CN106451915A - 一种外转子永磁电机定子 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外转子永磁电机定子，包括空心轴、定子支架、定子铁心、定子线圈和铁心压板，空心轴轴向中间封闭，径向开有空心轴径向进/出风口，空心轴的端部设置有离心风机，定子支架包括筒状体，隔板将定子支架分隔成两个独立的热交换腔室，筒状体上径向开有定子支架径向进/出风口，空心轴和定子支架的进/出风口相重合并形成进风通道，铁心压板内侧壁设有环形槽，所述的两个环形槽分别与热交换腔室连通；本发明空心轴、空心轴径向进出风口、定子支架径向进出风口、定子铁心轴向风道、环形槽在电机内部形成完整的密封的冷却风路；空心轴端的风机将冷空气送入风道对定子铁心进行冷却，将电机内部的热量直接带出电机，有效的降低电机温升。

Description

一种外转子永磁电机定子

技术领域

本发明属于电机冷却技术领域，具体涉及一种特别适用于外转子永磁电机定子的通风冷却结构。

背景技术

永磁电机具有机构简单，运行可靠，损耗少，效率高，可以实现直驱控制等优点，特别适合低速、大扭矩的应用场合，因此广泛应用于石油、矿山开采，冶金轧钢等行业。电机的温升不能超过一定的数值，为提高电机的散热能力，采用合理的冷却系统对控制电机的温升非常必要。

外转子永磁电机比传统内转子电机的散热更为困难，导致永磁电机温升问题较为突出。若电机温升过高，会使电机性能下降，影响电机的使用寿命，甚至会引起安全问题。

中国发明专利201510336567.0公布了一种起重机用外转子永磁同步电机的冷却系统，在电机内部轴端安装风机，空心轴内部装有一段薄圆筒，薄圆筒两端封闭，空心轴开有径向风道，在电机内部形成封闭风路，风从一端吹出，直接冷却电机绕组，磁钢，通过空心轴再回到风机处，热量由空心轴薄筒处散失到电机外部。

上述冷却系统风对永磁电机的磁钢和线圈直接冷却，能够获得预期的冷却效果。但这种结构属于二次冷却结构，热量需通过薄圆筒进行中间传递；并且该结构有一定的局限性，若电机轴径向尺寸较小，增加薄圆筒不仅工艺难度高，而且依靠薄筒散热不能满足散热要求；另外在电机内部安装风机对电机的可靠性、维修性都有影响。

中国发明专利200910306821.7公布了一种外转子永磁同步电机自通风的冷却装置，在电机的前、后端盖上内设有风扇，前后端盖上开有环状进风口、排风口，定子铁心内开有风道，外转子上相邻齿之间形成风道。

上述冷却结构具有良好的风冷效果。但是这种结构仅适用于转速较高的外转子电机，若电机的转速较低，在端盖上放置风扇所产生的风量就不能满足散热要求；且该冷却方式为开放式冷却结构，无法满足电机IP55的防护等级。可见，采用现有通风冷却系统无法满足外转子永磁电机的散热要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，针对外转子永磁电机，设计了一种新型外转子永磁电机的定子。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种外转子永磁电机定子，包括空心轴、设置在空心轴上的定子支架以及设置在定子支架上的定子铁心和定子线圈，所述的定子铁心两端安装有铁心压板，所述的空心轴轴向中间封闭，空心轴径向开有空心轴径向进风口和空心轴径向出风口，所述空心轴的端部设置有离心风机，所述的定子支架包括筒状体和平行设置在筒状体上的三块圆形隔板，所述的隔板将定子支架分隔成两个独立的热交换腔室，所述的筒状体上径向开有分别位于两个热交换腔室内的定子支架径向进风口和定子支架径向出风口，所述的空心轴径向进风口和定子支架径向进风口相重合并形成进风通道，所述的空心轴径向出风口和定子支架径向出风口相重合并形成出风通道，所述的定子铁心轴向长度小于定子支架，定子铁心开有定子铁心轴向风道，所述的铁心压板内侧壁设有环形槽，所述的两个环形槽分别与热交换腔室连通。

