CN104868656A - 永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁电机，它包括定子(1)和转动配合在定子(1)内的转子(3)，其特征在于：所述转子(3)内设有导热管(4)，所述转子(3)上设有随转子(3)转动从而形成用于供给导热管(4)冷却风的送风机构(6)，所述送风机构(6)与导热管(4)的一端相连通，且所述送风机构(6)与转子(3)固定。本发明提供一种不仅可以对于电机的热集中区域进行冷却从而降低电机温度，而且外部的辅助冷却设备少的永磁电机。

Description

永磁电机

技术领域

本发明涉及电机的技术领域，具体地是一种永磁电机。

背景技术

电机作为一种重要的动力设备，其在各个技术领域的应用是极为广泛的，而随着工业技术的发展，电机的输出功率也随之增大，目前已经发展出来各种各样的高功率永磁电机，但是随着电机输出功率的增大，其伴随而产生的转子高速转动带来的高温问题也同时成为了行业内制约电机发展的难题。以现有的一种高功率密度永磁电机为例，由于所述的电机体积小、材料利用率高、动态响应好，而且效率高、功率因数高。因此，在分布式发电系统、飞轮储能系统、航空航天、高速磨床、混合动力汽车、船舶、纺织、空调或冰箱的离心式压缩机等领域，以及在军用车辆、坦克、飞机以及陆海边防、移动电源供给等军工领域均具有优势和良好的应用前景。

但是上述的高功率密度永磁电机较常规电机的热负荷大幅度增加，同时电机单位体积的损耗和工作温升显著增大，对永磁体的工作性能和工作寿命影响加剧。特别是在定子端部绕组热集中区域和转子上易出现高温点，现有的高功率密度电机的常采用定子侧密闭油冷，定子外侧水套冷和开启式风冷等方式进行冷却，但这些冷却系统设计对转子的散热效果不佳。

例如专利申请号为201180058257.7的电机冷却系统，其通过电机内转子与定子的间隙进行冷却，并配合外部的冷却液。不仅增加了较多的辅助设备，导致电机系统设备结构复杂，生产成本和维护成本高，而且其冷却仅仅依靠转子与定子之间的间隙，因此冷却效果不佳。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种不仅可以对于电机的热集中区域进行冷却从而降低电机温度，而且外部的辅助冷却设备少的永磁电机。

本发明所采取的技术方案是：提供一种永磁电机，它包括定子和转动配合在定子内的转子，其特征在于：所述转子内设有导热管，所述转子上设有随转子转动从而形成用于供给导热管冷却风的送风机构，所述送风机构与导热管的一端相连通，且所述送风机构与转 子固定。

采用以上结构后，本发明的永磁电机与现有技术相比具有以下优点：1)不需要外加辅助设备产生冷却空气压力，简化了系统外设组件；2)热导管传热性能好，且直接被流经的空气冷却，散热效果大大增加；3)电机正常工作时，热导管和转子一起同步运行，不会产生附加涡流损耗，对现有电机电磁性能影响较小。

作为优选，所述所述送风机构包括底板、盖板和设于盖板与底板之间的多个风叶，全部的风叶沿转子轴线的周向均匀分布，且全部风叶沿转子转动的方向弯曲形成弧形结构，所述底板与转子固定，盖板与底板固定，风叶的两端分别与盖板和底板固定，且任意相邻两个风叶与底板和盖板合围形成风道，底板上设有用于连通风道和导热管的通孔。

作为一种改进，所述送风机构为两个，两个送风机构分别设于导热管的两端，且两个送风机构的风叶在转子轴线的横截面上的投影的弯曲方向相反。

作为另一种改进，所述送风机构为两个，两个送风机构分别设于导热管的两端，且两个送风机构的风叶在转子轴线的横截面上的投影的弯曲方向相同，所述转子上设有用于将导热管内的空气排出的排风通道。

进一步地，所述的排风通道是指，所述转子上设有用于驱动转子转动的转轴，转子套于转轴上，转轴内设有主气管，主气管通过若干支管与导热管的侧壁相连通。

作为优选，所述导热管的数量与各送风机构上的风道数量相同，全部导热管沿转子轴线的周向均匀分布，各导热管分别与各自对应的风道相连通。

进一步地，所述的永磁电机还包括机壳，所述转子、定子和送风机构均设于机壳内，所述转轴两端分别与机壳转动配合，所述转子的两端与机壳内壁之间分别合围形成第一腔室和第二腔室，所述机壳的侧壁上对应于各腔室分别设有若干进气孔。

