一种填充相变冷却材料的弱磁性隔液环结构及电机

本发明涉及电机，尤其涉及一种填充相变冷却材料的弱磁性隔液环结构及电机。

背景技术：

1、随着电机制造技术和应用领域的发展，电机的转矩、功率密度等不断提高，与之而来的是电机发热量和温升的大量增加，目前电机的冷却方式有自然冷却、强迫风冷、液冷等方式，合理的冷却方式可以有效控制电机系统的工作温升，对延长电机系统寿命、提高系统可靠性具有十分重要的意义。

2、在众多电机冷却方式中，液冷冷却效率高，电机采用液冷系统，可以实现更高的功率密度和效率，因此液冷是当前电机冷却技术研究的重点。为防止冷却液影响转子运行，将隔液环插入电机气隙隔离转子和冷却液接触，然而现有的常规液冷方式并不能对电机温度最高的绕组端部进行有效散热，并且普通的隔液环会增大气隙长度影响电机性能，为解决现有的技术不足，我们提出一种填充相变冷却材料的弱磁性隔液环结构，此结构隔离冷却液和转子的同时，可增强电机散热能力，提升电机电磁性能，确保电机能长时间高效稳定的运行。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种填充相变冷却材料的弱磁性隔液环结构及电机，解决现有的常规液冷方式并不能对电机温度最高的绕组端部进行有效散热，并且普通的隔液环会增大气隙长度影响电机性能的技术问题。利用其两端含相变冷却介质的端盖，以及其导磁特性，实现散热和提高性能。

2、本申请的相变弱磁性隔液环结构插入电机气隙，抵靠端部绕组，左右端盖和机壳密闭接触。隔液环、左右端盖和电机机壳构成密封空间1，隔液环、转子铁芯和电机转轴构成密封空间2，空间隔离可防止冷却液与高速旋转的转子相接触并使定转子电气隔离，保障电机的正常运行。弱磁性隔液环采用树脂材料并掺杂导磁金属粉末，具有导磁性能，可以减小气隙磁阻，增加永磁体的励磁效果。弱磁性隔液环左右端盖内部填充相变冷却介质，具有良好的冷却特性，隔油环圆筒部分与定子内侧紧密接触，可有效减少定子侧向转子扩散的热量，进而防止转子永磁体局部高温过热，减少转子失磁风险，降低了电机温升，保证电机安全运行的可靠性。

3、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

4、一种填充相变冷却材料的弱磁性隔液环结构及电机，包括弱磁性隔液环、机壳、定子铁芯、端部绕组、转子和转轴，转子设置在转轴上，弱磁性隔液环设置在转子的外侧，端部绕组设置在弱磁性隔液环两端的外侧，定子铁芯设置在弱磁性隔液环的外侧，机壳设置在定子铁芯和端部绕组的外侧，弱磁性隔液环、转子和转轴构成第二密封空间，转子和转轴在第二密封空间内运动，弱磁性隔液环和机壳构成第一密封空间，由于定子铁芯内设置有空隙，端部绕组两端的第一密封空间是连通的。

5、进一步地，弱磁性隔液环内部填充相变冷却介质，弱磁性隔液环包括左端盖、右端盖和圆筒部分，左端盖和右端盖设置在圆筒部分的两端，左端盖和右端盖内部均设置为空心结构，空心结构中能够填充相变冷却介质，对电机端部进行降温冷却和端部绕组的电气隔离，弱磁性隔液环实现减小气隙磁阻，增强电机的电磁性能，隔液环隔离了电机的转子和定子。

6、进一步地，转子包括转子铁芯和永磁体，转子铁芯设置有冷却油道，转子两端的第二密封空间是连通的，

7、进一步地，弱磁性隔液环使电机内部分隔成第一密封空间和第二密封空间，使得电机的转子和定子分处两个互不影响的密封空间中，在机壳的第一密封空间两端对应位置分别开孔设置进液口、出液口构成液冷回路，在进液口通入冷却液逐渐浸没左边第一密封空间内部的端部绕组，再流经定子槽浸没右边第一密封空间内部的端部绕组，最后冷却液从出液口流出，构成浸没在工作时产生热量的电机端部绕组的密闭液冷系统，对电机的端部绕组进行循环液冷，达到电机端部绕组冷却降温的效果，弱磁性隔液环、转子铁芯和转轴构成第二密封空间，使得电机的转子和定子分处两个互不影响的空间中，防止冷却液与旋转的转子相接触并使定转子电气隔离，保障电机的正常运行。

