具有低温绕组的电机转子冷却组件及电机

摘要

本发明公开了一种具有低温绕组的电机转子冷却组件及电机，电机转子包括多对围绕转子铁芯设置的低温绕组，电流引线组件为低温绕组供电，电机转子的轴向两侧设有力矩管。电机转子冷却组件包括多个板式换热器和两组端部换热器。每个板式换热器设在一对低温绕组之间，板式换热器包括支撑板和至少一条冷媒通道，支撑板与低温绕组接触，冷媒通道设在支撑板中且两端向外通出。两组端部换热器分别设在低温绕组的两端，多个板式换热器均与端部换热器连通并流通有冷媒，端部换热器适于冷却力矩管和电流引线组件。本发明实施例的电机转子冷却组件，可快速均匀地对多个低温绕组冷却。端部换热器可冷却力矩管和电流引线组件，使低温绕组持续低温工作。

权利要求

1.一种具有低温绕组的电机转子冷却组件，其特征在于，电机转子包括多对围绕转子铁芯设置的低温绕组，所述低温绕组通过电流引线组件供电，电机转子的轴向两侧设有力矩管，所述电机转子冷却组件包括：多个板式换热器，每个所述板式换热器设在一对所述低温绕组之间，所述板式换热器包括支撑板和至少一条冷媒通道，所述支撑板与所述低温绕组接触，所述冷媒通道设在所述支撑板中，所述冷媒通道的两端从所述支撑板向外通出；

两组端部换热器，两组所述端部换热器分别设在所述低温绕组的两端，多个所述板式换热器均与所述端部换热器连通并流通有冷媒，所述端部换热器适于冷却所述力矩管和所述电流引线组件；

冷媒供应系统、转子进气管、转子出气管、转子串联气管和转子回气管，其中所述转子进气管的一端与所述冷媒供应系统连接，所述转子进气管的另一端与所述板式换热器的冷媒通道连通；所述转子出气管的一端与所述板式换热器的冷媒通道连通，所述转子出气管的另一端与一组所述端部换热器连通；所述转子串联气管的两端分别连通两组所述端部换热器；所述转子回气管的两端分别与所述冷媒供应系统和另一组所述端部换热器连通；

经过换热后的所述冷媒从所述板式换热器通过所述转子出气管流出到一组所述端部换热器中，该组所述端部换热器的冷媒经过换热后通过所述转子串联气管流回到另一组所述端部换热器中进行换热。

2.根据权利要求1所述的具有低温绕组的电机转子冷却组件，其特征在于，所述支撑板上形成有流通槽、第一接口、第二接口和盖板，所述第一接口和所述第二接口分别设在所述支撑板朝向所述端部换热器的一端，所述流通槽的两端分别与所述第一接口和所述第二接口连通，所述第一接口和所述第二接口分别连通两组所述端部换热器，所述流通槽、所述第一接口和所述第二接口形成的通路构成所述冷媒通道；

所述流通槽朝向一个所述低温绕组敞口，所述盖板封闭所述敞口。

3.根据权利要求1所述的具有低温绕组的电机转子冷却组件，其特征在于，所述板式换热器还包括换热管，所述支撑板的一侧设有朝向所述低温绕组开口的定位槽，所述换热管定位连接在所述定位槽中，所述换热管内形成所述冷媒通道，所述换热管的两端分别从所述支撑板向外通出。

4.根据权利要求1‑3中任一项所述的具有低温绕组的电机转子冷却组件，其特征在于，所述端部换热器为盘管式换热器或翅片式换热器，当所述端部换热器为翅片式换热器时，所述端部换热器包括：

环形筒体，所述环形筒体内形成有冷媒流通腔，所述环形筒体上设有第三接口和第四接口，所述第三接口可将冷媒通入所述冷媒流通腔中，所述第四接口可将冷媒通出所述冷媒流通腔；

多个翅片，多个所述翅片间隔设在所述冷媒流通腔中。

5.根据权利要求1‑3中任一项所述的具有低温绕组的电机转子冷却组件，其特征在于，所述冷媒为温度5 K至60 K的氦气；所述板式换热器、所述端部换热器选用铜合金、铝合金或不锈钢制作，所述低温绕组采用超导体制作。

6.一种电机，其特征在于，包括：转子骨架、转子铁芯和低温绕组，所述转子骨架中设有所述转子铁芯，所述转子骨架的周向围设有多对所述低温绕组；

电机转子冷却组件，所述电机转子冷却组件为根据权利要求1‑5中任一项所述的具有低温绕组的电机转子冷却组件，两组所述端部换热器设在所述转子骨架的轴向两端；

两个力矩管，两个所述力矩管分别设在所述转子骨架的轴向两侧，所述力矩管的内表面与所述端部换热器接触。

7.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，还包括电流引线组件，所述电流引线组件为所述低温绕组供电，所述电流引线组件包括第一电流引线、第二电流引线和引线换热部，所述第一电流引线和所述第二电流引线上均连接有一个所述引线换热部，所述引线换热部设在一组所述端部换热器上。

