一种液冷高速永磁电机结构

技术领域

本发明属于高速永磁电机技术领域，具体涉及一种液冷高速永磁电机结构。

背景技术

高速永磁电机由定子、转子、前后端盖和高转速编码器、前后轴承、出线盒等基本结构组成，具有转速高、体积小、无励磁损耗、效率高、还可以有效地节约材料，研究与应用符合节能减排的经济发展需要，目前已成为国际电工领域的研究热点之一，在高速磨床、空气循环制冷系统、储能飞轮、高速离心压缩机、鼓风机、航空航天、新能源行业等具有广泛的应用前景。

目前在新能源行业中使用到的测功机，经常会用到高速永磁电机，而高速永磁电机在高速运转过程中最大的问题就是电机的定子、转子和主轴组成的电机主体发热问题，对此，现有技术中有采用液冷水道对电机主体进行散热，但是电机内部除了电机主体发热之外，还有套设在主轴上的轴承也会发出大量的热，而当前液冷水道不能实现即对电机主体同时又对轴承实现降温，对此提出一种液冷高速永磁电机结构，即对电机主体降温同时又对轴承实现降温。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种液冷高速永磁电机结构，解决了电机由于振动会使得定转子气隙的稳定性和整体结构的稳固性能较差和散热的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种液冷高速永磁电机结构，包括机座、设置在机座内部的电机主体和设置在机座两端的端盖，所述电机主体的定子外部设有螺旋水道，所述电机主体的主轴两端均套设有轴承，两个所述轴承分别设置在端盖内，所述端盖内均设有与外界相通的轴承水道，所述螺旋水道的两端分别和两个轴承水道相通。

作为本发明进一步的方案，所述机座、支撑板和电机主体形成一体化结构。

作为本发明进一步的方案，所述电机主体和机座之间形成了用于对电机主体液冷的螺旋水道。

作为本发明进一步的方案，所述支撑板和机座之间、电机主体和机座之间的螺旋水道、轴承水道与螺旋水道之间均采用拼焊形成。

作为本发明进一步的方案，所述螺旋水道内设有清理机构，所述清理机构通过沿着螺旋水道运动对螺旋水道内的水垢清理。

作为本发明进一步的方案，所述清理机构包括动力滑动组件，所述动力滑动组件包括设置在螺旋水道外部的驱动件、连杆传动部和两个滚轮，所述连杆传动部驱动两个滚轮沿着螺旋水道内壁滑动，所述螺旋水道的侧壁开设有与螺旋水道结构相同通道，所述通道内由两层弹性防水材质填充，所述两层弹性防水材质和驱动件的输出端贴合，所述连杆传动部和驱动件的输出端连接。

作为本发明进一步的方案，所述清理机构还包括旋转清理组件，所述旋转清理组件包括旋转部和设置在旋转部外侧的若干清理块，若干所述清理块和螺旋水道的内壁贴合，所述旋转部和连杆传动部传动连接。

作为本发明进一步的方案，所述旋转部包括圆环和设置在圆环内的支架，所述支架和转动轴传动连接。

作为本发明进一步的方案，所述连杆传动部包括两个摇杆、第一连接杆、第二连接杆和支撑杆，两个所述滚轮的轴心处均固定安装有转动轴，两个转动轴之间通过支撑杆连接，两个所述摇杆的一端分别固定套设在两个转动轴上，两个所述摇杆的另一端之间通过第一连接杆和第二连接杆依次铰接，所述第一连接杆的中心处和支撑杆之间通过滑块铰接，所述滑块和支撑杆滑动连接，其中一个所述转动轴贯穿通道和驱动件的输出端连接。

作为本发明进一步的方案，两个所述摇杆、第一连接杆和第二连接杆均位于两个滚轮和支撑杆之间。

本发明的有益效果为：

通过采用机座、电机主体、端盖和轴承形成一体化结构，具体加工时是将机座安装固定面和电机的转轴中心线在同一本体加工形成，使得加工精度更高，同时电机的定子采用压装入壳后再配做定位定子内圆工装加工精加工机座两端止口，使其同心度进一步提高，减少压装过程的变形问题导致的装配累积公差，电机的转子在套入铁心等配件后将整个转子精磨轴承位，轴伸位、转子铁心外圆，使其转子铁心和轴承之间的整体配合精度更高，与定子组装后定转子之前的气隙更加均匀，使得电机在高速运行时更加平稳，同时还在机座和电机主体之间形成了螺旋水道，以此实现对高速永磁电机的电机主体液冷降温同时还可以对轴承降温，使得高速永磁电机可以更好的运行，通过清洗机构对螺旋水道内的水垢清理，本发明结构简单，操作简单。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的电机主体外侧的螺旋水道结构示意图；

