CN107171469A - 带有热桥与搅风板结构的永磁电机转子护套及永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带有热桥与搅风板结构的永磁电机转子护套。本发明所述的结构为在永磁电机转子分段式护套之间沿转子周向均匀设置热桥结构，热桥上设有多种结构的搅风板，适用于电机不同运行工况。所述的搅风板与热桥互为一个整体，搅风板深入到电机气隙的一半。当搅风板和热桥材料性质相同时，整体可浇筑而成，与护套焊接。当搅风板采用导热非导磁导电材料时，与热桥采用插式结构连接，组合间隙使用环氧树脂灌封和导热。在电机旋转时，搅风板搅动电机气隙空气沿周、径向流动的同时搅动气隙空气沿轴向双向或单向流动，加速定、转子和永磁体的散热。本发明设计新颖而简单，电机转速越高，其冷却效果越好，且配合其他冷却系统使用效果更佳。

Description

带有热桥与搅风板结构的永磁电机转子护套及永磁电机

技术领域

本发明涉及一种电机，具体涉及一种永磁电机转子护套结构，该护套结构上设有热桥与搅风板结构。

背景技术

电机在实际运行时，由于谐波磁场会在转子永磁体表面和转子护套上产生较大的涡流，涡流产生的损耗热量会导致永磁体温度升高。电机在长期运行时，如果热量无法及时快速散出，将会导致永磁体温度过高，影响其电磁性能，严重情况下会导致永磁体退磁，影响电机的效率和安全运行。传统冷却系统的冷却气体在进入电机气隙段时，由于电机气隙空间较小，冷却气体的流速受限而降低了电机的冷却效果。因此，如何提高电机气隙段冷却效果，降低转子永磁体温度已经成为一个亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种带有热桥与搅风板结构的永磁电机转子护套，在电机运行时，热桥能够引导所连护套两端的涡流，减少护套和永磁体涡流流动。同时，热桥上搅风板能够搅动电机定、转子之间气隙空气流动，加速永磁体上的热量通过气隙向外传递，提高电机的散热能力，降低永磁体温度，有效地防止永磁体热退磁问题的发生，同时能够加速定、转子的散热，提高电机的工作可靠性及系统效率。

本发明的具体技术方案如下：

一种永磁电机转子护套，该转子护套是分段式的，其特征在于，在永磁电机转子分段式护套之间设置热桥结构，热桥上设有搅风板，每段转子护套之间沿转子圆周方向均匀设置多个热桥结构，引导其所连两端护套涡流，形成大路径涡流循环，减少护套和永磁体涡流流动，同时与护套搭连的热桥能够增加护套离心应力。

其中热桥结构用作搅风板支撑基础，满足搅风板搅风时的应力要求，厚度与护套等厚，即上下桥面与护套内外表面平齐。

其中搅风板与热桥互为一个整体，搅风板深入到电机转子与定子之间的气隙的一半。

其中热桥上所设搅风板可单个或多个，不同段护套间热桥上的搅风板结构不完全相同，在电机旋转时，搅风板搅动电机气隙空气沿周、径向流动的同时搅动气隙空气轴向双向或单向流动，加速定、转子和永磁体的散热。

其中搅风板和热桥材料性质相同时，整体可浇筑而成，与护套焊接。

其中搅风板结构采用栏杆式、镂空式、单板式、道轨式、对角式或自压头式。

其中搅风板采用导热非导磁导电的材料时，与热桥采用插式结构连接，组合间隙使用环氧树脂灌封。

本发明还涉及一种永磁包括所述永磁电机转子护套的电机。

本发明产生的有益效果是：

1、本设计相对于传统的转子护套结构，在每段护套之间沿圆周方向设置多个热桥，引导所连两端护套涡流，形成大路径涡流循环，减少护套和永磁体涡流流动，降低永磁体温度。

2、本设计中每段护套之间设置的热桥结构，能够抵御转子护套的离心应力，有效保护永磁体，在满足应力的要求下，可以进一步节省转子护套的宽度。

3、本设计中每段护套之间设置的热桥结构，热桥可镂空设孔，减少转子和永磁体的覆盖面积，加速散热，同时减少热桥涡流损耗。

4、本设计热桥设有单个或多个不同结构的搅风板，在电机旋转时，搅风板搅动电机气隙空气周、径向流动的同时搅动气隙空气轴向双向或单向流动，加速定、转子和永磁体的散热。

5、本设计热桥采用对角式、自压头式等搅风板结构时，在电机单向旋转情况下，电机的气隙空气除周、径向流动外能够单向加速流动，相当于在电机内部安装多个微型压头元件，加速气隙轴向通风，快速带走热量，提高散热效率，能够有效防止永磁体的热退磁问题。