8.根据权利要求7所述的电机，其特征在于，所述引线换热部与所述端部换热器的接触面上设有电绝缘层，所述电绝缘层为聚酰亚胺薄膜层、环氧树脂层或氧化铝陶瓷层中的一种或多种。

9.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，两个所述力矩管分别记为驱动端力矩管和从动端力矩管，所述驱动端力矩管设在所述转子铁芯的驱动端，所述从动端力矩管设在所述转子铁芯的被动端，所述从动端力矩管的管壁厚度小于所述驱动端力矩管的管壁厚度。

说明书

具有低温绕组的电机转子冷却组件及电机

技术领域

[0001] 本发明属于电机制造技术领域，具体是一种具有低温绕组的电机转子冷却组件及电机。

背景技术

[0002] 对于同步旋转电机而言，提高转子的气隙磁密能显著提高电机的功率密度，并提高电机的工作效率。对于励磁转子而言，其气隙磁密的大小取决于励磁绕组的安匝数和电
流密度。常规电机采用铜导体制作励磁绕组，随着电流密度的增大，需要换热效果更好的冷
却机构以保证散热效果；同时，当铜导体制作的励磁绕组中电流密度较大时也会产生较大
的焦耳损耗，导致电机转子的使用寿命降低，并导致电机效率降低。

[0003] 超导体相对于铜导体而言电阻极小，电流密度可以做到铜导体的百倍以上，因此利用超导体制作绕组，能够显著提高绕组的电流密度，从而提高电机转子的气隙磁密。这
样，在电机转速、尺寸不变的情况下，能够提供更大的电机功率。对于一些特殊场合，例如机
载、舰载推进电机，电机功率密度的提高不仅能降低制造安装成本，还能充分利用空间。

[0004] 由于超导材料需要在极低温下才能发挥出超导电性，因此，当需要在电机转子上设计超导绕组时，需要预留足够的空间来布置相关的冷却结构。同时，布置冷却结构时还需
要考虑降低漏热带来的制冷损耗。

[0005] 相关技术中，对于电机的转子绕组冷却，主要采用热传导冷却，但现有的热传导冷却结构复杂、制作成本高、零部件多且装配复杂、绕组内部温度一致性较差，限制了超导绕
组的整体性能提升，也影响了超导电机的大规模应用。

发明内容

[0006] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种具有低温绕组的电机转子冷却组件，所述电机转子冷却组件装配方便且冷却性能好，解决了
电机转子冷却组件装配复杂、冷却性能差的问题。

[0007] 本发明还旨在提出一种包括上述具有低温绕组的电机转子冷却组件的电机。

[0008] 根据本发明实施例的一种具有低温绕组的电机转子冷却组件，电机转子包括多对围绕转子铁芯设置的低温绕组，所述低温绕组通过电流引线组件供电，电机转子的轴向两
侧设有力矩管，所述电机转子冷却组件包括：多个板式换热器，每个所述板式换热器设在一
对所述低温绕组之间，所述板式换热器包括支撑板和至少一条冷媒通道，所述支撑板与所
述低温绕组接触，所述冷媒通道设在所述支撑板中，所述冷媒通道的两端从所述支撑板向
外通出；两组端部换热器，两组所述端部换热器分别设在所述低温绕组的两端，多个所述板
式换热器均与所述端部换热器连通并流通有冷媒，所述端部换热器适于冷却所述力矩管和
所述电流引线组件。

[0009] 根据本发明实施例的电机转子冷却组件，通过在低温绕组之间设置板式换热器，并在低温绕组的两端设置端部换热器，当冷媒流过板式换热器和端部换热器后，可快速并
均匀地对多个低温绕组进行冷却使其保持低温工作环境。设在两端的端部换热器可为力矩
管、电流引线组件进行冷却，减少力矩管热泄露对低温绕组的热影响，同时也减少电流引线
组件产生的热量，使得低温绕组始终维持极低温的工作环境，提高低温绕组的热稳定性。

[0010] 根据本发明一个实施例的具有低温绕组的电机转子冷却组件，所述支撑板上形成有流通槽、第一接口、第二接口和盖板，所述第一接口和所述第二接口分别设在所述支撑板
朝向所述端部换热器的一端，所述流通槽的两端分别与所述第一接口和所述第二接口连
通，所述第一接口和所述第二接口分别连通两组所述端部换热器，所述流通槽、所述第一接
口和所述第二接口形成的通路构成所述冷媒通道；所述流通槽朝向一个所述低温绕组敞
口，所述盖板封闭所述敞口。

[0011] 根据本发明一个实施例的具有低温绕组的电机转子冷却组件，所述板式换热器还包括换热管，所述支撑板的一侧设有朝向所述低温绕组开口的定位槽，所述换热管定位连
接在所述定位槽中，所述换热管内形成所述冷媒通道，所述换热管的两端分别从所述支撑
板向外通出。