8、进一步地，弱磁性隔液环采用环氧树脂混合导磁金属粉末的复合材料制成，其中掺杂导磁金属粉末使弱磁性隔液环具有导磁性能，将弱磁性隔液环插入到电机气隙中以隔离电机转子和定子，弱磁性隔液环隔离转子油道。

9、进一步地，弱磁性隔液环导磁的特性能减小气隙磁阻，增大气隙内的磁能，使更多的磁力线通过隔液环进入定子齿的顶部，使气隙磁场分布更加均匀，减小气隙谐波磁场幅值，增加永磁体的励磁效果，提升电机的输出功率，同时由于电磁力波将引起电机振动噪声，可以改善电机的振动，弱磁性隔液环具有传热特性，弱磁性隔液环减小电机轴向温差，降低绕组温度，使电机内部温度更均匀。

10、进一步地，电机的光电编码器传感器装在弱磁性隔液环边缘靠近转子一侧，在电机运行过程中实时监测电流、转速、转轴的圆周方向相对位置的参数，确定电机本体的状态，以便控制电机的运行状况，隔液环将电机的转子和定子分隔在两个互不影响的空间中，使得冷却液不影响光电编码器传感器工作。

11、本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

12、1、本发明所提出的隔液环与机壳构成空间1中的液冷回路，直接与在工作时会产生大量热量的电机端部绕组接触，带走大量热量。以及填充相变冷却材料的端盖，利用其相变过程吸收电机端部绕组放出的大量热量，可以有效降低电机端部绕组的温升，既能起到隔离作用又能增强电机端部绕组的散热，有效减少定子端部向转子扩散的热量，进而防止转子局部高温，严重过热，减少转子失磁风险，确保电机的安全稳定运行。此外，磁性隔液环具有良好的传热特性，隔液环可以减小电机轴向温差，降低绕组温度，使电机内部温度更均匀，提升了电机运行的可靠性。此外，弱磁性隔液环具有良好的传热特性，隔液环可以减小电机轴向温差，降低绕组温度，使电机内部温度更均匀，提升了电机运行的可靠性。

13、2、本发明所提出的隔液环采用环氧树脂混合导磁金属粉末的复合材料制成，隔液环导磁能减小气隙磁阻，有效增大气隙内的磁能，从而提升电机电磁性能；此外，磁性隔液环能使更多的磁力线通过隔液环进入定子齿的顶部，使气隙磁场分布更加均匀，从而起到抑制齿槽谐波的作用。

14、3、本发明中的隔液环将电机的转子和定子分隔在两个互不影响的空间中，使得冷却液不影响光电编码器传感器工作。

15、4、本发明所提出的隔液环使得电机转子和定子分处两个互不影响的空间中，防止冷却液与高速旋转的转子相接触并使定转子电气隔离，保障电机的正常运行。

16、5、电机的冷却状况决定了电机的温升，由于电机散热困难，因此需对电机进行降温冷却，然而液冷会影响转子运动，本发明所用的隔液环在气隙位置把转子和定子分离在两个不同空间中。

技术特征：

1.一种填充相变冷却材料的弱磁性隔液环结构及电机，其特征在于：包括弱磁性隔液环、机壳(11)、定子铁芯(7)、端部绕组(3)、转子和转轴(10)，转子设置在转轴(10)上，弱磁性隔液环设置在转子的外侧，端部绕组(3)设置在弱磁性隔液环两端的外侧，定子铁芯(7)设置在弱磁性隔液环的外侧，机壳(11)设置在定子铁芯(7)和端部绕组(3)的外侧，弱磁性隔液环、转子和转轴构成第二密封空间(13)，转子和转轴在第二密封空间(13)内运动，弱磁性隔液环和机壳构成第一密封空间(12)，由于定子铁芯(7)内设置有空隙，端部绕组(3)两端的第一密封空间(12)是连通的。