6、本设计热桥设有单个或多个不同结构的搅风板，在电机旋转时，由于搅风板处空气流速最大，带走的热量最多，散热性能最好。在电机转速越高时，搅风板搅风效果越好，定、转子和永磁体的冷却效果越好。

7、本设计热桥设有单个或多个不同结构的搅风板时，搅风板可采用插板式结构，材料性质为导热非导磁导电，减少涡流损耗，搅风板和热桥间隙采用环氧树脂灌封，实现对搅风板固定和导热。

8、本设计热桥设有单个或多个不同结构的搅风板时，不同段护套间热桥上的搅风板结构可不完全相同，根据冷却需要可选择性搭配组合搅风板实现对气体的引导和控制。

9、本设计转子护套带有热桥与搅风板结构与其他冷却系统互不冲突，甚至配合其他冷却系统，冷却效果更好。

附图说明

为了更容易理解本发明的技术方案和有益的技术效果，通过参照在附图中示出的本发明的具体实施方式来对本发明进行详细的描述。这些附图仅绘出了本发明的典型实施方式，并不构成对本发明的保护范围的限制，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的结构形式。其中：

图1为转子护套带有热桥与搅风板结构的电机示意图；

图2为栏杆式搅风板热桥结构示意图；

图3为镂空式搅风板热桥结构示意图；

图4为单板式搅风板热桥结构示意图；

图5为道轨式搅风板热桥结构示意图；

图6为牛角式搅风板热桥结构示意图；

图7为对角式搅风板热桥结构示意图；

图8为自压头式搅风板热桥结构示意图；

图9为插板式搅风板热桥结构示意图；

图10为不同搅风板热桥结构组合搅风示意图。

在图1-10中标示出的附图标记中：

1：转子；2：转子护套；21：转子护套a；22：转子护套b；3：热桥；3a：栏杆式搅风板热桥；3a1：栏杆式搅风板热桥桥体；3a2：栏杆式搅风板；3b：镂空式搅风板热桥；3b1：镂空式搅风板热桥桥体；3b2：镂空式搅风板；3b3：孔；3c：单板式搅风板热桥；3c1：单板式搅风板热桥桥体；3c2：单板式搅风板；3d：道轨式搅风板热桥；3d1：道轨式搅风板热桥桥体；3d2：道轨式搅风板；3e：牛角式搅风板热桥；3e1：牛角式搅风板热桥桥体；3e2：牛角式搅风板；3f：对角式搅风板热桥；3f1：对角式搅风板热桥桥体；3f2：对角式搅风板；3g：自压头式搅风板热桥；3g1：自压头式搅风板热桥桥体；3g2：自压头式搅风板；3h：插板式搅风板热桥；3h1：插板式搅风板热桥桥体；3h2：插板式搅风板；4：气隙；5：定子。

具体实施方式

图1是本发明转子护套带有热桥与搅风板结构的电机示意图，该电机主要由转子1、分段式的转子护套2、带有搅风板结构的热桥3、和定子5组成，在转子1与定子5之间有气隙4。上述结构与现有电机结构相比，在分段转子护套之间沿转子圆周方向均匀设置了多个热桥与搅风板结构，如图2-图9所示为多种搅风板结构热桥示意图，适用于电机不同运行工况。

以图2栏杆式搅风板热桥3a结构为例说明，其中栏杆式搅风板热桥桥体3a1用作栏杆式搅风板3a2支撑基础，本发明的所谓的“栏杆式搅风板热桥”即在转子圆周方向上，热桥桥体上设有多个与热桥桥体垂直的在转子轴向上延伸的搅风板。栏杆式搅风板热桥桥体3a1的厚度与护套等厚，即上下桥面与护套内外表面平齐，栏杆式搅风板3a2深入到定子5与转子1之间的气隙4的一半，在电机旋转时，栏杆式搅风板3a2实现搅风功能，加速气隙空气的气体流动，加速电机的散热效果。图3为镂空式搅风板热桥3b，镂空式搅风板热桥桥体3b1作为镂空式搅风板3b2支撑基础，在满足镂空式搅风板3b2应力要求下，在镂空式搅风板热桥桥体3b1上镂空设孔3b3，减少转子和永磁体的覆盖面积，加速散热，同时减少热桥涡流损耗。图4为单板式搅风板热桥3c，本发明的所谓的“单板式搅风板热桥”即热桥桥体上设有一块与热桥桥体垂直的在转子轴向上延伸的搅风板。采用单板式搅风板3c2时，作为支撑基础的采用单板式搅风板热桥桥体3c1应力相对栏杆式搅风板热桥3a应力较小，可以减少热桥的用材，减少涡流损耗。图5为道轨式搅风板热桥3d，本发明的所谓的“道轨式搅风板热桥”即热桥桥体上设有与热桥桥体垂直的在转子轴向上延伸的横截面类似铁道道轨横截面的搅风板。在热桥桥体上采用道轨式搅风板3d2，道轨式搅风板3d2顶端翘起也可以引导控制气体沿顶端弧度的切向方向流动。图6为牛角式搅风板热桥3e，本发明的所谓的“牛角式搅风板热桥”即热桥桥体上设有在转子轴向上延伸的横截面类似牛角形的搅风板。在热桥桥体上采用牛角式搅风板3e2，可以增加搅风面积，搅风板的弧度可以引导气体沿圆弧的切向方向流动。图7为对角式搅风板热桥3f，本发明的所谓的“对角式搅风板热桥”即热桥桥体上设有与热桥桥体垂直的在热桥桥体的两个对角之间延伸的搅风板。在热桥桥体上采用对角式搅风板3f2，可以引动气体主要沿轴向单向流动。图8为自压头式搅风板热桥3g，本发明的所谓的“自压头式搅风板热桥”即热桥桥体上设有与热桥桥体垂直的在热桥桥体的两对角之间延伸的类似压头的曲形搅风板。在热桥桥体上采用自压头式搅风板3g2，相当于在电机内部安装多个微型压头元件，可以引导气体主要沿轴向单向加速流动。以上各类搅风板与热桥互为一个整体，材料性质与转子护套材料性质一致，便于与护套焊接。

