CN213879471U - 用于空气压缩机的永磁电机和相应的空气压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于空气压缩机的永磁电机(100)，该永磁电机至少包括：壳体(10)；布置在所述壳体(10)内部的定子(20)，该定子具有定子铁芯(21)和缠绕在所述定子铁芯(21)上的绕组(22)；转子(30)，该转子具有至少一个永磁体(31)并且配置成适于相对于所述定子(20)旋转；旋转轴(40)，该旋转轴与所述转子(30)抗扭转地连接并且借助至少一个端部贴靠在所述转子(30)上，其中，在所述旋转轴(40)中嵌入有至少一个热管(50)。还涉及一种相应的空气压缩机。能够有效地导出永磁体的热量。

Description

用于空气压缩机的永磁电机和相应的空气压缩机

技术领域

本实用新型涉及一种用于空气压缩机的永磁电机。本实用新型还涉及一种包括这种永磁电机的空气压缩机。

背景技术

空气压缩机广泛应用于各个领域，主要用于压缩空气。为了驱动空气压缩机，近年来越来越多地使用永磁电机，其具有高效率、高功率密度、体积小、调速范围宽等优点。

然而，由于永磁电机内部的绕组铜耗、定子铁耗和永磁体涡流损耗等，引起电机内部的发热量和热流密度的增加。当电机内部的热量不能被及时导出时，会引起电机内部热量的积累，从而导致电机、尤其是电机中的永磁体的温度过高，这会引起永磁体材料的退磁，由此严重地降低电机的效率，并且损害电机运行的安全性和使用寿命，甚至会导致电机烧毁等严重失效现象。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的在于提出一种改进的用于空气压缩机的永磁电机，该永磁电机能够将存在于永磁电机的永磁体处的热量快速和高效率地导出并且能够简单地和小重量地构型。本实用新型的目的还在于提出一种相应的空气压缩机。

根据本实用新型的第一方面，提供一种用于空气压缩机的永磁电机，该永磁电机至少包括：壳体；布置在所述壳体内部的定子；转子，该转子具有至少一个永磁体并且配置成适于相对于所述定子旋转；旋转轴，该旋转轴相对于所述转子抗扭转地布置并且借助至少一个端部贴靠在所述转子上，其中，在所述旋转轴中嵌入有至少一个热管。

相比于现有技术，根据本实用新型的用于空气压缩机的永磁电机能够利用嵌入在旋转轴中的热管通过在热管内部的工作介质的相变将永磁电机中的永磁体的热量从电机中导出，从而使得永磁体始终处于正常的运行温度范围中并且避免发生永磁体材料的退磁。由此明显提升了永磁电机的运行安全性和使用寿命。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述热管包括管壳和包含毛细多孔材料的吸液芯，和/或，所述热管分成蒸发段、绝热段和冷凝段，所述蒸发段相比于所述冷凝段更靠近所述永磁体，所述冷凝段至少部分地伸出所述旋转轴。

根据本实用新型的示例性实施方式，在所述热管的背离所述永磁体的端部处还设置有冷却件，所述冷却件构造为散热翅片。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述旋转轴构造有贯穿通孔并且所述热管经由该贯穿通孔直接贴靠在所述永磁体上。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述转子构造有用于接收所述热管的凹口并且所述热管伸入到所述凹口中。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述旋转轴构造有盲孔，所述热管以一个端部靠近所述永磁体的方式布置在所述盲孔中。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述永磁电机具有均匀布置在所述旋转轴中的多个热管，或者，所述永磁电机具有布置在所述旋转轴的中心处的仅一个热管。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述永磁体敷设在转子铁芯上，或者，所述永磁体嵌入在所述转子铁芯中，或者，所述永磁体一件式地构造。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述转子还具有轴套，所述永磁体和/或所述旋转轴形状锁合和/或力锁合地装入在所述轴套中；和/或，所述永磁电机还具有冷却空气通道，所述冷却空气通道通向所述热管；和/或，所述热管部分地伸入到所述永磁电机的周围环境中。

根据本实用新型的第二方面，提出一种空气压缩机，该空气压缩机包括根据本实用新型所述的永磁电机。

附图说明

下面，通过参看附图更详细地描述本实用新型，可以更好地理解本实用新型的原理、特点和优点。附图包括：

图1示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的用于空气压缩机的永磁电机的示意图；

图2示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的永磁电机的热管的详细视图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，而不用于限定本实用新型的保护范围。

图1示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的用于空气压缩机的永磁电机100的示意图。在此，出于概要性原因未示出空气压缩机。

如图1所示，永磁电机100包括壳体10、布置在壳体10内部的定子20和沿轴向方向装入在定子20径向内部的转子30，其中，在定子20和转子30之间存在气隙，并且转子30配置成适于在通电的情况下相对于定子20旋转。

在此，定子20具有定子铁芯21和缠绕在定子铁芯21上的绕组22。示例性地，将定子铁芯21和绕组22布置在硅灌封胶23中，所述硅灌封胶能够增强换热能力，即将绕组22的热量传递给示例性设置的水冷套24，所述水冷套与定子铁芯21接触并且配置成用于将定子20产生的热量导出。当然，也可以考虑本领域技术人员认为有意义的其它冷却装置，例如风扇。在此，所述硅灌封胶23还能够使定子20的定子铁芯21和绕组22免受灰尘、湿气、振动等的不利影响。