[0012] 根据本发明一个实施例的具有低温绕组的电机转子冷却组件，所述端部换热器为盘管式换热器或翅片式换热器，当所述端部换热器为翅片式换热器时，所述端部换热器包
括：环形筒体，所述环形筒体内形成有冷媒流通腔，所述环形筒体上设有第三接口和第四接
口，所述第三接口可将冷媒通入所述冷媒流通腔中，所述第四接口可将冷媒通出所述冷媒
流通腔；多个翅片，多个所述翅片间隔设在所述冷媒流通腔中。

[0013] 根据本发明一个实施例的具有低温绕组的电机转子冷却组件，还包括冷媒供应系统、转子进气管、转子出气管、转子串联气管和转子回气管，其中所述转子进气管的一端与
所述冷媒供应系统连接，所述转子进气管的另一端与所述板式换热器的冷媒通道连通；所
述转子出气管的一端与所述板式换热器的冷媒通道连通，所述转子出气管的另一端与一组
所述端部换热器连通；所述转子串联气管的两端分别连通两组所述端部换热器；所述转子
回气管的两端分别与所述冷媒供应系统和另一组所述端部换热器连通；

[0014] 经过换热后的所述冷媒从所述板式换热器通过所述转子出气管流出到一组所述端部换热器中，该组所述端部换热器的冷媒经过换热后通过所述转子串联气管流回到另一
组所述端部换热器中进行换热。

[0015] 根据本发明一个实施例的具有低温绕组的电机转子冷却组件，所述冷媒为温度5 K至60 K的氦气；所述板式换热器、所述端部换热器选用铜合金、铝合金或不锈钢制作，所述
低温绕组采用超导体制作。

[0016] 根据本发明实施例的一种电机，包括：转子骨架、转子铁芯和低温绕组，所述转子骨架中设有所述转子铁芯，所述转子骨架的周向围设有多对所述低温绕组；电机转子冷却
组件，所述电机转子冷却组件为前述的具有低温绕组的电机转子冷却组件，两组所述端部
换热器设在所述转子骨架的轴向两端；两个力矩管，两个所述力矩管分别设在所述转子骨
架的轴向两侧，所述力矩管的内表面与所述端部换热器接触。

[0017] 根据本发明实施例的电机，电机转子冷却组件、电机转子、力矩管装配紧凑、方便，电机转子冷却组件对低温绕组的冷却效率高，低温绕组可长时间保持在极低温的工作环境
中工作，电机的工作效率高、工作性能稳定。

[0018] 可选地，所述电机还包括电流引线组件，所述电流引线组件为所述低温绕组供电，所述电流引线组件包括第一电流引线、第二电流引线和引线换热部，所述第一电流引线和
所述第二电流引线上均连接有一个所述引线换热部，所述引线换热部设在一组所述端部换
热器上。

[0019] 有利地，所述引线换热部与所述端部换热器的接触面上设有电绝缘层，所述电绝缘层为聚酰亚胺薄膜层、环氧树脂层或氧化铝陶瓷层中的一种或多种。

[0020] 有利地，两个所述力矩管分别记为驱动端力矩管和从动端力矩管，所述驱动端力矩管设在所述转子铁芯的驱动端，所述从动端力矩管设在所述转子铁芯的被动端，所述从
动端力矩管的管壁厚度小于所述驱动端力矩管的管壁厚度。

[0021] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0022] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解。

[0023] 图1为本发明一个实施例的电机的局部剖视图。

[0024] 图2为图1中省去电流引线组件、转子骨架的电机的部分结构示意图。

[0025] 图3为本发明一个实施例的电机转子冷却组件和低温绕组、电流引线组件的配合结构示意图。

[0026] 图4为图3中电机转子冷却组件省去电流引线组件、省去低温绕组的结构示意图。

[0027] 图5为图4中电机转子冷却组件的另一个角度的结构示意图。

[0028] 图6为本发明一个实施例中一对低温绕组与一个板式换热器配合的结构示意图。

[0029] 图7为本发明一个实施例中的板式换热器的结构示意图。

[0030] 图8为本发明另一个实施例中的板式换热器的结构示意图。

[0031] 图9为本发明一个实施例的盘管式换热器的结构示意图。

[0032] 图10为本发明一个实施例的翅片式换热器的结构示意图。

[0033] 图11为本发明一个实施例的电机转子冷却组件的冷媒流路示意图。

[0034] 附图标记：

[0035] 电机1000、

[0036] 电机转子冷却组件100、

[0037] 板式换热器110、

[0038] 支撑板111、插接凸台1111、插接孔1112、定位槽1113、

[0039] 冷媒通道112、流通槽1121、第一接口1122、第二接口1123、

[0040] 盖板113、

[0041] 换热管114、环形管1141、直管1142、

[0042] 端部换热器120、

[0043] 盘管式换热器121、

[0044] 翅片式换热器122、

[0045] 环形筒体1221、冷媒流通腔1222、

[0046] 第三接口1223、第四接口1224、

[0047] 翅片1225、端盖1226、

[0048] 冷媒供应系统130、

[0049] 转子进气管140、转子出气管150、转子串联气管160、转子回气管170、

[0050] 电机转子200、低温绕组210、转子骨架220、

[0051] 力矩管300、从动端力矩管310、驱动端力矩管320、

[0052] 电流引线组件400、第一电流引线410、第二电流引线420、引线换热部430。

具体实施方式

[0053] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0054] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、 “厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“周向”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。

