【专利解密】江特电机新方案解决同步电机低速大扭矩和节能高效两大核心问题

【爱集微点评】江特电机公开的大型内外混合双风冷、水冷永磁同步电动机方案，该电机的机座采用钢材焊接圆筒结构，整体钢性好，振动低。通过设置冷却水道、离心风机和两风扇，形成水冷、内外混合双风冷循环，有效控制了电机温升。并且，由于轴套与转子的同步转动，也提升了电机运转的平稳度，达到了低速大扭矩和节能高效的目的。

集微网消息，传统的泥浆泵通常采用感应异步电机作为驱动电机，感应异步电机的励磁磁场由定子绕组提供，需要采用短距分布绕组保障励磁磁场的正弦度，难以做成多极低速，因此常配机械降速的方法实现低速。

而机械传动装置将导致传动链冗长、效率低、结构复杂、运行维护工作量大的问题。为了满足最大负载的驱动要求，常选用额定功率偏大的异步电机，导致大部分电机的负载率在50%~80%，存在“大马拉小车”的现象，功率因素和效率偏低，浪费电能。

因此，为了在满足电机性能的基础上，减小电机体积、降低成本，达到完美解决低速大扭矩和节能高效的两大核心问题的效果。江特电机在2022年3月3日申请了一项名为“一种大型的内外混合双风冷、水冷永磁同步电动机”的发明专利（申请号：202210210568.0），申请人为江西江特电机有限公司。

根据该专利目前公开的相关资料，让我们一起来看看这项技术方案吧。

如上图，为该专利中公开的用于石油天然气钻井生产的大型的内外混合双风冷、水冷永磁同步电动机的结构示意图，该结构包括机座3、套设于机座内的定子4、转子5以及与转子固定连接的主轴20。机座外侧壁内设有冷却水道305，其外侧壁上设有两件进出水管，分别与外部水冷系统的出水口和进水口相连，形成水冷回路，可对电动机内部进行水冷散热。

主轴设置为空心轴，其内部中心套设有球笼万向联轴器24，后端设有连接法兰23，球笼万向联轴器的后端与连接法兰的前端固定连接，并且前端固定连接有轴套26，用于与泥浆泵转轴36连接。转子包括转子铁芯和转子支架7，转子铁芯上镶嵌有若干件永磁磁钢，转子铁芯与转子支架固定连接，转子支架通过第一平键21与主轴20中间固定连接，转子支架的前、后两端面上分别设有前风扇6和后风扇8。

机座的前、后端分别设有前端盖2和后端盖9，前端盖内孔与主轴外圆面之间通过前轴承组件连接，后端盖内孔与主轴外圆面之间通过后轴承组件连接。前端盖上部设有若干个呈圆周均布的进风孔，前端盖前侧面上部进风孔对应位置设有导风罩31，导风罩上方设有离心风机1。前端盖前端面上设有台阶形法兰27，台阶形法兰套设于轴套26外侧，用于与泥浆泵轴承座连接。

该方案的工作原理在于：离心风机将外部的冷空气吸进并通过导风罩、进风孔甩入电动机内部，使机座内部空气压力增大，同时转子转动，带动前风扇和后风扇同步转动。通过搅合机座内部空气，将进入的冷空气和热空气进行流动混合，使内部空气温度均匀，同时配合机座内冷却水道进行快速热交换，冷却水道内的冷水变成热水从进出水口排出，将热量带走，加快内部降温速度。此时，机座内空气压力的增大，迫使机座内空气从后端盖上的出风孔排出，形成内外混合双风冷循环，使得风路可以更多地接触电机的发热部件，从而有效控制电机温升。

如上图，为上述方案中机座结构的示意图，机座采用钢材焊接圆筒形结构，包括内筒302、外筒301、端密封环303和进出水口304。内筒套设于外筒内，端密封环设有两件，分别焊接密封固定连接于内筒和外筒的左、右两端。冷却水道设于内筒与外筒之间，进出水口设有两件，两件进出水口并排隔开设于外筒前侧侧壁上，均与冷却水道连通。

如上图，为机座内筒、端密封环及冷却水道的结构示意图，可以看到，内筒外侧壁上每两相邻第一水道筋3021与第二水道筋3022之间均布设有两条与轴线平行的第三水道筋3023。该第三水道筋的两端均与对应侧端密封环内端面之间留有50～80mm间隙，第三水道筋在冷却水道内形成若干个水道夹层，从而延缓水流速度，有利于冷水与机座内的热空气进行热交换，提高散热效率。

以上就是江特电机公开的大型的内外混合双风冷、水冷永磁同步电动机方案，该电机的机座采用钢材焊接圆筒结构，整体钢性好，振动低。通过设置冷却水道、离心风机和两风扇，形成水冷、内外混合双风冷循环，有效控制了电机温升。并且，由于轴套与转子的同步转动，也提升了电机运转的平稳度，达到了低速大扭矩和节能高效的目的。

关于爱集微知识产权

“爱集微知识产权”由曾在华为、富士康、中芯国际等世界500强企业工作多年的知识产权专家、律师、专利代理人、商标代理人以及资深专利审查员组成，熟悉中欧美知识产权法律理论和实务。依托爱集微在ICT领域的长期积累，围绕半导体及其智能应用领域，在高价值专利培育、投融资知识产权尽职调查、上市知识产权辅导、竞争对手情报策略、专利风险预警和防控、专利价值评估和资产盘点、贯标和专利大赛辅导等业务上具有突出实力。在全球知识产权申请、挖掘布局、专利分析、诉讼、许可谈判、交易、运营、一站式托管服务、专利标准化、专利池建设等方面拥有丰富的经验。我们的愿景是成为“ICT领域卓越的知识产权战略合作伙伴”。

（校对/赵月）