CN210273630U - 一种具有散热结构的永磁电机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种具有散热结构的永磁电机，其包括在定子和/或转子中开设散热腔，从发热源处增大了散热面积，并结合机壳上开设的开口作为进出风口，形成一条或多条散热通道；可通过将散热腔设置于所述转子本体和/或所述定子上磁场分布中磁通量较小的位置，以便不影响磁路和电机性能；还可通过风扇的旋转加大空气对流速度，使外来空气能够从进风口进入电机内部，并沿一条或多条散热通道流通，将电机工作所产生的热量带离***，散热效率高，散热效果好，不必外增设散热装置，有助于保证体积优势，同时通过开设空腔和通孔，优化了电机质量，使得所述电机较相同性能的电机自重更轻，有助于保证质量优势。

Description

一种具有散热结构的永磁电机
技术领域
本实用新型涉及永磁电机技术领域，尤其涉及一种具有散热结构的永磁电机。
背景技术
在永磁电机的设计中，不同工况下的温升是电机可靠性的重要衡量指标之一，温度过高会导致永磁体产生不可逆退磁，大大缩短电机使用寿命和工作效率，因此，合理的设计电机散热结构对于电机可靠性有着十分重要的意义。永磁电机的发热源主要是定子和定子线圈，目前永磁电机的散热结构主要包含以下几种：
(1)在机壳外增设冷却装置，通过气体或液体进行对流散热；
(2)在机壳外设计对流孔或刺片结构，通过增大电机散热面积提高散热量；
(3)在轴上增加扇叶，随着轴的旋转，提升发热源处的空气流速，从而提高散热效果；
在实现本实用新型过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
(1)机壳外置冷却装置导致整个电机结构增大；
(2)通过机壳开孔散热并非直接针对发热源进行散热，散热效率不高；
(3)轴上加风扇的散热仅仅通过电机中定子槽余留下的间隙和定转子间的气隙进行对流散热，散热面积有限，散热效果不够理想。
实用新型内容
针对现有技术的不足和缺陷，本申请提供了一种具有散热结构的永磁电机，以解决电机散热需要外加结构导致体积增大、散热效率不高以及散热效果不理想的技术问题。
本实用新型实施例提供了一种具有散热结构的永磁电机，其包括机壳、转子和定子，所述机壳围合有内腔；所述转子包括转轴和转子本体，所述转子本体和所述定子位于所述内腔中，所述转轴在所述内腔中延伸并穿出所述机壳，所述转子本体和/或所述定子上开设有至少一个沿轴向延伸的散热腔，所述机壳上设有开口，所述散热腔与所述内腔、所述开口形成散热通道。
本实用新型实施例所提供的具有散热结构的永磁电机，其通过在转子和/或定子上开设有散热空腔，其可根据需要仅在定子或仅在转子上开设散热腔，或优选同时在定子和转子上开设散热腔，从发热源本身上增大了散热面积，并在机壳上设有开口，所述散热腔与内腔、开口形成散热通道，有助于将工作时所产生的热量散发，散热效率高、效果好，不仅无需外加结构，具有体积优势，还通过开腔有效减轻了自重，具有质量优势。
进一步地，所述散热腔位于所述转子本体和/或所述定子上磁场分布中磁通量较小的位置。散热腔的位置设置不会对磁路以及电机性能造成影响，达到在保证电机性能的前提下增大电机散热效果、优化电机质量的技术效果。
进一步地，所述散热腔包括设置于所述转子本体上的第一散热腔，和/或设置于所述定子上的第二散热腔，所述第一散热腔是通孔，所述第二散热腔是位于定子的轭部外圈的通槽。
作为一种优选实施方式，所述开口包括至少一个第一进风口和至少一个第一出风口，所述第一进风口设置于所述机壳的中间壳体上且位于定子前方，所述第一出风口设置于所述中间壳体上且位于定子后方。
