專利名稱：兩級(jí)換熱器冷卻的永磁同步電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種兩級(jí)換熱器冷卻的永磁同步電動(dòng)機(jī)，其涉及一種應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備中的電動(dòng)機(jī)，特別是涉及一種兩級(jí)換熱器冷卻的永磁同步電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
在永磁同步電動(dòng)機(jī)中，由于轉(zhuǎn)子與定子磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)，常忽略轉(zhuǎn)子中的渦流損耗。 實(shí)際上，定子齒槽效應(yīng)、繞組磁動(dòng)勢(shì)的非正弦分布和繞組中的諧波電流所產(chǎn)生的諧波磁動(dòng)勢(shì)也會(huì)在轉(zhuǎn)子永磁體和轉(zhuǎn)子磁軛中引起渦流損耗。盡管與定子銅損和鐵損相比，轉(zhuǎn)子渦流損耗很小，但是，轉(zhuǎn)子散熱條件不好，渦流損耗可能引起很高的溫升，從而引起永磁體退磁。 與小功率電動(dòng)機(jī)所采用的鐵氧體永磁材料相比，大功率電動(dòng)機(jī)所采用的釹鐵硼永磁材料， 具有較大的電導(dǎo)率和較低的居里溫度，更容易使永磁同步電動(dòng)機(jī)因永磁體退磁而報(bào)廢。在大功率永磁同步電動(dòng)機(jī)中，一般采用表貼式轉(zhuǎn)子，瓦片形的永磁體粘貼在轉(zhuǎn)子表面。其中普通實(shí)芯永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，由于轉(zhuǎn)子磁軛截面積大，所產(chǎn)生的渦流損耗大， 已經(jīng)較少采用了。普通環(huán)狀空芯永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子磁軛截面積較小，所產(chǎn)生的渦流損耗也較小，但是轉(zhuǎn)子永磁體和轉(zhuǎn)子磁軛所產(chǎn)生的熱量很難通過(guò)轉(zhuǎn)軸傳導(dǎo)。防護(hù)等級(jí)較高， 特別是要求防爆的電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)子和定子繞組均封閉在密閉的空間中，轉(zhuǎn)子散熱條件更加
亞少心、力o

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服普通表貼式永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子散熱條件不好，容易因永磁體退磁而報(bào)廢的缺陷，提供一種兩級(jí)換熱器冷卻的永磁同步電動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的實(shí)施方案如下本發(fā)明總的特征是兩級(jí)換熱器冷卻的永磁同步電動(dòng)機(jī)由轉(zhuǎn)子部件、出氣端蓋部件、機(jī)座部件、進(jìn)氣端蓋部件和防水帽組成。出氣端蓋部件和進(jìn)氣端蓋部件分別安裝在機(jī)座部件的兩端，轉(zhuǎn)子部件安裝在出氣端蓋部件、機(jī)座部件和進(jìn)氣端蓋部件的軸線上，防水帽安裝在轉(zhuǎn)子部件的一端，另一端為輸出軸端，加工有輸出軸鍵槽，機(jī)座部件上有出線槽，進(jìn)氣端蓋部件上有進(jìn)氣口。進(jìn)氣口連接壓縮氣源，采用壓縮氣體為冷卻介質(zhì)。壓縮氣體從進(jìn)氣端蓋部件、轉(zhuǎn)子部件和出氣端蓋部件穿過(guò)。作為一級(jí)換熱器的螺旋換熱管把永磁體磁鋼和轉(zhuǎn)子磁軛所產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸的螺旋凹槽與芯軸組成二級(jí)換熱器，由壓縮氣體把熱量帶至電動(dòng)機(jī)之外，壓縮氣體經(jīng)過(guò)出氣端蓋部件的噴嘴孔噴射至文氏管中，在氣道蓋板與散熱片組成的氣道中，產(chǎn)生一次誘導(dǎo)氣流和二次誘導(dǎo)氣流，對(duì)機(jī)座部件進(jìn)行冷卻，把定子繞組產(chǎn)生的定子銅損和定子鐵芯產(chǎn)生的定子鐵損的熱量也帶至電動(dòng)機(jī)之外。封裝條和封裝片用于封閉機(jī)械加工后遺留的孔洞。轉(zhuǎn)子部件由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子端板和轉(zhuǎn)子磁軛焊接在一起，在轉(zhuǎn)子磁軛外表面依次粘貼若干個(gè)永磁體磁鋼，組成轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。在轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子端板和轉(zhuǎn)子磁軛組成的環(huán)形空間里，安裝有螺旋換熱管和轉(zhuǎn)子密封環(huán)。螺旋換熱管內(nèi)加注熱管工作介質(zhì)，轉(zhuǎn)子密封環(huán)使該環(huán)形空間密閉，即使螺旋換熱管泄露工作介質(zhì)，也不會(huì)流到定子繞組中，從而避免破壞繞組絕緣。轉(zhuǎn)軸中間的外表面分布若干個(gè)換熱管定位槽一，轉(zhuǎn)軸外表面的兩端安裝有軸承， 芯軸安裝在轉(zhuǎn)軸的中心空腔內(nèi)，用內(nèi)螺紋圓柱銷，分別通過(guò)轉(zhuǎn)軸一端的銷孔一，和芯軸一端的銷孔二連接固定。轉(zhuǎn)軸的中心空腔內(nèi)兩端各有一個(gè)轉(zhuǎn)軸密封圈凹槽，用于安裝芯軸密封圈，每個(gè)轉(zhuǎn)軸密封圈凹槽的內(nèi)側(cè)各有一個(gè)退刀槽，兩個(gè)退刀槽之間有螺旋凹槽相連，每個(gè)退刀槽上各有一個(gè)通孔，分別是轉(zhuǎn)子出氣孔和轉(zhuǎn)子進(jìn)氣孔。壓縮氣體流經(jīng)轉(zhuǎn)子進(jìn)氣孔、退刀槽、螺旋凹槽、退刀槽、轉(zhuǎn)子出氣孔，構(gòu)成二級(jí)換熱器通道。轉(zhuǎn)子磁軛是一個(gè)圓筒形，內(nèi)表面分布若干個(gè)換熱管定位槽二，轉(zhuǎn)子端板是一個(gè)圓環(huán)形，芯軸是一個(gè)圓柱形，芯軸一端有兩個(gè)內(nèi)螺紋的安裝孔。永磁體磁鋼為瓦片形。螺旋換熱管由螺旋管束和三通管組成。螺旋管束由金屬管纏繞制成，每圈纏繞成矩形，纏繞若干圈，使每圈沿轉(zhuǎn)子軸線均勻分布，形成環(huán)形，并將管束端口首尾相接。三通管的直通兩個(gè)端口與管束端口相連接，并焊接密封，第三個(gè)端口是注液口，螺旋換熱管內(nèi)加注熱管工作介質(zhì)后，在壓封處用壓鉗壓扁，并在注液口焊接密封。轉(zhuǎn)子密封環(huán)的截面呈L形，內(nèi)外表面各有一個(gè)凹槽，分別安裝0形密封圈一和0形密封圈二，轉(zhuǎn)子密封環(huán)上的內(nèi)螺紋孔安裝有緊定螺釘和螺母，把轉(zhuǎn)子密封環(huán)固定在轉(zhuǎn)軸上， 轉(zhuǎn)子密封環(huán)上的密封環(huán)套管的內(nèi)腔用于容納螺旋換熱管的注液口。進(jìn)氣端蓋部件由環(huán)形蓋板、進(jìn)氣端蓋、端蓋密封圈、唇形密封圈、壓環(huán)、孔用彈性擋圈和封裝片組成，通過(guò)螺釘安裝在機(jī)座部件的一端，用端蓋密封圈密封。在進(jìn)氣端蓋的中間內(nèi)表面有一個(gè)環(huán)形內(nèi)腔，從進(jìn)氣端蓋的外表面至環(huán)形內(nèi)腔均勻分布若干個(gè)通孔，通孔被環(huán)形槽分隔成內(nèi)連通孔和外連通孔，每個(gè)外連通孔的外側(cè)一端有一個(gè)圓形凹槽，凹槽的外側(cè)安裝并焊接有封裝片。環(huán)形蓋板上有一個(gè)管接頭，該管接頭為進(jìn)氣口，環(huán)形蓋板焊接在進(jìn)氣端蓋的環(huán)形槽上。壓縮氣體從進(jìn)氣口經(jīng)過(guò)環(huán)形槽，由內(nèi)連通孔進(jìn)入到環(huán)形內(nèi)腔中。之后再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子進(jìn)氣孔進(jìn)入到二級(jí)換熱器通道中。在進(jìn)氣端蓋的環(huán)形內(nèi)腔的兩側(cè)各有一組凹槽，用于安裝唇形密封圈、壓環(huán)和孔用彈性擋圈。在進(jìn)氣端蓋上有一個(gè)凸臺(tái)內(nèi)腔，用于安裝轉(zhuǎn)子部件上的軸承外圈。出氣端蓋部件由出氣端蓋、端蓋密封圈、唇形密封圈、壓環(huán)、孔用彈性擋圈和封裝條組成，通過(guò)螺釘安裝在機(jī)座部件的另一端，用端蓋密封圈密封。在出氣端蓋的中間內(nèi)表面有一個(gè)環(huán)形內(nèi)腔，從出氣端蓋的外表面至環(huán)形內(nèi)腔均勻分布若干個(gè)配氣孔，每個(gè)配氣孔的外側(cè)一端有一個(gè)長(zhǎng)條形凹槽，凹槽的外側(cè)安裝并焊接有封裝條，凹槽與封裝條組成分配腔， 每個(gè)分配腔有若干個(gè)噴嘴孔。壓縮氣體從轉(zhuǎn)子出氣孔經(jīng)過(guò)環(huán)形內(nèi)腔，由配氣孔分配至每個(gè)分配腔內(nèi)，再?gòu)母鱾€(gè)噴嘴孔噴射至文氏管中。在出氣端蓋的環(huán)形內(nèi)腔的兩側(cè)各有一組凹槽，用于安裝唇形密封圈、壓環(huán)和孔用彈性擋圈。在出氣端蓋上有一個(gè)凸臺(tái)內(nèi)腔，用于安裝轉(zhuǎn)子部件上的軸承外圈。