[发明专利]两级换热器冷却的永磁同步电动机

说明书

技术领域

本发明是一种两级换热器冷却的永磁同步电动机，其涉及一种应用于机械设备中的电动机，特别是涉及一种两级换热器冷却的永磁同步电动机。

背景技术

在永磁同步电动机中，由于转子与定子磁场同步旋转，常忽略转子中的涡流损耗。实际上，定子齿槽效应、绕组磁动势的非正弦分布和绕组中的谐波电流所产生的谐波磁动势也会在转子永磁体和转子磁轭中引起涡流损耗。尽管与定子铜损和铁损相比，转子涡流损耗很小，但是，转子散热条件不好，涡流损耗可能引起很高的温升，从而引起永磁体退磁。与小功率电动机所采用的铁氧体永磁材料相比，大功率电动机所采用的钕铁硼永磁材料，具有较大的电导率和较低的居里温度，更容易使永磁同步电动机因永磁体退磁而报废。

在大功率永磁同步电动机中，一般采用表贴式转子，瓦片形的永磁体粘贴在转子表面。其中普通实芯永磁同步电动机转子，由于转子磁轭截面积大，所产生的涡流损耗大，已经较少采用了。普通环状空芯永磁同步电动机转子，转子磁轭截面积较小，所产生的涡流损耗也较小，但是转子永磁体和转子磁轭所产生的热量很难通过转轴传导。防护等级较高，特别是要求防爆的电动机，其转子和定子绕组均封闭在密闭的空间中，转子散热条件更加恶劣。

发明内容

本发明的目的是克服普通表贴式永磁同步电动机转子散热条件不好，容易因永磁体退磁而报废的缺陷，提供一种两级换热器冷却的永磁同步电动机。本发明的实施方案如下：

本发明总的特征是两级换热器冷却的永磁同步电动机由转子部件、出气端盖部件、机座部件、进气端盖部件和防水帽组成。出气端盖部件和进气端盖部件分别安装在机座部件的两端，转子部件安装在出气端盖部件、机座部件和进气端盖部件的轴线上，防水帽安装在转子部件的一端，另一端为输出轴端，加工有输出轴键槽，机座部件上有出线槽，进气端盖部件上有进气口。

进气口连接压缩气源，采用压缩气体为冷却介质。压缩气体从进气端盖部件、转子部件和出气端盖部件穿过。作为一级换热器的螺旋换热管把永磁体磁钢和转子磁轭所产生的热量传导到转轴上，转轴的螺旋凹槽与芯轴组成二级换热器，由压缩气体把热量带至电动机之外，压缩气体经过出气端盖部件的喷嘴孔喷射至文氏管中，在气道盖板与散热片组成的气道中，产生一次诱导气流和二次诱导气流，对机座部件进行冷却，把定子绕组产生的定子铜损和定子铁芯产生的定子铁损的热量也带至电动机之外。封装条和封装片用于封闭机械加工后遗留的孔洞。

转子部件由转轴、转子端板和转子磁轭焊接在一起，在转子磁轭外表面依次粘贴若干个永磁体磁钢，组成转子磁场。在转轴、转子端板和转子磁轭组成的环形空间里，安装有螺旋换热管和转子密封环。

螺旋换热管内加注热管工作介质，转子密封环使该环形空间密闭，即使螺旋换热管泄露工作介质，也不会流到定子绕组中，从而避免破坏绕组绝缘。

转轴中间的外表面分布若干个换热管定位槽一，转轴外表面的两端安装有轴承，芯轴安装在转轴的中心空腔内，用内螺纹圆柱销，分别通过转轴一端的销孔一，和芯轴一端的销孔二连接固定。转轴的中心空腔内两端各有一个转轴密封圈凹槽，用于安装芯轴密封圈，每个转轴密封圈凹槽的内侧各有一个退刀槽，两个退刀槽之间有螺旋凹槽相连，每个退刀槽上各有一个通孔，分别是转子出气孔和转子进气孔。

压缩气体流经转子进气孔、退刀槽、螺旋凹槽、退刀槽、转子出气孔，构成二级换热器通道。

转子磁轭是一个圆筒形，内表面分布若干个换热管定位槽二，转子端板是一个圆环形，芯轴是一个圆柱形，芯轴一端有两个内螺纹的安装孔。永磁体磁钢为瓦片形。

螺旋换热管由螺旋管束和三通管组成。螺旋管束由金属管缠绕制成，每圈缠绕成矩形，缠绕若干圈，使每圈沿转子轴线均匀分布，形成环形，并将管束端口首尾相接。三通管的直通两个端口与管束端口相连接，并焊接密封，第三个端口是注液口，螺旋换热管内加注热管工作介质后，在压封处用压钳压扁，并在注液口焊接密封。

转子密封环的截面呈L形，内外表面各有一个凹槽，分别安装O形密封圈一和O形密封圈二，转子密封环上的内螺纹孔安装有紧定螺钉和螺母，把转子密封环固定在转轴上，转子密封环上的密封环套管的内腔用于容纳螺旋换热管的注液口。