电机冷却结构、电机、电机冷却系统

1.本发明涉及电机冷却技术领域，具体涉及一种电机冷却结构、电机、电机冷却系统。


背景技术：

2.深海环境水下推进电机及控制系统是深海潜航装备和深海巡航装备的动力核心部件，其性能的优劣直接影响深海航行装备的运行性能与续航能力。深海推进电机的技术发展趋势是大容量、大潜深、高效率、高功率密度、低振动噪声和高可靠性。但是，高功率密度给电机带来了严重的高温问题，电机及其控制系统的温度升高会给电机性能、续航能力、稳定性、寿命等各方面带来很大的影响。


技术实现要素：

3.因此，本公开所要解决的技术问题在于现有技术中的由于电机散热性能不足导致电机温度过高的缺陷。
4.为此，本公开的一个方面提供一种电机冷却结构，包括：多个板，所述板被配置成导热材料制备；所述板包括：两相对设置的第一端面，两所述第一端面适于分别连接在电机的定子和外壳上；以及与所述第一端面相连的第二端面；其中所述电机冷却结构被构造成多个所述板以所述第二端面相接的方式成型。
5.根据本公开的实施例，多个所述板一体成型在所述外壳的内侧面。
6.根据本公开的实施例，所述板被构造成直板、弧形板、扭曲板中的任一种或几种。
7.根据本公开的实施例，多个所述板以所述第二端面相接的方式可成型为线型、星型、树型、环型、网型中的任一种或几种。
8.根据本公开的实施例，多个所述板以所述第二端面相接的方式可成型为蜂窝网型。
9.本公开的另一个方面提供了一种电机，包括：定子；外壳；以及上述中任一项所述的电机冷却结构；其中，所述电机冷却结构连接在所述定子与所述外壳之间。
10.根据本公开的实施例，所述电机冷却结构中的第一端面分别连接在所述定子的外壁和所述外壳的内壁上。
11.根据本公开的实施例，多个所述电机冷却结构沿所述电机的周向间隔布置，所述间隔处形成间隔空间，所述间隔空间适于布置线路。
12.根据本公开的实施例，在所述定子的轴向上，所述电机冷却结构的尺寸不小于所述定子的轴向尺寸。
13.本公开的另一个方面提供了一种电机冷却系统，包括上述中任一项所述的电机；以及冷却介质，适于与所述外壳间进行热交换。
14.本发明提供的技术方案，具有如下优点：
15.1.本公开提供的电机冷却结构包括：多个板，所述板被配置成导热材料制备；所述
板包括：两相对设置的第一端面，两所述第一端面适于分别连接在电机的定子和外壳上；以及与所述第一端面相连的第二端面；其中所述电机冷却结构被构造成多个所述板以所述第二端面相接的方式成型。
16.本公开中的电机冷却结构由多块板相接成型，其中板的第一端面适于分别连接在电机的定子和外壳上，第二端面用于不同板之间的相互连接。电机工作时，定子产生的热量经板热传导到外壳上，以散热到外界，实现对电机定子的散热。进一步的，多个板的相接设置，构建了基于板的多个散热通道，提高对电机定子的散热效率。进一步，多个板设置在外壳和定子之间，且不同板之间相互连接，可对外壳起到良好的支撑作用，提高电机的整体结构强度。
17.2.本公开提供的电机冷却结构包括多个所述板以所述第二端面相接的方式可成型为蜂窝网型。
18.本公开的电机冷却结构优选地被构造成蜂窝网型。基于生物形态学，蜂窝状结构相比于其他形状，结构强度好，且质量较轻，有利于降低电机的整体重量。且同等外形尺寸下的蜂窝状结构形成的孔道多，在除孔道延伸方向外的其他方向上均存在伸展，为定子提供多个方向的导热，提高散热效率。
19.3.本公开提供的电机中多个所述电机冷却结构沿所述电机的周向间隔布置，所述间隔处形成间隔空间，所述间隔空间适于布置线路。
20.本公开中间隔空间的设置方便布置线路或者安装其他电器元件，在间隔空间的数量为多个时，在不同的间隔空间内可分别布置不同的线路，如强弱电的分隔布置，以避免电磁干扰，或者布置不同的电器元件，以方便对不同功能的电器元件的管理，如开关类元件布置在一个间隔空间内，芯片控制类元件布置在另一间隔空间内。
21.4.本公开提供的电机中在所述定子的轴向上，所述电机冷却结构的尺寸不小于所述定子的轴向尺寸。
22.本公开的实施例中的电机冷却结构在定子的轴向尺寸上实现全面覆盖，保证定子轴向上散热的均匀性，防止定子在散热过程中出现散热不均，导致定子局部过热的问题。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为实施例中所提供的电机冷却结构的局部示意图；
25.图2为实施例中所提供的电机冷却结构的使用状态示意图；
26.图3为实施例中所提供的电机的爆炸图。
27.附图标记说明：
28.1-板；11-第一端面；12-第二端面；13-间隔空间；
29.2-定子；
30.3-外壳。
具体实施方式
31.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