機(jī)座部件由機(jī)座、鐵芯壓板、定子鐵芯、定子繞組、漲圈、文氏管和氣道蓋板組成，通過(guò)機(jī)座上的機(jī)座螺紋孔，用螺釘與進(jìn)氣端蓋部件和出氣端蓋部件安裝在一起。機(jī)座內(nèi)表面有一個(gè)機(jī)座鍵槽，安裝有定位鍵條。定子鐵芯由若干個(gè)定子沖壓片疊加而成，定子鐵芯兩端各有一片鐵芯壓板，壓板鍵槽、鐵芯鍵槽與機(jī)座鍵槽用定位鍵條精確定位，漲圈通過(guò)與機(jī)座內(nèi)表面的過(guò)盈配合，把鐵芯壓板和定子鐵芯固定在機(jī)座內(nèi)腔中。鐵芯線槽中安裝有定子繞組，定子繞組的繞組接頭從機(jī)座上的出線槽穿過(guò)，安裝到接線盒中。機(jī)座外表面均勻分布著若干個(gè)散熱片。文氏管上有喉管和擴(kuò)散管，文氏管與氣道蓋板焊接在一起，并焊接在兩個(gè)散熱片之間，組成氣道。圓錐臺(tái)形的防水帽上有兩個(gè)孔，孔中的螺釘安裝在芯軸的安裝孔中。壓縮氣體從進(jìn)氣端蓋部件、轉(zhuǎn)子部件和出氣端蓋部件穿過(guò)，由噴嘴孔噴射至文氏管中，這部分氣體攜帶了永磁體磁鋼和轉(zhuǎn)子磁軛所產(chǎn)生的熱量，稱之為噴吹氣流，噴吹氣流的溫度高于環(huán)境溫度，不能繼續(xù)冷卻機(jī)座。噴吹氣流高速穿過(guò)文氏管上的喉管和擴(kuò)散管， 使喉管處的氣體壓力低于喉管前端周圍的氣體壓力，產(chǎn)生若干倍的一次誘導(dǎo)氣流穿過(guò)文氏管。噴吹氣流和一次誘導(dǎo)氣流由文氏管上的喉管和擴(kuò)散管噴射至，由氣道蓋板和散熱片組成的氣道中，同樣使氣道中的氣體壓力低于氣道前端周圍的氣體壓力，產(chǎn)生若干倍的二次誘導(dǎo)氣流，二次誘導(dǎo)氣流由文氏管與兩側(cè)散熱片之間的間隙進(jìn)入氣道中。一次誘導(dǎo)氣流和二次誘導(dǎo)氣流的溫度等于環(huán)境溫度，能夠冷卻機(jī)座。匯合氣流穿過(guò)氣道，攜帶了轉(zhuǎn)子渦流損耗以及定子銅損和鐵損所產(chǎn)生的熱量排入大氣中。螺旋管束每圈纏繞成矩形，遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子軸線的是螺旋管蒸發(fā)段，靠近轉(zhuǎn)子軸線的是螺旋管冷凝段，連接螺旋管蒸發(fā)段和螺旋管冷凝段的是螺旋管連接段。螺旋換熱管內(nèi)加注的熱管工作介質(zhì)有液態(tài)工作介質(zhì)和氣態(tài)工作介質(zhì)，液態(tài)工作介質(zhì)受熱后汽化為氣態(tài)工作介質(zhì)，氣態(tài)工作介質(zhì)冷卻后冷凝為液態(tài)工作介質(zhì)。兩級(jí)換熱器冷卻的永磁同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子部件按照轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，液態(tài)工作介質(zhì)匯集在螺旋管蒸發(fā)段的蒸發(fā)段液池側(cè)，形成工作液池。螺旋換熱管裝配在轉(zhuǎn)子部件中，螺旋管蒸發(fā)段則安裝在轉(zhuǎn)子磁軛的換熱管定位槽二中，永磁體磁鋼和轉(zhuǎn)子磁軛所產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到螺旋管蒸發(fā)段，加熱工作液池，使液態(tài)工作介質(zhì)受熱后汽化為氣態(tài)工作介質(zhì)，氣態(tài)工作介質(zhì)沿兩側(cè)的螺旋管連接段，進(jìn)入到相鄰的兩個(gè)螺旋管冷凝段，螺旋管冷凝段則安裝在轉(zhuǎn)軸的換熱管定位槽一中，轉(zhuǎn)軸的螺旋凹槽中的壓縮氣體冷卻螺旋管冷凝段，氣態(tài)工作介質(zhì)冷卻后冷凝為液態(tài)工作介質(zhì)，沿著冷凝段匯流側(cè)和螺旋管連接段回流到螺旋管蒸發(fā)段的工作液池中，完成一個(gè)熱循環(huán)。


說(shuō)明書附圖是普通永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的示意圖和兩級(jí)換熱器冷卻的永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。其中圖I是普通實(shí)芯永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的示意圖。圖2是普通環(huán)狀空芯永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的示意圖。圖3是兩級(jí)換熱器冷卻的永磁同步電動(dòng)機(jī)的軸測(cè)圖。圖 4是兩級(jí)換熱器冷卻的永磁同步電動(dòng)機(jī)的軸測(cè)剖視圖。圖5是轉(zhuǎn)子部件的軸測(cè)剖視圖。