專利名稱：一種帶有螺旋冷卻油路的電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種帶有螺旋冷卻油路的電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，是一種螺旋槳風(fēng)洞試驗(yàn)用高功率密度電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)子是電機(jī)中不可缺少的重要結(jié)構(gòu)。在高功率密度電機(jī)中發(fā)熱問題和散熱問題是一個(gè)難題，研究該電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，及時(shí)有效的帶走電機(jī)的發(fā)熱，對(duì)延長螺旋槳驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間，增大系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)功率，提高風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)裝置的使用壽命和可靠性有重要意義。
在解決發(fā)熱問題和散熱問題上，一般采用的做法是對(duì)電機(jī)的定子進(jìn)行冷卻。如美國ABLE公司生產(chǎn)的ABLE系列超高功率密度風(fēng)洞試驗(yàn)電機(jī)有30多個(gè)規(guī)格，該系列電機(jī)的冷卻系統(tǒng)全部采用外定子循環(huán)水冷結(jié)構(gòu)。采用水作冷卻介質(zhì)，水的比熱大，導(dǎo)熱性好，使用方便，但水易結(jié)垢，易腐蝕殼體，容易堵塞水路，水氣化后導(dǎo)熱性不好，電機(jī)漏水后會(huì)引起絕緣層擊穿，可靠性差；采用外定子冷卻方式，冷卻介質(zhì)與熱源之間存在溫度梯度，此外這種冷卻方式無法對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行冷卻。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本實(shí)用新型提供了一種帶有螺旋冷卻油路的電機(jī)轉(zhuǎn)子軸。高功率密度電機(jī)除定子繞組發(fā)熱嚴(yán)重外，轉(zhuǎn)子鐵銅耗產(chǎn)生的熱量也不容忽視。本實(shí)用新型提供的帶有螺旋冷卻油路的電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，能夠使轉(zhuǎn)子被冷卻，帶走轉(zhuǎn)子銅耗的熱量，降低軸承的工作溫度，使軸承潤滑脂揮發(fā)，保證電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
技術(shù)方案本實(shí)用新型的技術(shù)特征在于轉(zhuǎn)子空心軸1除軸伸處外為空心結(jié)構(gòu)，將螺旋空心軸2穿入轉(zhuǎn)子空心軸1，在轉(zhuǎn)子空心軸的后端安裝后端蓋3，在后端蓋3上的轉(zhuǎn)子油路進(jìn)口4與螺旋空心軸2的空心連接，油路出口由轉(zhuǎn)子空心軸1和螺旋空心軸2之間的螺旋槽導(dǎo)出，轉(zhuǎn)子油路出口5連接在后端蓋3上。
由于空心的螺旋軸上有螺旋形肋片，肋片之間是油槽。冷卻介質(zhì)從油路進(jìn)口流入，再沿螺旋槽流出。這種結(jié)構(gòu)增大了冷卻介質(zhì)與熱源之間的接觸面積，也就是增大了散熱面積，加快了散熱，冷卻也就更加有效。同時(shí)油路是彎曲的，這樣當(dāng)冷卻介質(zhì)流過彎曲的油路時(shí)，拐彎處產(chǎn)生的離心力在管截面上會(huì)引起環(huán)流，這會(huì)增加冷卻介質(zhì)的流動(dòng)，使換熱增強(qiáng)。
冷卻介質(zhì)采用耐高溫油，可以采用十號(hào)紅油。水的比熱大，導(dǎo)熱性好，流動(dòng)性好，使用方便，但水易結(jié)垢，易腐蝕殼體，容易堵塞水路，水氣化后導(dǎo)熱性不好，電機(jī)漏水后會(huì)引起絕緣層擊穿，長期運(yùn)行后會(huì)在冷卻槽內(nèi)產(chǎn)生水垢，槽截面會(huì)逐漸變小，可靠性差。經(jīng)過充分論證，認(rèn)為系統(tǒng)采用油做冷卻介質(zhì)，散熱效果更好。因?yàn)橛偷念w粒大，易形成紊流；油在加熱到一定溫度后，流動(dòng)性好；油對(duì)電機(jī)各部件沒有腐蝕性，不導(dǎo)電，可實(shí)現(xiàn)定、轉(zhuǎn)子的同時(shí)冷卻方式。
有益效果本實(shí)用新型的有益效果是，能有效的對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行冷卻，散熱快，冷卻迅速，有利于提高電機(jī)的功率密度。


圖1電機(jī)轉(zhuǎn)子軸結(jié)構(gòu)圖1.轉(zhuǎn)子空心軸2.螺旋空心軸3.后端蓋4.轉(zhuǎn)子油路進(jìn)口5.轉(zhuǎn)子油路出口6.密封圈7.肋片具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述轉(zhuǎn)子空心軸1除軸伸處外為空心結(jié)構(gòu)，將螺旋空心軸2穿入轉(zhuǎn)子空心軸1，在轉(zhuǎn)子空心軸的后端安裝后端蓋3，在后端蓋3上的轉(zhuǎn)子油路進(jìn)口4與螺旋空心軸2的空心連接，油路出口由轉(zhuǎn)子空心軸1和螺旋空心軸2之間的螺旋槽導(dǎo)出，轉(zhuǎn)子油路出口5連接在后端蓋3上。
由轉(zhuǎn)子空心軸1和螺旋空心軸2的螺旋槽構(gòu)成的油路出口在與端蓋連接處加密封圈6，形成動(dòng)密封結(jié)構(gòu)。
轉(zhuǎn)子空心軸(1)采用高強(qiáng)度合金材料，可以采用40CrMnSi。
