CN102007676B - 外转子型电机和外转子型轮毂电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种外转子型电机，该电机包括定子模块、定子、主冷却部、外转子和外壳。所述定子模块形成为具有封闭后部的圆柱形。所述定子模块安装在穿过其后部中心部的轴上。所述定子固定地安装在所述定子模块的外周面上。所述主冷却部设置在所述定子模块的内周面上，该主冷却部用于降低相应部分的温度。所述外转子可旋转地安装在所述定子的外部，并且所述外壳具有固定在所述外转子前周部上的圆周部分。

Description

外转子型电机和外转子型轮毂电机

技术领域

本发明涉及一种外转子型电机，更具体地，涉及一种新的具有冷却结构外转子型电机，冷却结构用于有效地冷却定子和转子。本发明还涉及一种采用这种冷却结构的外转子型轮毂电机。

背景技术

通常，根据供应给电机的电流的类型将电机分为直流电机或交流电机。此外，根据定子和转子的布置，电机还分为内转子型电机或外转子型电机。

内转子型电机布置为转子可旋转地安装在定子内部；而外转子型电机布置为转子可旋转地安装在定子的外部。

在上述各种类型的的电机中，外转子电机被应用于各种领域，如洗衣机的直接耦合电机、电动汽车的轮毂电机或类似的设备。

在上面提到的外转子型电机中，如果冷却效率增加，那么就可以改进轮毂电机的性能。然而，由于传统的轮毂电机冷却效率低，因此很难使电机效率最大化。

特别地，为了改进外转子型电机的性能，最有效的方法是提高该电机定子的冷却效率。然而，由于这种现有技术的外转子型电机适于使用在电机转子上形成通风开口的方法冷却定子，而通过这种方法获得的冷却效果不足以获得充分提高的电机性能。

此外，由于通风孔形成在汽车车轮轮辋安装的区域，当车辆跑动时引入定子内的外部的空气很少。这样，实际上的冷却效率低也是正常的。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术中的上述问题。本发明的一个目的是提供一种新的外转子电机，该电机能够获得优越的冷却性能，本发明还提供一种外转子型轮毂电机，这种轮毂电机中采用了与外转子电机相同的结构。

为了达到上述目的，本发明提供一种外转子电机，该外转子电机包括：定子模块，该定子模块形成为具有封闭后端的圆柱形，定子模块安装在穿过该定子模块后端的中心部分的轴上；定子，该定子固定地安装在所述定子模块的外圆周面上；主冷却部，该主冷却部设在定子模块的内周面上，以降低相应部分的温度；外转子，该外转子可旋转地安装在所述定子的外部；和外壳，该外壳具有固定在所述外转子前圆周部上的圆周部分和可旋转地安装在所述轴上的内部部分。

主冷却部包括一个或多个沿定子模块的内圆周面隐性(recessively)形成的槽，所述的槽以多个的形式沿轴向方向形成在所述定子模块的内圆周面上，或按螺旋形形成在所述定子模块的内圆周面上。

此外，槽的内壁表面上形成有凹凸部。

外转子型电机还包括设置在外转子的外圆周面上的辅助冷却部，该辅助冷却部用于和外部空气进行热交换。

辅助冷却部包括一个或多个沿所述外转子外圆周面隐性形成的槽，该槽以螺旋形在所述外转子的外圆周面上形成有多个。

此外，定子的后表面上形成有多个第一通风孔，该多个第一通风孔用于允许所述定子模块的内部空间和所述定子模块的外部相通。

所述外壳上形成有多个第二通风孔，该多个第二通风孔用于允许所述定子模块的内部空间与外壳的外部相通。

所述定子模块中形成有流体流通道，用于引导流体，例如制冷剂、水或气体，并且流体流通道与冷却设备相通，该冷却设备用于冷却制冷剂或流体并随后供应该制冷剂或流体。

外转子型电机还包括内壳，该内壳具有固定在外转子的后圆周上的圆周部分和由所述定子模块可旋转地支撑的内部部分。

此外，沿定子模块的后圆周上沿圆周方向上形成有接收槽，并且在所述内壳的内部部分上突出形成有接收突起，该接收突起容纳并支撑在所述接收槽中。

外转子型电机还包括容纳于接收槽内的密封件，当接收突起容纳于接收槽时，该密封件用于密封接收槽和接收突起之间的间隙。

根据本发明的另一方面，还提供一种外转子型轮毂电机，包括：定子模块，该定子模块形成为具有封闭后端的圆柱形，定子模块安装在穿过该定子模块后端的中心部分的轴上；定子，该定子固定地安装在定子模块的外圆周面上；主冷却部，该主冷却部设在定子模块的内周面上，以降低相应部分的温度；外转子，该外转子可旋转地安装在定子的外部；和外壳，该外壳具有固定在外转子前圆周部上的圆周部分和可旋转地安装在轴上的内部部分。，其中，外壳固定连接于车轮，并且所述轴与车身连接。