作为另一种优选实施方式，所述开口包括至少一个第一进风口和至少一个第一出风口，所述第一进风口设置于所述机壳的中间壳体上且位于定子后方，所述第一出风口设置于所述中间壳体上且位于定子前方。所述第一进风口和第一出风口可以是一个也可以是多个，优选多个，以达到更佳的散热效果。
进一步地，所述机壳还包括有与中间壳体相连接的前端盖和后端盖；所述开口还包括贯穿所述前端盖或后端盖的至少一个第二进风口。所述第二进风口可以是一个也可以是多个，优选多个，以达到更佳的散热效果。
进一步地，还包括有散热风扇；所述散热风扇为一个直叶风扇，所述直叶风扇设置于所述定子与所述前端盖或后端盖之间，并与所述第二进风口的位置相对。散热风扇的设置进一步加快了永磁电机机壳内部的空气流动，提高散热效率。
作为另一种优选实施方式，所述开口包括分别位于所述机壳的前端盖处的第三进风口和位于所述机壳的后端盖处的第二出风口。
进一步地，还包括有散热风扇；还包括有散热风扇；所述散热风扇为一个曲叶风扇，所述一个曲叶风扇设置于内腔内并位于所述定子的前方或后方；或所述散热风扇为两个曲叶风扇，所述两个曲叶风扇设置于内腔内并分别位于所述定子的前方和后方。
进一步地，还包括转轴上开设的第三散热腔，有助于减轻自重。
本实用新型实施例所提供的具有散热结构的永磁电机，在定子和/或转子处开设散热腔，从发热源处增大了散热面积，并结合机壳上开设的开口作为进出风口，形成一条或多条散热通道；可通过将散热腔设置于所述转子本体和/或所述定子上磁场分布中磁通量较小的位置，以便不影响磁路和电机性能；还可通过风扇的旋转加大空气对流速度，使外来空气能够从进风口进入电机内部，并沿一条或多条散热通道流通，将电机工作所产生的热量带离***，散热效率高，散热效果好；另外，本实用新型实施例提供的具有散热结构的永磁电机不必外增设散热装置，有助于保证体积优势，同时通过开设空腔和通孔，优化了电机质量，使得所述电机较相同性能的电机自重更轻，有助于保证质量优势。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。
附图说明
图1是本实用新型实施例具有散热结构的永磁电机的结构示意图；
图2是本实用新型实施例1具有散热结构的永磁电机的定转子结构示意图；
图3是图2所述定转子结构示意图的右视图；
图4是图2所述定转子结构A-A向剖视图；
图5是本实用新型实施例1具有散热结构的永磁电机定子齿部单个齿下和单个永磁体下的磁力线路径示意图；
图6是本实用新型实施例1具有散热结构的永磁电机的机壳结构示意图；
图7是本实用新型实施例1具有散热结构的永磁电机的机壳剖视图；
图8是本实用新型实施例1具有散热结构的永磁电机的散热原理图；
图9是本实用新型实施例2具有散热结构的永磁电机的散热原理图。
具体实施方式
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
请参照图1，图1是本实用新型实施例具有散热结构的永磁电机结构示意图；如图所示，本实用新型提供一种具有散热结构的永磁电机，其包括机壳10、转子20和定子30。
所述机壳10包括相互连接的前端盖12、中间壳体14、后端盖16和围合出的内腔，其中所述中间壳体14呈圆筒状；所述前端盖12和所述后端盖16分别位于所述定子30的前后，所述前端盖12上设置有轴承122。
所述转子20包括转轴22、转子本体24和位于于转子本体24外表面的永磁体26，所述转子本体24和定子30位于所述内腔中，所述转轴22在所述内腔中延伸并穿出所述机壳10。在本实用新型的描述中，定义有轴伸出方向为前方，未有轴伸出方向为后方。
