CN104821669A - 定子通风回路式永磁电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了定子通风回路式永磁电机，它涉及电机领域。本发明为了解决现有永磁电机定子铁心、定子绕组温度过高，冷却效果差以及它们沿轴向温升分布不均衡的问题。将原有实心定子铁心内部开设有阶梯形轴径向通风道，轴径向通风道位于定子齿的中心线处，并且径向通风道与相应的轴向通风道彼此连通。在同一定子齿上，径向通风道和轴向通风道分别沿轴向方向和径向方向均匀地排布，齿压板安装在定子铁心的端部，离心式风扇安装在支撑筋的端部，散热翅片与端盖连接，水管埋置在端盖和机座内部。本发明结构简单，方便可行，克服了定子区域发热严重的缺点，节省了定子铁心的材料，降低了成本，有利于永磁电机内部各构件冷却效能的改进。
Description
技术领域
本发明涉及定子通风回路式永磁电机，属于电机领域。
背景技术
永磁电机具有体积小，重量轻，结构简单和效率高等优点，它已经在日常生活，国防工业和农业等方面得到了广泛的应用。然而，随着永磁电机的容量逐渐增加，永磁电机内定子铁心，定子绕组以及永磁体等构件的损耗将明显增大，导致永磁电机内这些构件的温度急剧增加。在严重的情况下，过高的温度会导致定子绕组绝缘击穿和永磁体退磁等问题，严重地影响到永磁电机的安全稳定运行。
现有的大型永磁电机定子采用实心结构，其定子铁心和定子绕组的损耗较高和通风冷却效果较差，导致了永磁电机定子铁心和定子绕组的温度偏高，极容易超出定子绕组绝缘材料的温升极限，威胁到永磁电机的安全稳定运行。此外，较高的定子铁心和定子绕组温度限制了永磁电机向更大容量发展，因此，需要采用更有效地冷却技术来改善永磁电机定子区域的散热能力，将永磁电机主要发热构件的温度限制在允许的温度范围内。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的定子通风回路式永磁电机，以解决由于定子铁心和定子绕组损耗高和通风冷却效果差而导致定子铁心和定子绕组温度过高的问题，可以有效地提升定子铁心和定子绕组的冷却效果。
本发明的定子通风回路式永磁电机，它包含定子铁心、定子阶梯形轴径向通风道、定子绕组、齿压板、离心式风扇、永磁体、支撑筋、散热翅片、水管、端盖、机座和护套。永磁电机的定子铁心由定子齿和定子轭组成。定子铁心内部阶梯形轴径向通风道由径向通风道和与其连通的轴向通风道组成。定子绕组由定子端部绕组和定子直线段绕组组成。将原有实心定子铁心内部开设有阶梯形轴径向通风道，轴径向通风道位于定子齿的中心线处，并且径向通风道与相应的轴向通风道彼此连通。在同一定子齿上，径向通风道和轴向通风道分别沿轴向方向和径向方向均匀地排布，齿压板安装在定子铁心的端部，离心式风扇安装在支撑筋的端部，散热翅片与端盖连接，水管埋置在端盖和机座内部。定子铁心内部开设有的径向通风道和相应的轴向通风道的截面均为圆形，此圆形截面的直径D需要根据永磁电机的容量以及定子齿宽来确定，直径D取值范围为6 mm至12 mm。
作为优选，所述的径向通风道和相应的轴向通风道的截面均为正方形，正方形截面的边长A需要根据永磁电机的容量以及定子齿宽来确定，边长A取值范围为6 mm至12 mm。
作为优选，所述的径向通风道和相应的轴向通风道的截面为正方形或者为圆形。正方形截面的轴径向通风道和圆形截面的轴径向通风道沿径向方向交替排布。正方形截面的轴径向通风道的边长A和圆形截面的轴径向通风道的直径D需要根据永磁电机的容量以及定子齿宽来确定，边长A和直径D取值范围均为6 mm至12 mm。
作为优选，所述的定子齿位置处轴径向通风道的数量增加一倍，并保持在定子轭位置处的轴径向通风道的数量不变。这样可以更加合理地分配永磁电机内部冷却流体的流量，使得冷却流体带走更多的发热严重的定子齿和定子直线段绕组的热量。
本发明的优点：本发明利用永磁电机定子铁心内部开设有的轴径向通风道，形成“L”形通风回路式冷却结构，在不改永磁电机原有运行性能的基础上，能够确保永磁电机定子铁心内部具有较高的流体速度以及定子铁心表面有较大的散热系数。增强了永磁电机内定子铁心和定子绕组的冷却效果，降低了定子铁心和定子绕组的最高温度，有效地减小了定子区域沿轴向方向的温差。同时，还可以提高冷却流体对温度较高的定子端部绕组的散热能力。该发明具有结构简单，便于实现，节省材料和降低成本的优点。
附图说明：
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1为本发明的轴向剖视图；
图2为本发明的圆周方向局部剖视图。
图中：1-定子铁心；2-定子阶梯形轴径向通风道；3-定子绕组；4-齿压板；5-离心式风扇；6-永磁体；7-支撑筋；8-散热翅片；9-水管；10-端盖；11-机座；12-护套。
具体实施方式：