圖6 是轉(zhuǎn)子焊接的軸測(cè)剖視圖。圖7是轉(zhuǎn)軸的軸測(cè)剖視圖。圖8是轉(zhuǎn)子磁軛的軸測(cè)剖視圖。圖 9是轉(zhuǎn)子端板的軸測(cè)圖。圖10是芯軸的軸測(cè)圖。圖11是永磁體磁鋼的軸測(cè)圖。圖12是螺旋換熱管的軸測(cè)圖。圖13是螺旋管束的軸測(cè)圖。圖14是三通管的軸測(cè)圖。圖15是轉(zhuǎn)子密封環(huán)的軸測(cè)剖視圖。圖16是出氣端蓋部件的軸測(cè)剖視圖。圖17是出氣端蓋的軸測(cè)剖視圖。圖18是進(jìn)氣端蓋部件的軸測(cè)剖視圖。圖19是進(jìn)氣端蓋的軸測(cè)剖視圖。圖20是封裝條的軸測(cè)圖。圖21是封裝片的軸測(cè)圖。圖22是環(huán)形蓋板的軸測(cè)剖視圖。圖23是唇形密封圈的軸測(cè)剖視圖。圖24是壓環(huán)的軸測(cè)圖。圖25是孔用彈性擋圈的軸測(cè)圖。圖26是機(jī)座部件的軸測(cè)剖視圖。圖27是機(jī)座的軸測(cè)圖。圖28是定子鐵芯的軸測(cè)圖。圖29是鐵芯壓板的軸測(cè)圖。圖30是漲圈的軸測(cè)剖視圖。圖31是定子繞組的軸測(cè)圖。圖32是文氏管的軸測(cè)剖視圖。圖33是文氏管與氣道蓋板焊接的軸測(cè)圖。圖34是防水帽的軸測(cè)剖視圖。 圖35是文氏管的誘導(dǎo)引風(fēng)原理示意圖。圖36是螺旋換熱管換熱器原理示意圖。圖37是螺旋換熱管換熱器工作介質(zhì)循環(huán)路徑示意圖。圖中標(biāo)注有轉(zhuǎn)子部件I、出氣端蓋部件2、機(jī)座部件3、進(jìn)氣端蓋部件4、防水帽5、輸出軸鍵槽6、封裝條7、噴嘴孔8、文氏管9、氣道蓋板10、出線槽U、散熱片12、封裝片13、進(jìn)氣口 14、轉(zhuǎn)軸15、芯軸密封圈16、芯軸17、軸承18、轉(zhuǎn)子端板19、轉(zhuǎn)子磁軛20、永磁體磁鋼 21、轉(zhuǎn)子密封環(huán)22、轉(zhuǎn)子出氣孔23、螺旋換熱管24、轉(zhuǎn)子進(jìn)氣孔25、內(nèi)螺紋圓柱銷26、轉(zhuǎn)軸密封圈凹槽27、退刀槽28、螺旋凹槽29、換熱管定位槽一 30、換熱管定位槽二 31、銷孔一 32、 銷孔二 33、安裝孔34、螺旋管束35、三通管36、管束端口 37、壓封處38、注液口 39、0形密封圈一 40、0形密封圈二 41、密封環(huán)套管42、出氣端蓋43、端蓋密封圈44、唇形密封圈45、壓環(huán)46、孔用彈性擋圈47、環(huán)形內(nèi)腔48、配氣孔49、分配腔50、凸臺(tái)內(nèi)腔51、外連通孔52、環(huán)形槽53、內(nèi)連通孔54、環(huán)形蓋板55、進(jìn)氣端蓋56、鐵芯壓板57、定子鐵芯58、定子繞組59、漲圈 60、機(jī)座61、機(jī)座螺紋孔62、機(jī)座鍵槽63、繞組接頭64、鐵芯線槽65、鐵芯鍵槽66、壓板鍵槽 67、喉管68、擴(kuò)散管69、一次誘導(dǎo)氣流70、二次誘導(dǎo)氣流71、匯合氣流72、噴吹氣流73、液態(tài)工作介質(zhì)74、氣態(tài)工作介質(zhì)75、螺旋管蒸發(fā)段76、工作液池77、螺旋管連接段78、轉(zhuǎn)子軸線 79、螺旋管冷凝段80、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向81、蒸發(fā)段液池側(cè)82和冷凝段匯流側(cè)83。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步敘述。參照?qǐng)D3和圖4，兩級(jí)換熱器冷卻的永磁同步電動(dòng)機(jī)由轉(zhuǎn)子部件I、出氣端蓋部件
2、機(jī)座部件3、進(jìn)氣端蓋部件4和防水帽5組成。出氣端蓋部件2和進(jìn)氣端蓋部件4分別安裝在機(jī)座部件3的兩端，轉(zhuǎn)子部件I安裝在出氣端蓋部件2、機(jī)座部件3和進(jìn)氣端蓋部件4 的軸線上，防水帽5安裝在轉(zhuǎn)子部件I的一端，另一端為輸出軸端，加工有輸出軸鍵槽6，機(jī)座部件3上有出線槽11，進(jìn)氣端蓋部件4上有進(jìn)氣口 14。進(jìn)氣口 14連接壓縮氣源，采用壓縮氣體為冷卻介質(zhì)。壓縮氣體從進(jìn)氣端蓋部件4、 轉(zhuǎn)子部件I和出氣端蓋部件2穿過(guò)。作為一級(jí)換熱器的螺旋換熱管24把永磁體磁鋼21和轉(zhuǎn)子磁軛20所產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到轉(zhuǎn)軸15上，轉(zhuǎn)軸15的螺旋凹槽29與芯軸17組成二級(jí)換熱器，由壓縮氣體把熱量帶至電動(dòng)機(jī)之外，壓縮氣體經(jīng)過(guò)出氣端蓋部件2的噴嘴孔8噴射至文氏管9中，在氣道蓋板10與散熱片12組成的氣道中，產(chǎn)生一次誘導(dǎo)氣流70和二次誘導(dǎo)氣流71，對(duì)機(jī)座部件3進(jìn)行冷卻，把定子繞組59產(chǎn)生的定子銅損和定子鐵芯58產(chǎn)生的定子鐵損的熱量也帶至電動(dòng)機(jī)之外。