[0055] 下面参考说明书附图描述本发明实施例的具有低温绕组210的电机转子冷却组件100。

[0056] 根据本发明实施例的一种具有低温绕组210的电机转子冷却组件100，如图1所示，电机转子200包括多对围绕转子铁芯（图未示出）设置的低温绕组210，低温绕组210通过电
流引线组件400供电，电机转子200的轴向两侧设有力矩管300。这里的力矩管300主要用于
支撑转子并传递转矩。

[0057] 如图1、图3和图5所示，电机转子冷却组件100包括：多个板式换热器110和两组端部换热器120。

[0058] 其中，如图2和图6所示，每个板式换热器110设在一对低温绕组210之间。

[0059] 如图7和图8所示，板式换热器110包括支撑板111和至少一条冷媒通道112，冷媒通道112设在支撑板111中，冷媒通道112的两端从支撑板111向外通出。冷媒通道112位于支撑
板111中，冷媒通道112中通入的冷媒可与支撑板111进行换热。

[0060] 再结合图6、图7和图8所示，支撑板111与低温绕组210接触，支撑板111可对与之接触的低温绕组210进行换热，提升低温绕组210换热的均匀性。

[0061] 如图2和图3所示，两组端部换热器120分别设在低温绕组210的两端，多个板式换热器110均与端部换热器120连通并流通有冷媒，端部换热器120适于冷却力矩管300和电流
引线组件400。

[0062] 由上述结构可知，本发明实施例的电机转子冷却组件100，当冷媒流过板式换热器110时，由于支撑板111中设置有冷媒通道112，冷媒使得支撑板111快速降温且整体温度较
低。由于在低温绕组210之间设置板式换热器110，支撑板111再对与之接触的一对低温绕组
210同时进行换热，支撑板111与低温绕组210的热接触面积大，热传导距离较短，从而可高
效并均匀地对低温绕组210进行冷却，并使低温绕组210保持低温工作环境。

[0063] 当冷媒通过板式换热器110、端部换热器120时，位于两端的端部换热器120中的冷媒可使端部换热器120的温度较低，从而使端部换热器120处进一步形成低温区域，端部换
热器120不仅可对中部的低温绕组210进一步提供热隔绝环境，端部换热器120还可以为力
矩管300和电流引线组件400进行冷却，减少力矩管300热泄露对低温绕组210的热影响，并
减少电流引线组件400在为低温绕组210供电时产生的焦耳热，使得低温绕组210始终维持
极低温的工作环境，提高低温绕组210工作时的热稳定性。

[0064] 可以理解的是，相比于现有技术中绕组冷却时温度不均、装配不方便的冷却结构，本发明的电机转子冷却组件100对低温绕组210的冷却均匀、高效，热传导距离远，低温绕组
210可长时间维持在极低温的环境下工作，可形成模块化制作且装配方便。

[0065] 在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

[0066] 在本发明的一些实施例中，如图7所示，支撑板111上形成有流通槽1121、第一接口1122和第二接口1123，第一接口1122和第二接口1123分别设在支撑板111朝向端部换热器
120的一端，流通槽1121的两端分别与第一接口1122和第二接口1123连通，第一接口1122和
第二接口1123分别连通两组端部换热器120，流通槽1121、第一接口1122和第二接口1123形
成的通路构成冷媒通道112。第一接口1122和第二接口1123之间连通流通槽1121，且第一接
口1122或第二接口1123用于连通端部换热器120，从而形成可不断流动的冷媒通道112，使
低温的冷媒不断流入板式换热器110，而与板式换热器110热交换完成的温度升高的冷媒则
继续流出，有利于流通槽1121中的冷媒长时间保持低温状态。

[0067] 可选地，这里的第一接口1122和第二接口1123可以为一个或多个，具体数量可根据实际的需求进行选择。

[0068] 可选地，第一接口1122作为冷媒入口，第二接口1123作为冷媒出口，第二接口1123与一组端部换热器120通过标准VCR（Vacuum Coupling Radius Seal，真空连接径向密封）
接头连接或焊接。其中的VCR接头便于安装，且具有一定的耐温性，密封性好，洁净度高适于
超高纯净系统，有利于冷媒顺畅流通。

[0069] 可选地，如图7所示，板式换热器110还包括盖板113，流通槽1121朝向一个低温绕组210敞口，盖板113封闭敞口。通过设置成一侧敞口的流通槽1121和盖板113的形式，一方
面可在流通的冷媒中夹杂有杂质且冷媒通道的112阻塞时，及时将盖板113开启并疏通流通
槽1121；另一方面，方便在支撑板111中开设流通槽1121，降低加工难度并提升加工的便利
性，可在支撑板111中加工不同形状的流通槽1121，提升流通槽1121中冷媒流通的效率和冷
媒流通过程中对支撑板111的降温效率。