如图1所示，在定子20的径向内部布置有转子30，该转子具有至少一个永磁体31。在此，永磁体31能够根据需要以不同的形式构型。示例性地，至少一个永磁体31可以敷设在转子铁芯的周面上，所述转子铁芯通过叠置的硅钢片形成。此外，至少一个永磁体31也可以嵌入在转子铁芯周面中或者嵌入转子铁芯内部，在所述转子铁芯中设置有用于分别接收永磁体31的相应凹槽。此外，也可以考虑，永磁体31一件式地构造，即转子30在没有转子铁芯的情况下具有整体构造的永磁体31。在这里，通过定子20的绕组22在通电情况下产生的磁场和永磁体31的磁极的相互作用，使得永磁体31带动转子30相对于定子20旋转。

如图1所示，转子30与旋转轴40抗扭转地连接，该旋转轴40借助至少一个端部贴靠在转子30或者说永磁体31上。在此，示例性地，旋转轴40分成第一旋转轴和第二旋转轴，它们分别通过面向转子30的端部贴靠在永磁体31上，其中，第一旋转轴在远离永磁体31的端部处通过壳体10的端盖11封闭，其中，第二旋转轴在远离永磁体31的端部处与未示出的传动机构连接，该传动机构将转子30的旋转运动传递给空气压缩机的其它部件。然而，也可以考虑，在转子30中设置有贯穿开口，第一旋转轴和第二旋转轴能够经由所述贯穿开口彼此紧固连接。在此，为了引导旋转轴40的旋转并且减少旋转轴40与其它部件之间的摩擦，还分别在旋转轴40的端部处设置有旋转轴承41。

示例性地，转子30还具有轴套32，转子30的转子铁芯或者永磁体31布置在该轴套中。在此，永磁体31和旋转轴40能够形状锁合和/或力锁合地装入在所述轴套中，由此确保永磁体31和旋转轴40相对彼此不能扭转并且能够实现二者的轴向定位。此外，轴套32还能够保护旋转轴40并且避免旋转轴和轴孔之间的磨损。

如图1所示，在旋转轴40中嵌入有至少一个热管50，所述热管配置成通过在热管50内部的工作介质的相变实现热传导。热管50充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质，从而能够将永磁体31的热量快速传导出去。在此要指出，热管的导热能力超过任何已知金属的导热能力，因此能够实现非常高的热传导性。此外，热管50还具有重量轻的优点。关于热管50的详细描述参见下面对于图2的阐释。

示例性地，在旋转轴40中构造有贯穿通孔，热管50能够穿过该贯穿通孔直接贴靠在永磁体31上。由此能够使永磁体31的热量直接地、毫无阻碍地传递给热管50。

示例性地，在转子30或者说永磁体31中构造有用于接收热管50的凹口并且热管50能够经由旋转轴40的贯穿通孔部分地伸入到所述凹口中。由此能够增大热管50与永磁体30的接触面积，从而使得通过热管50的热传导性最大化。

示例性地，在旋转轴40中构造有盲孔并且热管50以一个端部靠近永磁体31的方式布置在该盲孔中。在这里，虽然在热管50和永磁体31之间存在部分的旋转轴材料，但是能够在满足充分的热传导性的情况下避免在热管50和永磁体31之间出现干涉或碰撞。

示例性地，也可以考虑，在旋转轴40中既构造有贯穿通孔也构造有盲孔，并且按照需要相应地将热管50装入在这些贯穿通孔和盲孔中。

示例性地，永磁电机100具有多个热管50，这些热管均匀地布置在旋转轴40中。示例性地，永磁电机100具有仅一个热管50，该热管布置在所述旋转轴的中心处。由此能够将永磁体31的热量均匀地导出并且避免在永磁体31中出现冷热不均的现象。

示例性地，永磁电机100还具有冷却空气通道60，该冷却空气通道通向热管50。通过冷却空气通道60能够借助冷却空气将通过热管50从永磁体31导出的热量带走。在此，可以考虑使用风扇来控制冷却空气通道60中的冷却空气流动。此外，还可以考虑，热管50部分地伸入到永磁电机100的周围环境中，从而由环境空气带走热管50从永磁体31导出的热量。为此，可以取消端盖11或者热管50延伸穿过设置在端盖11中的对应凹槽。

图2示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的永磁电机100的热管50的详细视图。

如图2所示，热管50示例性地由管壳51和包含毛细多孔材料的吸液芯52组成。在制造热管50时，在将管内抽成负压后灌充适量的工作介质，使得紧贴管内壁的吸液芯52的毛细多孔材料中充满工作介质，然后密封热管50。

