CN108242867A - 一种紧凑型的风冷机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种紧凑型的风冷机组，包括机箱、设于机箱内相邻同轴连接的动力装置和发电机，发电机电机轴远离动力装置的一端延伸至发电机外但不穿出机箱，延伸至发电机外的电机轴外延段上固定一机箱散热风扇，发电机包括与电机轴同轴设置的PCB板定子、和电子模块，该紧凑型的风冷机组，采用体积与质量较小的PCB板发电机，使现有相同体积大小的发电机组，其内具有电机轴向发电机外延伸的空间，而便于机箱散热风扇的安装，即在现有发电机组的基础上，无需增加发电机组的整体体积，即可在发电机电机轴上安装机箱散热风扇，提高机箱内的散热效果。

Description

一种紧凑型的风冷机组

技术领域

本发明涉及一种电机，特别是指一种紧凑型的风冷机组。

背景技术

现有发电机组，为实现对机箱内的散热，常在机箱的两侧壁上安装排风扇，因排风扇独立于发电机和动力装置设置，发电机组工作时，会出现排风扇损坏而发电机和动力装置正常工作的情况，此时机箱内的散热效果即无法得到保证，另因安装空间受限，排风扇的体积、功率一般较小，机箱内的散热效果较差，进而易导致发电机和动力装置损坏。为解决上述问题，提出在发电机外、机箱内的发电机轴上固定机箱散热风扇，机箱散热风扇由发电机直接、动力装置间接驱动，虽然这可保证动力装置和发电机工作期间的不间断散热，且相比传统机箱侧壁上安装的小型排风扇，由动力装置间接驱动的机箱散热风扇功率更大，散热效果更好，但其要求将发电机轴延伸至发电机外，且需将机箱散热风扇安装于机箱内，这在现在发电机组基础上，均大大增加了发电机组的体积和质量，进而限制了发电机组在体积和质量要求小的场所的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种紧凑型的风冷机组。

一种紧凑型的风冷机组，包括机箱、设于机箱内相邻同轴连接的动力装置和发电机，发电机电机轴远离动力装置的一端延伸至发电机外但不穿出机箱，延伸至发电机外的电机轴外延段上固定一机箱散热风扇，所述发电机包括与电机轴同轴设置的PCB板定子、和电子模块，所述PCB板定子的两侧对称并向外分别依次设有磁钢转子、散热壳和端盖，所述散热壳套固于电机轴上，端盖可转动的套设于电机轴上，所述端盖中部设有第一安装槽，单侧的散热壳位于与其同侧的端盖的第一安装槽内，所述散热壳靠近端盖的一侧面上沿其圆周设有若干径向散射分布的第一隔板，端盖第一安装槽的端面上沿其圆周贯通设有若干进风口，端盖第一安装槽圆周侧壁上设有若干贯通的出风口，端盖上设有第二安装槽，所述电子模块位于第二安装槽内，所述磁钢转子沿散热壳圆周均匀分布并固定，所述两端盖组装固定连接。

进一步地，电子模块集成于PCB板定子上。该设置，可进一步减小发电机整体体积和质量。

进一步地，PCB板定子为环形结构，PCB板定子两侧的散热壳为磁性材料，两散热壳间、PCB板定子内同轴设有一导磁块，所述导磁块套固于电机轴上，导磁块上套固有一位于PCB板定子内的非导磁环，所述两散热壳套固于电机轴上并与导磁块接触，固定于散热壳上的磁钢转子为散热壳靠近PCB板定子侧的侧面向外凸出的凸块，所述PCB板定子与端盖固定连接。为磁性材料的两散热壳与中间的导磁块接触后形成一磁体，在导磁块内外环边外漏磁场被电机轴和非导磁环屏蔽后，两散热壳上靠近PCB板定子侧的侧面外凸且位置相对应的凸块间路径最短，形成磁路，用作磁钢转子，即该种结构下，磁钢转子与散热壳为一体结构，避免了小体积散热壳上磁钢转子的繁琐安装，其结构简单、牢固。

