一种转子水冷却结构及其电机的制作方法

1.本实用新型涉及电机冷却技术领域，特别是涉及一种转子水冷却结构及其电机。


背景技术：

2.一般电机正常运转过程中，致使电机温度升高的原因，主要有电机定、转子的铁耗、铜耗产生的热量及电机运行的机械损耗产生的热量作用，在电机设计过程中要充分考虑这些发热因素，使电机温升能够达到预期要求，要满足电机运行过程的散热，就要设计电机的冷却系统，目前，通常都采用风冷或水冷的模式，如申请号为201520349861.0的实用新型专利公开的一种转子水冷结构，包括水冷接头、骨架油封、水冷转子空心轴、水管，水冷接头设置有进水水嘴、联通进水水嘴和水管的冷水通道、冷却腔体和出水接头；水冷转子空心轴的内部设置有用于容纳水管的盲孔；水管的上端贯穿冷却腔体后与水冷接头相连，水管的下端插入盲孔内，水管外圆周与盲孔之间设置有间隙作为冷却通道；冷却腔体和水冷转子空心轴之间装有骨架油封，冷却腔体的进水口与盲孔联通，冷却腔的出水口与出水接头联通，通过在转子空心轴内通入冷水流出热水的方式实现在转子心部冷却的目的，但该种冷却方式冷却速度较慢，冷却效果不佳；
3.再如申请号为201621260177.6的实用新型专利公开的一种高速电机中转子冷却结构，包括转子本体，沿本体的轴心方向上设有冷却主气道，且该冷却主气道的进气口位于本体的下端面上；在本体上端设有若干个第一冷却孔，下端设有若干个第二冷却孔，第一冷却孔和第二冷却孔均倾斜设于本体上，且第一、二冷却孔均与冷却主气道相贯通；第一冷却孔的孔径大于第二冷却孔的孔径，通过在转子的轴心方向上开设供冷却空气进入的冷却主气道，并在转子上开有斜度或弧度的冷却孔；冷空气经冷却主气道流入转子中心，冷却转子内部；同时随着转子的高速转动，冷却空气通过离心力被甩出，冷却转子外部、定子外部以及机壳，该专利虽然扩大了冷空气的冷却范围，但冷空气在快速从冷却孔中甩出时，会产生较大的噪音。
4.随着社会的进步，电机使用功能、环境改变，对电机设计提出更高的特殊要求，即：体积小、重量轻、功率大，低噪音技术条件，综上可知，现有电机的冷却结构，均无法满足上述要求，所以亟需设计一种低噪音且能够快速将电机运行产生的内部热量带出电机外部的冷却结构。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种转子水冷却结构及其电机，以解决现有技术存在的问题，通过在转子铁芯的内部嵌设围绕其一周的环形水管，增大冷却水对转子铁芯的冷却面积，提高冷却速度。
6.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
7.一种转子水冷却结构，包括转轴，所述转轴内设有分别与外界连通的进水管路和出水管路，所述转轴外部固定设置有转子铁芯，所述转子铁芯的内部嵌设有围绕所述转子
铁芯一周的环形水管，所述环形水管上设置有与所述进水管路连接的第一进水口和与所述出水管路连接的第一出水口；
8.优选地，所述环形水管以s形镶嵌在所述转子铁芯的内部；
9.优选地，所述s形的轴向长度大于所述转子铁芯的轴向长度；
10.优选地，所述转轴上设置有与所述进水管路连接的冷却水储存装置和与所述出水管路连接的回水储存装置；
11.优选地，所述冷却水储存装置上设置有与外部冷却水源连接的第二进水口，所述回水储存装置上设置有与冷却水塔连接的第二出水口；
12.优选地，所述冷却水储存装置以及所述回水储存装置与所述转轴接触处均设置有轴承，所述轴承内侧和外侧均设置有密封结构；
13.优选地，所述进水管路与所述第一进水口之间以及所述出水管路与所述第一出水口之间均连接有管接头；
14.优选地，所述环形水管的材质为铜；
15.一种应用上述转子水冷却结构的电机，包括机座，所述转子铁芯固定在所述机座上，所述转子铁芯的外部间隙设置有固定在所述机座上的定子铁芯；
16.优选地，所述转子铁芯与所述机座的连接处设置有轴承。
17.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
18.1、本实用新型通过在转子铁芯的内部嵌设围绕其一周的环形水管，增大了冷却水对转子铁芯的冷却面积，提高了冷却速度；
19.2、本实用新型通过将环形水管以s形的方式镶嵌在转子铁芯的内部，进一步增大了环形水管的冷却面积，提高了转子铁芯的冷却速度，且进水管路、环形水管和出水管路形成的空间为密封结构，冷却水在此密封空间内流动不会产生较大的噪音，相对于现有技术中空冷的方式，大大降低了转子工作时产生的噪音；
20.3、本技术通过在转轴上设置独立的冷却水存储装置和回水存储装置，使得该转子水冷却结构能够跟随转子转动，对转子进行即时冷却，减少了积聚在转子内部的热量，相对于现有技术中冷却装置需要外接冷却水源，只有在转子停止工作时才能够对其冷却的结构，本技术大大提高了对转子的冷却效果。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为转子水冷却结构的俯视结构示意图；