35.本公开中提供了一种电机冷却结构，包括：多个板1，所述板1被配置成导热材料制备；所述板1包括：两相对设置的第一端面11，两所述第一端面11适于分别连接在电机的定子和外壳上；以及与所述第一端面11相连的第二端面12；其中所述电机冷却结构被构造成多个所述板1以所述第二端面12相接的方式成型。
36.可以理解，板1的结构形式存在多中，如常见的直板、弧形板、扭曲板等。本公开的实施例中的电机冷却结构，可仅采用直板、弧形板、扭曲板中的任一种；或者采用直板、弧形板、扭曲板中至少两种以上的组合使用。
37.可以理解，直板结构简单、加工方便，可降低加工成本；弧形板的弧面结构具有良好的导流作用，除自身的热传导散热外，弧形板间还可形成有效的散热通道，提高散热效率；扭曲板的表面积大，利于对流散热，且具有一定的结构强度。基于不同的工况要求，可适应性选择板1的形状。
38.可以理解，板1的制备材料可为常见的导热金属，铜、铁、铝或者其合金等。在其他一些实施方式中，板1的骨架可采用绝缘材料，在板1的外表面布置导热材料亦可，如布置导热硅胶等。
39.本公开的电机冷却结构可使用在电机上，具体地，使用在深海水下推挤器的电机上。深海环境水下推进电机及控制系统是深海潜航装备和深海巡航装备的动力核心部件，其性能的优劣直接影响深海航行装备的运行性能与续航能力。深海水下推进电机及控制系统研发，有利于加强海洋开发和海防建设，对提升祖国对临海国土的控制力、维护国家海洋权益具有重要的意义。且由于深海水下推进器的体积、质量都受限制，导致电机体积小，其内部结构紧凑，无法布置复杂的冷却系统；同时因为其正常使用过程中维护、维修困难，对电机所有系统包括冷却系统的稳定性要求极高。
40.可以理解，本公开的电机冷却结构可以给水下推进系统使用，也可以用于其它对冷却系统稳定性要求极高的风冷、水冷电机，通用性强。
41.基于上述，本公开中的电机冷却结构通过多块板1相接成型，其中板1的第一端面11适于分别连接在电机的定子和外壳上，第二端面12用于不同板1之间的相互连接。电机工作时，定子产生的热量经板热传导到外壳上，以散热到外界，实现对电机定子的散热。进一步的，多个板1的相接设置，构建了基于板1的多个散热通道，提高对电机定子的散热效率。进一步，多个板1设置在外壳和定子之间，且不同板1之间相互连接，可对外壳起到良好的支撑作用，提高电机的整体结构强度。
42.图1示意性示出了本公开实施例中电机冷却结构的结构示意图。
43.如图1所示，本公开的实施例中的电机冷却结构包括多个板1，板1为常见的直板结构。直板结构的长度方向的上的两个端面被定义为第一端面11，直板结构的侧端面被定义成第二端面12。在电机冷却结构的使用状态时，第一端面11分别连接在定子和外壳上。
44.本公开的实施例中多个板1直接成型在外壳1的内侧面上。此处的外壳1可直接为电机的外壳，或者外壳作为电机冷却结构的一部分，用以安装多个板1。
45.本公开的实施例中板1的材料为导热性好且质轻的铝合金。
46.本公开的实施例中不同的板1通过第二端面12彼此连接，连接方式采用星型连接方式，即一个板1的第二端面12可同时与多个其他板1的第二端面12连接，以在不同方向实现热传导，增加散热路径，提高散热效率。
47.可以理解，多个板1间的连接形式存在多种，如常见的线型，即多个板1以第二端面12依次连接；或者树形，即多个板1以分叉的形式连接；或者环型，即多个板1连接成一个环状；或者网型，即多个板1交错连接，最终形成网状结构。
48.本公开的实施例中，多个板1以第二端面12相接的方式成型成蜂窝网状。基于生物形态学，蜂窝状结构相比于其他形状，结构强度好，且质量较轻，有利于降低电机的整体重量。且同等外形尺寸下的蜂窝状结构形成的孔道多，在除孔道延伸方向外的其他方向上均存在伸展，为定子提供多个方向的导热，提高散热效率。
49.可以理解，上述蜂窝网状的网孔的形状为正六边形。在其他一些实施方式中还可为五边形、三角形等。
50.图2示意性示出了本公开实施例中电机的结构示意图。
51.如图2所示，本公开的电机包括定子2，设置在定子2外周处的外壳3，以及连接在定子2和外壳3之间的电机冷却结构。
52.可以理解，定子2与外壳3之间预留有安装空间，电机冷却结构安装在上述中的安装空间内。
53.可以理解，电机的定子2多为圆柱状，相应的外壳3环绕在定子2处。本公开的实施例中电机冷却结构的第一端面11分别连接在定子2的外壁和外壳3的内壁上。基于定子2为圆柱状，外壳3的内表面同样为弧形，电机冷却结构的被构造成包覆在定子2外周上的环型结构。
