[发明专利]一种基于丁胞的电机通风冷却结构及风冷电机

说明书

本发明公开了一种基于丁胞的电机通风冷却结构及风冷电机，电机通风冷却结构包括由机座内风道、定子风沟、定子和转子之间的气隙及转子通风孔构成的风路，机座内风道的内表面、定子铁芯的内表面、转子铁芯的外表面及转子通风孔的内表面具有均匀的凹陷状丁胞。电机运行时，由输出轴带动的风扇驱动空气，空气流经风路带走电机内部的热量，利用丁胞截断空气沿电机内部壁面流动的边界层，增大机座内风道的内表面、定子铁芯内表面、转子铁芯的外表面和转子通风孔的内表面的努赛尔系数，加强对流换热的效果，提高电机的散热能力；同时减少相应表面的空气阻力，减少摩擦造成的热损耗，有效提高电机的稳定性、可靠性和运行效率。

技术领域

本发明涉及电机冷却系统的设计与优化，具体涉及一种基于丁胞的电机通风冷却式散热结构。

背景技术

电机是将电能转化为动能的一种装置，广泛应用于日常生活和工业生产中。电机运转过程中会产生多种损耗，使电机内部的温度上升，不但会降低其运行效率，而且会损坏设备，导致其停止工作。因此，电机冷却一直是电机性能研究的热点。

通风冷却是目前最为广泛使用的电机冷却方法，这种冷却方式中空气大多是流经风路中光滑的电机部件壁面而带走热量，空气流动的动力源一般采用的是与电机输出轴同步转动的风扇，但是空气在光滑壁面（例如，机座内流道内壁、气隙处的定子、转子表面，及转子通风孔内壁等）会产生边界层，边界层的空气对流速度极慢，影响换热效果。

中国专利CN107070062A公开了一种水冷电机的冷却管路结构及其水冷电机，其通过设计水冷流道的管路结构，从而可以通过在管路结构上布置球形凸胞状丁胞，以增加换热面积以及破坏流道界面层，增强水冷壳体的冷却性能。但是水冷散热并不适宜对电机内部转子、定子等进行散热，并且球形凸胞状丁胞导致丁胞处流道壁面向流道内凸出，增大了流道摩擦阻力。而利用空气对电机内部进行散热时，尚缺乏有效的丁胞结构设计，以同时满足破坏风路内空气界面层和减少摩擦（摩擦会导致空气在风扇负压侧发生回流）。另外，通风冷却主要以流经风路的气流（例如，空气）作为散热媒介，除气隙、转子通风孔之外，目前尚缺乏其他有效的电机内部散热通路。因此，电机通风冷却结构的散热效率亟待提高。

发明内容

本发明的目的在于克服电机通风冷却式散热结构效率低的缺点，提供一种基于丁胞的电机通风冷却结构及风冷电机。该电机通风冷却结构减少了气流在电机内部的回流和由气流摩擦造成的损耗，同时使电机散热能力增强。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于丁胞的电机通风冷却结构，包括由机座内风道和电机内部风道构成的循环风路以及设置在电机输出轴一端上的用于将电机内部风道的气流分散至机座内风道的风扇，所述电机内部风道包括定子和转子之间的气隙及转子通风孔，所述风路中与气流接触的局部或全部壁面上设置有相互间隔的多个凹陷状丁胞。

较佳地，所述凹陷状丁胞均匀的布置在机座内风道的内表面、定子铁芯的内表面、转子铁芯的外表面及转子通风孔的内表面。

较佳地，所述凹陷状丁胞的表面形状为球面或圆柱面，丁胞的尺寸规格、间隔距离可基于电机的转速和风扇风速进行优化设计。

较佳地，所述凹陷状丁胞在其布置的区域内沿直线排列，相邻行或列的凹陷状丁胞的相对位置可基于电机安装地点当地的风速及风向进行优化设计。

较佳地，所述电机内部风道还包括定子风沟，定子风沟的背风侧壁面端部（与转子相对）设置有由凹陷状丁胞的背风侧表面形成的豁口。

较佳地，所述凹陷状丁胞的表面设置有耐高温导热材料覆层。