封裝條7和封裝片13用于封閉機(jī)械加工后遺留的孔洞。參照?qǐng)D5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10和圖11，轉(zhuǎn)子部件I由轉(zhuǎn)軸15、轉(zhuǎn)子端板19 和轉(zhuǎn)子磁軛20焊接在一起，在轉(zhuǎn)子磁軛20外表面依次粘貼若干個(gè)永磁體磁鋼21，組成轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。在轉(zhuǎn)軸15、轉(zhuǎn)子端板19和轉(zhuǎn)子磁軛20組成的環(huán)形空間里，安裝有螺旋換熱管24和轉(zhuǎn)子密封環(huán)22。螺旋換熱管24內(nèi)加注熱管工作介質(zhì)，轉(zhuǎn)子密封環(huán)22使該環(huán)形空間密閉，即使螺旋換熱管24泄露工作介質(zhì)，也不會(huì)流到定子繞組59中，從而避免破壞繞組絕緣。轉(zhuǎn)軸15中間的外表面分布若干個(gè)換熱管定位槽一 30，轉(zhuǎn)軸15外表面的兩端安裝有軸承18，芯軸17安裝在轉(zhuǎn)軸15的中心空腔內(nèi)，用內(nèi)螺紋圓柱銷26，分別通過(guò)轉(zhuǎn)軸15 — 端的銷孔一 32，和芯軸17 —端的銷孔二 33連接固定。轉(zhuǎn)軸15的中心空腔內(nèi)兩端各有一個(gè)轉(zhuǎn)軸密封圈凹槽27，用于安裝芯軸密封圈16，每個(gè)轉(zhuǎn)軸密封圈凹槽27的內(nèi)側(cè)各有一個(gè)退刀槽28，兩個(gè)退刀槽28之間有螺旋凹槽29相連，每個(gè)退刀槽28上各有一個(gè)通孔，分別是轉(zhuǎn)子出氣孔23和轉(zhuǎn)子進(jìn)氣孔25。壓縮氣體流經(jīng)轉(zhuǎn)子進(jìn)氣孔25、退刀槽28、螺旋凹槽29、退刀槽28、轉(zhuǎn)子出氣孔23， 構(gòu)成二級(jí)換熱器通道。轉(zhuǎn)子磁軛20是一個(gè)圓筒形，內(nèi)表面分布若干個(gè)換熱管定位槽二 31，轉(zhuǎn)子端板19是一個(gè)圓環(huán)形，芯軸17是一個(gè)圓柱形，芯軸17 —端有兩個(gè)內(nèi)螺紋的安裝孔34。永磁體磁鋼 21為瓦片形。參照?qǐng)D12、圖13和圖14，螺旋換熱管24由螺旋管束35和三通管36組成。螺旋管束35由金屬管纏繞制成，每圈纏繞成矩形，纏繞若干圈，使每圈沿轉(zhuǎn)子軸線79均勻分布， 形成環(huán)形，并將管束端口 37首尾相接。三通管36的直通兩個(gè)端口與管束端口 37相連接， 并焊接密封，第三個(gè)端口是注液口 39，螺旋換熱管24內(nèi)加注熱管工作介質(zhì)后，在壓封處38 用壓鉗壓扁，并在注液口 39焊接密封。參照?qǐng)D15，轉(zhuǎn)子密封環(huán)22的截面呈L形，內(nèi)外表面各有一個(gè)凹槽，分別安裝0形密封圈一 40和0形密封圈二 41，轉(zhuǎn)子密封環(huán)22上的內(nèi)螺紋孔安裝有緊定螺釘和螺母，把轉(zhuǎn)子密封環(huán)22固定在轉(zhuǎn)軸15上，轉(zhuǎn)子密封環(huán)22上的密封環(huán)套管42的內(nèi)腔用于容納螺旋換熱管24的注液口 39。參照?qǐng)D18和圖19，進(jìn)氣端蓋部件4由環(huán)形蓋板55、進(jìn)氣端蓋56、端蓋密封圈44、 唇形密封圈45、壓環(huán)46、孔用彈性擋圈47和封裝片13組成，通過(guò)螺釘安裝在機(jī)座部件3的一端，用端蓋密封圈44密封。在進(jìn)氣端蓋56的中間內(nèi)表面有一個(gè)環(huán)形內(nèi)腔48,從進(jìn)氣端蓋 56的外表面至環(huán)形內(nèi)腔48均勻分布若干個(gè)通孔，通孔被環(huán)形槽53分隔成內(nèi)連通孔54和外連通孔52，每個(gè)外連通孔52的外側(cè)一端有一個(gè)圓形凹槽，凹槽的外側(cè)安裝并焊接有封裝片 13。環(huán)形蓋板55上有一個(gè)管接頭，該管接頭為進(jìn)氣口 14，環(huán)形蓋板55焊接在進(jìn)氣端蓋56 的環(huán)形槽53上。壓縮氣體從進(jìn)氣口 14經(jīng)過(guò)環(huán)形槽53，由內(nèi)連通孔54進(jìn)入到環(huán)形內(nèi)腔48中。之后再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子進(jìn)氣孔25進(jìn)入到二級(jí)換熱器通道中。