在将热管50嵌入在旋转轴40中之后，在永磁电机100运行时，热量从永磁体31传递到热管50的面向永磁体31的端部上。当热管50的面向永磁体31的端部受热时，在蒸发段L1中的吸液芯52的毛细多孔材料中的工作介质吸收热量并且蒸发汽化，然后蒸汽在压差作用下沿蒸汽流动方向V向着热管50的背离永磁体31的端部流动。蒸汽在相比于蒸发段L1远离永磁体31的冷凝段L3中释放出热量并且冷凝成液体，该液体在吸液芯52中通过毛细作用沿液体流动方向L流回到蒸发段L1，其中，冷凝段L3至少部分地伸出旋转轴40，由此能够将蒸汽释放出的热量排出。在上述过程中能够实现热量从热管50的面向永磁体31的端部到热管50的背离永磁体31的端部的快速转移。在永磁电机100运行时，上述过程循环进行，直至热管50的两个端部的温度相同。

示例性地，在热管50的蒸发段L1和冷凝段L3之间还设置有绝热段L2，在该绝热段中不发生与外部的换热。在此，通过绝热段L2避免将热管50中的热量传递给轴套32，从而使得与轴套32接触的各个部件的温度保持稳定。

示例性地，在热管50的冷凝段L3或者说背离永磁体31的端部处还设置有冷却件53，所述冷却件示例性地构造为散热翅片。在此，所述散热翅片示例性地由金属组成并且能够增大换热面积，由此提高换热效率。在此，所述散热翅片的相应构型、如翅片高度、翅片间距、翅片数量等均能够按照应用情况适应性地调整。通过构造为散热翅片的冷却件53能够将热管50的热量快速地排出，从而始终保持热管50的蒸发段L1和冷凝段L3之间的较大的温度差，由此使得上述相变导热过程稳定循环地并且有效率地进行。此外，也可以考虑本领域技术人员认为有意义的其它冷却方式或者使用不同的冷却方式的组合。

前面对于实施方式的阐释仅在所述示例的框架下描述本实用新型。当然，只要在技术上有意义，实施方式的各个特征能够自由地相互组合，而不偏离本实用新型的框架。

对于本领域的技术人员而言，本实用新型的其它优点和替代性实施方式是显而易见的。因此，本实用新型就其更宽泛的意义而言并不局限于所示和所述的具体细节、代表性结构和示例性实施例。相反，本领域的技术人员可以在不脱离本实用新型的基本精神和范围的情况下进行各种修改和替代。

Claims (10)

1.一种用于空气压缩机的永磁电机(100)，其特征在于，所述永磁电机至少包括：

壳体(10)；

布置在所述壳体(10)内部的定子(20)；

转子(30)，所述转子具有至少一个永磁体(31)并且配置成适于相对于所述定子(20)旋转；

旋转轴(40)，所述旋转轴与所述转子(30)抗扭转地连接并且借助至少一个端部贴靠在所述转子(30)上，

其中，在所述旋转轴(40)中嵌入有至少一个热管(50)。

2.根据权利要求1所述的永磁电机(100)，其特征在于，

所述热管(50)包括管壳(51)和包含毛细多孔材料的吸液芯(52)；和/或

所述热管(50)分成蒸发段(L1)、绝热段(L2)和冷凝段(L3)，其中，所述蒸发段(L1)相比于所述冷凝段(L3)更靠近所述永磁体(31)，并且所述冷凝段(L3)至少部分地伸出所述旋转轴(40)。

3.根据权利要求1或2所述的永磁电机(100)，其特征在于，

在所述热管(50)的背离所述永磁体(31)的端部处还设置有冷却件(53)，所述冷却件(53)构造为散热翅片。

4.根据权利要求1或2所述的永磁电机(100)，其特征在于，

所述旋转轴(40)构造有贯穿通孔，所述热管(50)经由所述贯穿通孔直接贴靠在所述永磁体(31)上。

5.根据权利要求4所述的永磁电机(100)，其特征在于，

所述转子(30)构造有用于接收所述热管(50)的凹口，所述热管(50)部分地伸入到所述凹口中。

6.根据权利要求1或2所述的永磁电机(100)，其特征在于，

所述旋转轴(40)构造有盲孔，所述热管(50)以一个端部靠近所述永磁体(31)的方式布置在所述盲孔中。

7.根据权利要求1或2所述的永磁电机(100)，其特征在于，

所述永磁电机(100)具有均匀布置在所述旋转轴(40)中的多个热管(50)；或者

所述永磁电机(100)具有布置在所述旋转轴(40)的中心处的仅一个热管(50)。

8.根据权利要求1或2所述的永磁电机(100)，其特征在于，

所述永磁体(31)敷设在转子铁芯上；或者

所述永磁体(31)嵌入在所述转子铁芯中；或者，

所述永磁体(31)一件式地构造。

9.根据权利要求1或2所述的永磁电机(100)，其特征在于，

所述转子(30)还具有轴套(32)，所述永磁体(31)和所述旋转轴(40)适于形状锁合和/或力锁合地装入在该轴套中；和/或

所述永磁电机(100)还具有冷却空气通道(60)，所述冷却空气通道通向所述热管(50)；和/或

所述热管(50)部分地伸入到所述永磁电机(100)的周围环境中。

10.一种空气压缩机，其特征在于，所述空气压缩机包括根据前述权利要求中任一项所述的永磁电机(100)。

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