CN211508750U - 一种转子铁芯和具有其的转子、电机及电动车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种转子铁芯和具有其的转子、电机及电动车，其转子铁芯横截面为具有用于容置中心转轴的轴孔之圆周面，所述轴孔与圆周面边缘之间的转子铁芯部分设有若干沿轴向贯通的通风道，所述通风道横截面的边缘至少部分为非平整形状。本实用新型的转子铁芯通过合理设计冷却结构，能够有效改善转子铁芯和永磁体的散热效果，提高电机耐用性，而且结构简单，易于实现，可靠性高。

Description

一种转子铁芯和具有其的转子、电机及电动车

技术领域

本实用新型涉及电机及电动车领域。

背景技术

车辆作为交通工具，使用环境非常复杂，电机作为电动汽车最重要核心部件之一，在行驶过程中如何应对积水路段和车辆遇水之后如何保证性能和安全性，成为了本领域技术人员重要的研究课题。目前市面上大部分的电动汽车电机的发展趋势是要达到国家标准《GBT4942.1-2006旋转电机整体结构的防护等级》中的IP67防护等级，也就是要求电机内腔几乎处于全封闭状态，此外电机尺寸也有严格的限制。电机在长时间高速运转时，狭窄且封闭的电机内腔空间使气体不易形成内循环而导致热量积聚难以向外散发，转子温度很高，而永磁同步电机的永磁体在高温下有不可逆退磁的风险，严重影响了电机性能。因此合理设计冷却结构，降低转子永磁体的温度，提高电机耐用性显得尤其重要。

现有电机转子冷却结构普遍采用开设局部的通孔甚至直接扩大通孔的面积和数量的设计，来试图增加通流强度，而没有从提高内部气体与电机部件之间的热交换率来实现降温的方面作考虑，转子铁芯和磁钢的散热效果已不能满足各电动汽车厂商和消费者对产品性能及品质日渐提高的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种转子铁芯，能够有效改善转子铁芯和永磁体的散热效果，提高电机耐用性，而且结构简单，易于实现，可靠性高。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种转子铁芯，其横截面为具有用于容置中心转轴的轴孔之圆周面，所述轴孔与圆周面边缘之间的转子铁芯部分设有若干沿轴向贯通的通风道，所述通风道横截面的边缘至少部分为非平整形状。本技术方案的转子铁芯，可明显增大通风道和流动气体的热交换面积和表面传热系数，有效改善散热降温。

作为上述技术方案的改进，所述非平整形状为锯齿形或波浪形，或者其他能够形成起伏面的形状。

作为上述技术方案的进一步改进，所述锯齿为三角形锯齿或矩形锯齿或梯形锯齿。

进一步改进，所述三角形为等腰三角形。

进一步改进，所述每一条分布有锯齿的边长度为d，所述等腰三角形的底边长为(1/20～1/5)d，所述每一条边上的所有等腰三角形腰长之和为s，且s:d＝2:1。如此可获得最佳的散热效果。

进一步改进，所述轴孔与圆周面边缘之间的转子铁芯部分还设有多个沿其轴向贯通的磁钢槽，所述磁钢槽沿转子铁芯横截面的圆心周向间隔地排布，每两个相邻的磁钢槽形成为V形；所述通风道的数量为多个且沿转子铁芯横截面的圆心周向间隔地排布，所述锯齿或波浪仅分布于通风道的横截面距离磁钢槽最近的边上。由于永磁体是电机内部受温度影响最大的部件，仅将锯齿分布于通风道距离磁钢槽最近的边上有利于最大程度的发挥其增强散热降温的作用，而且不会对铁芯的重量和结构强度产生过多负面影响。

本实用新型还提供一种转子，包括：如上所述的转子铁芯；永磁体，所述永磁体设置于所述磁钢槽内；转轴，所述转轴安置于转子铁芯的轴孔；端板，所述端板设置于转子铁芯的两端以压紧永磁体，所述端板设有和通风道相通的通孔。

