一种利用漏磁通增强电机散热性能的冷却装置及电机

本发明涉及电机，特别是涉及一种利用漏磁通增强电机散热性能的冷却装置及电机。

背景技术：

1、高速永磁发电机具有结构简单、损耗较小、振动与噪音低、动态响应快、功率密度大、传动系统效率高且运行可靠等优点，已成为微型燃气轮机分布式供能系统的关键动力设备，满足微型燃气轮机发电系统朝着小型化和集成化方向发展的要求；背绕式绕组主要应用于高速电机领域，背绕式绕组分别环绕在定子内槽及定子背槽，高速电机使用背绕式绕组可以减少绕线端部长度，从而减少转子的轴向长度以实现增强转子机械强度的效果，但背绕式绕组的一半背绕式绕组位于定子背部，造成背绕式绕组利用率低且会产生背绕式绕组漏磁，漏磁会进入机壳，在机壳表面感应涡流，会产生大量热量堆积，会对高速电机产生不利影响。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用漏磁通增强电机散热性能的冷却装置及电机，利用漏磁通产生的变化的漏磁磁场与磁性搅动板的磁场相互作用，产生一个方向随磁场作用变化的磁拉力，推动搅动板进行运动，加速电机内部冷却液的流动，增强电机散热性能。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的一种技术方案是：一种利用漏磁通增强电机散热性能的冷却装置，包括壳体、搅动板、挡板和散热孔，其特征是：所述壳体为密封腔体结构，所述挡板在所述壳体内部竖直和/或横向设置，并以所述挡板为界把所述壳体的内部分为至少两个腔室，且至少两个腔室之间通过所述挡板处设置的连通通道相互连通，所述壳体上设置有与所述腔室连通的散热孔，至少两个所述腔室中的至少一个腔室内设置有所述搅动板，所述搅动板进行厚度充磁并在电机内漏磁通的作用下在腔室内做周期性往复移动，并推动冷却液通过所述散热孔流入、流出所述腔室。

3、进一步的，所述挡板为一个，且在所述壳体内部竖直设置，并以所述挡板为界把所述壳体的内部分为左右两个腔室，

4、进一步的，所述搅动板为两个，两个所述搅动板分别竖直设置在左右两个所述腔室内，且两个所述搅动板的磁极相同，两个所述搅动板均与所述挡板形成的平面平行。

5、进一步的，所述挡板为两个，且在所述壳体内部呈十字状交叉设置，并以两个所述挡板为界把所述壳体的内部分为呈田字状分布四个腔室，

6、进一步的，所述搅动板为两个，两个所述搅动板为分别横向设置在四个腔室中最下面的两个所述腔室内，且两个所述搅动板的磁极相反，两个所述搅动板均与横向设置的所述挡板形成的平面平行。

7、进一步的，所述挡板的尺寸与腔室的尺寸配合，在所述挡板再腔室内进行周期性往复移动时不会发生倾斜。

8、进一步的，所述散热孔设置在所述壳体中的下壁和/或相对的两个侧壁上。

9、为解决上述技术问题，本发明提供的一种技术方案是：一种电机，包括电机本体和冷却装置，所述冷却装置为上述所述的一种利用漏磁通增强电机散热性能的冷却装置，所述电机本体包括转子、开槽定子、背绕式绕组、电机机壳和冷却液，所述开槽定子上设置有相互对称的带有背绕式绕组的定子内槽和定子背槽，所述冷却液填充在电机机壳内，其特征是：所述冷却装置处在电机机壳与开槽定子之间，所述冷却装置的上端与所述电机机壳连接，并位于各背绕式绕组的正上方，使所述冷却装置中的搅动板在电机内漏磁通的作用下在腔室内做周期性往复移动，并推动冷却液通过所述散热孔流入、流出所述腔室，与电机机壳和开槽定子之间流动的冷却液进行汇流。

10、进一步的，所述电机机壳的内壁上与所述背绕式绕组对应的位置设置有壳槽，所述冷却装置的上壁和侧壁上端轴向嵌入所述壳槽与所述电机机壳可拆卸连接。

11、本发明的有益效果为：

12、1、本申请利用漏磁通产生的变化的漏磁磁场与磁性搅动板的磁场相互作用，产生一个方向随磁场作用变化的磁拉力，推动搅动板进行运动，由于该漏磁磁场是一个旋转磁场，所以搅动板会在腔体内做周期性往复运动，使得腔体内的冷却液受到挤压流入、流出腔体，与腔体外部的冷却液进行混合，促进冷却液的流动，加快电机冷却，增强电机散热性能。

13、2、本申请中冷却装置嵌入电机机壳上对应壳槽，增加电机整体刚度，提高了电机的固有频率，能一定程度上避开共振频率，减小电机振动。

14、3、本申请中冷却装置位于背绕式绕组正上方，能进一步增强漏磁通的作用效果，确保冷却装置内的磁性搅动板受到的磁拉力时刻为最大值，使腔室内冷却液与腔室外部冷却液的流入流出保持在高速状态。