所述的一种外转子永磁电机定子，其筒状体外轴向设置有多个与隔板连接的封板。

所述的一种外转子永磁电机定子，其位于中间的隔板为双层隔板，所述的双层隔板之间形成独立于热交换腔室的隔离腔室。

所述的一种外转子永磁电机定子，其空心轴径向进风口和空心轴径向出风口各有一组，分别位于封闭部分的两侧，且与空心轴的轴向孔相通。

所述的一种外转子永磁电机定子，其进出风口每组数量4—8个，形状为圆形或腰圆形，沿圆周方向均匀分布。

所述的一种外转子永磁电机定子，其定子支架上的进出风口的数量、形状与空心轴上的进出风口相同。

所述的一种外转子永磁电机定子，其定子支架与空心轴装配连接或为一体式结构。

所述的一种外转子永磁电机定子，其定子铁心轴向风道形状为圆形，位于环形槽内。

所述的一种外转子永磁电机定子，其定子铁心上设有用来固定冲片的拉紧螺杆，所述的拉紧螺杆上设有垫片，所述的垫片位于环形槽内。

本发明的有益效果是：空心轴、空心轴径向进风口、定子支架径向进风口、定子铁心轴向风道、环形槽、定子支架径向出风口、空心轴径向出风口在电机内部形成完整的密封的冷却风路；安装在空心轴端的风机将冷空气送入定子铁心通风道，直接对定子铁心进行冷却，冷空气将电机内部的热量直接带出电机，能有效的降低电机温升；电机内部与冷却风路隔离，风路只经过电机的结构件，使电机的防护等级达到IP55；本发明所述的冷却系统结构简单，工艺性好，可靠性高，维护方便，且能够保证冷却空气顺利流动，将电机内部的热量有效排出，冷却效果良好，为电机的可靠运行提供了保障。

附图说明

图1为本发明总体结构示意图；

图2为本发明空心轴的风道示意图；

图3为本发明定子支架的剖面图；

图4为本发明定子铁心轴向风道示意图；

图5为本发明铁心压板的剖视图。

各附图标记为：1—风机，2—铁心压板，2.1—环形槽，3—转子，4—磁钢，5—定子铁心，5.1—定子铁心轴向风道，6—定子支架，6.1—定子支架径向进风口，6.2—定子支架径向出风口，7—密封胶，8—空心轴，8.1—空心轴径向进风口，8.2—空心轴径向出风口，9—垫片，10—定子线圈，11—拉紧螺杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1所示，本发明公开了一种外转子永磁电机定子，与转子3组成外转子永磁同步电机，转子3由磁钢4等部件组成，所述的定子包括空心轴8、设置在空心轴8外部的定子支架6以及设置在定子支架6外部的定子铁心5和铁心压板2，定子铁心5上设置有定子线圈10，定子线圈10的引出线通过密封胶7密封，以提高电机的密封等级；参照图2所示，所述的空心轴8轴向中间封闭，空心轴8径向开有空心轴径向进风口8.1和空心轴径向出风口8.2，所述空心轴8的端部设置有离心风机1，参照图3所示，所述的定子支架6包括筒状体和平行设置在筒状体上的三块圆形隔板，所述的隔板将定子支架6分隔成两个独立的热交换腔室，所述的筒状体上径向开有分别位于两个热交换腔室内的定子支架径向进风口6.1和定子支架径向出风口6.2，所述的空心轴径向进风口8.1和定子支架径向进风口6.1相重合并形成进风通道，所述的空心轴径向出风口8.2和定子支架径向出风口6.2相重合并形成出风通道，所述的定子铁心5轴向长度小于定子支架6，定子铁心5开有定子铁心轴向风道5.1，所述的铁心压板2内侧壁设有环形槽2.1，所述的两个环形槽2.1分别与热交换腔室连通，参照图4所示，定子铁心5开有定子铁心轴向风道5.1，参照图5所示，所述的铁心压板2靠近铁心端开有环形槽2.1，这样空心轴8、空心轴径向进风口8.1、定子支架径向进风口6.1、定子铁心轴向风道5.1、环形槽2.1、定子支架径向出风口6.2、空心轴径向出风口8.2在电机内部形成完整的密封的冷却风路。

本发明的工作过程如下：

位于空心轴8端部的风机1将冷空气吹入空心轴8内，由于空心轴8中间封闭径向开有通风孔，冷空气通过空心轴8与定子支架6的径向通风孔进入定子支架6，由于定子支架6中间封闭，冷空气由定子支架6进入定子铁心5，到达定子铁心5另一侧后再次进入定子支架6，再由定子支架6与空心轴8上的径向孔进入空心轴8的另一端，热空气从空心轴8的端部吹出，将电机的热量带出电机内部。