2.根据权利要求1所述的一种填充相变冷却材料的弱磁性隔液环结构及电机，其特征在于：弱磁性隔液环内部填充相变冷却介质，弱磁性隔液环包括左端盖(4)、右端盖(5)和圆筒部分(6)，左端盖(4)和右端盖(5)设置在圆筒部分(6)的两端，左端盖(4)和右端盖(5)内部均设置为空心结构，空心结构中能够填充相变冷却介质，对电机端部进行降温冷却和端部绕组的电气隔离，弱磁性隔液环实现减小气隙磁阻，增强电机的电磁性能，隔液环隔离了电机的转子和定子。

3.根据权利要求1所述的一种填充相变冷却材料的弱磁性隔液环结构及电机，其特征在于：转子包括转子铁芯(8)和永磁体(9)，转子铁芯设置有冷却油道，转子两端的第二密封空间(13)是连通的。

4.根据权利要求2所述的一种填充相变冷却材料的弱磁性隔液环结构及电机，其特征在于：弱磁性隔液环使电机内部分隔成第一密封空间(12)和第二密封空间(13)，使得电机的转子和定子分处两个互不影响的密封空间中，在机壳(11)的第一密封空间(12)两端对应位置分别开孔设置进液口(1)、出液口(2)构成液冷回路，在进液口(1)通入冷却液逐渐浸没左边第一密封空间(12)内部的端部绕组(3)，再流经定子槽浸没右边第一密封空间(12)内部的端部绕组(3)，最后冷却液从出液口(2)流出，构成浸没在工作时产生热量的电机端部绕组(3)的密闭液冷系统，对电机的端部绕组进行循环液冷，达到电机端部绕组(3)冷却降温的效果，弱磁性隔液环、转子铁芯(8)和转轴(10)构成第二密封空间(13)，使得电机的转子和定子分处两个互不影响的空间中，防止冷却液与旋转的转子相接触并使定转子电气隔离，保障电机的正常运行。

5.根据权利要求4所述的一种填充相变冷却材料的弱磁性隔液环结构及电机，其特征在于：弱磁性隔液环采用环氧树脂混合导磁金属粉末的复合材料制成，其中掺杂导磁金属粉末使弱磁性隔液环具有导磁性能，将弱磁性隔液环插入到电机气隙中以隔离电机转子和定子，弱磁性隔液环隔离转子油道。

6.根据权利要求5所述的一种填充相变冷却材料的弱磁性隔液环结构及电机，其特征在于：弱磁性隔液环导磁的特性能减小气隙磁阻，增大气隙内的磁能，使更多的磁力线通过隔液环进入定子齿的顶部，使气隙磁场分布更加均匀，减小气隙谐波磁场幅值，增加永磁体的励磁效果，提升电机的输出功率，同时由于电磁力波将引起电机振动噪声，可以改善电机的振动，弱磁性隔液环具有传热特性，弱磁性隔液环减小电机轴向温差，降低绕组温度，使电机内部温度更均匀。

7.根据权利要求6所述的一种填充相变冷却材料的弱磁性隔液环结构及电机，其特征在于：电机的光电编码器传感器装在弱磁性隔液环边缘靠近转子一侧，在电机运行过程中实时监测电流、转速、转轴的圆周方向相对位置的参数，确定电机本体的状态，以便控制电机的运行状况，隔液环将电机的转子和定子分隔在两个互不影响的空间中，使得冷却液不影响光电编码器传感器工作。

技术总结本发明提供一种填充相变冷却材料的弱磁性隔液环结构及电机，属于电机技术领域，包括弱磁性隔液环、机壳、定子铁芯、端部绕组、转子和转轴，转子设置在转轴上，弱磁性隔液环设置在转子的外侧，端部绕组设置在弱磁性隔液环两端的外侧，定子铁芯设置在弱磁性隔液环的外侧，机壳设置在定子铁芯和端部绕组的外侧。隔液环与机壳构成空间中的液冷回路，直接与在工作时会产生大量热量的电机端部绕组接触，带走大量热量。以及填充相变冷却材料的端盖，利用其相变过程吸收电机端部绕组放出的大量热量，可以有效降低电机端部绕组的温升，既能起到隔离作用又能增强电机端部绕组的散热，有效减少定子端部向转子扩散的热量，进而防止转子局部高温，严重过热。技术研发人员：武新章,朱志豪,林博,李想,董亲源,乙加伟,王素燕,杨胜清受保护的技术使用者：广西大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29