在進(jìn)氣端蓋56的環(huán)形內(nèi)腔48的兩側(cè)各有一組凹槽，用于安裝唇形密封圈45、壓環(huán) 46和孔用彈性擋圈47。在進(jìn)氣端蓋56上有一個(gè)凸臺(tái)內(nèi)腔51，用于安裝轉(zhuǎn)子部件I上的軸承18外圈。參照?qǐng)D16和圖17，出氣端蓋部件2由出氣端蓋43、端蓋密封圈44、唇形密封圈45、 壓環(huán)46、孔用彈性擋圈47和封裝條7組成，通過(guò)螺釘安裝在機(jī)座部件3的另一端，用端蓋密封圈44密封。在出氣端蓋43的中間內(nèi)表面有一個(gè)環(huán)形內(nèi)腔48,從出氣端蓋43的外表面至環(huán)形內(nèi)腔48均勻分布若干個(gè)配氣孔49，每個(gè)配氣孔49的外側(cè)一端有一個(gè)長(zhǎng)條形凹槽，凹槽
8的外側(cè)安裝并焊接有封裝條7，凹槽與封裝條7組成分配腔50，每個(gè)分配腔50有若干個(gè)噴嘴孔8。壓縮氣體從轉(zhuǎn)子出氣孔23經(jīng)過(guò)環(huán)形內(nèi)腔48，由配氣孔49分配至每個(gè)分配腔50 內(nèi)，再?gòu)母鱾€(gè)噴嘴孔8噴射至文氏管9中。在出氣端蓋43的環(huán)形內(nèi)腔48的兩側(cè)各有一組凹槽，用于安裝唇形密封圈45、壓環(huán) 46和孔用彈性擋圈47。在出氣端蓋43上有一個(gè)凸臺(tái)內(nèi)腔51，用于安裝轉(zhuǎn)子部件I上的軸承18外圈。參照?qǐng)D20、圖21、圖22、圖23、圖24和圖25，封裝條7是長(zhǎng)條形，封裝片13是圓形，環(huán)形蓋板55、唇形密封圈45、壓環(huán)46和孔用彈性擋圈47均是環(huán)形。參照?qǐng)D26、圖27、圖28、圖29、圖30、圖31、圖32和圖33，機(jī)座部件3由機(jī)座61、 鐵芯壓板57、定子鐵芯58、定子繞組59、漲圈60、文氏管9和氣道蓋板10組成，通過(guò)機(jī)座61 上的機(jī)座螺紋孔62，用螺釘與進(jìn)氣端蓋部件4和出氣端蓋部件2安裝在一起。機(jī)座61內(nèi)表面有一個(gè)機(jī)座鍵槽63，安裝有定位鍵條。定子鐵芯58由若干個(gè)定子沖壓片疊加而成，定子鐵芯58兩端各有一片鐵芯壓板57，壓板鍵槽67、鐵芯鍵槽66與機(jī)座鍵槽63用定位鍵條精確定位，漲圈60通過(guò)與機(jī)座61內(nèi)表面的過(guò)盈配合,把鐵芯壓板57和定子鐵芯58固定在機(jī)座61內(nèi)腔中。鐵芯線槽65中安裝有定子繞組59，定子繞組59的繞組接頭64從機(jī)座61 上的出線槽11穿 過(guò)，安裝到接線盒中。機(jī)座61外表面均勻分布著若干個(gè)散熱片12。文氏管9上有喉管68和擴(kuò)散管69，文氏管9與氣道蓋板10焊接在一起，并焊接在兩個(gè)散熱片 12之間，組成氣道。參照?qǐng)D34，圓錐臺(tái)形的防水帽5上有兩個(gè)孔，孔中的螺釘安裝在芯軸17的安裝孔 34中。參照?qǐng)D35，壓縮氣體從進(jìn)氣端蓋部件4、轉(zhuǎn)子部件I和出氣端蓋部件2穿過(guò)，由噴嘴孔8噴射至文氏管9中，這部分氣體攜帶了永磁體磁鋼21和轉(zhuǎn)子磁軛20所產(chǎn)生的熱量， 稱之為噴吹氣流73，噴吹氣流73的溫度高于環(huán)境溫度，不能繼續(xù)冷卻機(jī)座61。噴吹氣流73 高速穿過(guò)文氏管9上的喉管68和擴(kuò)散管69，使喉管68處的氣體壓力低于喉管68前端周圍的氣體壓力，產(chǎn)生若干倍的一次誘導(dǎo)氣流70穿過(guò)文氏管9。噴吹氣流73和一次誘導(dǎo)氣流70 由文氏管9上的喉管68和擴(kuò)散管69噴射至，由氣道蓋板10和散熱片12組成的氣道中，同樣使氣道中的氣體壓力低于氣道前端周圍的氣體壓力，產(chǎn)生若干倍的二次誘導(dǎo)氣流71，二次誘導(dǎo)氣流71由文氏管9與兩側(cè)散熱片12之間的間隙進(jìn)入氣道中。一次誘導(dǎo)氣流70和二次誘導(dǎo)氣流71的溫度等于環(huán)境溫度，能夠冷卻機(jī)座61。匯合氣流72穿過(guò)氣道，攜帶了轉(zhuǎn)子渦流損耗以及定子銅損和鐵損所產(chǎn)生的熱量排入大氣中。參照?qǐng)D36和圖37，螺旋管束35每圈纏繞成矩形，遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子軸線79的是螺旋管蒸發(fā)段76，靠近轉(zhuǎn)子軸線79的是螺旋管冷凝段80，連接螺旋管蒸發(fā)段76和螺旋管冷凝段80 的是螺旋管連接段78。螺旋換熱管24內(nèi)加注的熱管工作介質(zhì)有液態(tài)工作介質(zhì)74和氣態(tài)工作介質(zhì)75，液態(tài)工作介質(zhì)74受熱后汽化為氣態(tài)工作介質(zhì)75，氣態(tài)工作介質(zhì)75冷卻后冷凝為液態(tài)工作介質(zhì)74。兩級(jí)換熱器冷卻的永磁同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子部件I按照轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向81旋轉(zhuǎn)， 在離心力的作用下，液態(tài)工作介質(zhì)74匯集在螺旋管蒸發(fā)段76的蒸發(fā)段液池側(cè)82，形成工作液池77。
