文龙 皮跃帮 卢丞一 毛昭勇
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2021.08.29
技术公布日：2021/12/14