[發明專利]一種基于氣液相變的電機轉子鐵芯散熱結構及電機和電機散熱方法

在審

• 申請號: 201910913004.1
• 申請日: 2019-09-25
• 公開（公告）號: CN110718979A
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 劉向陽;褚健淳;賴添旺;何茂剛;張穎
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02K1/32
• 分類號: H02K1/32;H02K9/06;H02K9/20
• 代理公司: 61200 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 姚詠華

1.一種基于氣液相變的電機轉子鐵芯散熱結構，其特征在于，包括風扇(33)和熱管(13)，熱管(13)沿電機轉子的轉子鐵芯(11)的軸向貫穿轉子鐵芯(11)，熱管(13)位于轉子鐵芯(11)兩端的部分均沿轉子鐵芯(11)的徑向向內彎曲，并形成彎曲部(14)；熱管(13)內部添加有相變工質；所述熱管(13)沿所述轉子鐵芯(11)的周向均勻分布若干個；所述風扇(33)設置兩個，兩個風扇(33)能夠分別套設于電機的輸出軸(15)，兩個風扇(33)分別與熱管(13)兩端的彎曲部(14)相對設置，用于為所述彎曲部(14)散熱。

2.根據權利要求1所述的一種基于氣液相變的電機轉子鐵芯散熱結構，其特征在于，還包括用于將吸彎曲部(14)熱量后的空氣進行冷卻的風道(53)，風道(53)設置于電機的機殼(51)內，風道(53)一端的開口設置于吸收了彎曲部(14)熱量的空氣的上風向，另一端的開口設置于吸收了彎曲部(14)熱量的空氣的下風向。

3.根據權利要求1所述的一種基于氣液相變的電機轉子鐵芯散熱結構，其特征在于，熱管(13)的橫截面為矩形、圓形、橢圓形或弧底梯形。

4.根據權利要求1所述的一種基于氣液相變的電機轉子鐵芯散熱結構，其特征在于，所述風扇(33)為在葉輪尾緣附近帶有導流罩的軸流風扇，風扇(33)的導流罩直徑與所有熱管(13)沿轉子鐵芯(11)周向分布所構成的圓形直徑相等。

5.根據權利要求1所述的一種基于氣液相變的電機轉子鐵芯散熱結構，其特征在于，所述相變工質為能夠在熱管(13)內處于氣液相平衡狀態的相變工質。

6.根據權利要求5所述的一種基于氣液相變的電機轉子鐵芯散熱結構，其特征在于，所述相變工質采用R1233zd(E)或R410a。

7.根據權利要求6所述的一種基于氣液相變的電機轉子鐵芯散熱結構，其特征在于，當相變工質采用R1233zd(E)時，熱管(13)內部壓強為0.3MPa～1MPa；當相變工質采用R410a時，熱管(13)內部壓強為1.6MPa～3.2MPa。

8.一種具有權利要求1-7任意一項所述的基于氣液相變的電機轉子鐵芯散熱結構的電機。

9.一種權利要求8所述電機的散熱方法，其特征在于，包括如下過程：

電機工作時，轉子鐵芯(11)旋轉，熱管(13)隨轉子鐵芯(11)同步旋轉，輸出軸(15)帶動風扇(33)旋轉；

彎曲部(14)內液態的相變工質沿熱管(13)內腔的外緣流入熱管(13)位于轉子鐵芯(11)內部的部分，液態的相變工質蒸發吸收轉子鐵芯(11)產生的熱量，并變為氣態的相變工質；

氣態的相變工質沿熱管(13)內腔的內緣流入彎曲部(14)；

風扇(33)驅動的空氣將彎曲部(14)內氣態的相變工質液化，形成液態的相變工質；

熱管(13)內的相變工質重復進行液態向氣態的相變過程以及氣態向液態的相變過程。

10.根據權利要求9所述的散熱方法，其特征在于，所述電機上設有所述風道(53)，彎曲部(14)利用所述風道(53)進行冷卻，使得彎曲部(14)內氣態的相變工質液化并放熱，吸收了彎曲部(14)放出熱量的空氣被加熱，被加熱的空氣從位于下風向一側的開口進入風道(53)內部，進入風道(53)內部的熱空氣沿著風道(53)流動并將熱量傳遞給機殼(51)，同時使熱空氣冷卻，機殼(51)將熱量散至電機外部，冷卻后的空氣從位于上風向一側的開口流出并接著吸收彎曲部(14)熱量，使彎曲部(14)進行冷卻，空氣被加熱。