作为上述技术方案的改进，所述通孔截面的大小、形状和通风道相一致。

本实用新型还提供一种全封闭电机，包括：设有冷却水道的机壳；固定于机壳内腔的定子和覆盖机壳轴向两端的端盖；如上所述的转子，该转子固定于转轴***且位于定子中间，转轴经轴承支承于端盖；设置在机壳内腔与转子同轴旋转的通风机叶轮。

本实用新型还提供一种使用上述电机的电动车。

附图说明

附图是用于提供对本实用新型的进一步理解，并构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但不应构成对本实用新型的限制。

图1是本实用新型实施例1转子铁芯的横截面示意图；

图2是图1中的A部分放大图；

图3是本实用新型实施例2转子铁芯的横截面示意图；

图4是图3中的B部分放大图；

图5是本实用新型实施例3电机的横截面示意图；

图6是本实用新型电机的轴向截面示意图。

具体实施方式

图1、图2所示为本实用新型实施例1的转子铁芯10，由多块硅钢片叠加成一圆柱体状，其横截面为圆周面，中心部分为轴向贯通的用于容置转轴的轴孔30。轴孔30与圆周面边缘之间的转子铁芯部分设有多个沿轴向贯通的用于放置永磁体的磁钢槽11，所述磁钢槽11彼此间隔，并在转子铁芯横截面上以轴孔30为中心周向排布；每个磁钢槽11横截面呈长条状，每两个相邻的磁钢槽11之间构成一具有夹角的V形。在磁钢槽11 和轴孔30之间的转子铁芯部分还开设多个沿轴向贯通的通风道12，其横截面大致为五边形，该通风道12也在转子铁芯横截面上以轴孔30为中心周向排布；通风道12和磁钢槽11的数量比为1:2，每个通风道12位于两个V形磁钢槽11和轴孔30之间；通风道 12横截面中仅在距离磁钢槽11最近的两条边12a、12b设有三角形锯齿12c，且该两条设有三角形锯齿的边12a、12b在不影响磁路和结构强度要求的前提下具有与V形磁钢槽平行的最小距离，如此可使永磁体通过通风道散热的热阻最小，同时电机有效减重。本技术方案在原来平整的通风道表面上形成凹凸起伏，一方面增大通风道和流动气体的热交换面积和表面传热系数，最大程度的发挥其增强散热降温的作用，另一方面可避免在整个通风道横截面布局凹凸起伏面而对铁芯的重量和结构强度产生过多负面影响。

本实施例可对设计作出如下改动：

①通风道12的横截面改为圆形、椭圆形、扇形或其他具有圆弧边的形状，锯齿布设于圆弧边距离磁钢槽较近的部分，而不一定遍布于整条边上。

②锯齿采用等腰三角形，且每一条分布有锯齿的边长度为d，所述等腰三角形的底边长为(1/20～1/5)d，所述每一条边上的所有等腰三角形腰长之和为s，且s:d＝2:1。如此可获得最佳的散热效果；或者把锯齿的形状改成矩形或梯形等等。

本实用新型实施例2的转子铁芯如图3、图4所示，其与实施例一的差异主要是将实施例一中通风道横截面的锯齿形边缘改成波浪形，同样起到增强散热降温的作用。此外，波浪形的倒圆角结构便于冲模加工，对模具的磨损相对较小。

本实用新型实施例3的电机如图5、图6所示，其为全封闭电机，包括：设有冷却水道的机壳6；固定于机壳6内腔的具有轴向通风道12的定子5；覆盖机壳6轴向两端的端盖2；固定于转轴3***且位于定子5中间的转子7，转轴3经轴承支承于端盖2；设置在机壳6内腔与转子7同轴旋转的通风机叶轮4。其中，该转子7由以下组成：

a)如上所述的转子铁芯10；

b)永磁体9，所述永磁体9设置于所述磁钢槽11内；

c)转轴3，所述转轴3安置于转子铁芯的轴孔30；

d)端板8，所述端板8设置于转子铁芯10的两端以压紧永磁体9，所述端板8设有和通风道12相通的通孔80。

机壳6内柱面与定子铁芯外柱面间形成多条轴向通风道51，转子铁芯也设有轴向通风道12；通风机叶轮4为离心式，其轴套40同轴地紧固于转轴3，第一盘面41、第二盘面42同轴地环绕轴套40呈旋转面形状，叶片43于第一盘面41和第二盘面42之间与二者联接；通风机叶轮4的进口覆盖转子轴向通风道12左端的开口，其出口通往定子轴向通风道51左端的开口。按上述设计，转子铁芯轴向通风道12、通风机叶轮4、定子铁芯轴向通风道51沿气流方向(箭头方向)依次大致对正，在电机内腔形成循环通道。