螺旋換熱管24裝配在轉(zhuǎn)子部件I中，螺旋管蒸發(fā)段76則安裝在轉(zhuǎn)子磁軛20的換熱管定位槽二 31中，永磁體磁鋼21和轉(zhuǎn)子磁軛20所產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到螺旋管蒸發(fā)段76， 加熱工作液池77，使液態(tài)工作介質(zhì)74受熱后汽化為氣態(tài)工作介質(zhì)75，氣態(tài)工作介質(zhì)75沿兩側(cè)的螺旋管連接段78，進(jìn)入到相鄰的兩個(gè)螺旋管冷凝段80，螺旋管冷凝段80則安裝在轉(zhuǎn)軸15的換熱管定位槽一 30中，轉(zhuǎn)軸15的螺旋凹槽29中的壓縮氣體冷卻螺旋管冷凝段80， 氣態(tài)工作介質(zhì)75冷卻后冷凝為液態(tài)工作介質(zhì)74，沿著冷凝段匯流側(cè)83和螺旋管連接段78 回流到螺旋管蒸發(fā)段76的工作液池77中，完成一個(gè)熱循環(huán)。
權(quán)利要求
1.一種兩級(jí)換熱器冷卻的永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于由轉(zhuǎn)子部件(I)、出氣端蓋部件⑵、機(jī)座部件⑶、進(jìn)氣端蓋部件⑷和防水帽(5)組成；出氣端蓋部件⑵和進(jìn)氣端蓋部件(4)分別安裝在機(jī)座部件(3)的兩端，轉(zhuǎn)子部件(I)安裝在出氣端蓋部件(2)、機(jī)座部件(3)和進(jìn)氣端蓋部件(4)的軸線上，防水帽(5)安裝在轉(zhuǎn)子部件(I)的一端，另一端為輸出軸端，加工有輸出軸鍵槽￠)，機(jī)座部件(3)上有出線槽(11)，進(jìn)氣端蓋部件(4)上有進(jìn)氣口 (14)；轉(zhuǎn)子部件(I)由轉(zhuǎn)軸(15)、轉(zhuǎn)子端板(19)和轉(zhuǎn)子磁軛(20)焊接在一起，在轉(zhuǎn)子磁軛 (20)外表面依次粘貼若干個(gè)永磁體磁鋼(21)，組成轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)；在轉(zhuǎn)軸(15)、轉(zhuǎn)子端板(19) 和轉(zhuǎn)子磁軛(20)組成的環(huán)形空間里，安裝有螺旋換熱管(24)和轉(zhuǎn)子密封環(huán)(22)；轉(zhuǎn)軸(15)中間的外表面分布若干個(gè)換熱管定位槽一(30),轉(zhuǎn)軸(15)外表面的兩端安裝有軸承(18)，芯軸(17)安裝在轉(zhuǎn)軸(15)的中心空腔內(nèi)，用內(nèi)螺紋圓柱銷(26)，分別通過(guò)轉(zhuǎn)軸(15) —端的銷孔一(32)，和芯軸(17) —端的銷孔二(33)連接固定；轉(zhuǎn)軸(15)的中心空腔內(nèi)兩端各有一個(gè)轉(zhuǎn)軸密封圈凹槽(27)，用于安裝芯軸密封圈(16)，每個(gè)轉(zhuǎn)軸密封圈凹槽(27)的內(nèi)側(cè)各有一個(gè)退刀槽(28)，兩個(gè)退刀槽(28)之間有螺旋凹槽(29)相連，每個(gè)退刀槽(28)上各有一個(gè)通孔，分別是轉(zhuǎn)子出氣孔(23)和轉(zhuǎn)子進(jìn)氣孔(25)；轉(zhuǎn)子磁軛(20)是一個(gè)圓筒形，內(nèi)表面分布若干個(gè)換熱管定位槽二(31),轉(zhuǎn)子端板(19) 是一個(gè)圓環(huán)形，芯軸(17)是一個(gè)圓柱形，芯軸(17) —端有兩個(gè)內(nèi)螺紋的安裝孔(34);永磁體磁鋼(21)為瓦片形；螺旋換熱管(24)由螺旋管束(35)和三通管(36)組成；螺旋管束(35)由金屬管纏繞制成，每圈纏繞成矩形，纏繞若干圈，使每圈沿轉(zhuǎn)子軸線(79)均勻分布，形成環(huán)形，并將管束端口(37)首尾相接；三通管(36)的直通兩個(gè)端口與管束端口(37)相連接，并焊接密封， 第三個(gè)端口是注液口(39)，螺旋換熱管(24)內(nèi)加注熱管工作介質(zhì)后，在壓封處(38)用壓鉗壓扁，并在注液口(39)焊接密封；轉(zhuǎn)子密封環(huán)(22)的截面呈L形，內(nèi)外表面各有一個(gè)凹槽，分別安裝0形密封圈一(40) 