图3为本发明的支撑板内轴承水道结构示意图；

图4为本发明的清理机构安装位置示意图；

图5为本发明的清理机构结构示意图；

图6为本发明的连杆传动部结构示意图；

图7为本发明的滑块安装示意图；

图8为本发明的清理块安装示意图；

图9为本发明的支架和转动轴传动示意图；

图10为本发明的转动轴安装示意图。

主要元件符号说明：

图中：1、机座；2、支撑板；21、轴承水道；3、电机主体；31、螺旋水道；32、通道；4、出线盒；5、清理机构；51、连杆传动部；511、摇杆；512、第一连接杆；513、第二连接杆；514、支撑杆；515、滑块；516、转动轴；52、滚轮；53、支架；54、清理块。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。

请参阅图1-10，本实施例提供了一种液冷高速永磁电机结构，一种液冷高速永磁电机结构，包括机座1、设置在机座1内部的电机主体3和设置在机座1两端的端盖，电机主体3的定子外部设有螺旋水道31，电机主体3和机座1之间形成了用于对电机主体3液冷的螺旋水道31，电机主体3和机座1之间是留有一定间隙的，机座1内壁凸出一部分形成了一半螺旋水道31，外壳也凸出一部分形成了另一半螺旋水道31，当机座1、支撑板2和电机主体3形成稳固的一体化结构时，机座1和外壳刚好形成了一个完整的螺旋水道31，机座1的外侧壁安装有出线盒4，电机的线均位于出线盒4内部，难免线路外漏造成线路损坏，电机主体3的主轴两端均套设有轴承，两个轴承分别设置在端盖内，端盖内均开设有与外界相通的轴承水道21，螺旋水道31的两端分别和两个轴承水道21相通，机座1、支撑板2和电机主体3形成一体化结构。

目前，高速永磁电机由定子、转子、前后端盖和高转速编码器、前后轴承、出线盒4等基本结构组成，具有转速高、体积小、无励磁损耗、效率高、还可以有效地节约材料，因此在新能源行业中，就会经常用到高速永磁电机，但是当前的高速永磁电机不能实现即对电机主体3同时又对轴承实现降温，并且为了安装和拆卸方便，在设计时大多是采用电机的底脚安装至端盖或者机座1上，此安装电机的方法，虽可以实现了在电机的安装和拆卸方便，但是电机在高速运行过程中，电机由于振动会使得定转子气隙的稳定性和整体结构的稳固性能较差。

为了解决上述问题，在本实施例中，采用机座1、支撑板2和电机主体3形成稳固的一体化结构，具体加工时是将机座1安装固定面和电机的转轴中心线可以在同一本体加工形成，使得加工精度更高，同时电机的定子采用压装入壳后再配做定位定子内圆工装加工精加工机座1两端止口，使其同心度进一步提高，减少压装过程的变形问题导致的装配累积公差，电机的转子在套入铁心等配件后将整个转子精磨轴承位，轴伸位、转子铁心外圆，使其转子铁心和轴承之间的整体配合精度更高，与定子组装后定转子之前的气隙更加均匀，使得电机在高速运行时更加平稳，同时还在机座1和电机主体3之间形成了螺旋水道31，以此实现对高速永磁电机的电机主体3液冷降温同时还对轴承降温，使得高速永磁电机可以更好的运行。

为了更好的对高速永磁电机冷却，需要对电机主体3两端连接的轴承也冷却，以此可以达到对高速永磁电机更好的冷却效果，为此，两个支撑板2上均开设有轴承水道21，轴承水道21与螺旋水道31相通，两个轴承水道21之间通过冷水循环系统连接，电机的轴承水道21经过轴承位置之后是通向外部的，因此在两个支撑板2上，一个开设有进水口，另一个开设有出水口，并且进水口和出水口之间通过冷水循环箱连接，冷水循环箱和进水口与出水口都是通过水管可拆卸连接的，冷水循环箱外接冷水循环系统，冷水循环系统和出线盒4内的线路电连接，电机主体3转动时，冷水循环系统就自动启动，此处的轴承是采用高精度的角接触球轴承，使其满足高速运行的工况，为了确保轴承寿命可以加长，特在两个支撑板2处都设计了添加轴承油脂的进出油口，同时设计了挡油盘和藏油沟槽，确保电机在运行过程中油脂不易甩飞，此外还配置了轴承温度传感器，出线盒4内电连接有控制器，温度传感器和控制器电连接，出线盒4外部安装有报警器，报警器和控制器电连接，温度传感器可以进一步检测电机实际运行的温度，当出现轴承温度异常升高时可以及时报警，电机的出线盒4内部空间采用三根铜条作为三相线的连接点，引线由电机内部引出接到铜条处，使用者则可以分多股线并联接入，有效的解决了高速电机大功率的接线难点，使得电机接线更加可靠与美观。