[0070] 有利地，如图7所示，流通槽1121形成为环形，支撑板111的中部设有插接凸台1111，沿插接凸台1111的厚度方向贯通设有插接孔1112，环绕插接凸台1111的周向设有流
通槽1121。在这些示例中，环形的流通槽1121不仅使冷媒的换热面积大，且冷媒流通时较为
顺畅，冷媒不易阻滞在流通槽1121中，从而可使支撑板111快速均匀降温并确保低温的冷媒
顺畅地流入流通槽1121中，而经过换热的温度较高的冷媒顺畅地从流通槽1121中向外流出
至端部换热器120中。通过设置插接凸台1111和插接孔1112可使板式换热器110与转子骨架
220/转子铁芯形成插接配合，提升了转子的装配效率和低温绕组210与板式换热器110之间
的接触稳定性。

[0071] 可选地，流通槽1121形成为椭圆环形，插接凸台1111的外壁为流通槽1121的内壁，沿插接凸台1111的长度方向开有矩形的插接孔1112。有利于板式换热器110与转子骨架
220/转子铁芯稳定插接配合，提升了板式换热器110在转动时的限位，当转子在工作过程
中，板式换热器110不发生易位，也就能使板式换热器110维持对低温绕组210的冷却换热。

[0072] 当然，本发明的流通槽1121可不限于设置成上述的椭圆环形，流通槽1121还可以为弯折的S形或纵横交错的田字形。

[0073] 可选地，如如图1和图6所示，低温绕组210上也设有配合孔，配合孔与插接孔1112沿转子的径向方向一一对应设置，从而使转子骨架220/转子铁芯上的定位部可同时与配合
孔、插接孔1112形成定位而实现转子骨架220/转子铁芯与低温绕组210、板式换热器110的
定位装配。

[0074] 当然，本发明的板式换热器110的冷媒通道112也不局限于上述的流通槽1121的形式，在本发明的其他一些实施例中，如图8所示，板式换热器110还包括换热管114，支撑板
111的一侧设有朝向低温绕组210（低温绕组210的结构参见图6）开口的定位槽1113，换热管
114定位连接在定位槽1113中，换热管114内形成冷媒通道112，换热管114的两端分别从支
撑板111向外通出。在这些示例中，换热管114通过定位槽1113定位连接在支撑板111中，方
便将通入冷媒的换热管114定位在支撑板111上，布置换热管114方便，换热管114的密封性
能更好，有效防止冷媒在流通时发生泄漏。

[0075] 可选地，如图8所示，换热管114包括环形管1141和两段直管1142，两段直管1142分别连接在环形管1141的两侧，两段直管1142从支撑板111向外通出；与此同时，定位槽1113
的形状与换热管114的形状相契合，从而使换热管114与定位槽1113具有足够大的接触面，
提升热传导效率。而在这些示例中，冷媒在换热管114中流动时，从直管1142中流入至环形
管1141中分成两路，增加了换热管114与支撑板111之间的接触面积，有效避免低温绕组210
局部过冷和换热不均匀的现象产生。换热管114还可与低温绕组210直接接触并为低温绕组
210换热，提升了低温绕组210的换热效率。

[0076] 可选地，板式换热器110采用铜合金、铝合金或不锈钢制作，具有充足的强度且导热性能好，有利于与冷媒快速进行热交换。

[0077] 在本发明的一些实施例中，如图3、图4和图5所示，两组端部换热器120一个作为驱动端换热器，驱动端换热器设在转子驱动端一侧，驱动端换热器与其中一个力矩管300接
触；另一个作为从动端换热器，从动端换热器设在转子从动端一侧，从动端换热器与另一个
力矩管300接触。

[0078] 可选地，如图9所示，端部换热器120为盘管式换热器121。盘管式换热器121内可形成较大的流通通道且占用较少的安装空间，有利于整体结构紧凑。

[0079] 可选地，如图10所示，端部换热器120为翅片式换热器122，翅片式换热器122内设置有较多的翅片1225，可增加换热面积，有效提升换热效率。

[0080] 可选地，如图10所示，翅片式换热器122包括：环形筒体1221和多个翅片1225。其中，环形筒体1221内形成有冷媒流通腔1222，环形筒体1221上设有第三接口1223和第四接
口1224，第三接口1223可将冷媒通入冷媒流通腔1222中，第四接口1224可将冷媒通出冷媒
流通腔1222，多个翅片1225间隔设在冷媒流通腔1222中。翅片1225设在冷媒流通腔1222而
不占用环形筒体1221外部的空间，环形筒体1221的外壁与力矩管300接触可使力矩管300实
现较好的冷却，而环形筒体1221的中部空心可方便布置其他的管路。