附图说明

图1是本发明的永磁电机的结构示意图。

图2为图1的A-A’剖视图。

图3为图1的B-B’剖视图。

图4为图1的C-C’剖视图。

图5为图1中左侧送风机构的底板和风叶部分的左视图。

图6为图5的A-A’剖视图。

图7为图1中左侧送风机构的底板和风叶部分的右视图。

图8为图1中左侧送风机构的盖板部分的左视图。

图9为图8的A-A’剖视图。

图10为图1中右侧送风机构的底板和风叶部分的右视图。

图11为图10的A-A’剖视图。

图12为图1中右侧送风机构的底板和风叶部分的左视图。

图13为图1中右侧送风机构的盖板部分的右视图。

图14为图13的A-A’剖视图。

图15为左端盖左视图。

图16为右端盖右视图。

图17是本发明的永磁电机的带有排风通道的另一种结构示意图。

图18为图17的A-A’剖视图。

图19为图17的B-B’剖视图。

图20为图17的C-C’剖视图。

图21为右侧送风机构的底板和风叶部分的右视图。

图22为图21的A-A’剖视图。

图23为带有右进气孔的右端盖右视图。

图24为带有支管的导热管俯视图及其局部放大图。

图25为带有铁心通风孔的转子水平切面仰视图。

图26为带有铁心通风孔的转子水平切面俯视图。

图27为带有连接孔的转轴水平切面仰视图。

图28为带有连接孔的转轴水平切面俯视图。

其中，1、定子，2、定子绕组，3、转子，3-2、铁心通风孔，4、导热管，4-1、支管，5、机壳，6、送风机构，6-1、底板，6-2、盖板，6-3-1、第一螺纹孔，6-3-2、第二螺纹孔，6-4、风叶，6-5、通孔，7-1、左端盖，7-1-1、左进气孔，7-2、右端盖，7-2-1、右进气孔，7-2-2、右出气孔，8、永磁体，9、转轴，9-1-1、第一主气管，9-1-2、第二主气管，9-2、连接孔。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明中送风机构6为两个时，为了区分两个送风机构，故此如附图1或附图17所示，左侧送风机构标记为6，右侧送风机构标记为61。

如图所示，本发明提供一种永磁电机，它包括定子1和转动配合在定子1内的转子3， 其特征在于：所述转子3内设有导热管4，所述转子3上设有随转子3转动从而形成用于供给导热管4冷却风的送风机构6，所述送风机构6与导热管4的一端相连通，且所述送风机构6与转子3固定。

所述送风机构6包括底板6-1、盖板6-2和设于盖板6-2与底板6-1之间的多个风叶6-4，全部的风叶6-4沿转子3轴线的周向均匀分布，且全部风叶6-4沿转子3转动的方向弯曲形成弧形结构，所述底板6-1与转子3固定，盖板6-2与底板6-1固定，风叶6-4的两端分别与盖板6-2和底板6-1固定，且任意相邻两个风叶6-4与底板6-1和盖板6-2合围形成风道，底板6-1上设有用于连通风道和导热管4的通孔6-5。

作为一种改进方案，如图1所示，所述送风机构6为两个，两个送风机构6分别设于导热管4的两端，且两个送风机构6的风叶6-4在转子3轴线的横截面上的投影的弯曲方向相反。即左侧送风机构6朝导热管4送风，另一侧送风机构61从导热管4内抽风，由此达到导热管4内的最佳通风冷却效果。

作为另一种改进方案，如图17所示，所述送风机构6为两个，两个送风机构6分别设于导热管4的两端，且两个送风机构6的风叶6-4在转子3轴线的横截面上的投影的弯曲方向相同，所述转子3上设有用于将导热管4内的空气排出的排风通道。由此实现两个送风机构均朝导热管4内灌输高压冷却风，由另外的排风通道实现排出，由此实现导热管内的冷却均匀，防止转子两侧温差过大。

具体地，所述底板6-1上开设多个贯通的第一螺纹孔6-3-1，盖板6-2上对应于各第一螺纹孔6-3-1的位置均分别开设有第二螺纹孔6-3-2，通过螺栓依序贯穿第一螺纹孔6-3-1和第二螺纹孔6-3-2紧固。作为优选，所述风叶6-4焊接在底板6-1上。当然所述的送风机构为两个时，另一侧的送风机构61同样拥有第一螺纹孔61-3-1和第二螺纹孔61-3-2。

另外，作为一种改进，所述的排风通道是指，所述转子3上设有用于驱动转子3转动的转轴9，转子3套于转轴9上，转轴9内设有主气管，主气管通过若干支管4-1与导热管4的侧壁相连通。如图17所示，该主气管为两个，左侧的主气管为第一主气管9-1-1，右侧的主气管为第二主气管9-1-2。转轴9上近主气管的位置均分别设有供支管4-1与主气管相连通的连接孔9-2，所述转子3上同样设有用于供支管4-1与导热管4相连通的铁心通风孔3-2。

所述导热管4的数量与各送风机构6上的风道数量相同，全部导热管4沿转子轴线的周向均匀分布，各导热管4分别与各自对应的风道相连通。

所述的永磁电机还包括机壳5，所述转子3、定子1和送风机构6均设于机壳5内， 所述转轴9两端分别与机壳5转动配合，所述转子3的两端与机壳5内壁之间分别合围形成第一腔室和第二腔室，所述机壳5的侧壁上对应于各腔室分别设有若干进气孔。

