CN109104028B - 电机散热控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电机散热控制方法。电机包括壳体、定子、转子、多个第一半导体制冷片、外部散热装置和多个第一导热片；一个定子槽处于定子的上侧中部，且处于该定子槽一侧的第一半导体制冷片为第一组第一半导体制冷片，处于该定子槽另一侧的第一半导体制冷片为第二组第一半导体制冷片。其中，电机散热控制方法包括：步骤A：控制第一组第一半导体制冷片和第二组第一半导体制冷片均按照预设规律变化的功率值工作。通过控制第一半导体制冷片的工作功率值，使电机的散热和电机的发热达到有效合理的统一，充分利用不同散热功率的第一半导体制冷片，保证电机散热的合理性，即热量多的地方散热快，热量少的地方散热慢，达到散热和发热的统一。

Description

电机散热控制方法

技术领域

本发明涉及电机领域，特别是涉及一种散热优良的电机散热控制方法。

背景技术

目前，近年来，随着电机行业不断发展，电机制造企业不断追求小体积，高功率密度，在电机设计中越来越多的采用高电磁负荷和热负荷的材料，电机运行时产生的损耗增加，导致电机整体温升过高或局部温升过高，不仅会降低电机的使用寿命，影响电机的效率、转矩等经济技术指标，还会引起电机结构部件严重变形，危及电机运行安全。而且，发明人还发现现有的电机散热消耗的能量比较多，造成资源浪费。此外，现有的电机在工作过程中，因转子转动的过于剧烈，会产生强烈的震动，剧烈的震动会导致电机运转的不稳定，影响电机的稳定工作。

发明内容

本发明发明旨在克服现有电机的至少一个缺陷，提供一种散热优良的电机散热控制方法，散热效率高，且消耗较少的电能，即节能，电机性能优良。

为此，本发明提出了一种电机散热控制方法，所述电机包括壳体、定子、转子、多个第一半导体制冷片、外部散热装置和多个第一导热片；所述定子设置于所述壳体内；所述转子设置于所述定子的径向内侧；所述定子具有定子槽和多个散热孔组，每个所述散热孔组具有两个设置于一个相应所述定子槽两侧的第一条形孔，每个所述第一条形孔沿所述定子的轴向方向延伸，且开口朝向所述定子的径向外侧；所述壳体上设置有多个第二条形孔，每个所述第二条形孔对应于一个所述第一条形孔设置；且

每个所述第一半导体制冷片插入一个所述第一条形孔，且每个所述第一半导体制冷片的冷端面朝向临近其的所述定子槽；所述外部散热装置设置于所述壳体的外表面；每个所述第一导热片与所述外部散热装置连接，且每个所述第一导热片插入一个所述第二条形孔以及一个相应所述第一条形孔，且与该第一条形孔内的所述第一半导体制冷片的热端面接触抵靠；而且

一个所述定子槽处于所述定子的上侧中部，且处于该所述定子槽一侧的所述第一半导体制冷片为第一组第一半导体制冷片，处于该所述定子槽另一侧的所述第一半导体制冷片为第二组第一半导体制冷片；其中，所述电机散热控制方法包括：

步骤A：控制第一组所述第一半导体制冷片和第二组所述第一半导体制冷片均按照预设规律变化的功率值工作。

进一步地，所述预设规律为每组所述第一半导体制冷片中，处于上侧的所述第一半导体制冷片的功率值小于处于下侧的所述第一半导体制冷片的功率值。

进一步地，处于下侧的所述第一半导体制冷片的功率值为处于上侧的所述第一半导体制冷片的功率值的1.02至1.04倍。

进一步地，在所述步骤A之前还包括：

步骤B：在每次开启电机时，且在所述电机开启距离上一次所述电机关闭时的时间间隔大于预设时间间隔时，检测所述电机所处的环境温度，并根据所述环境温度控制第一组所述第一半导体制冷片和第二组所述第一半导体制冷片的开启；

否则，在所述电机开启时，同时开启第一组所述第一半导体制冷片和第二组所述第一半导体制冷片。

进一步地，所述预设时间间隔为2h至4h。

进一步地，在所述步骤A之后还包括：

步骤C：关闭所述电机的定子和转子预设时间后关闭第一组所述第一半导体制冷片和第二组所述第一半导体制冷片；且

所述预设时间为10min至15min。

进一步地，所述外部散热装置包括多个第二半导体制冷片，每个所述第二半导体制冷片的冷端面贴靠于所述壳体的外表面；且每个所述第二半导体制冷片的冷端面处于一个所述定子槽的径向外侧；每个所述第二半导体制冷片的冷端面的每侧边缘处均连接于一个所述第一导热片；且