以下具体介绍本实施例3的工作原理和过程：

在电机运行时，通风机叶轮4高速旋转，其驱动气流通过机壳6内柱面与定子铁芯外柱面间的轴向通风道51到达电机内部另一端，同时气流会被机壳6内部的冷却水道冷却，气流到达电机内部另一端后在压力差的作用下通过转子铁芯的轴向通风道12回到通风机叶轮4低压进口处，通过通风机叶轮4内部后从出口通往机壳内柱面与定子铁芯外柱面间的轴向通风道51，如此往复，从而形成内部循环的风冷通道。转子铁芯轴向通风道所设有的锯齿有效增加了对流换热面积和表面传热系数，强化了转子内部与气流的对流换热效果，充分带走转子和永磁体的发热量，从而降低磁钢温度。

实施例3可对设计作出如下改进：

把通风机叶轮改成轴流式，相比离心式叶轮可在更大流量和更低压力的工作点有更高的效率，尤其适合有较大截面定、转子轴向通风道的较大功率电动机的情况。

以上是对本实用新型的描述而非限定，只要不违背本发明创造的思想，对本实用新型的各种不同实施例进行任意组合，均应当视为本实用新型公开的内容；在本实用新型的技术构思范围内，对技术方案进行多种简单的变形及不同实施例进行的不违背本发明创造的思想的任意组合，均应在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转子铁芯，其横截面为具有用于容置中心转轴的轴孔之圆周面，其特征在于：所述轴孔与圆周面边缘之间的转子铁芯部分设有若干沿轴向贯通的通风道，所述通风道横截面的边缘至少部分为非平整形状。

2.根据权利要求1所述的一种转子铁芯，其特征在于：所述非平整形状为锯齿形或波浪形。

3.根据权利要求2所述的一种转子铁芯，其特征在于：所述锯齿为三角形锯齿或矩形锯齿或梯形锯齿。

4.根据权利要求3所述的一种转子铁芯，其特征在于：所述三角形为等腰三角形。

5.根据权利要求4所述的一种转子铁芯，其特征在于：所述每一条分布有锯齿的边长度为d，所述等腰三角形的底边长为(1/20～1/5)d，所述每一条边上的所有等腰三角形腰长之和为s，且s:d＝2:1。

6.根据权利要求2到5任一项所述的一种转子铁芯，其特征在于：所述轴孔与圆周面边缘之间的转子铁芯部分还设有多个沿其轴向贯通的磁钢槽，所述磁钢槽沿转子铁芯横截面的圆心周向间隔地排布，每两个相邻的磁钢槽形成为V形；所述通风道的数量为多个且沿转子铁芯横截面的圆心周向间隔地排布，所述锯齿或波浪仅分布于通风道的横截面距离磁钢槽最近的边上。

7.一种转子，其特征在于，包括：

如权利要求6所述的转子铁芯；

永磁体，所述永磁体设置于所述磁钢槽内；

转轴，所述转轴安置于转子铁芯的轴孔；

端板，所述端板设置于转子铁芯的两端以压紧永磁体，所述端板设有和通风道相通的通孔。

8.根据权利要求7所述的一种转子，其特征在于：所述通孔截面的大小、形状和通风道相一致。

9.一种电机，其特征在于，包括：

设有冷却水道的机壳；

固定于机壳内腔的具有轴向通风道的定子；

覆盖机壳轴向两端的端盖；

如权利要求8所述的转子，该转子固定于转轴***且位于定子中间，转轴经轴承支承于端盖；

设置在机壳内腔与转子同轴旋转的通风机叶轮。

10.一种电动车，其特征在于：其使用如权利要求9所述的电机。

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