15、4、本申请中冷却散热工作与电机运行处于同步状态，能及时有效的减小电机产生的热量，当电机起动，背绕式绕组中通入电流，背部产生漏磁磁场，该冷却装置开始运行。

16、5、本申请中冷却液在散热孔的高速流入流出，带动整个电机机壳内的冷却液流动；同时，电机运行时产生的振动也会带动电机机壳内冷却液流动。两种运动状态的冷却液碰撞，使冷却液与外部冷却液的冷热交换更加均匀，冷却效果进一步提升；同时，两种运动状态的冷却液碰撞将改变电机质量分布和刚度，同时冷却液的阻尼也将增加，对电机的振动形成阻碍作用，改变电机的固有频率，可以减缓电机的振动。

17、为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点更能明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图示，做详细说明如下。

技术特征：

1.一种利用漏磁通增强电机散热性能的冷却装置，包括壳体、搅动板、挡板和散热孔，其特征是：所述壳体为密封腔体结构，所述挡板在所述壳体内部竖直和/或横向设置，并以所述挡板为界把所述壳体的内部分为至少两个腔室，且至少两个腔室之间通过所述挡板处设置的连通通道相互连通，所述壳体上设置有与所述腔室连通的散热孔，至少两个所述腔室中的至少一个腔室内设置有所述搅动板，所述搅动板进行厚度充磁并在电机内漏磁通的作用下在腔室内做周期性往复移动，并推动冷却液通过所述散热孔流入、流出所述腔室。

2.根据权利要求1所述的一种利用漏磁通增强电机散热性能的冷却装置，其特征是：所述挡板为一个，且在所述壳体内部竖直设置，并以所述挡板为界把所述壳体的内部分为左右两个腔室。

3.根据权利要求2所述的一种利用漏磁通增强电机散热性能的冷却装置，其特征是：所述搅动板为两个，两个所述搅动板并分别竖直设置在左右两个所述腔室内，且两个所述搅动板的磁极相同，两个所述搅动板均与所述挡板形成的平面平行。

4.根据权利要求1所述的一种利用漏磁通增强电机散热性能的冷却装置，其特征是：所述挡板为两个，且在所述壳体内部呈十字状交叉设置，并以两个所述挡板为界把所述壳体的内部分为呈田字状分布四个腔室。

5.根据权利要求4所述的一种利用漏磁通增强电机散热性能的冷却装置，其特征是：所述搅动板为两个，两个所述搅动板分别横向设置在四个腔室中最下面的两个所述腔室内，且两个所述搅动板的磁极相反，两个所述搅动板均与横向设置的所述挡板形成的平面平行。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种利用漏磁通增强电机散热性能的冷却装置，其特征是：所述挡板的尺寸与腔室的尺寸配合，在所述挡板在腔室内进行周期性往复移动时不会发生倾斜。

7.根据权利要求6所述的一种利用漏磁通增强电机散热性能的冷却装置，其特征是：所述散热孔设置在所述壳体中的下壁和/或相对的两个侧壁上。

8.一种电机，包括电机本体和冷却装置，所述冷却装置为权利要求1-7任一项所述的一种利用漏磁通增强电机散热性能的冷却装置，所述电机本体包括转子、开槽定子、背绕式绕组、电机机壳和冷却液，所述开槽定子上设置有相互对称的带有背绕式绕组的定子内槽和定子背槽，所述冷却液填充在电机机壳内，其特征是：所述冷却装置处在电机机壳与开槽定子之间，所述冷却装置的上端与所述电机机壳连接，并位于各背绕式绕组的正上方，使所述冷却装置中的搅动板在电机内漏磁通的作用下在腔室内做周期性往复移动，并推动冷却液通过所述散热孔流入、流出所述腔室，与电机机壳和开槽定子之间流动的冷却液进行汇流。

9.根据权利要求8所述的一种电机，其特征是：所述电机机壳的内壁上与所述背绕式绕组对应的位置设置有壳槽，所述冷却装置的上壁和侧壁上端轴向嵌入所述壳槽与所述电机机壳可拆卸连接。

技术总结
本发明公开了一种利用漏磁通增强电机散热性能的冷却装置及电机，包括壳体、搅动板和挡板，壳体为密封腔体，挡板在壳体内部竖直和/或横向设置，并以挡板为界把壳体的内部分为至少两个腔室，且至少两个腔室之间通过挡板处设置的连通通道相互连通，壳体上设置有与腔室连通的散热孔，至少两个腔室中的至少一个腔室内设置有搅动板，搅动板进行厚度充磁并在电机内漏磁通的作用下在腔室内做周期性往复移动，并推动冷却液通过散热孔流入、流出腔室；通过电机运行时形成的漏磁磁场，对搅动板施加一个不同方向的磁拉力，使搅动板在腔室内做往复移动，使得腔体内的冷却液流出腔室，与外部冷却液进行热交换，加快电机冷却，增强电机散热性能。

技术研发人员：邱洪波,连振祥,朱志豪,赵强,贾宛英,乔建伟,王浩亮,陈文博,曹君慈
受保护的技术使用者：郑州轻工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14