所述第二半导体制冷片与所述第一半导体制冷片同步开启；

多个所述第二半导体制冷片的功率值相同。

进一步地，所述外部散热装置包括第三半导体制冷片；所述第三半导体制冷片呈筒状，套装于所述壳体，且所述第三半导体制冷片的冷端面与所述壳体的周壁接触抵靠；且

所述第三半导体制冷片与所述第一半导体制冷片同步开启。

本发明的电机散热控制方法中，由于将半导体制冷片设置于定子槽中开设的狭缝中且对准绕组，并通过导热片可快速地将绕组散发的热量导出至外部散热装置；进一步地，通过控制第一半导体制冷片的工作功率值，使电机的散热和电机的发热达到有效合理的统一，充分利用不同散热功率的第一半导体制冷片，保证电机散热的合理性，即热量多的地方散热快，热量少的地方散热慢，达到散热和发热的统一。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的电机的示意性结构图；

图2是图1所示电机的示意性局部结构图；

图3是图1所示电机的定子中的定子铁芯的示意性结构图；

图4为图3所示定子铁芯的示意性局部剖视图；

图5是图1所示的电机的示意性剖视图；

图6是图5中A处的示意性放大图；

图7和图8分别为两个连接支架的示意性结构图；

图9是根据本发明一个实施例的电机的示意性结构图；

图10为底座与壳体之间的连接结构的示意性剖视图；

图11为转子的示意性局部结构图；

图12为根据本发明一个实施例的电机散热控制方法的示意性流程图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的电机的示意性结构图。如图1所示，并参考图2和图3，本发明实施例提供了一种电机。通常电机可包括壳体100、定子200和转子300。壳体100通常具有主壳110和设置与主壳110两端的端盖，如壳体前端盖120和壳体后端盖130。定子200设置于壳体100内。转子300设置于定子200的径向内侧。定子200的铁芯具有定子槽210，定子槽210用于缠绕绕组240。

特别地，定子200还具有多个散热孔组，每个散热孔组具有两个设置于一个相应定子槽210两侧的第一条形孔220。每个第一条形孔220沿定子200的轴向方向延伸，且开口朝向定子200的径向外侧。壳体100上设置有多个第二条形孔，每个第二条形孔对应于一个第一条形孔220设置。

电机进一步还包括多个第一半导体制冷片510、外部散热装置520和多个第一导热片530。每个第一半导体制冷片510插入一个第一条形孔220，且每个第一半导体制冷片510的冷端面朝向临近其的定子槽210。也就是说，每个定子槽210的两侧均为第一半导体制冷片510的冷端面，以加速绕组的散热。外部散热装置520可设置于壳体100的外表面。每个第一导热片530与外部散热装置520连接，且每个第一导热片530插入一个第二条形孔以及一个相应第一条形孔220，且与该第一条形孔220内的第一半导体制冷片510的热端面接触抵靠。而且第一半导体制冷片510和第一导热片530完全充满封闭第一条形孔220，且第一导热片530需完全充满第二条形孔。

本发明实施例的电机中，将第一半导体制冷片510设置于定子槽210中开设的狭缝中且对准绕组240，并通过导热片530可快速地将绕组240等散发的热量导出至外部散热装置520，电机散热效率高，保证电机的效率、转矩等经济技术指标。对称设置的两个第一半导体制冷片可尽量使绕组散热均匀，均布设置的电机整体散热结构，可保证电机整体上散热均匀，进一步提高电机能效。

在本发明的一些优选的实施例中，外部散热装置520包括多个第二半导体制冷片，每个第二半导体制冷片的冷端面贴靠于壳体100的外表面。且每个第二半导体制冷片的冷端面处于一个定子槽210的径向外侧。当然，在一些替代性实施例中，每个第二半导体制冷片的冷端面处于相邻两个定子槽210之间的区域的径向外侧。每个第二半导体制冷片的冷端面的每侧边缘处均连接于一个第一导热片530。