23.图2为转子水冷却结构的正视结构示意图；
24.图3为c-c剖视结构示意图；
25.图4为d-d剖视结构示意图；
26.图5为e-e剖视结构示意图；
27.图6为环形水管的结构示意图；
28.图7为电机的整体结构示意图。
29.其中，1、转轴；2、进水管路；3、出水管路；4、转子铁芯；5、环形水管；6、第一进水口；7、第一出水口；8、子水管；9、冷却水储存装置；10、回水储存装置；11、第二进水口；12、第二出水口；13、轴承；14、管接头；15、机座；16、定子铁芯；17、前端盖；18、后端盖；l1为s形的轴向长度；l2为转子铁芯的轴向长度。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.本实用新型的目的是提供一种转子水冷却结构及其电机，以解决现有技术存在的问题，通过在转子铁芯的内部嵌设围绕其一周的环形水管，增大冷却水对转子铁芯的冷却面积，提高冷却速度。
32.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
33.如图1至6所示，本实用新型提供一种转子水冷却结构，包括转轴1，转轴1内设有分别与外界连通的进水管路2和出水管路3，转轴1外部固定设置有转子铁芯4，转子铁芯4随转轴1进行转动，转子铁芯4的内部嵌设有围绕转子铁芯4一周的环形水管5，环形水管5上设有与进水管路2连接的第一进水口6和与出水管路3连接的第一出水口7，冷却水通过进水管路2进入环形水管5后围绕转子铁芯4流动一圈，通过冷热交换作用，对转子铁芯4进行降温，升温后的水从出水管路3中流出，完成对转子铁芯4的降温；由于环形水管5围绕转子铁芯4嵌设一圈，相对于现有技术中冷却水仅在空心转轴内流动的冷却方式，本技术大大增大了冷却面积，提高了对转子铁芯4的冷却速度，同时由于冷却水在由进水管路2、环形水管5和出水管路3组成的封闭空间内流动，不会产生较大噪音，因此本技术达到了低噪音的效果。
34.环形水管5以s形的方式嵌设在转子铁芯4的内部，s形的轴向长度l1大于转子铁芯4的轴向长度l2，增大了环形水管5在转子铁芯4内部的覆盖面积，提高了转子铁芯4的冷却速度；组成环形水管5的若干个首尾相连的子水管8在转子铁芯4的周向间隔设置，相邻子水管8之间的间隔要适中，达到既能增大环形水管5在转子铁芯4内部的覆盖面积，又能避免相邻子水管8之间发生冷热交换，减弱环形水管5与转子铁芯4之间的冷热交换，影响转子铁芯4的冷却效果的问题，环形水管5是铜管。
35.转轴1上设置有与进水管路2连接的冷却水储存装置9和与出水管路3连接的回水储存装置10，其中冷却水储存装置9和回水储存装置10是相互独立的两个装置，可以是两个水箱，也可以是两个水桶，本技术对其具体形状无特殊要求，只要能够固定在转轴1上，跟随转轴1旋转即可，这样设置的好处有：通过分别将冷却水储存装置9、回水储存装置10固定在转轴1端部，转子铁芯4固定在转轴1中部，环形水管5嵌设在转子铁芯4内部的方式，使得冷却水储存装置9、回水储存装置10、转轴1、转子铁芯4和环形水管5形成一体式的结构，在转子铁芯4跟随转轴1转动的同时，冷却水储存装置9和回水储存装置10也能够跟随转轴1转动，对转子铁芯4进行即时冷却，避免转子铁芯4内部堆积过多的热量，提高了转子铁芯4的
冷却效果。
36.为方便向冷却水储存装置9中补充冷却水，冷却水储存装置9上开设有第二进水口11，第二进水口11通过水泵(图中未示出)与冷却水源(图中未示出)连接，当冷却水储存装置9中的冷却水量小于最低存水量时，打开水泵，向冷却水储存装置9内补充冷却水；为方便及时排出回水储存装置10中的回水，回水储存装置10上设有第二出水口12，第二出水口12通过阀门(图中未示出)与水塔(图中未示出)连接，当回水储存装置10中的回水达到最高存水量时，打开阀门将热交换后的回水排出到水塔内，对回水进行再次冷却，其中此处的水塔可以与上述的冷却水源相同，也可以不同，当冷却水源就是水塔时，需要有泉眼或其他制冷结构源源不断的向水塔提供冷却水，避免影响水塔中水的温度，当冷却水源与水塔是不同的结构时，水塔与冷却水源之间需设置相互连通的管道和阀门，待回水在水塔中冷却后，通过管道流回到冷却水源，实现对冷却水的循环利用，节省水资源。
37.冷却水储存装置9以及回水储存装置10与转轴1接触处均设置有轴承13，轴承13内部和外侧均设置有密封结构(图中未示出)，进水管路2与第一进水口6连接处、出水管路3与第一出水口7连接处均设置有管接头14，提高了该冷却装置的密封性。
38.如图7所示，本实用新型还提供了一种应用上述转子水冷却结构的电机，包括机座15，转轴1的前后两端均通过轴承13设置在机座15上，还包括设置在转子铁芯4外部的定子铁芯16，转子铁芯4与定子铁芯16之间设置有间隙，为便于安装，机座15为包括前端盖17和后端盖18的分体结构，前端盖17和后端盖18之间通过紧固件固定连接。
39.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。