为了更好提高电机主体3和轴承的冷却效率，同时避免冷却水泄露，为此，在一实施例中，支撑板2和机座1之间、电机主体3和机座1之间的螺旋水道31、轴承水道21与螺旋水道31之间均采用拼焊形成，采用拼焊而成，作用时，电机在高速运转时难免会发生振动，而采用拼焊而成，即可以保证轴承水道21与螺旋水道31连接处不会出现冷却水泄露，同时也保证了电机主体3和机座1之间的螺旋水道31内的冷却水不会泄露。

为了使得电机主体3的冷却效率更好，设计时会将电机主体3和机座1之间的螺旋水道31螺旋的圈数越多，此时冷却效率就越好，但是由于螺旋水道31和轴承水道21都是拼焊设置在内部的，长时间使用之后，冷却水难免会有水垢附着在轴承水道21和螺旋水道31上，而目前清理水道内的水垢一般采用化学方法或者是高压冲洗，但是采用化学方法清洗水垢需要一定的反应时间，且不容易清理干净，而采用高压冲洗则方便对长度较短的轴承水道21清洗，但是对于螺旋水道31就无法实现高压清洗，对此为了更好清洗螺旋水道31内的水垢，避免长时间使用时，螺旋水道31内的水垢附着螺旋水道31内壁从而影响冷却效率，对此，在一实施例中，螺旋水道31内安装有清理机构5，清理机构5通过沿着螺旋水道31运动对螺旋水道31内的水垢清理。

为了更好的对整个螺旋水道31内的水垢清理，需要清洗机构可以沿着螺旋水道31运动，为此，在一实施例中，清理机构5包括动力滑动组件，动力滑动组件包括设置在螺旋水道31外部的驱动件、连杆传动部51和两个滚轮52，连杆传动部51驱动两个滚轮52沿着螺旋水道31内壁滑动，螺旋水道31的侧壁开设有与螺旋水道31结构相同的通道32，通道32目的是便于当驱动件驱动连杆传动部51带动两个滚轮52沿着螺旋水道31内壁滑动时，驱动件可以沿着通道32滑动，连杆传动部51和两个滚轮52相比于螺旋水道31是很小的，保证不会对螺旋水道31内的水流动造成影响，通道32内由两层弹性防水材质填充，两层弹性防水材质和驱动件的输出端贴合，连杆传动部51和驱动件的输出端连接，两层弹性防水材质为硅胶材质，因为硅胶的吸附性好，当连杆传动部51和两个滚轮52不运动时，避免了螺旋水道31内的水泄露，当连杆传动部51和两个滚轮52运动时，由于连杆传动部51运动时还带动了两个滚轮52沿着螺旋水道31的内壁滚动，而两个滚轮52和螺旋水道31的摩擦使得两个滚轮52沿着螺旋水道31的内壁滑动，可以沿着两层弹性防水材质之间滑动，滑动过后，两层弹性防水材质又可以自动吸附在一起，此处设计的原因是，避免直接将驱动件放入螺旋水道31，方便将驱动件和出线箱电连接，此通道32靠近螺旋水道31两端是封闭的，并未全部开口，目的是避免驱动件带动了连杆传动部51和两个滚轮52脱离了通道32，此驱动件为微型电机，微型电机为可以正反转的电机，并且通道32的两端都设有压力传感器，当微型电机运动到通道32最远的一端时，就会挤压到压力传感器，此时压力传感器将信号传递到微型电机的控制器，微型电机的控制器就会使得微型电机反转，即使得微型电机向通道32最远的另一端运动，当停止时，关闭微型电机开关即可，微型电机和压力传感器都和出线箱电连接，且外接单独的控制开关，微型电机不需要和电机主体3同时转动，只需要使用高速永磁电机一段时间后，才启动，并且是在电机主体3不转动的情况下启动的。