进一步地，PCB板定子两侧面上分别固定有加强环。PCB板定子的材质使其不耐高温，即高温下的PCB板定子较易变形损坏，加强环的设置，增加了PCB板定子的结构强度，可有效避免磁钢PCB板定子的变形损坏，提高了电机整体的使用寿命。

进一步地，两加强环均位于PCB板定子径向内部边缘处。该设置，使PCB板定子径向上的内、外部加强固定，PCB板定子牢固性更好。

进一步地，所述PCB板定子包括至少一个单相叠板，所述单相叠板包括上、下层板，上、下层板上沿其圆周分别设有若干第一螺旋线圈单元和第二螺旋线圈单元，所述上层板上第一螺旋线圈单元的数量和分布位置与下层板上第二螺旋线圈单元的数量和分布位置均相同，上层板上第一螺旋线圈单元的内端与下层板上相对应位置第二螺旋线圈单元的内端、上层板上第一螺旋线圈单元的外端与下层板上同一旋转方向上相邻第二螺旋线圈单元的外端所在位置均相同，上层板上任意一第一螺旋线圈单元的一端以及下层板上与该端位置相对应的第二螺旋线圈单元的一端分别作为进、出线端，除进、出线端外其余上层板上第一螺旋线圈单元的内端与下层板上相对应位置第二螺旋线圈单元的内端、上层板上第一螺旋线圈单元的外端与下层板上同一旋转方向上相邻第二螺旋线圈单元的外端均通过过线柱相连。通过上、下层板上第一螺旋线圈单元和第二螺旋线圈单元结构与位置的合理设置，实现上、下层板上第一螺旋线圈单元和第二螺旋线圈单元的依次连接，进而形成带有单相线圈绕组的单相叠板，上、下层板上第一螺旋线圈单元和第二螺旋线圈单元连接不间断设置，第一螺旋线圈单元和第二螺旋线圈单元宽度处处相同，避免了设计时为保证形成的线圈绕组宽度各段相同而进行的大量计算，且各第一螺旋线圈单元和第二螺旋线圈单元间的连接时，仅内、外端需各自过孔连接，其制作简单，特别是制作三相或多相PCB板电机时，因一单相叠板即形成一独立的单相线圈绕组，只需将三个或多相单相叠板同轴且于圆周上均匀错开一角度叠置，各单相叠板上的线圈绕组无全部或部分共用组成PCB板定子的单相叠板，独立性好，PCB板定子制作简单、效率高。

进一步地，单相叠板的数量为若干，若干单相叠板同轴且于圆周上均匀错开一角度叠置。该设置可形成数量相对应的多相轻量紧凑型电机。

进一步地，PCB板定子为若干，若干PCB板定子同轴设置，每个PCB板定子的两侧均分别同轴设置有磁钢转子。多个PCB板定子与两侧磁钢转子的组合，可增大紧凑开型的风冷机组的输出功率，进而使其可满足各种不同的应用场所。

进一步地，两相邻PCB板定子间的两磁钢转子为一体结构。相比两相邻PCB板定子间的两磁钢转子单独设置，该结构，可使轻量紧凑型电机的整体体积和质量更小。

本发明紧凑型的风冷机组，采用体积与质量较小的PCB板发电机，并在此基础上，将发电机磁钢转子固定于起散热作用的散热壳上，PCB板发电机内的散热壳一方面用于磁钢转子的固定，另一方面使转动时在其上第一隔板的作用下可形成径向风，对发电机进行散热，散热壳的一体两用，使PCB板发电机的结构更紧凑、简单，进而使现有相同体积大小的发电机组，其内具有电机轴向发电机外延伸的空间，而便于机箱散热风扇的安装，即在现有发电机组的基础上，无需增加发电机组的整体体积，即可在发电机电机轴上安装机箱散热风扇，提高机箱内的散热效果。