所述定子30呈圆筒状，其包括定子齿部和定子轭部34，定子齿部上绕有线圈32。
所述转子本体24和/或定子30上开设有至少一个沿轴向延伸的散热腔，此处“和/或”包含以下三种方案：(1)所述散热腔转子本体24上开设；(2)所述散热腔在定子30上开设；(3)所述散热腔在所述转子本体24和定子30上均开设。在本实施例中，所述机壳10上设有开口，所述开口具体可以为机壳上开设的通孔，所述散热腔与所述内腔、所述通孔形成散热通道。
本实用新型实施例所提供的具有散热结构的永磁电机，其通过在转子和/或定子上开设有散热空腔，其可根据需要仅在定子或仅在转子上开设散热腔，或优选同时在定子和转子上开设散热腔，从发热源本身上增大了散热面积，并在机壳上设有开口，所述散热腔与内腔、开口形成散热通道，有助于将工作时所产生的热量散发，散热效率高、效果好，不仅无需外加结构，具有体积优势，还通过开腔有效减轻了自重，具有质量优势。
实施例1
请参照图2-4，图2是本实施例具有散热结构的永磁电机的定转子结构示意图；图3是图2所述定转子结构示意图的右视图；图4是图2所述定转子结构A-A向剖视图；如图2-4所示，本实施例中，所述散热腔包括所述转子20上开设有至少一个沿轴向延伸的第一散热腔21以及所述定子30上开设有至少一个沿轴向延伸的第二散热腔31。作为一种优选实施方式，第一散热腔21和第二散热腔31的个数可以是多个，且可以是沿周向间隔设置。在其他实施方式中，可以只设第一散热腔21，也可以只设第二散热腔31。本实施例直接对转子20和定子30进行开腔处理，开设的第一散热腔21及第二散热腔31分别增大了转子20和定子30的散热面积，使散热效果更佳。
作为一种优选实施方式，第一散热腔21和第二散热腔31位于所述转子本体24和所述定子30上磁场分布中磁通量较小的位置，本实施例附图中空腔的位置仅为示意，其具***置需要结合电机尺寸分析其磁场分布来进行选取，如请参照图5，图5为本实施例所述电机定子齿部单个齿下和单个永磁体下的磁力线路径示意图，图中51和52为磁力线路径，由图可见，在每对永磁体的磁通向相邻两侧永磁体分流时，正下方会出现磁通较小点，在此处开腔对磁场影响较小，对性能影响几乎可以忽略；同理，齿上的分流也会出现较小点，散热腔设置在磁通较小点时不影响磁路以及电机性能。因此，散热腔的设置能够在保证电机性能的前提下增大电机的散热效果，同时具有散热结构的永磁电机电机较同性能的电机重量会更轻，能够优化电机质量，拥有质量优势。
本实施例中所述第一散热腔21是通孔，所述第二散热腔31是位于定子30的轭部外圈的通槽；所述散热腔还包括在所述转轴22中心开设的沿轴向延伸的第三散热腔221，第三散热腔221为一通孔，在其他实施方式中，也可以不设置第三散热腔221。
请参照图6-7，图6是实施例1具有散热结构的永磁电机的机壳结构示意图，图7是实施例1具有散热结构的永磁电机的机壳剖视图；如图6和图7所示，在本实施例中所述开口包括分别位于所述中间壳体上的定子前后的至少一个第一进风口142和至少第一出风口144，还包括贯穿前端盖12或后端盖16的至少一个第二进风口124。
作为一种优选实施方式，所述第一进风口142及第一出风口144为多个，且其沿周向设置于所述中间壳体14的边缘上。具体地，在本实施例中，第一进风口142位于中间壳体14前端边缘上，第一出风口144位于中间壳体14后端边缘上，所述第二进风口124的前后位置与第一进风口142相同，即位于前端盖12上；在其他实施方式中，第一进风口和第一出风口可以反向设置，即第一进风口位于中间壳体后端边缘上，第一出风口位于中间壳体前端边缘上，进而所述第二进风口位于所述后端盖上。所述第二进风口124优选为多个，且可均匀分布于所述转轴周围；多个进风口及多个出风口的设置能够达到更佳的散热效果。
