CN101911441B - 无刷直流电机及其散热装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种无刷直流电机(100)及其散热装置。无刷直流电机(100)包括一支架(110)，一安装于支架(110)上的定子(120)以及一相对于定子(120)旋转的转子(130)，支架(110)具有一内腔(112)，转子(130)具有一与内腔(112)相对的开口(134)，其中散热装置包括第一散热器(142)，其设于支架(110)的内腔(112)且通过支架(110)与定子(120)热性耦合，以将热量从定子(120)中导出；以及涡轮(144)，其设于转子(130)的开口(134)内且与第一散热器(142)的第一端(142a)相对，当涡轮(144)转动时，将第一散热器(142)导出的热量排出电机(100)。该散热装置结构简单，解决了大功率无刷直流电机的散热问题。

Description

无刷直流电机及其散热装置
技术领域
本发明一般地涉及一种应用于载人飞行器领域和电动游艇的无刷直流电机，更具体地说，涉及一种大功率无刷直流电机及其散热装置。
背景技术
尽管直流无刷电机具有较大的起动转矩、可以变频调速、高效率和无污染等优点，但是直流无刷电机的功率直接限制了其应用领域。长期以来，功率在1Kw以下的无刷电机主要应用于航模，家用电器和电动自行车领域。而在更大功率的动力中，通常采用汽油机或柴油机作为动力。近年来，随着环保意识的兴起，大有用电动机取代传统的油机动力的趋势，以减少二氧化碳和有害气体的排放。目前市场上已经出现3～5Kw左右的无刷电机，主要应用于8座的电动车，高尔夫球车以及小型帆艇等。
5Kw以上的大功率无刷电机目前应用很少，其原因主要在控制器技术、电池以及散热问题上。由于电机的功率越大，其要求控制器所能承受的功率越大，而控制器所能承受功率的大小主要取决于功率管。目前大功率电机的功率管和电池问题有望得到解决，然而随之而来的散热问题仍未得到有效解决，大功率电机在持续工作时会产生大量的热量，如果这些热量不被及时有效地释放，容易造成电机部件烧毁。
现有技术中已经出现15Kw以上的无刷电机，然而这种电机的体积大，重量重，采用液体冷却***来解决散热问题，电机结构复杂，这些问题导致其应用极少，主要应用于工业，并不适合载人飞行器，轻型游艇等领域。
因此，开发出适合载人飞行器，轻型游艇等应用领域的功率在5Kw和5Kw以上的结构简单的无刷电机，成为业界渴望解决的问题。
发明内容
本发明提出一种无刷直流电机的散热装置，以解决大功率无刷直流电机的散热问题，并且结构简单。
本发明提出一种无刷直流电机的散热装置，适用于大功率无刷直流电机，此无刷直流电机包括一支架、一安装于支架上的定子以及一可相对定子旋转的转子，支架具有一内腔，转子具有一与内腔相对的开口，其中该散热装置包括第一散热器和涡轮。第一散热器设于支架的内腔且通过支架与定子热性耦合，以将热量从定子中导出。涡轮设于转子的开口内且与第一散热器的第一端相对，当涡轮随转子旋转时，将第一散热器所导出的热量排出电机。
在一个实施例中，第一散热器包括多个间隔设置的散热片，这些散热片按照圆周排列于支架的内腔。
在一个实施例中，转子为环绕定子的外转子。
在一个实施例中，上述散热装置还包括一第二散热器，其安装于支架上且热性耦合于第一散热器的远离涡轮的第二端。其中，第二散热器可包括多个间隔设置的散热片，这些散热片环绕支架而排列。在一个较佳实施例中，所述第二散热器是由多个具有所述散热片的扇状散热部件拼装而成。
另外，本发明提出一种无刷直流电机，包括一支架、一安装于支架上的定子以及一可相对定子旋转的转子，支架具有一内腔，转子一端具有一与内腔相对的开口，该电机还包括一个上述的散热装置。
附图概述
本发明的特征、性能由以下的实施例及其附图进一步描述。
图1是本发明一个实施例的无刷直流电机立体分解图。
图2是本发明一个实施例的无刷直流电机组装示意图。
图3A是本发明一个实施例的拼装结构的第二散热器结构示意图。
图3B是图3A的局部A～D的拼装示意图。
本发明的最佳实施方式
请参照图1和图2所示，这是本发明一个实施例的无刷直流电机立体分解图。此无刷直流电机100包括一支架110、一定子120以及一转子130，为简明起见，并未示出此电机100的驱动器。定子120呈环状，并安装于支架110上。定子120例如是被线圈环绕的铁芯，当电流流经线圈时会在定子120上产生旋转磁场。转子130也是呈环状结构并环绕定子120安装，转子130内部具有一圈永磁铁132，其在定子120产生的作用下使转子130相对于定子旋转。
在本发明的实施例中，支架110具有一内腔112，在此内腔112中沿轴向设有一第一散热器142，该第一散热器142通过支架110的外壁与定子120热性耦合。较佳地，支架110的外壁与定子120的内壁之间可涂布热耦合剂。如图1所示，此散热器可包括多个间隔设置的散热片，这些散热片按照圆周排列于支架的内腔112。其中散热片既可以占据内腔112的一环状部分，也可以布满整个内腔112。值得注意的是，图1所示仅为举例，本发明的第一散热器142并不局限于图1所示的散热片形状和排列方式。
另外，转子130具有一与支架110的内腔112一侧相对的开口134。此开口134内设有一涡轮144。参照图2所示，在电机100呈组装状态时，此涡轮144与内腔112内的第一散热器142的第一端142a相对。
上述的第一散热器142及涡轮144构成本发明的散热装置。在电机工作时，流经定子120上的线圈的电流会使线圈产生大量的热量，这些热量会被迅速导入第一散热器142的散热片中。同时设于转子130上的涡轮144会随转子130旋转而具有抽风功能，以将这些散热片上的热量排出电机，因此可以大大缓解电机的散热问题，保护电机的部件不受损坏。
在一个较佳实施例中，此散热装置还可包括一第二散热器146，其安装于支架110上，并热性耦合于第一散热器142的远离涡轮144的第二端142b。该第二散热器146可包括许多个间隔设置的散热片，这些散热片环绕于支架的尾端而排列，并大致分布在支架外圆周上。然而，此第二散热器146的结构仅为举例，本领域技术人员大可选择合适的散热器结构、散热片形状、尺寸和排列方式以获得所需的散热效果。
值得一提的是，如图3A和图3B所示，第二散热器146可以是由具有许多散热片的几个扇状散热部件146a～146d拼装而成。各扇状散热部件146a～146d的拼接处是通过凸出部1461和凹槽1462的配合结构来完成拼装。在制造时可以分别制造这些扇状部件，然后将其拼装成第二散热器，这相比第二散热器整体加工的方式，降低了加工成本。
工业应用性
本发明的无刷直流电机的散热装置，其结构简单，在电机工作时能迅速将热能导入散热片，并通过转子端部的涡轮片的抽风功能将散热片上的能量排出电机外。因此很好地解决了大功率无刷直流电机的散热问题，能够应用于5Kw和5Kw以上的无刷直流电机。从而使高效、节能、环保的无刷直流电机可以代替传统油机动力而广泛的应用于动力伞，轻型载人飞机，游艇等户外产品。