具体地，所述的机壳5两端设有左端盖7-1和右端盖7-2，如图1或图15或图16所示，左端盖7-1上设有若干左进气孔7-1-1，右端盖7-2上设有若干右出气孔7-2-2。如图17或图23所示，所述右端盖7-2上设有若干右进气孔7-2-1。

当然本发明中还设有永磁体8和定子绕组2，所述永磁体8嵌放于转子铁心3中。

当双侧吸风时其工作原理是，左侧的送风机构6与右侧的送风机构61随着转子3一起转动，形成轴向相对风压，外部空气分别从左进气孔7-1-1和右进气孔7-2-1被吸入电机端部空腔，冷却电机左右两端端部绕组2-1后进入左侧的送风机构6和右侧的送风机构61，然后进入导热管4冷却转子3和永磁体8，进一步冷却空气从导热管4上的支管4-1依次经过铁心通风孔3-2和连接孔9-2进入转轴9中的第一主气管9-1-1和第二主气管9-1-2，最后排出电机，从而降低电机工作温升提高可靠性。

当一侧进风一侧出风时其工作原理是，左侧的送风机构6与右侧的送风机构61随着转子3一起转动，形成轴向同向风压，外部空气从左进气孔7-1-1被吸入电机左侧端部的第一腔室，冷却电机左端的端部绕组2-1后进入左侧的送风机构6，然后进入导热管4冷却转子3和永磁体8，进一步冷却空气从右侧的送风机构61排出，并通过右出气孔7-2-2排出电机外。

另外，各导热管4均分别设于位于两个转子永磁体8构成磁极的中间位置，较转子永磁体8径向靠近转轴9中心位置，且沿圆周均匀分布。进一步地，所述导热管4采用高导热性能的非导磁金属材料，如铜、铝等。由此，非导磁材料制成的热导管4设于相邻磁极中间位置，能够用于对电机交直轴磁路的调整控制。

综上所述，本发明所述的实施方式仅提供一种最佳的实施方式，本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而熟悉本项技术的人士仍可能基于本发明所揭示的内容而作各种不背离本发明创作精神的替换及修饰；因此，本发明的保护范围不限于实施例所揭示的技术内容，故凡依本发明的形状、构造及原理所做的等效变化，均涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种永磁电机，它包括定子(1)和转动配合在定子(1)内的转子(3)，其特征在于：所述转子(3)内设有导热管(4)，所述转子(3)上设有随转子(3)转动从而形成用于供给导热管(4)冷却风的送风机构(6)，所述送风机构(6)与导热管(4)的一端相连通，且所述送风机构(6)与转子(3)固定。

2.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于：所述送风机构(6)包括底板(6-1)、盖板(6-2)和设于盖板(6-2)与底板(6-1)之间的多个风叶(6-4)，全部的风叶(6-4)沿转子(3)轴线的周向均匀分布，且全部风叶(6-4)沿转子(3)转动的方向弯曲形成弧形结构，所述底板(6-1)与转子(3)固定，盖板(6-2)与底板(6-1)固定，风叶(6-4)的两端分别与盖板(6-2)和底板(6-1)固定，且任意相邻两个风叶(6-4)与底板(6-1)和盖板(6-2)合围形成风道，底板(6-1)上设有用于连通风道和导热管(4)的通孔(6-5)。

3.根据权利要求2所述的永磁电机，其特征在于：所述送风机构(6)为两个，两个送风机构(6)分别设于导热管(4)的两端，且两个送风机构(6)的风叶(6-4)在转子(3)轴线的横截面上的投影的弯曲方向相反。

4.根据权利要求2所述的永磁电机，其特征在于：所述送风机构(6)为两个，两个送风机构(6)分别设于导热管(4)的两端，且两个送风机构(6)的风叶(6-4)在转子(3)轴线的横截面上的投影的弯曲方向相同，所述转子(3)上设有用于将导热管(4)内的空气排出的排风通道。

5.根据权利要求4所述的永磁电机，其特征在于：所述的排风通道是指，所述转子(3)上设有用于驱动转子(3)转动的转轴(9)，转子(3)套于转轴(9)上，转轴(9)内设有主气管，主气管通过若干支管(4-1)与导热管(4)的侧壁相连通。

6.根据权利要求2-5的任一项所述的永磁电机，其特征在于：所述导热管(4)的数量与各送风机构(6)上的风道数量相同，全部导热管(4)沿转子轴线的周向均匀分布，各导热管(4)分别与各自对应的风道相连通。

7.根据权利要求6所述的永磁电机，其特征在于：所述的永磁电机还包括机壳(5)，所述转子(3)、定子(1)和送风机构(6)均设于机壳(5)内，所述转轴(9)两端分别与机壳(5)转动配合，所述转子(3)的两端与机壳(5)内壁之间分别合围形成第一腔室和第二腔室，所述机壳(5)的侧壁上对应于各腔室分别设有若干进气孔。