请参照图8，图8是实施例1具有散热结构的永磁电机的散热原理图；如图8所示，第一散热腔21和所述第一进风口142、第一出风口144、内腔形成第一散热通道Ⅰ；所述第二散热腔31和所述第一进风口142、第一出风口144、内腔形成第二散热通道Ⅱ；所述第一散热腔21和所述第二进风口124、第一出风口144、内腔形成第三散热通道Ⅲ；所述第二散热腔31和所述第二进风口124、第一出风口144、内腔形成第四散热通道Ⅳ。
请再参考图1所示，本实施例中具有散热结构的永磁电机还包括有散热风扇42。散热风扇42为一个直叶风扇，其设置于所述定子30与所述前端盖12或后端盖16之间，并与所述第二进风口124的位置相对，即在本实施例中，其设置于所述定子30与后端盖16之间，在其他实施方式中，也可设置于所述定子30与所述前端盖12之间。直叶风扇的设置进一步加快了永磁电机机壳内部所述内腔中的空气流速，提高了永磁电机的散热效率，增强了永磁电机的散热效果。
如图7所示，在电机进行工作时，所述散热风扇42的扇叶随着电机转轴22发生转动，加快了第一出风口144处的空气流速，随着后端盖16处气体的排出，所述后端盖16和前端盖12之间形成压差，加快电机外的空气从第一进风口142、第二进风口124流入电机，电机外的空气流经第一至第四散热通道，如图7中箭头所示为空气的流动方向，经过多条散热通道，电机外的空气能够迅速流经转子20内部及定子30轭部外圈所开设的第一及第二散热腔，将电机工作时产生的热量快速带走，提高了永磁电机的散热效率，达到了更佳的散热效果。
实施例2
请参照图9，图9是实施例2具有散热结构的永磁电机的散热原理图。
本实施例具有散热结构的电机与实施例1的具有散热结构的电极相比，区别在于所述散热风扇为曲叶风扇，并由于曲叶风扇工作所产生的空气流动方向的不同，所述曲叶风扇的数目及位置设置、所述进风口和出风口的位置设置与实施例1不同，进而导致散热通道的不同。
在本实施例中，所述散热腔包括所述转子20上开设有至少一个沿轴向延伸的第一散热腔21以及所述定子开设的至少一个沿轴向延伸的第二散热腔31，作为一种优选实施方式，第一散热腔21和第二散热腔31的个数可以是多个，且可以是沿周向间隔设置，在其他实施方式中，可以只设第一散热腔21，也可以只设第二散热腔31；作为一种优选实施方式，第一散热腔21和第二散热腔31位于所述转子本体24和所述定子30上磁场分布中磁通量较小的位置，其中所述第一散热腔21是通孔，所述第二散热腔31是位于定子30的轭部外圈的通槽；所述散热腔还包括在所述转轴中心开设的沿轴向延伸的第三散热腔221，第三散热腔221为一通孔，其设置有助于减轻自重，在其他实施方式中，也可以不设置第三散热腔221。
如图所示，在本实施例中所述开口包括位于所述前端盖处开设的至少一个第三进风口126和所述后端盖处开设的至少一个第二出风口162；所述第一散热腔21和所述第三进风口126、第二出风口162、内腔形成第五散热通道Ⅴ；所述第三散热腔221和所述第三进风口126、第二出风口162、内腔形成第六散热通道Ⅵ。
所述散热风扇44为一个或两个曲面扇叶风扇，在本实施例中为两个，其分别设置于定子30与前端盖12之间以及定子30与后端盖16之间，在其他实施方式中也可以为一个，其设置于内腔中并分别位于定子30的前方和后方，具体为位于定子30与前端盖12之间或定子30与后端盖16之间。散热风扇44用于形成沿轴向延伸的空气对流，带动空气从第三进风口126进入到电机结构内部，并流经所述第五散热通道Ⅴ及第六散热通道Ⅵ，将电机工作时产生的热量从第二出风口162带离电机，如图中箭头所示为空气的流动方向，以达到散热的目的。