轴通过转向节(knuckle)与车身连接。

轴与转向节形成为一体。

上述本发明所述的外转子型电机具有以下各种优势：

首先，由于本发明所述的外转子型电机不需要附加的冷却装置，其优势在于，这样可以简化外转子型电机的整体结构，并能减轻使用外转子型电机的商品的重量。

第二，由于本发明所述的外转子型电机设有用于冷却定子的冷却部，增强了冷却定子的冷却效果。因此，其优势在于，这样可以增强电机的性能。

特别地，上述冷却部具有最简单的结构，能获得最大的冷却效果，并且还能得到轻质量的电机。

第三，由于本发明所述的外转子型电机可以获得优越的冷却效率和稳定操作，当将这些特征应用于轮毂电机时也是有利的。

第四，根据本发明所述的外转子型电机，由于冷却结构形成在外转子的外圆周面上，其优势在于，电机的性能能显著增加。

第五，根据本发明所述的外转子型电机，由于冷却液由外加冷却设备提供然后使之流过定子模块，其优势在于，能够获得优越的冷却效果的同时增强电机的性能。

附图说明

通过下述详细描述并结合附图，将能更明白地理解本发明的上述和其他目的、特征以及优势。其中：

图1是用于描述本发明的第一实施例所述外转子型电机外部构造的透视图；

图2是用于描述第一实施例所述的外转子型电机内部机构的局部剖视图；

图3是用于描述第一实施例所述的外转子型电机内部结构的剖视图；

图4是用于描述本发明所述的第二实施例中的外转子型电机的内部结构的剖视图；

图5是展示第一实施例所述的外转子电机作为轮毂电机并应用在汽车车轮中的一个状态的局部剖切透视图；

图6是展示第一实施例所述的外转子型电机作为轮毂电机并应用在汽车车轮中的一个状态的剖视图；和

图7和8是用于描述将第一实施例所述的外转子型电机作为轮毂电机，并使用转向节将其连接的剖视图。

具体实施方式

下文中，将参考图1至图4详细描述本发明所述的外转子型电机的一个优选实施例。

根据本发明第一个实施例所述的外转子型电机(下文中，称之为“电机”)包括定子模块100，定子200，主冷却部300，外转子400和外壳500。

下面详细描述每个部件。

首先，定子模块100是电机内部主体的一部分，且为后表面封闭的圆柱形。

这时，轴110穿过定子模块100的内部中心部到达定子模块100后端，以固定地安装在定子模块100的后端上，并且轴110的后部固定地安装在电机安装的物体上。

接下来，定子200是接受外部电能供应并产生电磁力的零件，并且定子200沿定子模块100的外圆周面固定地安装。

然后，主冷却部300是能降低定子模块100的温度的零件，并通过降低定子100的温度使得定子200温度降低，从而提高电机性能。

前面提到的主冷却部300设在定子模块100的内圆周面上。特别地，本发明实施例中的主冷却部300包括槽310，该槽310沿定子模块100的内圆周面隐性地形成。

当然，主冷却部300可以包括从定子模块100内圆周面上突出形成的突出部。然而，这样电机的重量可能会增加，而且减少了形成在定子模块100内圆周面上的流动通道，从而不能显著提高实质的冷却性能。

相应地，优选地，主冷却部300可以包括槽310以减轻电机的总体重量，并能确保有足够的空气流动空间。

特别地，本发明第一实施例提出槽310可以以多个的形式沿定子模块100的轴向形成在定子模块100的内圆周面上，这样能进一步提高热交换性能。很明显，槽310可以形成为连接定子模块100的内圆周面前部与后部的螺旋形。

此外，更优选地，槽310的内壁表面上形成有凹凸部(未图示)。这是因为槽310将与外部空气接触的表面区域被最大化，这样就能通过槽310获得更强化的热交换性能。这时，凹凸部可以通过多种方式形成，例如，通过额外形成多个突起，形成粗糙的内壁表面，或这形成总体的、重复的凹坑和突起。

接下来，外转子400是和定子200一起用于组成电机的零件，并且外转子400可旋转地安装在定子200的外部。

此时，外转子400包括圆柱转子框410和沿转子框410内周面安装的多个磁体420。

特别地，在本发明的第一实施例中，在转子400的转子框410的外周面上还设置有辅助冷却部430。

此时，辅助冷却部430包括沿转子框410周向内凹地形成在转子框410的外周面上的槽431。此处，在转子框410上可以由多个槽431，也可以是一个螺旋形的槽431。

