发动机电机一体化装置 |
|||||||
| 申请号 | CN201510226725.7 | 申请日 | 2015-05-06 | 公开(公告)号 | CN104779740A | 公开(公告)日 | 2015-07-15 |
| 申请人 | 南车株洲电力机车研究所有限公司; | 发明人 | 李华湘; 井睿康; 孟繁东; 邹煜林; 崔龙; 杨金霞; 盛振强; 陈致初; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 发动机 电机 一体化装置，包括连接发动机和电机的 飞轮 及飞 轮罩 ，还包括与飞轮罩连接的电机机壳，电机机壳与飞轮罩连接的连接部设置有热阻隔装置，热阻隔装置内设置有热阻隔 冷却液 通道，电机机壳内还设置有机壳冷却液通道，热阻隔冷却液通道与机壳冷却液通道连通。将发动机和电机两个产热装置从 散热 结构上分开，阻 隔热 量的相互传导和影响，并利用热阻隔装置内的热阻隔冷却液通道将吸收的发动机和电机传导来的热量向外散失，避免发动机和电机 温度 持续升高，影响发动机和电机的正常输出工作，设置简洁高效，避免发动机产生热量过多传递到电机关键部位，缩短电机寿命甚至直接烧毁电机，也避免电机向发动机 传热 导致不安全的运行。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种发动机电机一体化装置，包括连接发动机和电机的飞轮及飞轮罩(1)，还包括与所述飞轮连接的转子，还包括与飞轮罩(1)连接的电机机壳(6)，其特征在于，所述电机机壳(6)与所述飞轮罩(1)连接的连接部(4)设置有热阻隔装置，所述热阻隔装置内设置有热阻隔冷却液通道(2)，所述电机机壳(6)内还设置有机壳冷却液通道(7)，所述热阻隔冷却液通道(2)与所述机壳冷却液通道(7)连通。 |
||||||
| 说明书全文 | 发动机电机一体化装置技术领域背景技术[0002] 电机是一种现代国民生产生活不可或缺的机械，广泛应用于电动汽车、轨道交通、风力发电、航天航空、日常生活等各个领域。但是，相当一部分电机在实际工作过程中，运行在空间紧凑、高温、大电流等苛刻条件下，对电机的散热性能是一个极大的挑战。 [0003] 尤其当电机和其它发热体共同工作时，运行环境变得更加恶劣。如混和动力公交客车上的ISG电机或车载发电机，结构上与发动机直接机械连接，运行时发动机和电机产生的热量通过飞轮和飞轮罩等零部件相互传递，如果电机的冷却结构无法满足新的运行环境及工况的散热要求，电机运行的热稳定平衡状态被破坏，输出性能将受到影响；如果发动机的冷却结构无法满足新的运行环境的散热要求，发动机的热稳定平衡状态也将被破坏，输出性能也将受到影响，最终影响发动机和电机一体化结构系统的运行稳定性。因此，解决发动机与电机之间相互传热的问题和改善整个一体化结构系统的散热环境是至关重要的技术。 [0004] 在现有技术范畴内，电机常用的冷却方式主要包括气体冷却和液体冷却两大类。液体冷却的原理是通过冷却液在电机内部特定的冷却通道的循环，从而带走电机运行时产生的热量而使电机保持热平衡状态。这类电机通常采用在机壳内部设计有液体循环通道，设置于铁心背部机壳部分。然而，当电机与发动机一体连接时，一方面发动机运行时产生的热量直接通过飞轮罩等连接件传递到电机本体，直接影响电机的热稳定平衡；另一方面，如果电机满负荷运行的热负荷高，如运行在车载发电机状态，电机体积较小单位体积的输出功率较大，电机产生的热量又通过连接件传递到发动机的飞轮及飞轮罩，再传递到发动机的缸体，同样会影响发动机的安全运行。 [0005] 综上所述，如何有效地解决发动机电机一体化装置的产热影响装置稳定运行的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。 发明内容[0006] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种发动机电机一体化装置，该发动机电机一体化装置的结构设计可以有效地解决发动机电机一体化装置的产热影响装置稳定运行的问题。 [0007] 为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案： [0008] 一种发动机电机一体化装置，包括连接发动机和电机的飞轮及飞轮罩，还包括与飞轮连接的电机转子及与飞轮罩连接的电机机壳，电机机壳与飞轮罩连接的连接部设置有热阻隔装置，热阻隔装置内设置有热阻隔冷却液通道，电机机壳内还设置有机壳冷却液通道，热阻隔冷却液通道与机壳冷却液通道连通。 [0009] 优选的，上述发动机电机一体化装置中，热阻隔冷却液通道在连接部内部环形设置，热阻隔冷却液通道通过其首尾部分别设置的公共冷却液通道与机壳冷却液通道连通。 [0010] 优选的，上述发动机电机一体化装置中，电机机壳顶部设置有冷却液进出口，冷却液进出口通过公共冷却液通道与热阻隔冷却液通道和机壳冷却通道连通。 [0011] 优选的，上述发动机电机一体化装置中，热阻隔冷却液通道内部垂直于通道延伸方向设置有散热筋。 [0012] 优选的，上述发动机电机一体化装置中，机壳冷却液通道的口径与热阻隔冷却液通道的口径的比例按照电机工作产生的并由机壳散失的热量与飞轮罩传导的热量的比例设置。 [0013] 优选的，上述发动机电机一体化装置中，机壳冷却液通道的口径与阻隔冷却液通道的口径的比例范围在3.5:1至4.0:1之间。 [0014] 优选的，上述发动机电机一体化装置中，机壳冷却液通道的口径与阻隔冷却液通道的口径的比例为3.8:1。 [0015] 优选的，上述发动机电机一体化装置中，还包括外部循环散热器，外部循环散热器与冷却液进出口连通。 [0016] 本发明提供的发动机电机一体化装置，包括连接发动机和电机的飞轮罩，还包括与飞轮连接的电机转子及与飞轮罩连接的电机机壳，电机机壳与飞轮罩连接的连接部设置有热阻隔装置，热阻隔装置内设置有热阻隔冷却液通道，电机机壳内还设置有机壳冷却液通道，热阻隔冷却液通道与机壳冷却液通道连通。这种在连接部设置热阻隔装置的技术方案，有效的将发动机和电机两个产热装置从散热结构上分开，阻隔热量的相互传导，并利用热阻隔装置内的热阻隔冷却液通道将吸收的发动机和电机传导来的热量向外散失，避免发动机和电机温度持续升高，影响发动机和电机的正常输出工作，此外采用这种热阻隔冷却液通道与机壳冷却液通道连通的设计方案，令冷却液进行一次吸热散热工作就可以对电机装置侧整体散热，设置简洁高效，有效避免了发动机产生热量过多传递到电机轴承、绕组、铁芯等关键部位，缩短电机寿命甚至直接烧毁电机，也避免电机向发动机传热导致不安全的运行。综上所述，本发明提供的电机发动机一体装置有效地解决发动机电机一体化装置的产热影响装置稳定运行的问题。附图说明 [0017] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。 [0018] 图1为本发明实施例提供的发动机电机一体化装置的侧剖面结构示意图； [0019] 图2为本发明实施例提供的发动机电机一体化装置的冷却管路的示意图。 [0020] 附图中标记如下： [0021] 飞轮罩1、飞轮11、热阻隔冷却液通道2、散热筋3、连接部4、冷却液进出口5、电机机壳6、机壳冷却液通道7。 具体实施方式[0022] 本发明实施例公开了一种电机发动机一体装置，以解决发动机电机一体化装置的产热影响装置稳定运行的问题。 [0023] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。 [0024] 请参阅图1、图2，图1和图2分别为本发明实施例提供的发动机电机一体化装置的侧剖面结构示意图、冷却管路的示意图。本发明提供的发动机电机一体化装置，包括连接发动机和电机的飞轮罩1，还包括与飞轮连接的电机转子及与飞轮罩1连接的电机机壳6，电机机壳6与飞轮罩1连接的连接部4设置有热阻隔装置，热阻隔装置内设置有热阻隔冷却液通道2，电机机壳6内还设置有机壳冷却液通道7，热阻隔冷却液通道2与机壳冷却液通道7连通。 [0025] 其中需要说明的是，飞轮是用于连接电机主轴与发动机主轴的连接型装置，而本发明中的飞轮罩1设置贴近电机，电机的机壳的端部的连接部4与飞轮罩1连接，热量通过飞轮罩1相互传导影响装置整体散热，在连接部4内设置供冷却液通过的热阻隔冷却液通道2，并且针对电机本身的工作产热在电机机壳6内也设置机壳冷却液通道7，以使热量不仅不能通过飞轮罩1传导也不会留存在机壳处散发不好使电机升温。 [0026] 这种在连接部4设置热阻隔装置的技术方案，有效的将发动机和电机两个产热装置从散热结构上分开，阻隔热量的相互传导，并利用热阻隔装置内的热阻隔冷却液通道2将吸收的发动机和电机传导来的热量向外散失，避免发动机和电机温度持续升高，影响发动机和电机的正常输出工作，此外采用这种热阻隔冷却液通道2与机壳冷却液通道7连通的设计方案，令冷却液进行一次吸热散热工作就可以对电机装置侧整体散热，设置简洁高效，有效避免了发动机产生热量过多传递到电机轴承、绕组、铁芯等关键部位，缩短电机寿命甚至直接烧毁电机，也避免电机向发动机传热导致不安全的运行。综上所述，本发明提供的电机发动机一体装置有效地解决发动机电机一体化装置的产热影响装置稳定运行的问题。 [0027] 为进一步优化上述技术方案中热阻隔冷却装置的冷却效果，在上述是实施例基础上，上述发动机电机一体化装置中，热阻隔冷却液通道2在连接部4内部环形设置，热阻隔冷却液通道2通过其首尾部分别设置的公共冷却液通道与机壳冷却液通道7连通。 [0028] 其中需要说明的是，热阻隔冷却液通道2的环形设置是指冷却液通道在连接部4的内部沿环形走一周，将连接部4大部分体积都囊括进冷却液通道的影响范围，另外此处所说的环形是一个相对广义的概念，不只限于标准的圆环，该环形也可为圆弧形设置的或相互嵌套的多条通道，此处仅以环形指代，在本发明的技术启发下容易通过非创造性的劳动得到其他相似的设置，应都列入本发明的保护范围。 [0029] 采用本实施例提供的技术方案，热阻隔冷却液通道2通过连接部4的体积范围更广，保证了热阻隔冷却液通道2内的冷却液对连接部4的影响范围，也就保证了冷却工作的效果；此外，采用公共冷却液通道，将热阻隔冷却液通道2与机壳冷却液通道7连通，令两者从装置设置上实现一体化，冷却液的通路设置更加简单，只需一条总通路就可以实现两条不同功能冷却通路的供液，简化了装置设置并且也令冷却效果更加有保障。 [0030] 为进一步优化上述技术方案中热阻隔冷却装置的实际实施效果，在上述是实施例基础上，上述发动机电机一体化装置中，电机机壳6顶部设置有冷却液进出口5，冷却液进出口5通过公共冷却液通道与热阻隔冷却液通道2和机壳冷却通道连通。其中需要说明的是，冷却液进出口5设置于电机机壳6顶部是指整个冷却液通路的顶端高点。 [0031] 冷却通道中采用液体冷却，吸放热的介质为液体，而由于冷却通道结构和散热设备结构复杂的原因，冷却液通路内可能会进入空气，而液体介质冷却的装置内混入气体会令冷却效果大打折扣，而采用这种设计方案，令冷却液进出口5最高可以有效的令可能进入冷却液通道内的气体通过冷却液进出口5排出。 [0032] 为进一步优化上述技术方案中热阻隔冷却装置的冷却效果，在上述是实施例基础上，上述发动机电机一体化装置中，热阻隔冷却液通道2内部垂直于通道延伸方向设置有散热筋3。采用散热筋3的设计令冷却液与热阻隔冷却液通道2本身的交换热量的面积更大，优化了导热效果，令冷却液能够带走更多的热量。进一步，散热筋3与通道延伸方向垂直设置，令冷却液与热阻隔冷却液通道2本身的接触更加充分，令冷却液充分导出产热。此外在冷却通道内设置散热筋3，也可借助散热筋3本身的板状结构对冷却通道进行一定的支撑加强，防止由于电机机壳6内部设置空腔的原因而造成强度不足。 [0033] 为进一步优化上述技术方案中冷却装置的设计的合理性，令冷却充分又不浪费多余能源，在上述是实施例基础上，上述发动机电机一体化装置中，机壳冷却液通道7的口径与热阻隔冷却液通道2的口径的比例按照电机工作产生的并由机壳散失的热量与飞轮罩1传导的热量的比例设置。 [0034] 由于机壳冷却液通道7与热阻隔冷却液通道2是相互连通的，都采用公共冷却液通道进行冷却液的输送供应，所以冷却液在分别进入机壳冷却液通道7和热阻隔冷却液通道2内部时存在分流的工作状态，所以此处发明人要保证进入每条冷却液通道内的冷却液的流量与其负责传导的热量的总量成正比，而本发明中采用冷却液的通道的口径来控制通道通过冷却液的能力，借此控制分流的流量。采用这种设计令冷却液的分流更加合理，不必浪费过多的能源，又能保证较佳的冷却效果。 [0035] 为进一步优化上述技术方案中冷却装置的设计的合理性，令冷却充分又不浪费多余能源，在上述是实施例基础上，上述发动机电机一体化装置中，机壳冷却液通道的口径与阻隔冷却液通道的口径的比例范围在3.5:1至4.0：1之间。这个具体的范围是通过发明人结合本发明提出的上述各实施例的技术方案的基础上，经过反复的理论论证和多次的实践操作长期研究得出的适合本发明提供的发动机电机一体化装置的机壳冷却液通道7与热阻隔冷却液通道2内通过冷却液的流量的比值。 [0036] 为进一步优化上述技术方案中冷却装置的设计的合理性，令冷却充分又不浪费多余能源，在上述是实施例基础上，上述发动机电机一体化装置中，机壳冷却液通道7的口径与热阻隔冷却液通道2的口径的比例为3.8:1。 [0037] 此处机壳冷却液通道7的口径与阻隔冷却液通道的口径的比例为3.8:1，这个具体的数值是通过发明人的反复的理论论证和多次的实践操作长期研究得出的适合本发明提供的发动机电机一体化装置的机壳冷却液通道7与热阻隔冷却液通道2内通过冷却液的流量的比值。此时，热阻隔冷却液通道2内的液体温度低于机壳冷却液通道7内液体温度，可以吸收电机内部热阻隔冷却液通道2外面周围空气中热量。 [0038] 为进一步优化上述技术方案中冷却装置的设计的合理性，在上述是实施例基础上，上述发动机电机一体化装置中，还包括外部循环散热器，外部循环散热器与冷却液进出口5连通。 [0040] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