[發明專利]一種自冷卻電樞繞組系統

有效

• 申請號: 202210477480.5
• 申請日: 2022-05-04
• 公開（公告）號: CN114696502B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 周洲;楊立;歐陽倫發;邱彬
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: H02K3/24
• 分類號: H02K3/24;H02K3/02;H02K9/22
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 方昊

本發明涉及電機技術領域，具體涉及一種自冷卻電樞繞組系統，通過液態金屬導線連接電樞系統的各組元器件，液滴解耦器用于對液態金屬導線進行電液解耦和流體的自然冷卻，液滴解耦器中預填充有滴定量的液態金屬，用于補充循環中導管中的氣泡與空穴，電樞繞組兩端與液態金屬導線之間通過電液連通器連接，通過循環泵提供液態金屬流體運動循環的動力，液態金屬通過循環泵提供流體運動的動力，在電樞繞組系統的導管中流動，并通過液滴解耦器進行電液解耦和流體的自然冷卻。實現流場的連續和冷卻回路中電路的中斷解耦，大大提高了散熱性能。

技術領域

本發明涉及電機技術領域，尤其涉及一種自冷卻電樞繞組系統。

背景技術

傳統的電機系統散熱通過增加散熱面積、水冷、風冷等結構和物理方式實現，雖然可以降低電機溫度，但由于電機本身高速、強振動的特性，多物理場耦合過程中通常產生噪聲、氣流擾動等干擾，在低速重在運行時，冷卻結構會增加電機的體積，增加制造成本，在高速運行過程中，會產生風噪和振動。

電機設計領域，電樞繞組采用漆包線進行繞制，當電機處于低速、重載工作階段時，由于感應電動勢較低，電機會產生較大的電流，此時電機運行于低效率的運行狀態，主要損耗在于繞組產生的銅損。

但是，本申請人發現，現有技術至少存在一下問題：

一般的，電機中常用的漆包線絕緣層耐熱溫度為F級150℃，最高的Y級可達180℃，對于大功率力矩電機，高電流意味著低速下更高的力矩輸出，也帶來對了更高的熱產出，漆包線的散熱性能嚴重影響了電機能量密度的進一步提高。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種自冷卻電樞繞組系統，以解決對于大功率力矩電機，高電流意味著低速下更高的力矩輸出，也帶來對了更高的熱產出，漆包線的散熱性能嚴重影響了電機能量密度的進一步提高的問題。

基于上述目的，本發明提供了一種自冷卻電樞繞組系統，包括：

液態金屬導線，液態金屬導線包括導管與液態金屬，液態金屬填充于導管中，用于電樞繞組系統的導體；

液滴解耦器，位于系統的冷端，液滴解耦器豎直放置，用于對液態金屬導線進行電液解耦和流體的自然冷卻，液滴解耦器中預填充有滴定量的液態金屬，用于補充循環中導管中的氣泡與空穴；

電樞繞組，電樞繞組兩端與液態金屬導線之間通過電液連通器連接；

循環泵，用于提供液態金屬流體運動循環的動力；

液態金屬通過循環泵提供流體運動的動力，在電樞繞組系統的導管中流動，并通過液滴解耦器進行電液解耦和流體的自然冷卻。

可選的，所述液態金屬為鎵、銦、錫元素的三種或其中任意兩種構成的合金，合金熔點低于30℃。

可選的，所述液滴解耦器內部設有儲液池，儲液池頂端安裝有液滴噴頭，儲液池底端開設有液滴出口，液滴噴頭與液態金屬導線相連接，液滴噴頭使液態金屬呈現離散相進入儲液池中，實現電流在液滴解耦器中的開路，儲液池用于將液滴重新匯聚為連續相，并進入下一個循環。

可選的，所述液滴噴頭為管道出口截面，且管道出口截面內徑r＜2mm。

可選的，所述電液連通器為三通連通器結構，包括第一端口、第二端口以及第三端口，第一端口、第二端口以及第三端口之間聯通有內部流道，內部流道的尺寸可達到500μm，所述第一端口、第二端口以及第三端口的內表面與導管的外表面接觸連接，并通過密封樹脂密封固定，電液連通器外表面裸露金屬部分與外邊路連接，電流通過電液連通器的金屬結構進入導管內部液態金屬電介質中，實現外電路與液態金屬電路的耦合。

可選的，所述電樞繞組中安裝有鐵芯，電樞繞組繞卷于鐵芯上，鐵芯用于繞組纏繞的依托，降低鐵損。

可選的，所述循環泵為蠕動泵。