[0081] 在本发明的描述中，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。

[0082] 有利地，第三接口1223和第四接口1224分别设在环形筒体1221的相距远端，从而当冷媒从第三接口1223通入至环形筒体1221内后可在环绕环形筒体1221半周后从第四接
口1224通出，从第三接口1223通入的冷媒可与各个翅片1225进行充分的换热后再从第四接
口1224排出，有利于提升翅片式换热器122的整体换热性能。可以理解的是，倘若第三接口
1223和第四接口1224设置的过近，则部分从第三接口1223通入的冷媒可能并未与环形筒体
1221中的翅片1225进行充分的换热便直接从第四接口1224通出，不利于换热充分。

[0083] 有利地，多个翅片1225在环形筒体1221内的冷媒流通腔1222中等间距布设，提升翅片式换热器122的换热均匀性。

[0084] 可选地，翅片1225的高度小于环形筒体1221的深度，有利于冷媒在冷媒流通腔1222中顺畅流动的同时与翅片1225充分换热。

[0085] 可选地，翅片式换热器122还包括端盖1226，冷媒流通腔1222的一侧通过端盖1226盖合，端盖1226上设有第三接口1223和第四接口1224，从而在将端盖1226连接至环形筒体
1221上后，第三接口1223和第四接口1224也随之安装完毕。此外，设置端盖1226可使环形筒
体1221的一端敞口，方便在冷媒流通腔1222中安装翅片1225，装配方便，加工成本低。

[0086] 有利地，翅片1225的高度不一，各个翅片1225交错布置在冷媒流通腔1222中，从而当冷媒在流动过程中可经过较长的流道并与途径的翅片1225进行充分的换热。

[0087] 可选地，端部换热器120采用铜合金、铝合金或不锈钢制作，具有一定的强度且导热性能好。

[0088] 在本发明的一些实施例中，如图11所示，具有低温绕组210的电机转子冷却组件100还包括冷媒供应系统130、转子进气管140、转子出气管150、转子串联气管160和转子回
气管170，其中转子进气管140的一端与冷媒供应系统130连接，转子进气管140的另一端与
板式换热器110的冷媒通道112连通。冷媒供应系统130可将冷媒输入至转子进气管140，而
转子进气管140可穿过端部换热器120的中部空心处并通向各个板式换热器110的进气口
（如第一接口1122）中。这里的转子进气管140的出气端与板式换热器110之间可通过标准
VCR接头或焊接的形式相连；转子进气管140的进气端与冷媒供应系统130之间也可通过标
准VCR接头或焊接的形式相连，装配方便、快速。

[0089] 可选地，冷媒供应系统130包括制冷机，采用制冷机实现冷媒的循环压缩和膨胀使冷媒冷却，实现冷媒的稳定供应，且使供应的冷媒温度足够低。

[0090] 可选地，冷媒供应系统130设置在低温室中，并直接供应所需温度的低温冷媒。

[0091] 进一步地，如图11所示，转子出气管150的一端与板式换热器110的冷媒通道112连通，转子出气管150的另一端与一组端部换热器120（如前述的驱动端换热器）连通，经过换
热后的冷媒可从板式换热器110中通至端部换热器120中，利用回流气体冷媒的冷却功率，
补偿来自驱动端的力矩管300的热泄露，减小对低温绕组210的热影响，提高低温绕组210的
热稳定性，端部换热器120中的冷媒进一步为该端的力矩管300冷却换热，从而有效防止力
矩管300温度较高而对中部的低温绕组210造成较大的热影响。

[0092] 可选地，转子出气管150的入口和出口均通过标准VCR接头或焊接的形式分别与板式换热器110和端部换热器120相连。

[0093] 可选地，转子出气管150采用不锈钢或铜合金制作。

[0094] 再进一步地，如图11所示，转子串联气管160的两端分别连通两组端部换热器120，从而使得两个端部换热器120中的冷媒得以快速交换，并使两个端部换热器120均能对与之
对应的力矩管300进行换热。

[0095] 可选地，转子串联气管160的入口和出口通过标准VCR接头或焊接的形式分别与两个端部换热器120的管道接口连接。

[0096] 可选地，转子串联气管160采用不锈钢或铜合金制作。

[0097] 更进一步地，转子回气管170的两端分别与冷媒供应系统130和另一个端部换热器120（如前述的被动端换热器）连通，从而使得冷媒最终得以回到冷媒供应系统130中，构成
整个电机转子的低温冷媒循环回路，对冷媒循环使用，提升了冷媒的利用率，保证冷却系统
的稳定性。

[0098] 可选地，转子回气管170的入口和出口通过标准VCR接头或焊接的形式分别与从动端换热器、冷媒供应系统130的管道接口连接。

[0099] 可选地，转子回气管170采用不锈钢或铜合金制作。

[0100] 可选地，冷媒为温度5 K至60 K的氦气，例如在具体示例中，冷媒采用20K的氦气。

[0101] 因此，通过设置上述的冷媒流经管路系统，经过换热后的冷媒从板式换热器110通过转子出气管150流出到一组端部换热器120中，该组端部换热器120的冷媒经过换热后通
过转子串联气管160流回到另一组端部换热器120中进行换热。

