[发明专利]一种基于气液相变的电机转子铁芯散热结构及电机和电机散热方法

说明书

本发明公开了一种基于气液相变的电机转子铁芯散热结构及电机和电机散热方法，其中热管沿周向贯穿放置在转子铁芯中，并在转子铁芯两端沿径向向内弯曲，热管内装有相变工质。转子中心沿轴向放置输出轴，并将两个风扇分布套在输出轴两端，由输出轴带动风扇驱动空气流动。在电机工作时，热管内的液相相变工质吸收转子热量变为气态，并流到热管两端与流动的空气进行对流换热变为液态，随后空气被输送至外壳，将热量传递到环境中。热管两端的液态相变工质靠离心力作用重新回到转子内的热管内进行吸热。本发明能够有效地将转子铁芯内部的热量传递至环境中，解决现有技术难以冷却电机转子铁芯的难题，对提高电机工作寿命和效率有重要的意义。

技术领域

本发明涉及电机散热领域，具体涉及一种基于气液相变的电机转子铁芯散热结构及电机和电机散热方法。

背景技术

电机是将电能转化为机械能的一种装置，广泛应用于生活和工业生产过程中。在电机运行过程中，会产生多种损耗，这些损耗会使电机各部位的温度升高，降低其工作效率，严重时甚至会损坏电机。电机转子在电机的中心位置，相对与其他部件，转子铁芯内部的热量更难散发到电机外，有着更剧烈的温升，这也是目前电机领域有待解决的难题之一。

目前工业上广泛采用风扇强迫空气通过转子表面和其内部的通风孔的方式冷却电机转子。但由于空气的比热容较低，在电机中容易发生回流、涡旋等问题，所以这种冷却方式难以达到理想的转子铁芯冷却效果。基于流体的气液相变吸收热量是一种非常有效的冷却方式，中国专利CN108258852A公布了一种转子轴内蒸发冷却高速冷却永磁电机，沿转轴设置一空腔，用相变工质填充，利用工质气液相变吸收转子热量，工质在转轴中吸收热量后变成气态，会流向转轴两端进行冷凝。但是该专利仅靠转轴的冷却并不能直接快速地降低转子铁芯的温度，而且仅在转子轴中心填充工质，吸热量较低、难以满足转子铁芯冷却的需求。另一方面，该专利将转轴的热量传递到转子外部转轴，使其温度慢慢升高，会降低工质的冷凝效果，并且热管两端为锥形，换热面积小，难以满足工质的冷凝量和速率需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于气液相变的电机转子铁芯散热结构及电机和电机散热方法，以解决现有技术中心电机转子散热效率不高的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于气液相变的电机转子铁芯散热结构，包括风扇和热管，热管沿电机转子的转子铁芯的轴向贯穿转子铁芯，热管位于转子铁芯两端的部分均沿转子铁芯的径向向内弯曲并形成弯曲部；热管内部添加有相变工质；所述热管沿所述转子铁芯的周向均匀分布若干个；所述风扇设置两个，两个风扇能够分别套设于电机的输出轴，两个风扇分别与热管两端的弯曲部相对设置，用于为所述弯曲部散热。

还包括用于将吸弯曲部热量后的空气进行冷却的风道，风道设置于电机的机壳内，风道一端的开口设置于吸收了弯曲部热量的空气的上风向，另一端的开口设置于吸收了弯曲部热量的空气的下风向。

热管的横截面为矩形、圆形、椭圆形或弧底梯形。

所述风扇为在叶轮尾缘附近带有导流罩的轴流风扇，风扇的导流罩直径与所有热管沿转子铁芯周向分布所构成的圆形直径相等。

所述相变工质为能够在热管内处于气液相平衡状态的相变工质。

所述相变工质采用R1233zd(E)或R410a这些环境友好型制冷剂。

当相变工质采用R1233zd(E)时，热管内部压强为0.3MPa～1MPa；当相变工质采用R410a时，热管内部压强为1.6MPa～3.2Mpa；应保证相变工质在设定压力下的沸点低于电机温度场达到稳态之后转子铁芯的温度。

一种具有上述基于气液相变的电机转子铁芯散热结构的电机。

一种上述电机的散热方法，包括如下过程：