如上所述辅助冷却部430用于增加关于外转子400的热交换区，从而提高电机的冷却性能，并提高电机的效率。此外，辅助冷却部能够减轻转子框410的重量，从而减轻电机的整体重量。

当然，如同主冷却部300的槽410的内壁表面，更优选地，辅助冷却部430的槽431的内壁表面也形成有凹凸部以提高冷却性能。

接下来，外壳500是用于可旋转地支撑外转子400的零件。外壳的圆周部分固定在外转子400的前圆周部，且外壳500的内部部分可旋转地安装在轴110上。

此处，外壳500的内部部绕定子200和定子模块100的前表面形成，并且外壳的中间部形成有毂510，该毂510围绕轴110并被轴110支撑。

此时，在毂510的内圆周面和轴110的外圆周面之间安装有多个轴承520和530，这样毂510可以关于轴110平稳地旋转。

同样，在本发明第一实施例中，用于允许定子模块100内部空间与外壳500的外部相通的多个第一通风孔540形成在外壳500上定位定子模块100的内部空间的部分上。

多个第一通风孔540将允许电机外部的空气引入定子模块100的内部空间，或在外转子旋转时允许定子模块100内部空间里的空气从电机内流出，从而可以进一步提高冷却效率。

此外，在本发明第一实施例中，进一步在前文中的定子模块100的后表面上还形成有多个第二通风孔120，多个第二通风孔120用于允许定子模块100的内部空间与电机的外部相通。

连同前面第一通风孔540，第二通风孔120允许空气被平滑地引入或流出，因此，导致对电机的定子200冷却效率最大化。

此时，第一通风孔540和第二通风孔120可以形成为多种形状。例如，所有的第一通风孔540和第二通风孔120可以可以形成为圆形或椭圆形或多边形。当然，最优选地，每个孔540和120的形状应当使空气即使是在外壳500转动时也能被平滑地引入和流出。

同时，根据本发明第一实施例，电机还包括内壳600。

内壳600是用于在外转子400旋转时更稳定地支撑外转子并阻止多种杂质被引入定子200的零件。

内壳600形成为具有内部部分开放的环形。内壳600形成为具有固定在外转子400的后圆周部上的圆周部分和可旋转地支撑于定子模块100的内部部分。

此时，在定子模块100的后圆周部的圆周方向上形成有接收槽130，并且在内壳600的内部上突出形成有容纳于并支撑于接收槽130的接收突起610。

特别地，当接收突起容纳在接收凹槽中时，为了封闭接收槽130容纳接收突起610二者之间的缝隙，在接收槽130内设有密封件131。密封件131可以包括润滑油或者粘性较大的油。设置密封材料131是为了阻止湿气和各种杂质通过接收槽130和接收突起610之间的间隙被引入。

在下文中，将描述上述本发明第一实例所述的电机的操作。

首先，如果给电机供电，定子200产生的电磁力将转动外转子400的转子框410。

此时，转子框410连接在外壳500和内壳600上，且外壳500的毂510可旋转地安装在轴110上。此外，内壳600的接收突起610容纳于定子模块100的接收槽130。考虑到前文所述，转子框410在被轴110和定子模块100支撑的同时被外壳500和内壳600旋转。

特别地，在一连串上述过程中，电机外部的空气通过形成在外壳500上的第一通风孔被引入定子模块100的内部空间。随后，被引入的空气通过定子模块100的内部空间，然后继续通过形成在定子模块100后表面的第二通风孔120和内壳600e的内侧的开口，并且最终流出到电机的外部。

此时，通过第一通风孔540被引入定子模块100的内部空间的空气通过形成在定子模块100内圆周面上的主冷却部300与定子模块100产生热交换，从而降低定子模块100的温度。相应地，由于定子200的温度也被降低从而提高了电机的性能。

此外，在外转子400旋转时，外转子通过形成在转子框外周面的辅助冷却部与外部空气产生热交换从而降低转子框的温度，因此防止了外转子温度升高影响定子200温度升高的问题。

同时，图4描述根据本发明第二实施例所述的外转子型电机的结构。

本发明的第二实施例将提高对定子200的冷却效率，并使用附加冷却设备700作为冷却循环显著降低定子模块100的温度。

就是说，在沿着邻近主冷却部300的部分的定子模块100上形成有用于引导流体流(如制冷剂、水或气体)的流体通道140，并且流体通道140设定为与冷却设备700相通，冷却设备700冷却制冷剂或流体并随后供应该制冷剂或流体。

此时，考虑到定子模块100处于固定状态，定子模块100可以通过各种管710(如制冷管)与冷却设备700相连。

此外，图5至8显示了一个实施例，在该实施例中，根据本发明第一实施例中的外转子型电机被用作用于燃料电池车辆的轮毂电机。

就是说，当根据本发明第一实施例中的外转子型电机被用作轮毂电机的情况下，外壳500固定地与轮20的轮辋21结合，如图5和图6所示。此时，轮20的轮胎22沿轮毂电机的外转子400的外圆周部安装。