和0形密封圈二(41)，轉(zhuǎn)子密封環(huán)(22)上的內(nèi)螺紋孔安裝有緊定螺釘和螺母，把轉(zhuǎn)子密封環(huán)(22)固定在轉(zhuǎn)軸(15)上，轉(zhuǎn)子密封環(huán)(22)上的密封環(huán)套管(42)的內(nèi)腔用于容納螺旋換熱管(24)的注液口 (39)；進(jìn)氣端蓋部件(4)由環(huán)形蓋板(55)、進(jìn)氣端蓋(56)、端蓋密封圈(44)、唇形密封圈(45)、壓環(huán)(46)、孔用彈性擋圈(47)和封裝片(13)組成，通過(guò)螺釘安裝在機(jī)座部件(3)的一端，用端蓋密封圈(44)密封；在進(jìn)氣端蓋(56)的中間內(nèi)表面有一個(gè)環(huán)形內(nèi)腔(48)，從進(jìn)氣端蓋(56)的外表面至環(huán)形內(nèi)腔(48)均勻分布若干個(gè)通孔，通孔被環(huán)形槽(53)分隔成內(nèi)連通孔(54)和外連通孔(52)，每個(gè)外連通孔(52)的外側(cè)一端有一個(gè)圓形凹槽，凹槽的外側(cè)安裝并焊接有封裝片(13);環(huán)形蓋板(55)上有一個(gè)管接頭，該管接頭為進(jìn)氣口(14)，環(huán)形蓋板(55)焊接在進(jìn)氣端蓋(56)的環(huán)形槽(53)上；在進(jìn)氣端蓋(56)的環(huán)形內(nèi)腔(48)的兩側(cè)各有一組凹槽，用于安裝唇形密封圈(45)、壓環(huán)(46)和孔用彈性擋圈(47);在進(jìn)氣端蓋 (56)上有一個(gè)凸臺(tái)內(nèi)腔(51)，用于安裝轉(zhuǎn)子部件⑴上的軸承(18)外圈；出氣端蓋部件(2)由出氣端蓋(43)、端蓋密封圈(44)、唇形密封圈(45)、壓環(huán)(46)、孔用彈性擋圈(47)和封裝條(7)組成，通過(guò)螺釘安裝在機(jī)座部件(3)的另一端，用端蓋密封圈(44)密封；在出氣端蓋(43)的中間內(nèi)表面有一個(gè)環(huán)形內(nèi)腔(48),從出氣端蓋(43)的外表面至環(huán)形內(nèi)腔(48)均勻分布若干個(gè)配氣孔(49)，每個(gè)配氣孔(49)的外側(cè)一端有一個(gè)長(zhǎng)條形凹槽，凹槽的外側(cè)安裝并焊接有封裝條(7)，凹槽與封裝條(7)組成分配腔(50)，每個(gè)分配腔(50)有若干個(gè)噴嘴孔(8);在出氣端蓋(43)的環(huán)形內(nèi)腔(48)的兩側(cè)各有一組凹槽， 用于安裝唇形密封圈(45)、壓環(huán)(46)和孔用彈性擋圈(47);在出氣端蓋(43)上有一個(gè)凸臺(tái)內(nèi)腔(51)，用于安裝轉(zhuǎn)子部件⑴上的軸承(18)外圈；機(jī)座部件(3)由機(jī)座(61)、鐵芯壓板(57)、定子鐵芯(58)、定子繞組(59)、漲圈(60)、 文氏管(9)和氣道蓋板(10)組成，漲圈(60)通過(guò)與機(jī)座(61)內(nèi)表面的過(guò)盈配合，把鐵芯壓板(57)和定子鐵芯(58)固定在機(jī)座(61)內(nèi)腔中；鐵芯線槽(65)中安裝有定子繞組(59)； 機(jī)座￠1)外表面均勻分布著若干個(gè)散熱片(12);文氏管(9)與氣道蓋板(10)焊接在一起， 并焊接在兩個(gè)散熱片(12)之間，組成氣道；圓錐臺(tái)形的防水帽(5)上有兩個(gè)孔，孔中的螺釘安裝在芯軸(17)的安裝孔(34)中。
全文摘要
本發(fā)明是一種兩級(jí)換熱器冷卻的永磁同步電動(dòng)機(jī)，由轉(zhuǎn)子部件、出氣端蓋部件、機(jī)座部件、進(jìn)氣端蓋部件和防水帽組成。進(jìn)氣端蓋部件上有進(jìn)氣口，進(jìn)氣口連接壓縮氣源，采用壓縮氣體為冷卻介質(zhì)。壓縮氣體從進(jìn)氣端蓋部件、轉(zhuǎn)子部件和出氣端蓋部件流過(guò)，作為一級(jí)換熱器的螺旋換熱管把永磁體磁鋼和轉(zhuǎn)子磁軛所產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸的螺旋凹槽與芯軸組成二級(jí)換熱器，由壓縮氣體把熱量帶至電動(dòng)機(jī)之外，壓縮氣體經(jīng)出氣端蓋部件的噴嘴孔噴射至文氏管中，在氣道蓋板與散熱片組成的氣道中，產(chǎn)生一次誘導(dǎo)氣流和二次誘導(dǎo)氣流，對(duì)機(jī)座部件進(jìn)行冷卻，把定子繞組產(chǎn)生的定子銅損和定子鐵芯產(chǎn)生的定子鐵損的熱量也帶至電動(dòng)機(jī)之外。
文檔編號(hào)H02K9/08GK102611248SQ201210080429
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月16日
發(fā)明者趙曉東 申請(qǐng)人:趙曉東