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1和图2所示，本具体实施方式采用以下技术方案：它包含定子铁心1、定子阶梯形轴径向通风道2、定子绕组3、齿压板4、离心式风扇5、永磁体6、支撑筋7、散热翅片8、水管9、端盖10、机座11和护套12。永磁电机的定子铁心1由定子齿1-1和定子轭1-2组成。定子铁心1内部阶梯形轴径向通风道2由径向通风道2-1和与其连通的轴向通风道2-2组成。定子绕组3由定子端部绕组3-1和定子直线段绕组3-2组成。将原有实心定子铁心1内部开设有阶梯形轴径向通风道2，轴径向通风道2位于定子齿1-1的中心线处，并且径向通风道2-1与相应的轴向通风道2-2彼此连通。在同一定子齿1-1上，径向通风道2-1和轴向通风道2-2分别沿轴向方向和径向方向均匀地排布，齿压板4安装在定子铁心1的端部，离心式风扇5安装在支撑筋7的端部，散热翅片8与端盖10连接，水管9埋置在端盖10和机座11内部。定子铁心1内部开设有的径向通风道2-1和相应的轴向通风道2-2的截面均为圆形，此圆形截面的直径D需要根据永磁电机的容量以及定子齿宽来确定，直径D取值范围为6 mm至12 mm，本实施例取为8 mm。
进一步的，所述的径向通风道2-1和相应的轴向通风道2-2的截面均为正方形，正方形截面的边长A需要根据永磁电机的容量以及定子齿宽来确定，边长A取值范围为6 mm至12 mm，本实施例取为8 mm。
进一步的，所述的径向通风道2-1和相应的轴向通风道2-2的截面为正方形或者为圆形。正方形截面的轴径向通风道和圆形截面的轴径向通风道沿径向方向交替排布。正方形截面的轴径向通风道的边长A和圆形截面的轴径向通风道的直径D需要根据永磁电机的容量以及定子齿宽来确定，边长A和直径D取值范围均为6 mm至12 mm，本实施例取边长A为8 mm以及直径D为8 mm。
进一步的，所述的定子齿1-1位置处轴径向通风道的数量增加一倍，并保持在定子轭1-2位置处的轴径向通风道2的数量不变。这样可以更加合理地分配永磁电机内部冷却流体的流量，使得冷却流体带走更多的发热严重的定子齿1-1和定子直线段绕组3-2的热量。
具体的冷却流体由原来的定子铁心1内表面周围流动，改变为定子铁心1内表面周围流动以及从定子铁心1内部径向通风道2-1和轴向通风道2-2中流动。定子轴径向通风道2内的冷却流体参与了永磁电机内部密闭式冷却流体的循环，有效地提高了冷却流体对定子铁心1和定子直线段绕组3-2的冷却效果，并且从定子轴向通风道2-2流出的冷却流体还可以有效地冷却温度过高的定子端部绕组3-1，使得定子端部绕组3-1的温度明显地降低。该定子通风回路式结构可以有效地降低定子铁心和定子绕组的温度，节省了定子铁心1的材料，降低了成本，为优化永磁电机的通风冷却结构提供了依据。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.定子通风回路式永磁电机，其特征在于：它包含定子铁心（1）、定子阶梯形轴径向通风道（2）、定子绕组（3）、齿压板（4）、离心式风扇（5）、永磁体（6）、支撑筋（7）、散热翅片（8）、水管（9）、端盖（10）、机座（11）和护套（12）；永磁电机的定子铁心（1）由定子齿（1-1）和定子轭（1-2）组成；定子铁心（1）内部阶梯形轴径向通风道（2）由径向通风道（2-1）和与其连通的轴向通风道（2-2）组成；定子绕组（3）由定子端部绕组（3-1）和定子直线段绕组（3-2）组成；将原有实心定子铁心（1）内部开设有阶梯形轴径向通风道（2），轴径向通风道（2）位于定子齿（1-1）的中心线处，并且径向通风道（2-1）与相应的轴向通风道（2-2）彼此连通；在同一定子齿（1-1）上，径向通风道（2-1）和轴向通风道（2-2）分别沿轴向方向和径向方向均匀地排布，齿压板（4）安装在定子铁心（1）的端部，离心式风扇（5）安装在支撑筋（7）的端部，散热翅片（8）与端盖（10）连接，水管（9）埋置在端盖（10）和机座（11）内部；定子铁心（1）内部开设有的径向通风道（2-1）和相应的轴向通风道（2-2）的截面均为圆形，此圆形截面的直径D需要根据永磁电机的容量以及定子齿宽来确定，直径D取值范围为6 mm至12 mm。
2.根据权利要求1所述的定子通风回路式永磁电机，其特征在于：所述的径向通风道（2-1）和相应的轴向通风道（2-2）的截面均为正方形，正方形截面的边长A需要根据永磁电机的容量以及定子齿宽来确定，边长A取值范围为6 mm至12 mm。
3.根据权利要求1所述的定子通风回路式永磁电机，其特征在于：所述的径向通风道（2-1）和相应的轴向通风道（2-2）的截面为正方形或者为圆形，正方形截面的轴径向通风道和圆形截面的轴径向通风道沿径向方向交替排布；正方形截面的轴径向通风道的边长A和圆形截面的轴径向通风道的直径D需要根据永磁电机的容量以及定子齿宽来确定，边长A和直径D取值范围均为6 mm至12 mm。
4.根据权利要求1所述的定子通风回路式永磁电机，其特征在于：所述的定子齿（1-1）位置处轴径向通风道的数量增加一倍，并保持在定子轭（1-2）位置处的轴径向通风道（2）的数量不变。
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