此外，如图7和图8所示，轴110的后表面通过转向节30固定在车身(未示出)上。

此时，转向节30与轴110之间的连接可以通过多种方法实现。

例如，转向节30可以通过焊接，或通过热装法或如图7中使用销或栓与驱动轴连接。可选地，如图8所示，转向节30可以通过模铸的方法与驱动轴110形成为一体。

同时，将驱动轴连接到车身上的结构并不是必须按所述的那样通过转向节30获得。

例如，轴110的后表面可以直接固定在车身上，或轴110可以通过附加法兰固定在车身上。构造可以根据车辆的用途变化。优选地，采取与车辆用途相适应的结构。

相应地，如果轮毂电机运行，由外转子400的旋转而导致的外壳500的旋转会使轮辋21转动，并且，相应地，导致轮20滚动。在轮20滚动的过程中，轮毂电机外部的空气重复地被引入然后通过形成在轮20的轮辋21上的开口从轮毂电机的内部空间流出，这样空气与主冷却部300产生热交换，从而降低定子200的温度。

Claims (12)

1.一种外转子型电机，该外转子型电机包括：

定子模块，该定子模块形成为具有封闭的后端的圆柱形，所述定子模块安装在穿过该定子模块的后端的中心部分的轴上；

定子，该定子固定安装在所述定子模块的外圆周面上；

主冷却部，该主冷却部设置在所述定子模块的内圆周面上，以降低相应部分的温度，所述主冷却部包括一个或多个沿所述定子模块的内圆周面隐性形成的槽，所述槽以多个的形式沿轴向方向形成在所述定子模块的内圆周面上，或以螺旋形形成在所述定子模块的内圆周面上；

外转子，该外转子可旋转地安装在所述定子的外部；和

外壳，该外壳具有固定在所述外转子的前圆周部上的圆周部分和可旋转地安装在所述轴上的内部部分。

2.根据权利要求1所述的外转子型电机，其中，所述槽的内壁表面上形成有凹凸部。

3.根据权利要求1所述的外转子型电机，其中，该外转子型电机还包括设置在所述外转子的外圆周面上的辅助冷却部，该辅助冷却部用于与外部空气进行热交换，所述辅助冷却部包括一个或多个沿所述外转子的外圆周面隐性形成的槽，该槽以螺旋形在所述外转子的外圆周面上形成有多个。

4.根据权利要求1所述的外转子型电机，其中，所述定子模块的后表面上形成有多个第一通风孔，该多个第一通风孔用于允许所述定子模块的内部空间和所述定子模块的外部相通。

5.根据权利要求4所述的外转子型电机，其中，所述外壳形成有多个第二通风孔，该多个第二通风孔用于允许所述定子模块的内部空间与所述外壳的外部相通。

6.根据权利要求1所述的外转子型电机，其中，所述定子模块中形成有流体流通道，以引导流体，并且所述流体流通道与冷却设备相通，该冷却设备用于冷却制冷剂或流体并随后供应该制冷剂或流体。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的外转子型电机，其中，该外转子型电机还包括内壳，该内壳具有固定在所述外转子的后圆周上的圆周部分和由所述定子模块可旋转地支撑的内部部分。

8.根据权利要求7所述的外转子型电机，其中，在所述定子模块的后圆周上沿圆周方向形成有接收槽，并且在所述内壳的内部部分上突出形成有接收突起，该接收突起容纳并支撑在所述接收槽中。

9.根据权利要求8所述的外转子型电机，该外转子型电机还包括容纳于所述接收槽中的密封件，当所述接收突起容纳在所述接收槽中时，该密封件用于密封所述接收槽和所述接收突起之间的间隙。

10.一种外转子型轮毂电机，该外转子型轮毂电机包括：

定子模块，该定子模块形成为具有封闭的后端的圆柱形，所述定子模块安装在穿过该定子模块的后端的中心部分的轴上；

定子，该定子固定安装在所述定子模块的外圆周面上；

主冷却部，该主冷却部设置在所述定子模块的内圆周面上，以降低相应部分的温度；

外转子，该外转子可旋转地安装在所述定子的外部；和

外壳，该外壳具有固定在所述外转子的前圆周部上的圆周部分和可旋转地安装在所述轴上的内部部分；

其中，所述外壳固定连接于车轮，并且所述轴与车身连接。

11.根据权利要求10所述的外转子型轮毂电机，其中，所述轴通过转向节与所述车身连接。

12.根据权利要求11所述的外转子型轮毂电机，其中，所述轴与所述转向节形成为一体。

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