为了更好的将螺旋水道31内侧壁的水垢清理干净，在一实施例中，清理机构5还包括旋转清理组件，旋转清理组件包括旋转部和设置在旋转部外侧的若干清理块，若干清理块和螺旋水道31的内壁贴合，清理块为清理毛刷，旋转部和连杆传动部51传动连接，当微型电机启动时，带动了连杆传动部51运动，同时连杆传动部51带动了旋转部绕着螺旋水道31的内壁转动，清理毛刷可以将螺旋水道31的内壁的水垢清理干净，两个滚轮52沿着螺旋水道31的内壁滑动，从而带动了清理毛刷将螺旋水道31的整个内壁全部清理干净。

为了更好的使得旋转部在螺旋水道31内旋转滑动，在一实施例中，旋转部包括圆环和设置在圆环内的支架53，支架53和转动轴516传动连接，此处的圆环目的是和螺旋水道31截面相配合的，支架53的转动方向和下文提到的转动轴516的转动方向不同的，此处采用若干个锥齿轮组合实现支架53和转动轴516传动连接，目的是只要满足转动轴516转动时，带动了支架53和圆环在螺旋水道31内旋转即可。

为了更好的使得两个滚轮52沿着螺旋水道31的内壁滑动前进，为此，在一实施例中，连杆传动部51包括两个摇杆511、第一连接杆512、第二连接杆513和支撑杆514，两个滚轮52的轴心处均固定安装有转动轴516，两个转动轴516之间通过支撑杆514连接，

支撑杆514和两个转动轴516之间都是转动连接，两个摇杆511的一端分别固定套设在两个转动轴516上，两个摇杆511的另一端之间通过第一连接杆512和第二连接杆513依次铰接，第一连接杆512的中心处和支撑杆514之间通过滑块515铰接，滑块515和支撑杆514滑动连接，其中一个转动轴516贯穿通道32和驱动件的输出端连接，此处为了使得滑块515在支撑杆514滑动更加平稳，采用了在支撑杆514上开设有与滑块515相匹配的滑槽，滑块515在滑槽内滑动，并且滑槽不会对第一连接杆512的运动造成干涉，具体的，当微型电机驱动其中一个转动轴516转动时，转动轴516带动了与其连接的滚轮52转动，此滚轮52带动了与其连接的摇杆511转动，摇杆511带动了第一连接杆512的一端运动，第一连接杆512的另一端带动了第二连接杆513的一端运动，第二连接杆513的另一端带动了与其连接的摇杆511运动，摇杆511带动了与其连接的滚轮52转动，上述过程的同时，滑块515在滑槽内左右滑动，以此实现了两个滚轮52沿着螺旋水道31的内壁滑动前进。

为了更好的使得摇杆511、第一连接杆512和第二连接杆513运动，且不会和支撑杆514形成干涉，在一实施例中，两个摇杆511、第一连接杆512和第二连接杆513均位于两个滚轮52和支撑杆514之间。

本发明的工作原理及使用流程：

设计液冷高速永磁电机时，将机座1、电机主体3、端盖和轴承形成一体化结构，具体加工时是将机座1安装固定面和电机的转轴中心线可以在同一本体加工形成，使得加工精度更高，同时电机的定子采用压装入壳后再配做定位定子内圆工装加工精加工机座1两端止口，使其同心度进一步提高，减少压装过程的变形问题导致的装配累积公差，电机的转子在套入铁心等配件后将整个转子精磨轴承位，轴伸位、转子铁心外圆，使其转子铁心和轴承之间的整体配合精度更高，与定子组装后定转子之前的气隙更加均匀，使得电机在高速运行时更加平稳，同时还在机座1和电机主体3之间形成了螺旋水道31，以此实现对高速永磁电机的电机主体3液冷降温同时还可以对轴承降温，使得高速永磁电机可以更好的运行；

当高速永磁电机使用一端时间后，对螺旋水道31内的水垢清理，此时启动微型电机，微型电机驱动其中一个转动轴516转动时，转动轴516带动了与其连接的滚轮52转动，此滚轮52带动了与其连接的摇杆511转动，摇杆511带动了第一连接杆512的一端运动，第一连接杆512的另一端带动了第二连接杆513的一端运动，第二连接杆513的另一端带动了与其连接的摇杆511运动，摇杆511带动了与其连接的滚轮52转动，上述过程的同时，滑块515在滑槽内左右滑动，以此实现了两个滚轮52沿着螺旋水道31的内壁滑动前进，同时转动轴516通过若干个锥齿轮组合带动了支架53和圆环在螺旋水道31内旋转，从而带动了清理毛刷将螺旋水道31的整个内壁全部清理干净，最后采用高压冲洗将推出螺旋水道31的水垢从轴承水道21冲出，完成整个工作过程。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。