附图说明

图1为本发明第一种实施方式的主视透视结构示意图；

图2为本发明第一种实施方式的发电机的结构示意图；

图3为本发明第一种实施方式的发电机的装配结构示意图；

图4为本发明第一种实施方式的发电机不包括端盖的半剖结构示意图；

图5为本发明第一种实施方式的发电机的单块PCB板定子的叠置结构示意图；

图6为本发明第一种实施方式的发电机的单相叠板的上层板的结构示意图；

图7为本发明第一种实施方式的发电机的单相叠板的下层板的结构示意图；

图8为本发明第一种实施方式的发电机的单相叠板的第一螺旋线圈单元和第二螺旋线圈单元的连接结构示意图；

图9为本发明第一种实施方式的若干单相叠板的第一螺旋线圈单元和第二螺旋线圈单元的连接结构示意图；

图10为本发明第二种实施方式的发电机的装配结构示意图。

具体实施方式

图1至图9示出了本发明轻量紧凑型机电一体机的第一种实施方式。如图1至图4所示，本发明紧凑型的风冷机组，包括机箱300、设于机箱300内相邻同轴连接的动力装置100和发电机200，发电机电机轴6远离动力装置100的一端延伸至发电机200外但不穿出机箱300，延伸至发电机200外电机轴延伸段上固定一机箱散热风扇301，所述发电机200包括与电机轴6同轴设置的PCB板定子1、和电子模块2，所述PCB板定子1的两侧对称并向外分别依次设有磁钢转子3、散热壳4和端盖5，所述散热壳4套固于电机轴6上，端盖5可转动的套设于电机轴6上，所述端盖5中部设有第一安装槽51，单侧的散热壳4位于与其同侧的端盖5的第一安装槽51内，所述散热壳4靠近端盖5的一侧面上沿其圆周设有若干径向散射分布的第一隔板41，端盖第一安装槽51的端面上沿其圆周贯通设有若干进风口52，端盖第一安装槽51圆周侧壁上设有若干贯通的出风口53，端盖5上设有第二安装槽54，所述电子模块2位于第二安装槽54内，所述磁钢转子3沿散热壳4圆周均匀分布并固定，所述两端盖5组装固定连接。

如图3所示，电子模块2集成于PCB板定子1上。该设置，可进一步减小发电机整体体积和质量。

如图3和图4所示，PCB板定子1为环形结构，PCB板定子1两侧的散热壳4为磁性材料，两散热壳4间、PCB板定子1内同轴设有一导磁块7，所述导磁块7套固于电机轴6上，导磁块7上套固有一位于PCB板定子1内的非导磁环8，所述两散热壳4套固于电机轴6上并与导磁块7接触，固定于散热壳4上的磁钢转子3为散热壳4靠近PCB板定子1侧的侧面向外凸出的凸块，所述PCB板定子1与端盖5固定连接。为磁性材料的两散热壳4与中间的导磁块7接触后形成一磁体，在导磁块7内外环边外漏磁场被电机轴6和非导磁环8屏蔽后，两散热壳4上靠近PCB板定子1侧的侧面外凸且位置相对应的凸块间路径最短，形成磁路，用作磁钢转子3，即该种结构下，磁钢转子3与散热壳4为一体结构，避免了小体积散热壳4上磁钢转子3的繁琐安装，其结构简单、牢固。

如图3和图4所示，PCB板定子1两侧面上分别固定有加强环14。PCB板定子1的材质使其不耐高温，即高温下的PCB板定子1较易变形损坏，加强环14的设置，增加了PCB板定子1的结构强度，可有效避免磁钢PCB板定子1的变形损坏，提高了电机整体的使用寿命。