如图2所示，空心轴径向进风口8.1和空心轴径向出风口8.2各有一组，每组数量4—8个，形状为圆形或腰圆形，分别位于空心轴8封闭部的两侧，且与空心轴8的轴向孔相通，如图所示实施例，本发明每组开有六个，沿圆周方向均匀分布，本发明为腰圆孔，能够增大进出风量；定子支架6与空心轴8相对应的位置开有数量、形状相同的定子支架径向进风口6.1和定子支架径向出风口6.2，参见图3；定子支架6与空心轴8可以是两个部件组合装配连接，也可合并为一个部件，相应位置处的进出通风孔不变，以形成进出风路。

如图3所示，定子支架6的筒状体外轴向设置有多个与隔板连接的封板，封板将隔板组成的两个热交换腔室进一步分隔为多个腔室，便于电机内部的热交换，所述的位于中间的隔板为双层隔板，这样双层隔板之间形成独立于热交换腔室的隔离腔室，多层封闭能够更好的将冷热空气隔离，本发明采用双层板结构可以隔离左边的冷风腔室和右边的热风腔室，提高热交换的效率。

如图5所示，铁心压板2上两环形槽2.1之间的距离不大于定子支架6的轴向长度，所述的环形槽2.1与定子支架6分别形成两个腔体，这样的结构使得冷风更容易进入定子铁心5。

定子铁心5上设有用来固定冲片的拉紧螺杆11，拉紧螺杆11处在环形槽2.1内的部分放置有垫片9，以增加铁心压板2的刚度以及更好的压紧定子冲片；定子铁心轴向风道5.1径向位于环形槽2.1内，可为圆形或其他形状，参见图2，本发明实施例为圆形风道，其中拉紧螺杆11占用18个孔，其余72个孔为轴向通风道。

本发明通过定子轴向风路的设计，实现了对定子铁心的直接冷却，同时外部空气不与电机内部空气接触，提高了电机的防护等级和可靠性。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种外转子永磁电机定子，其特征在于：包括空心轴（8）、设置在空心轴（8）上的定子支架（6）以及设置在定子支架（6）上的定子铁心（5）和定子线圈（10），所述的定子铁心（5）两端安装有铁心压板（2），所述的空心轴（8）轴向中间封闭，空心轴（8）径向开有空心轴径向进风口（8.1）和空心轴径向出风口（8.2），所述空心轴（8）的端部设置有离心风机（1），所述的定子支架（6）包括筒状体和平行设置在筒状体上的三块圆形隔板，所述的隔板将定子支架（6）分隔成两个独立的热交换腔室，所述的筒状体上径向开有分别位于两个热交换腔室内的定子支架径向进风口（6.1）和定子支架径向出风口（6.2），所述的空心轴径向进风口（8.1）和定子支架径向进风口（6.1）相重合并形成进风通道，所述的空心轴径向出风口（8.2）和定子支架径向出风口（6.2）相重合并形成出风通道，所述的定子铁心（5）轴向长度小于定子支架（6），定子铁心（5）开有定子铁心轴向风道（5.1），所述的铁心压板（2）内侧壁设有环形槽（2.1），所述的两个环形槽（2.1）分别与热交换腔室连通。

2.根据权利要求1所述的一种外转子永磁电机定子，其特征在于，所述的筒状体外轴向设置有多个与隔板连接的封板。

3.根据权利要求1所述的一种外转子永磁电机定子，其特征在于，所述的位于中间的隔板为双层隔板，所述的双层隔板之间形成独立于热交换腔室的隔离腔室。

4.根据权利要求1所述的一种外转子永磁电机定子，其特征在于，所述的空心轴径向进风口（8.1）和空心轴径向出风口（8.2）各有一组，分别位于封闭部分的两侧，且与空心轴（8）的轴向孔相通。

5.根据权利要求4所述的一种外转子永磁电机定子，其特征在于，所述的进出风口每组数量4—8个，形状为圆形或腰圆形，沿圆周方向均匀分布。

6.根据权利要求4或5所述的一种外转子永磁电机定子，其特征在于，所述定子支架（6）上的进出风口的数量、形状与空心轴（8）上的进出风口相同。

7.根据权利要求6所述的一种外转子永磁电机定子，其特征在于，所述的定子支架（6）与空心轴（8）装配连接。

8.根据权利要求6所述的一种外转子永磁电机定子，其特征在于，所述的定子支架（6）与空心轴（8）为一体式结构。

9.根据权利要求1所述的一种外转子永磁电机定子，其特征在于，所述的定子铁心轴向风道（5.1）形状为圆形，位于环形槽（2.1）内。

10.根据权利要求1所述的一种外转子永磁电机定子，其特征在于，所述的定子铁心（5）上设有用来固定冲片的拉紧螺杆（11），所述的拉紧螺杆（11）上设有垫片（9），所述的垫片（9）位于环形槽（2.1）内。