[0102] 下面参考说明书附图描述本发明实施例的电机1000。

[0103] 根据本发明实施例的一种电机1000，如图1所示，包括：电机转子200、电机转子冷却组件100和两个力矩管300。

[0104] 其中，电机转子200包括转子骨架220、转子铁芯和低温绕组210。转子骨架220中设有转子铁芯，转子骨架220的周向围设有多对低温绕组210。这里的低温绕组210的对数与转
子的磁极个数对应，也就是说，板式换热器110与磁极个数一致。

[0105] 其中的电机转子冷却组件100为前述的具有低温绕组210的电机转子冷却组件100，电机转子冷却组件100的结构在此不做赘述。两组端部换热器120设在转子骨架220的
轴向两端，两个力矩管300分别设在转子骨架220的轴向两侧，力矩管300的内表面与端部换
热器120接触。

[0106] 由上述结构可知，本发明实施例的电机1000，电机转子冷却组件100、电机转子200、力矩管300装配紧凑、方便，电机转子冷却组件100对低温绕组210的冷却效率高，低温
绕组210可长时间保持在极低温的工作环境中工作，电机1000的工作效率高、工作性能稳
定。

[0107] 可选地，本发明中的低温绕组210采用超导体制作，超导体的超导特性显著，可提供较大的电流密度，超导体包括超导线圈。

[0108] 可选地，力矩管300为圆筒形，圆筒形的力矩管300方便与端部换热器120接触，且转矩传递均匀。

[0109] 可选地，如图1所示，两组力矩管300分别记为驱动端力矩管320和从动端力矩管310，驱动端力矩管320设在转矩输入输出的一侧，驱动端力矩管320靠近低温绕组210的一
端嵌套在驱动端换热器的外部，从而使驱动端力矩管320的内表面与驱动端换热器接触，由
驱动端换热器中的冷媒吸收并带走驱动端力矩管320上的热量。从动端力矩管310设在电机
转子200低温冷媒输入输出的一侧，主要用于支撑转子磁体、减小热传导，其靠近低温绕组
210的一端嵌套在从动端换热器上，从而使从动端力矩管310的内表面与从动端换热器接
触，由从动端换热器中的冷媒吸收并带走从动端力矩管310上的热量。

[0110] 有利地，驱动端力矩管320的管壁厚度大于从动端力矩管310的管壁厚度，也就是说从动端力矩管310的管壁厚度小于驱动端力矩管320的管壁厚度，从而使得从动端力矩管
310有更小的热传导输入功率。

[0111] 可选地，驱动端力矩管320和从动端力矩管310采用玻璃纤维增强树脂、G10玻璃钢或钛合金制作，确保两组力矩管300具有充足的机械性能。

[0112] 可选地，转子骨架220的周向均匀间隔设有多对低温绕组210，转子骨架220上设有朝向低温绕组210延伸的插接部，插接部与低温绕组210、板式换热器110同时插接连接形成
整体。

[0113] 可选地，如图1所示，电机1000还包括电流引线组件400，电流引线组件400为低温绕组210供电，电流引线组件400包括第一电流引线410、第二电流引线420和引线换热部
430，第一电流引线410和第二电流引线420上均连接有一个引线换热部430，引线换热部430
设在一组端部换热器120上。可以理解的是，由于低温绕组210需要较大的供电电流，电流引
线组件400在为低温绕组210供电时，电流引线组件400通常采用铜导线，铜导线中的电流在
流向低温绕组210的过程中，将会产生较大的焦耳热，因此会在电流引线组件400与低温绕
组210之间的连接处产生较大的热影响区，这会影响低温绕组210的工作性能，而本申请通
过将引线换热部430设在端部换热器120（主要为从动端换热器）上，端部换热器120可较快
地吸收第一电流引线410或第二电流引线420产生的热量，从而在端部换热器120处形成一
定的低温区域，此时第一电流引线410和第二电流引线420将不再会对低温绕组210产生显
著的热影响，进而更进一步提升了本申请的低温绕组210工作的稳定性。

[0114] 有利地，电流引线组件400为铜引线，引线换热部430形成为扇形，扇形的引线换热部430固定在端部换热器120上，从而提升引线换热部430与端部换热器120的换热面积。

[0115] 可选地，引线换热部430与端部换热器120之间设有电绝缘层，所述电绝缘层为聚酰亚胺薄膜层、环氧树脂层或氧化铝陶瓷层中的一种或多种。从而使端部换热器120稳定地
为引线换热部430进行换热且两者之间不发生导电，提升安全性。

[0116] 下面结合说明书附图描述本发明的具体实施例中具有低温绕组210的电机转子冷却组件100及电机1000的具体结构。本发明的实施例可以为前述的多个技术方案进行组合
后的所有实施例，而不局限于下述具体实施例，这些都落在本发明的保护范围内。

[0117] 实施例1

[0118] 一种电机转子冷却组件100，如图1、图3和图5所示，包括：多个板式换热器110和两组端部换热器120，主要为电机转子200的相关部件进行冷却，如图1所示，电机转子200包括
多对围绕转子铁芯（图未示出）设置的低温绕组210，低温绕组210通过电流引线组件400供
电，电机转子200的轴向两侧设有力矩管300。。