如图3和图4所示，两加强环14均位于PCB板定子1径向内部边缘处。该设置，使PCB板定子1径向上的内、外部加强固定，PCB板定子1牢固性更好。

如图5至图9所示，所述PCB板定子1包括至少一个单相叠板10，所述单相叠板10包括上、下层板（11，12），上、下层板（11，12）上沿其圆周分别设有若干第一螺旋线圈单元111和第二螺旋线圈单元121，所述上层板11上第一螺旋线圈单元111的数量和分布位置与下层板12上第二螺旋线圈单元121的数量和分布位置均相同，上层板11上第一螺旋线圈单元111的内端与下层板12上相对应位置第二螺旋线圈单元121的内端、上层板11上第一螺旋线圈单元111的外端与下层板12上同一旋转方向上相邻第二螺旋线圈单元121的外端所在位置均相同，上层板11上任意一第一螺旋线圈单元111的一端以及下层板12上与该端位置相对应的第二螺旋线圈单元121的一端分别作为进、出线端（112、122），除进、出线端（112、122）外其余上层板11上第一螺旋线圈单元111的内端与下层板12上相对应位置第二螺旋线圈单元121的内端、上层板11上第一螺旋线圈单元111的外端与下层板12上同一旋转方向上相邻第二螺旋线圈单元121的外端均通过过线柱13相连。通过上、下层板（11，12）上第一螺旋线圈单元111和第二螺旋线圈单元121结构与位置的合理设置，实现上、下层板（11，12）上第一螺旋线圈单元111和第二螺旋线圈单元121的依次连接，进而形成带有单相线圈绕组的单相叠板10，上、下层板（11，12）上第一螺旋线圈单元111和第二螺旋线圈单元121连接不间断设置，第一螺旋线圈单元111和第二螺旋线圈单元121宽度处处相同，避免了设计时为保证形成的线圈绕组宽度各段相同而进行的大量计算，且各第一螺旋线圈单元111和第二螺旋线圈单元121间的连接时，仅内、外端需各自过孔连接，其制作简单，特别是制作三相或多相PCB板电机时，因一单相叠板10即形成一独立的单相线圈绕组，只需将三个或多相单相叠板10同轴且于圆周上均匀错开一角度叠置，各单相叠板10上的线圈绕组无全部或部分共用组成PCB板定子1的单相叠板10，独立性好，PCB板定子1制作简单、效率高。

如图5和图9所示，单相叠板10的数量为若干，若干单相叠板10同轴且于圆周上均匀错开一角度叠置。该设置可形成数量相对应的多相轻量紧凑型电机。

在本发明的第一种实施例中，机箱散热风扇301用于机箱300内的散热；动力装置100用于驱动同轴设置的发电机200和设于发电机200电机轴6上的机箱散热风扇301。为在不增大现有机箱体积、质量的基础上，将发电机电机轴6延伸至发电机外200、机箱300内，进而便于机箱散热风扇301的安装，本发明紧凑型的风冷机组，发电机200内主要产热的电子模块2置于固定设置的端盖5的第二安装槽54内，并将热量传导给两侧端盖5，以增大散热面；同侧散热壳4转动时，带动其上磁钢转子3，同时在其外侧面上第一隔板41的作用下形成径向风；同侧散热壳4位于同侧端盖5的第一安装槽51内，以便散热壳4产生的径向风流至端盖5，实现对同侧端盖5的散热。具体地，发电机200内的散热风由端盖5上的进风口52进，在散热壳4的作用下，由端盖5上的出风口53出。

本发明紧凑型的风冷机组，采用体积与质量较小的PCB板发电机200，并在此基础上，将发电机200磁钢转子3固定于起散热作用的散热壳4上，PCB板发电机200内的散热壳4一方面用于磁钢转子的固定，另一方面使转动时在其上第一隔板41的作用下可形成径向风，对发电机200进行散热，散热壳4的一体两用，使PCB板发电机200的结构更紧凑、简单，进而使现有相同体积大小的发电机组，其内具有电机轴6向发电机200外延伸的空间，而便于机箱散热风扇301的安装，即在现有发电机组的基础上，无需增加发电机组的整体体积，即可在发电机电机轴6上安装机箱散热风扇301，提高机箱300内的散热效果。

图10示出了本发明紧凑型的风冷机组的第二种实施方式。本发明的第二种实施方式与第一种实施方式的区别是，发电机200内的PCB板定子1为若干，若干PCB板定子1同轴设置，每个PCB板定子1的两侧均分别同轴设置有磁钢转子3。两相邻PCB板定子1间的两磁钢转子3为一体结构。

