CN112600357A - 一种电机及其电机风冷结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机及其电机风冷结构。该电机风冷结构包括多个用以连接于转子的端部的扇叶；任一所述扇叶的出风侧用以朝向转子。该电机风冷结构采用扇叶实现风冷，相较于液冷而言不会过分增大电机的体积和质量。此外，扇叶通过转子驱动，能够合理利用电机在工作时的动能，避免增加电机及其所在产品的结构复杂程度，也避免增大电机所在产品的驱动负担。

Description

一种电机及其电机风冷结构

技术领域

本发明设计电机领域，尤其涉及一种电机风冷结构。还涉及一种电机，包括上述电机风冷结构。

背景技术

航空电机的设计要求包括功率高、体积小、质量轻等特点，即航空电机需满足高功率密度的要求。高功率密度的设计会使航空电机的热负荷较高，也就是说，在航空电机运行时会产生大量的热能。这些热能如果不能被及时带走，会直接导致电机绝缘下降、绝缘击穿、永磁体退磁等严重问题。因此高功率密度的航空电机散的热问题就显得极为重要。

目前对高功率密度的航空电机常用液冷的冷却方式进行冷却，但是液冷方式需要在飞行器上额外搭载水或油的泵源及***，这会导致飞行器及其航空电机的体积过大、负载过大。

发明内容

本发明的目的是提供一种电机风冷结构，可以兼顾电机的体积质量和电机的散热。本发明的另一目的是提供一种电机，包括上述电机风冷结构。

为实现上述目的，本发明提供一种电机风冷结构，包括多个用以连接于转子的端部的扇叶；任一所述扇叶的出风侧用以朝向转子。

优选地，还包括用以设于定子内的槽孔；所述扇叶的回转面大于所述槽孔绕定子的中心轴的回转面。

优选地，所述槽孔包括用以紧邻定子绕组且沿定子轴向贯通的定子绕组冷却孔。

优选地，所述定子绕组冷却孔的横截面呈扇环状；任一所述定子绕组冷却孔以扇环圆心重合于定子的中心轴的角度分布。

优选地，所述槽孔内设有散热筋。

优选地，所述扇叶的回转面直径不小于套设于定子外周的永磁铁的内径。

优选地，全部所述扇叶的根部固定有小转盘、头部固定有大转盘；所述小转盘用以与转子的转轴同轴固定，所述大转盘用以与永磁铁同轴固定。

优选地，全部所述扇叶在同一平面内以转子的中心轴为中心轴均匀环列。

优选地，所述小转盘的周侧设有用以供所述扇叶以多种倾角定位连接的安装槽。

本发明还提供一种电机，包括转子、定子和如上所述的电机风冷结构。

相对于上述背景技术，本发明所提供的电机风冷结构包括多个用以连接于转子的端部的扇叶，且任一所述扇叶的出风侧用以朝向转子。因此，电机启动时，电机的转子带动扇叶同步旋转，令扇叶向电机提供快速流动的空气，实现电机的降温散热。

本发明所提供的电机风冷结构一则采用扇叶实现风冷，规避液冷的不利影响，例如避免因液冷***而增加电机的体积和质量；二则扇叶的动力来源于转子，因此该电机风冷结构能够合理利用电机在工作时的动能，简化扇叶的驱动，避免增加电机及其所在产品的结构复杂程度和驱动负担。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的电机风冷结构与转子、定子的装配示意图；

图2为本发明实施例所提供的电机风冷结构中扇叶与大转盘、小转盘的装配示意图；

图3为图2的剖面图；

图4为图1的剖面图；

图5为图4的局部放大图；

图6为本发明所提供的电机在定子处的局部示意图；

图7为图6的俯视图；

图8为本发明所提供的第一种槽孔的横截面的结构示意图；

图9为本发明所提供的第二种槽孔的横截面的结构示意图；

图10为本发明所提供的第三种槽孔的横截面的结构示意图；

图11为本发明所提供的第四种槽孔的横截面的结构示意图。

其中，01-转子、011-永磁铁、012-转轴、02-定子、021-定子基座、022-定子绕组、023-定子铁芯、1-扇叶、2-定子绕组冷却孔、3-小转盘、4-大转盘。

具体实施方式

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。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图11，图1为本发明实施例所提供的电机风冷结构与转子、定子的装配示意图；图2为本发明实施例所提供的电机风冷结构中扇叶与大转盘、小转盘的装配示意图；图3为图2的剖面图；图4为图1的剖面图；图5为图4的局部放大图；图6为本发明所提供的电机在定子处的局部示意图；图7为图6的俯视图；图8为本发明所提供的第一种槽孔的横截面的结构示意图；图9为本发明所提供的第二种槽孔的横截面的结构示意图；图10为本发明所提供的第三种槽孔的横截面的结构示意图；图11为本发明所提供的第四种槽孔的横截面的结构示意图。