螺旋空心軸2上的肋片7表面的粗糙度為 加熱冷卻介質(zhì)，介質(zhì)的流動(dòng)性更好，可更快降低電機(jī)內(nèi)部的溫度，帶走更多的熱量。同時(shí)由于十號(hào)紅油底部與熱源接觸，因而相比十號(hào)紅油上部，溫度要高，而且流動(dòng)半徑要小，因此底部的滑油流動(dòng)較快，上部滑油會(huì)向底部運(yùn)動(dòng)，這樣就形成了紊流，加快了換熱。
油冷又有循油冷卻和噴油冷卻之分。循油冷卻是指冷卻介質(zhì)沿著封閉的油路循環(huán)，帶走熱量；噴油冷卻是指冷卻介質(zhì)油通過油嘴直接噴到需要冷卻的電機(jī)繞組上，進(jìn)而達(dá)到冷卻的目的。本實(shí)用新型采用循油冷卻的方式。循油冷卻，結(jié)構(gòu)比較簡單，冷卻效果也比較好。循油冷卻可以有效的對(duì)電機(jī)鐵心的中間部分進(jìn)行冷卻。此外，由于冷卻介質(zhì)不與發(fā)熱體(主要是繞組)直接接觸，所以，循油冷卻方式的冷卻介質(zhì)不會(huì)損傷繞組絕緣，不會(huì)因此而降低高功率密度電機(jī)的壽命。如果采用噴油冷卻方式，電機(jī)在高速運(yùn)行時(shí)，噴油嘴噴處的油霧，壓力很大，很可能損傷到繞組導(dǎo)線。
考慮到油路的氣密性，油路入口端所加的入口油壓不能超過0.4Mpa，考慮到必須把電機(jī)產(chǎn)生的熱量及時(shí)傳遞出去，那么流量不能小于18.2L/min。為了減小油阻，在油路(主要指肋片側(cè)壁和槽)加工時(shí)，肋片槽的表面有較高的粗糙度要求，這樣可以減小冷卻介質(zhì)油受到槽的摩擦阻力，進(jìn)而增加了冷卻介質(zhì)和肋片與槽之間的對(duì)流換熱。
權(quán)利要求1.一種帶有螺旋冷卻油路的電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，其特征在于轉(zhuǎn)子空心軸(1)除軸伸處外為空心結(jié)構(gòu)，將螺旋空心軸(2)穿入轉(zhuǎn)子空心軸(1)，在轉(zhuǎn)子空心軸的后端安裝后端蓋(3)，在后端蓋(3)上的轉(zhuǎn)子油路進(jìn)口(4)與螺旋空心軸(2)的空心連接，油路出口由轉(zhuǎn)子空心軸(1)和螺旋空心軸(2)之間的螺旋槽導(dǎo)出，轉(zhuǎn)子油路出口(5)連接在后端蓋(3)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有螺旋冷卻油路的電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，其特征在于由轉(zhuǎn)子空心軸(1)和螺旋空心軸(2)的螺旋槽構(gòu)成的油路出口在與端蓋連接處加密封圈(6)，形成動(dòng)密封結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有螺旋冷卻油路的電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，其特征在于轉(zhuǎn)子空心軸(1)采用高強(qiáng)度合金材料，可以采用40CrMnSi。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有螺旋冷卻油路的電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，其特征在于螺旋空心軸(2)上的肋片(7)表面的粗糙度為
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶有螺旋冷卻油路的電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，其特征在于冷卻介質(zhì)采用耐高溫油。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶有螺旋冷卻油路的電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，其特征在于冷卻介質(zhì)的耐高溫油可以采用十號(hào)紅油。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種帶有螺旋冷卻油路的電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，是一種高功率密度電機(jī)的轉(zhuǎn)子。技術(shù)特征在于轉(zhuǎn)子空心軸除軸伸處外為空心結(jié)構(gòu)，將螺旋空心軸穿入轉(zhuǎn)子空心軸，在轉(zhuǎn)子空心軸的后端安裝后端蓋，在后端蓋上的轉(zhuǎn)子油路進(jìn)口與螺旋空心軸的空心連接，油路出口由轉(zhuǎn)子空心軸和螺旋空心軸之間的螺旋槽導(dǎo)出，轉(zhuǎn)子油路出口連接在后端蓋上。本實(shí)用新型提供的有益效果是，帶有螺旋冷卻油路的電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，能夠使轉(zhuǎn)子被冷卻，帶走轉(zhuǎn)子銅耗的熱量，降低軸承的工作溫度，能有效的對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行冷卻，散熱快，冷卻迅速，有利于提高電機(jī)的功率密度。使軸承潤滑脂揮發(fā)，保證電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)H02K15/02GK2742662SQ20042008617
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2004年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月12日
發(fā)明者竇滿峰, 羅玲, 劉衛(wèi)國, 楊琰 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)