Claims (8)

1.一种无刷直流电机的散热装置，适用于大功率无刷直流电机，所述无刷直流电机包括一支架、一安装于所述支架上的定子以及一可相对所述定子旋转的转子，所述支架具有一内腔，所述转子具有一与所述内腔相对的开口，其中所述散热装置包括：
一第一散热器，设于所述支架的内腔且通过所述支架与所述定子热性耦合，以将热量从所述定子中导出；以及
一涡轮，设于所述转子的所述开口内且与所述第一散热器的第一端相对，当所述涡轮随所述转子旋转时，将所述第一散热器所导出的热量排出所述电机；
所述第一散热器包括多个间隔设置的散热片，这些散热片按照圆周排列于所述支架的内腔；
其中，所述转子为环绕所述定子的外转子。
2.如权利要求1所述的无刷直流电机的散热装置，其特征在于，还包括一第二散热器，安装于所述支架上且热性耦合于所述第一散热器的远离所述涡轮的第二端。
3.如权利要求2所述的无刷直流电机的散热装置，其特征在于，所述第二散热器包括多个间隔设置的散热片，这些散热片环绕所述支架而排列。
4.如权利要求3所述的无刷直流电机的散热装置，其特征在于，所述第二散热器是由多个具有所述散热片的扇状散热部件拼装而成。
5.一种无刷直流电机，包括一支架、一安装于所述支架上的定子以及一可相对所述定子旋转的转子，所述支架具有一内腔，所述转子一端具有一与所述内腔相对的开口，还包括一散热装置，该散热装置包括：
一第一散热器，设于所述支架的内腔且通过所述支架与所述定子热性耦合，以将热量从所述定子中导出；以及
一涡轮，设于所述转子的所述开口且与所述第一散热器的第一端相对，当所述涡轮随所述转子旋转时，将所述第一散热器所导出的热量排出所述电机；
所述第一散热器包括多个间隔设置的散热片，这些散热片按照圆周排列于所述支架的内腔；
其中，所述转子为环绕所述定子的外转子。
6.如权利要求5所述的无刷直流电机，其特征在于，所述散热装置还包括一第二散热器，安装于所述支架上且热性耦合于所述第一散热器的远离所述涡轮的第二端。
7.如权利要求6所述的无刷直流电机，其特征在于，所述第二散热器包括多个间隔设置的散热片，这些散热片环绕所述支架而排列。
8.如权利要求7所述的无刷直流电机，其特征在于，所述第二散热器是由多个具有所述散热片的扇状散热部件拼装而成。
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