在本发明的第三种实施例中，多个PCB板定子1与两侧磁钢转子3的组合，可增大发电机200的输出功率，进而使其可满足各种不同的应用场所。且两相邻PCB板定子1间的两磁钢转子3为一体结构，相比两相邻PCB板定子1间的两磁钢转子3单独设置，其可使发电机200的整体体积和质量更小。

Claims (9)

1.一种紧凑型的风冷机组，包括机箱、设于机箱内相邻同轴连接的动力装置和发电机，其特征在于：发电机电机轴远离动力装置的一端延伸至发电机外但不穿出机箱，延伸至发电机外的电机轴外延段上固定一机箱散热风扇，所述发电机包括与电机轴同轴设置的PCB板定子、和电子模块，所述PCB板定子的两侧对称并向外分别依次设有磁钢转子、散热壳和端盖，所述散热壳套固于电机轴上，端盖可转动的套设于电机轴上，所述端盖中部设有第一安装槽，单侧的散热壳位于与其同侧的端盖的第一安装槽内，所述散热壳靠近端盖的一侧面上沿其圆周设有若干径向散射分布的第一隔板，端盖第一安装槽的端面上沿其圆周贯通设有若干进风口，端盖第一安装槽圆周侧壁上设有若干贯通的出风口，端盖上设有第二安装槽，所述电子模块位于第二安装槽内，所述磁钢转子沿散热壳圆周均匀分布并固定，所述两端盖组装固定连接。

2.根据权利要求1所述的紧凑型的风冷机组，其特征在于：电子模块集成于PCB板定子上。

3.根据权利要求1所述的紧凑型的风冷机组，其特征在于：PCB板定子为环形结构，PCB板定子两侧的散热壳为磁性材料，两散热壳间、PCB板定子内同轴设有一导磁块，所述导磁块套固于电机轴上，导磁块上套固有一位于PCB板定子内的非导磁环，所述两散热壳套固于电机轴上并与导磁块接触，固定于散热壳上的磁钢转子为散热壳靠近PCB板定子侧的侧面向外凸出的凸块，所述PCB板定子与端盖固定连接。

4.根据权利要求1所述的紧凑型的风冷机组，其特征在于：PCB板定子两侧面上分别固定有加强环。

5.根据权利要求4所述的紧凑型的风冷机组，其特征在于：两加强环均位于PCB板定子径向内部边缘处。

6.根据权利要求1所述的紧凑型的风冷机组，其特征在于：所述PCB板定子包括至少一个单相叠板，所述单相叠板包括上、下层板，上、下层板上沿其圆周分别设有若干第一螺旋线圈单元和第二螺旋线圈单元，所述上层板上第一螺旋线圈单元的数量和分布位置与下层板上第二螺旋线圈单元的数量和分布位置均相同，上层板上第一螺旋线圈单元的内端与下层板上相对应位置第二螺旋线圈单元的内端、上层板上第一螺旋线圈单元的外端与下层板上同一旋转方向上相邻第二螺旋线圈单元的外端所在位置均相同，上层板上任意一第一螺旋线圈单元的一端以及下层板上与该端位置相对应的第二螺旋线圈单元的一端分别作为进、出线端，除进、出线端外其余上层板上第一螺旋线圈单元的内端与下层板上相对应位置第二螺旋线圈单元的内端、上层板上第一螺旋线圈单元的外端与下层板上同一旋转方向上相邻第二螺旋线圈单元的外端均通过过线柱相连。

7.根据权利要求6所述的紧凑型的风冷机组，其特征在于：单相叠板的数量为若干，若干单相叠板同轴且于圆周上均匀错开一角度叠置。

8.根据权利要求1所述的紧凑型的风冷机组，其特征在于：PCB板定子为若干，若干PCB板定子同轴设置，每个PCB板定子的两侧均分别同轴设置有磁钢转子。

9.根据权利要求8所述的紧凑型的风冷机组，其特征在于：两相邻PCB板定子间的两磁钢转子为一体结构。