图9为插板式搅风板热桥3h，即搅风板与热桥桥体是插接的方式进行连接的。插板式搅风板3h2采用导热非导磁导电材料，与插板式搅风板热桥桥体3h1采用插式结构连接，组合间隙使用环氧树脂3h3灌封，对插板式搅风板3h2固定和导热。

图2-图5所示搅风板结构相对热桥轴向中心面对称，因此无论电机转子顺时针旋转还是逆时针旋转，其搅风效果相同，搅动冷却气体沿周、径向流动的同时可以搅动气体沿轴向双向流动，进而加速定、转子和永磁体的散热。图6-图8所示搅风板结构，其结构特点适用于电机转子单向旋转。图7和图8所示搅风板结构在电机单向旋转时，在带动冷却气体沿周、径向流动的同时引导气体主要沿轴向单向流动，实现对气体流动的控制。

转子护套热桥搅风板可以采用单一结构，也可以根据冷却需要在不同段护套间选择不同结构不同功能的热桥搅风板搭配组合，实现对气体引导控制。本实施例选取了道轨式搅风板热桥结构3d和对称的两个自压头式搅风板热桥结构3g进行搭配组合进行说明，本发明还可以根据气体流动需要结合附图获得其他的搭配组合，具体实施例不再赘述。如图10所示为不同搅风板热桥结构组合搅风示意图，在电机运行时，热桥3能够引导所连转子护套a和转子护套b(21和22)的涡流，形成大路径涡流循环，减少护套和永磁体涡流流动，降低永磁体温度，同时与护套搭连的热桥能够抵御护套离心应力。在电机旋转时，道轨式搅风板热桥结构3d搅动电机气隙空气沿周、径向流动的同时搅动气隙空气轴向双向流动，对称的两个自压头式搅风板热桥结构3g，相当于在电机内部安装了微型压头元件，加速电机定、转子之间气隙空气向端部流动，带动定、转子和永磁体上的热量通过气隙向外传递，提高电机的散热能力，降低了永磁体的工作温度，有效地防止永磁体的热退磁问题，提高电机的工作可靠性及系统效率。

本发明可以以其他具体的形式进行体现，但这并不会脱离本发明的保护范围，本发明的保护范围仅由所附的权利要求限定。

Claims (9)

1.一种永磁电机转子护套，该转子护套是分段式的，其特征在于，在永磁电机转子分段式护套之间设置热桥结构，热桥上设有搅风板。

2.根据权利要求1所述的永磁电机转子护套，其特征在于每段转子护套之间沿转子圆周方向均匀设置多个热桥结构。

3.根据权利要求1所述的永磁电机转子护套，其特征在于热桥结构用作搅风板支撑基础，厚度与护套等厚，即上下桥面与护套内外表面平齐。

4.根据权利要求1所述的永磁电机转子护套，其特征在于搅风板与热桥互为一个整体，搅风板深入到电机转子与定子之间的气隙的一半。

5.根据权利要求1所述的永磁电机转子护套，其特征在于热桥上所设搅风板可单个或多个，不同段护套间热桥上的搅风板结构不完全相同。

6.根据权利要求1所述的永磁电机转子护套，其特征在于搅风板和热桥材料性质相同时，整体可浇筑而成，与护套焊接。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的永磁电机转子护套，其特征在于搅风板结构采用栏杆式、镂空式、单板式、道轨式、对角式或自压头式。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的永磁电机转子护套，其特征在于搅风板采用导热非导磁导电的材料时，与热桥采用插式结构连接，组合间隙使用环氧树脂灌封。

9.一种永磁电机，其包括根据权利要求1-8中任一项所述的永磁电机转子护套。