本发明提供一种电机风冷结构，包括多个用以连接于转子01的端部的扇叶1。

该电机风冷结构中，扇叶1通过转子01实现定位安装，因此，电机开启后，转子01旋转时带动扇叶1旋转，由于任意一个扇叶1的出风侧朝向转子01，因此，扇叶1自转子01的轴向端部向转子01的轴向中部提供流动的空气。简而言之，扇叶1随转子01的旋转可向电机的转子01，或，向电机的转子01和定子02吹风，实现电机的降温冷却。其中，扇叶1的出风侧指的是扇叶1旋转时空气流出的一侧。

扇叶1安装于转子01，因此，扇叶1的旋转速度取决于转子01的转速。为了满足同一电机的不同降温要求或者满足不同电机的不同降温要求，可以通过调整扇叶1的数量、扇叶1的长度以及扇叶1相对于转子01的端面的倾斜角度来调节全部扇叶1向电机提供的风量和风速。例如，转子01的端部可安装10个扇叶1；扇叶1相对于转子01的端面的倾斜角角度可设置为45°，40°，30°，25°中的任意数值。

由于电机在工作时的温度不仅受扇叶1的降温能力的影响，还取决于电机在工作时产生的热量，因此，除了采用上述途径调整扇叶1的结构和安装参数以外，还可以通过控制电机的产热来平衡电机在工作时的温度。

此外，考虑到扇叶1旋转时引出电机内的空气快速流动，从而向定子02和转子01吹风，而电机内的空气受电机工作时的产生的热量影响，为此，该电机风冷结构还可以通过向电机的壳体内提供新的、温度低于壳体内的空气温度的空气来改善扇叶1对定子02和转子01的降温效果。

综上，相较于现有技术采用水、油等液体介质来实现电机降温而言，本发明所提供的电机风冷结构一则采用扇叶1实现风冷，规避液冷的不利影响；二则扇叶1的动力来源于转子01，能够合理利用电机在工作时的动能，避免增加电机及其所在产品的结构复杂程度，也避免电机所在产品的驱动负担。

下面结合附图和实施方式，对本发明所提供的电机风冷结构做更进一步的说明。

在上述实施例的基础上，为了提高扇叶1对电机的散热效果，该电机风冷结构还包括用以设于定子02内的槽孔；与此同时，扇叶1的回转面大于槽孔绕定子02的中心轴的回转轴。换言之，扇叶1旋转时，扇叶1的最外侧所形成的圆形区域能够完全覆盖全部槽孔所围成的区域，确保扇叶1在其出风侧形成风能够进入槽孔的内部。

上述槽孔的数量可以设置为一个或多个，基于定子02的形状而言，定子02内的通常设有多个槽孔。

上述槽孔可设置为通孔，也可设置为沉孔。前者指的是，设于定子02内的槽孔沿定子02的轴向贯通，包括且不限于该槽孔沿定子02的轴向径直贯通和该槽孔曲折且两端分别设于定子02的轴向两端面。后者指的是，设于定子02内的槽孔的轴向两端，其一端位于定子02靠近扇叶1的轴向端面，另一端设于定子02的内部。

针对槽孔，以下给出一种具体示例。

槽孔包括用以紧邻定子绕组022设置的定子绕组冷却孔2，且该定子绕组冷却孔2为通孔。可参考图4至图7。

定子绕组冷却孔2用以贯通设于定子02内，例如设于定子02的定子基座021内。因定子绕组022处于定子基座021的外侧，因此，定子绕组冷却孔2处于定子绕组022的内侧且与定子绕组022紧邻。电机启动时，定子绕组022产生大量的热，该电机风冷结构通过扇叶1和定子绕组冷却孔2向定子绕组022吹风，针对性地降低定子绕组022在工作时的温度。

当然，因定子绕组022的内侧还设有定子铁芯023，因此，上述定子绕组冷却孔2可设于定子铁芯023的内侧，避免干扰定子铁芯023的正常作业。

其中，定子绕组冷却孔2的横截面可设置为圆形、方形等多种形状。以现有技术中电机中转子01和定子02的常规结构而言，该定子绕组冷却孔2的横截面可设置为扇环状，且定子绕组冷却孔2以自身的扇环圆心重合于定子02的中心轴的角度分布。

定子绕组冷却孔2的横截面呈扇环状；任一定子绕组冷却孔2以扇环圆心重合于定子02的中心轴的角度分布。相比于定子绕组冷却孔2的其他横截面形状而言，扇环状与定子02及其定子绕组022的圆柱状结构相适应，可以有效利用定子02内的有限空间，提高定子绕组冷却孔2的内壁表面积，尤其是靠近定子绕组022一侧的定子绕组冷却孔2的内壁表面积，从而提高对定子绕组022的散热效果。

