[發明專利]永磁電機的冷卻

無效

• 申請號: 201110453728.6
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN103187829A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: R.A.希梅爾曼
• 申請（專利權）人: 哈米爾頓森德斯特蘭德空間系統國際有限公司
• 主分類號: H02K9/00
• 分類號: H02K9/00;H02K9/04;H02K9/197;H02K9/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉楨;楊炯

技術領域

這里公開的主題涉及電機。更具體地，本公開涉及永磁電機的冷卻。

技術背景

永磁電機，如發動機和發電機，已經使用了很多年。永磁電機因其效率性、簡單性、堅固性以及對電機的轉子與定子之間的大徑向氣隙的容忍度而優于其它類型。然而，永磁電機要求對永磁體進行冷卻以防止永磁體的退磁。對于一些磁材料來說這通常在永磁體超過約攝氏200度的溫度時開始發生；而其它磁材料則在較低的溫度開始退磁。一旦發生退磁，電機則不再能滿足特定的性能目標。

通常采用幾種方法來防止退磁。第一，可以將電機設計具有足夠的超額能力以減少磁體熱負載。然而，這導致電機體積過大。其它電機利用風扇以向永磁體表面引入相對涼爽的空氣。然而，這種冷卻方法在電機需要對外部環境密封時不能使用。第三種方法是使電機的轉子腔充滿冷卻劑。這對必須對外部環境密封的電機是有用的，但由于冷卻劑的存在而產生的轉子風阻損失會極大地影響電機的效率。第四種方法利用主動系統，其中冷卻劑被直接噴射到磁體之上或經過轉子組件循環。這一方法通常需要潤滑系統和清除系統，特別是當電機不能重力排水時。

發明內容

根據本發明的一個方面，一種用于密封的永磁電機的冷卻系統包括風扇元件，其被構形以促使氣流經過電機的轉子的多個永磁體以從其帶走熱能。多個冷卻通道設置在電機的殼體中且被構形以將熱能從電機的定子傳遞到通過多個冷卻通道的液體冷卻劑流。換熱器定位成與多個冷卻通道熱連通以將熱能自氣流傳遞至液體冷卻劑。

根據本發明的另一方面，一種永磁電機包括轉子，其包括多個永磁體；以及定子，其與轉子磁連通且定位以在轉子和定子之間限定徑向氣隙。殼體被構形以將轉子和定子對外部環境密封。風扇元件被構形以促使氣流經過多個永磁體以從其帶走熱能，以及多個冷卻通道設置在電機的殼體中且被構形以將熱能自定子傳遞至通過多個冷卻通道的液體冷卻劑流。換熱器定位成與多個冷卻通道熱連通以將熱能自氣流傳遞至液體冷卻劑。

根據本發明的又一方面，一種冷卻密封的永磁電機的方法包括使液體冷卻劑流經過電機殼體內的多個冷卻通道。熱能自所述電機的定子向流經多個冷卻通道的液體冷卻劑傳遞?？諝庠跉んw內循環經過電機的轉子的多個永磁體，且熱能自多個永磁體向空氣傳遞。繼而空氣的熱能自空氣向液體冷卻劑傳遞。

這些和其它優點和特征將通過結合附圖的說明變得更清楚。

附圖說明

視為本發明的主題在說明書結尾的權利要求中具體地指出并明確地要求保護。本發明的前述和其它特性以及優點將通過以下結合附圖的詳細說明變得清楚，其中：

圖1是永磁電機實施例的剖面圖；

圖2是永磁電機實施例的分解圖；以及

圖3是永磁電機實施例的又一剖面圖。

詳細的說明將參考附圖通過實例對本發明的實施例及優點和特征進行解釋。

具體實施方式

圖1中所示的是永磁電機10的剖面圖。電機10包括可旋轉地設置在電機軸線14上的轉子組件12。轉子12包括多個永磁體16。定子18徑向設置在轉子12的外側，在定子18和轉子12之間限定氣隙20。定子18包括定子鐵芯22和多個定子繞阻24，定子繞阻經過定子鐵芯延伸，其與永磁體16磁互動。轉子12和定子18設置在殼體26內部，殼體將電機10對外部環境密封。

圖2中所示為電機10的分解圖。殼體26包括外殼體28和設置在外殼體28與定子18之間的內殼體30。多個冷卻通道32在殼體26中設置在定子18和殼體26的外徑34之間。如圖2中所示，在一些實施例中，多個冷卻通道32圍繞電機10周向延伸。然而，應該理解的是冷卻通道32的其它設置形式，如迷宮式或軸向延伸的冷卻通道32預期落入本公開的保護范圍內。一個或多個冷卻劑入口36以及一個或多個冷卻劑出口38設置在殼體26中，并且連接至多個冷卻通道32，以向多個冷卻通道32輸入或自多個冷卻通道32輸出冷卻劑。冷卻劑是例如水、水和乙二醇的混合物、或水和丙二醇的混合物。冷卻劑自冷卻劑源（未示出）經由一個或多個冷卻劑入口36輸入多個冷卻通道32。隨著冷卻劑流經多個冷卻通道32，如圖3中所示，熱能自定子18傳遞至冷卻劑。冷卻劑流經多個冷卻通道32而不進入轉子12。冷卻劑經由一個或多個冷卻劑出口38排出殼體26，并且熱能散至電機10之外。