[0119] 其中，如图2和图6所示，每个板式换热器110设在一对低温绕组210之间。

[0120] 如图7和图8所示，板式换热器110包括支撑板111和至少一条冷媒通道112，冷媒通道112设在支撑板111中，冷媒通道112的两端从支撑板111向外通出。如图7所示，支撑板111
上形成有流通槽1121、第一接口1122和第二接口1123，第一接口1122和第二接口1123分别
设在支撑板111朝向端部换热器120的一端，流通槽1121的两端分别与第一接口1122和第二
接口1123连通，第一接口1122和第二接口1123分别连通两组端部换热器120，流通槽1121、
第一接口1122和第二接口1123形成的通路构成冷媒通道112，冷媒通道112中通入的冷媒可
与支撑板111进行换热。

[0121] 如图2和图3所示，两组端部换热器120分别设在低温绕组210的两端，多个板式换热器110均与端部换热器120连通并流通有冷媒，端部换热器120适于冷却力矩管300。

[0122] 实施例2

[0123] 一种电机转子冷却组件100，如图1、图3和图5所示，包括：多个板式换热器110和两组端部换热器120。

[0124] 其中，如图2和图6所示，每个板式换热器110设在一对低温绕组210之间。如图7和图8所示，板式换热器110包括支撑板111和换热管114，冷媒通道112设在支撑板111中，冷媒
通道112的两端从支撑板111向外通出。如图8所示，支撑板111的一侧设有朝向低温绕组210
（低温绕组210的结构参见图6）开口的定位槽1113，换热管114定位连接在定位槽1113中，换
热管114内形成冷媒通道112，换热管114的两端分别从支撑板111向外通出。如图8所示，换
热管114包括环形管1141和两段直管1142，两段直管1142分别连接在环形管1141的两侧，两
段直管1142从支撑板111向外通出。

[0125] 实施例3

[0126] 一种电机转子冷却组件100，在实施例1/实施例2 的基础上，如图9所示，端部换热器120为盘管式换热器121。

[0127] 实施例4

[0128] 一种电机转子冷却组件100，在实施例2 的基础上，如图10所示，端部换热器120为翅片式换热器122，翅片式换热器122内设置有较多的翅片1225。翅片式换热器122包括：环
形筒体1221和多个翅片1225。其中，环形筒体1221内形成有冷媒流通腔1222，环形筒体1221
上设有第三接口1223和第四接口1224，第三接口1223可将冷媒通入冷媒流通腔1222中，第
四接口1224可将冷媒通出冷媒流通腔1222，多个翅片1225间隔设在冷媒流通腔1222中。多
个翅片1225在环形筒体1221内的冷媒流通腔1222中等间距布设。

[0129] 实施例5

[0130] 一种电机转子冷却组件100，在实施例4的基础上，还包括冷媒供应系统130、转子进气管140、转子出气管150、转子串联气管160和转子回气管170，其中转子进气管140的一
端与冷媒供应系统130连接，转子进气管140的另一端与板式换热器110的冷媒通道112连
通。转子出气管150的一端与板式换热器110的冷媒通道112连通，转子出气管150的另一端
与一组端部换热器120（如前述的驱动端换热器）连通，转子串联气管160的两端分别连通两
组端部换热器120，转子回气管170的两端分别与冷媒供应系统130和另一个端部换热器120
（如前述的被动端换热器）连通。

[0131] 实施例6

[0132] 一种电机1000，如图1所示，包括：电机转子200、实施例5中的电机转子冷却组件100和两个力矩管300。

[0133] 其中，电机转子200包括转子骨架220、转子铁芯和低温绕组210。转子骨架220中设有转子铁芯，转子骨架220的周向围设有四对低温绕组210。两组端部换热器120设在转子骨
架220的轴向两端，两个力矩管300分别设在转子骨架220的轴向两侧，力矩管300的内表面
与端部换热器120接触。低温绕组210采用超导体制作。

[0134] 实施例7

[0135] 一种电机1000，在实施例6的基础上，如图1所示，还包括：电流引线组件400，电流引线组件400为低温绕组210供电，电流引线组件400包括第一电流引线410、第二电流引线
420和引线换热部430，第一电流引线410和第二电流引线420上均连接有一个引线换热部
430，引线换热部430设在一组端部换热器120上。

[0136] 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。

[0137] 图3中显示了四对低温绕组210用于示例说明的目的，但是普通技术人员在阅读了上面的技术方案之后、显然可以理解将该方案应用到其他数量的低温绕组210的技术方案
中，这也落入本发明的保护范围之内。

[0138] 根据本发明实施例的具有低温绕组210的电机转子冷却组件100及电机1000的其他构成例如电机转子200的转动原理、电机1000的工作原理、冷媒的热传导冷却原理对于本
领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

[0139] 在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本
说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体
特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0140] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本
发明的范围由权利要求及其等同物限定。