此外，为了提高扇叶1通过槽孔对定子02的散热效果，该电机风冷结构中，槽孔的内部可设置散热筋。

散热筋的延伸方向可以与定子02的轴向相同，也可以沿定子02的径向延伸，形成圆环状。

至于散热筋的具体形状和结构，可参考现有技术中的相关结构。

本发明所提供的电机风冷结构中，扇叶1的回转面直径不小于套设于定子02外周的永磁铁011的内径。基于这一结构关系，电机启动时，扇叶1因旋转而产生的风除了吹向定子02以外，还可吹向定子02外周与永磁铁011的接触面之间的间隙，充分利用定子02和永磁铁011装配时的结构关系改善扇叶1对电机的降温效果。

进一步地，可参考图1至图3，该电机风冷结构中，全部扇叶1通过同心分布的小转盘3和大转盘4实现定位安装。其中，小转盘3用以与转子01的转轴012同轴固定，大转盘4用以与永磁铁011同轴固定，而任意一个扇叶1的根部固定于前述小转盘3，任意一个扇叶1的头部固定于大转盘4。

基于上述结构，扇叶1可安装于小转盘3的外壁和大转盘4的内壁之间，既符合电机的外转子01结构的结构连接关系，也能够提高扇叶1的定位连接强度，尤其是当扇叶1可拆卸地安装于小转盘3和大转盘4之间时，可以避免扇叶1意外脱落。

为了方便安装，该电机风冷结构中，全部扇叶1在同一平面内绕转子01的中心轴均匀环列。需要说明的是，此处视任意一个扇叶1为平面结构而言。实际上扇叶1为倾斜于转子01的端面安装的立体结构。

为了实现更好的技术效果，小转盘3的周侧设有用以供扇叶1以多种倾角定位连接的安装槽。可参考图2和图3，小转盘3的外壁设有径向延伸的安装槽，扇叶1以特定倾斜角度***前述安装槽后，可通过轴向穿入安装槽内的螺栓等紧固件固定连接扇叶1和安装槽。

在上述任一实施例的基础上，本发明还提供一种电机，包括转子01、定子02和如上的电机风冷结构。

其中，针对转子01和定子02的具体结构，可参考现有技术中的现有设置。

如图1所示，本发明所提供的电子采用外转子01结构，安装于转子01端部的扇叶1在电机开启后旋转并向定子02和转子01提供散热的风源。扇叶1形成的风分两路，一路经由定子02和转子01的间隙之间流过，具体指自定子外圆和永磁铁011内壁之间的间隙流过，可以带走永磁体表面和定子外圆的热量；另一路通过设于定子02例如定子基座021内的定子绕组冷却孔2进入，带走定子绕组022产生的热量。

以上对本发明所提供的电机及其电机风冷结构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电机风冷结构，其特征在于，包括多个用以连接于转子(01)的端部的扇叶(1)；任一所述扇叶(1)的出风侧用以朝向转子(01)。

2.根据权利要求1所述的电机风冷结构，其特征在于，还包括用以设于定子(02)内的槽孔；所述扇叶(1)的回转面大于所述槽孔绕定子(02)的中心轴的回转面。

3.根据权利要求2所述的电机风冷结构，其特征在于，所述槽孔包括用以紧邻定子绕组(021)且沿定子(02)轴向贯通的定子绕组冷却孔(2)。

4.根据权利要求3所述的电机风冷结构，其特征在于，所述定子绕组冷却孔(2)的横截面呈扇环状；任一所述定子绕组冷却孔(2)以扇环圆心重合于定子(02)的中心轴的角度分布。

5.根据权利要求2所述的电机风冷结构，其特征在于，所述槽孔内设有散热筋。

6.根据权利要求1至5任一项所述的电机风冷结构，其特征在于，所述扇叶(1)的回转面直径不小于套设于定子(02)外周的永磁铁(011)的内径。

7.根据权利要求6所述的电机风冷结构，其特征在于，全部所述扇叶(1)的根部固定有小转盘(3)、头部固定有大转盘(4)；所述小转盘(3)用以与转子(01)的转轴(012)同轴固定，所述大转盘(4)用以与永磁铁(011)同轴固定。

8.根据权利要求7所述的电机风冷结构，其特征在于，全部所述扇叶(1)在同一平面内绕转子(01)的中心轴均匀环列。

9.根据权利要求7所述的电机风冷结构，其特征在于，所述小转盘(3)的周侧设有用以供所述扇叶(1)以多种倾角定位连接的安装槽。

10.一种电机，其特征在于，包括转子(01)、定子(02)和如权利要求1至9任一项所述的电机风冷结构。

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