54.可以理解，电机冷却结构与定子2和外壳3间的连接形式可存在多种。例如，电机冷却结构的第一端面11以焊接的方式固定在外壳3的内表面上，在外壳3固定在电机上时，相应的电机冷却结构的另一端面11抵接在定子2的外壁上。例如，将电机冷却结构直接胶粘在外壳3的内表面和定子2的外壁上，或者以螺钉固定的方式等。
55.本公开的实施例中，多个所述电机冷却结构沿所述电机的周向间隔布置，所述间
隔处形成间隔空间，所述间隔空间适于布置线路。本公开中间隔空间的设置方便布置线路或者安装其他电器元件，在间隔空间的数量为多个时，在不同的间隔空间内可分别布置不同的线路，如强弱电的分隔布置，以避免电磁干扰，或者布置不同的电器元件，以方便对不同功能的电器元件的管理，如开关类元件布置在一个间隔空间内，芯片控制类元件布置在另一间隔空间内。
56.可以理解，三个所述电机冷区结构沿所述电机的周向等间隔布置，以保证对外壳3的均匀支撑。
57.本公开的实施例中，在所述定子的轴向上，所述电机冷却结构的尺寸不小于所述定子的轴向尺寸。进而实现在定子的轴向尺寸上实现全面覆盖，保证定子轴向上散热的均匀性，防止定子在散热过程中出现散热不均，导致定子局部过热的问题。
58.本公开的实施例中还提供了一种电机冷却系统，包括上述中的电机以及冷却介质。冷却介质适于和外壳3进行热量交换，将定子处传导过来的热量散发掉。
59.本公开中的电机使用在深海环境下时，外壳3可为电机本身的壳体，或者是电机冷却结构上的外壳3将热量传导相电机本身的壳体，电机本身的壳体可与深海环境中的低温海水实现热量的交换，对电机实现降温散热，且在深海洋流的作用下，可有效保证电机附近的海水保持低温。利于散热。
60.基于上述，本公开中具有如下优点：
61.01)本公开的电机冷却结构在深海环境下可以在控制自身重量的条件下在电机和推进器壳体之间提供足够的强度支持。
62.02)本公开的电机冷却结构在电机定子外壁面上分布均匀，可以有效控制电机内部热源分布不均匀导致的定子温度分布不均匀问题，降低定子内部温差。这样可以缓解定子温度不均带来的热应力问题，对防止定子因热应力变形有一定作用。
63.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种电机冷却结构，其特征在于，包括：多个板(1)，所述板(1)被配置成导热材料制备；所述板(1)包括：两相对设置的第一端面(11)，两所述第一端面(11)适于分别连接在电机的定子和外壳上；以及与所述第一端面(11)相连的第二端面(12)；其中所述电机冷却结构被构造成多个所述板(1)以所述第二端面(12)相接的方式成型。2.根据权利要求1所述的电机冷却结构，其特征在于，多个所述板(1)一体成型在所述外壳的内侧面。3.根据权利要求1所述的电机冷却结构，其特征在于，所述板(1)被构造成直板、弧形板、扭曲板中的任一种或几种。4.根据权利要求1或3所述的电机冷却结构，其特征在于，多个所述板(1)以所述第二端面(12)相接的方式可成型为线型、星型、树型、环型、网型中的任一种或几种。5.根据权利要求4所述的电机冷却结构，其特征在于，多个所述板(1)以所述第二端面(12)相接的方式可成型为蜂窝网型。6.一种电机，其特征在于，包括：定子(2)；外壳(3)；以及权利要求1-5中任一项所述的电机冷却结构；其中，所述电机冷却结构连接在所述定子(2)与所述外壳(3)之间。7.根据权利要求6所述的电机冷却结构，其特征在于，所述电机冷却结构中的第一端面(11)分别连接在所述定子的外壁和所述外壳(3)的内壁上。8.根据权利要求6或7所述的电机冷却结构，其特征在于，多个所述电机冷却结构沿所述电机的周向间隔布置，所述间隔处形成间隔空间，所述间隔空间适于布置线路。9.根据权利要求6或7所述的电机冷却结构，其特征在于，在所述定子的轴向上，所述电机冷却结构的尺寸不小于所述定子的轴向尺寸。10.一种电机冷却系统，其特征在于，包括：权利要求6-9中任一项所述的电机；以及冷却介质，适于与所述外壳(3)间进行热交换。

技术总结
本发明涉及电机冷却技术领域，具体涉及一种电机冷却结构、电机、电机冷却系统。一种电机冷却结构包括：多个板，所述板被配置成导热材料制备；所述板包括：两相对设置的第一端面，两所述第一端面适于分别连接在电机的定子和外壳上；以及与所述第一端面相连的第二端面；其中所述电机冷却结构被构造成多个所述板以所述第二端面相接的方式成型。本公开中的电机冷却结构可实现对电机定子的散热。进一步的，多个板的相接设置，构建了基于板的多个散热通道，提高对电机定子的散热效率。进一步，多个板设置在外壳和定子之间，且不同板之间相互连接，可对外壳起到良好的支撑作用，提高电机的整体结构强度。整体结构强度。


技术研发人员：边晖 黄元峰 王海峰 曹献
受保护的技术使用者：中国科学院电工研究所
技术研发日：2021.12.31
技术公布日：2023/7/13