本实用新型实施例所提供的具有散热结构的永磁电机，在定、转子处开设散热腔，从发热源处增大了散热面积，并结合机壳上开设的开口作为进出风口，形成一条或多条散热通道；可通过将散热腔设置于所述转子本体和/或所述定子上磁场分布中磁通量较小的位置，以便不影响磁路和电机性能；还可通过风扇的旋转加大空气对流速度，使外来空气能够从进风口进入电机内部，并沿一条或多条散热通道流通，将电机工作所产生的热量带离***，散热效率高，散热效果好；另外，本实用新型实施例提供的具有散热结构的永磁电机不必外增设散热装置，有助于保证体积优势，同时通过开设散热腔体和通孔，优化了电机质量，使得所述电机较相同性能的电机自重更轻，有助于保证质量优势。
本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变形不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。

Claims (10)

1.一种具有散热结构的永磁电机，其特征在于：包括机壳、转子和定子，所述机壳围合有内腔；所述转子包括转轴和转子本体，所述转子本体和所述定子位于所述内腔中，所述转轴在所述内腔中延伸并穿出所述机壳，所述转子本体和/或所述定子上开设有至少一个沿轴向延伸的散热腔，所述机壳上设有开口，所述散热腔与所述内腔、所述开口形成散热通道。
2.根据权利要求1所述的具有散热结构的永磁电机，其特征在于：所述散热腔位于所述转子本体和/或所述定子上磁场分布中磁通量较小的位置。
3.根据权利要求2所述的具有散热结构的永磁电机，其特征在于：所述散热腔包括设置于所述转子本体上的第一散热腔，和/或设置于所述定子上的第二散热腔，所述第一散热腔是通孔，所述第二散热腔是位于定子的轭部外圈的通槽。
4.根据权利要求3所述的具有散热结构的永磁电机，其特征在于：所述开口包括至少一个第一进风口和至少一个第一出风口，所述第一进风口设置于所述机壳的中间壳体上且位于定子前方，所述第一出风口设置于所述中间壳体上且位于定子后方。
5.根据权利要求3所述的具有散热结构的永磁电机，其特征在于：所述开口包括至少一个第一进风口和至少一个第一出风口，所述第一进风口设置于所述机壳的中间壳体上且位于定子后方，所述第一出风口设置于所述中间壳体上且位于定子前方。
6.根据权利要求4或5所述的具有散热结构的永磁电机，其特征在于：所述机壳还包括有与中间壳体相连接的前端盖和后端盖；所述开口还包括贯穿所述前端盖或后端盖的至少一个第二进风口。
7.根据权利要求6所述的具有散热结构的永磁电机，其特征在于：还包括有散热风扇；所述散热风扇为一个直叶风扇，所述直叶风扇设置于所述定子与所述前端盖或后端盖之间，并与所述第二进风口的位置相对。
8.根据权利要求3所述的具有散热结构的永磁电机，其特征在于：所述开口包括分别位于所述机壳的前端盖处的第三进风口和位于所述机壳的后端盖处的第二出风口。
9.根据权利要求8所述的具有散热结构的永磁电机，其特征在于：还包括有散热风扇；所述散热风扇为一个曲叶风扇，所述一个曲叶风扇设置于内腔内并位于所述定子的前方或后方；或所述散热风扇为两个曲叶风扇，所述两个曲叶风扇设置于内腔内并分别位于所述定子的前方和后方。
10.根据权利要求1所述的具有散热结构的永磁电机，其特征在于：所述转轴上开设有第三散热腔。
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