在本发明的另一些优选的实施例中，外部散热装置520包括第三半导体制冷片。第三半导体制冷片呈筒状，套装于壳体100，且第三半导体制冷片的冷端面与壳体100的周壁接触抵靠。当外部散热装置520也采用半导体制冷片时，更加保证了电机的散热效果。此外，半导体制冷片的冷热端互换，可使该电机有效解决电机内部润滑油冻结问题，若在寒冷地区使用，可对内部进行预热，预热速度快，可有效保护电机。

在本发明的一些进一步的实施例中，所述壳体100上开设有安装槽，以安装多个所述第二半导体制冷片或安装第三半导体制冷片，且每个所述第二半导体制冷片的热端面或第三半导体制冷片的热端面与所述壳体100的外表面热接触。所述壳体100的外表面上开设有散热沟槽。这样设置可充分利用壳体100的外表面进行散热，使得第二半导体和第三半导体的热端面不用设置散热翅片，可使电机的有效体积减小。当然，本领域技术人员也可在第二半导体和第三半导体的热端面设置散热翅片。而且，可选地，每个第一半导体制冷片510还插入一个相应的第二条形孔。为了充分利用壳体的散热功能时，优选地，第一半导体制冷片510不插入相应的第二条形孔。每个第一条形孔220的长度为定子槽210的长度的0.5至0.7倍，且处于定子200的沿其长度方向的中部。每个第二条形孔的长度为第一条形孔220的长度的0.6至0.8倍。

进一步地，定子200的处于每个定子槽210外侧的区域与壳体100内壁之间还设置有多个第二导热片。或者，定子200的外侧面的每个区域均可与壳体100内壁之间设置多个第二导热片。而且，每个第一导热片530的处于定子200与壳体100之间的区域上，以及每个第二导热片上，均设置有多个通孔，每个通孔的直径为0.05mm至0.15mm。这样设置，可防止在定子200与壳体100之间呈现封闭区域，影响电机性能，如润滑油进入该区域出不去等。

在本发明的一些实施例中，如图3和图4所示，每个定子200上还具有多个油孔组，每个油孔组具有3个至5个沿定子200的轴向方向间隔设置的长方形油孔230，每个油孔组的长方形油孔230连通定子200的内侧与一个第一条形孔220的朝向定子槽210的一侧。设置长方形油孔230可使转子300携带的润滑油进入油孔，与半导体制冷片换热后，在电机的运动振动或依靠自身重力的作用下，流出长方形油孔230，加快润滑油温度的下降。例如，处于电机上侧的长方形油孔230内的润滑油可在电机的运动振动或依靠自身重力的作用下。处于下侧的长方形油孔230内的润滑油可在电机的运动振动下震出。

每个长方形油孔230的长边面沿定子200的轴向方向延伸。且，每个长方形油孔230两个长边面包括第一长边面和第二长边面，沿转子300的转动方向，第一长边面处于第二长边面的上游侧。第一长边面的临近动子的一侧设置有第一倾斜倒角，第二长边面的临近动子的一侧设置有第二倾斜倒角，分别形成第一倒角面231和第二倒角面232。第二倾斜倒角的倾斜角度大于第一倾斜倒角的倾斜角度。转子300携带的油滴在离心力的作用下摔到第一长边面，后挤出长方形油孔230内的油滴，第二倾斜角度较大，可使油滴的运动比较顺畅。其中，倾斜倒角的大小是指180°与相应长边面之间的夹角的差值。

在本发明的一些实施例中，如图5至图8所示，转子300可包括输出轴310、转子轴套320、转子铁芯330、两个第一滚动轴承组件340和两个第二滚动轴承组件350。

每个第一滚动轴承组件340包括第一滚动轴承341，以及设置于第一滚动轴承341外周面上的减震结构342。且输出轴310的两端均通过第一滚动轴承组件340安装于壳体100。例如安装于壳体100的前端盖120和后端盖130。

转子轴套320的两端面均具有环状凹槽，以使转子轴套320包括内筒部321、外筒部322和连接部323。内筒部321安装于输出轴310，外筒部322设置于内筒部321的径向外侧、连接部323设置于内筒部321和外筒部322之间，以连接内筒部321和外筒部322。具体地，输出轴310安装于内筒部321的中心孔内，输出轴310和内筒部321通过花键传动结构进行传动连接。转子铁芯330安装于转子轴套320的外侧。转子铁芯330安装于外筒部322。

每个第二滚动轴承组件350包括第二滚动轴承351和连接支架352。两个第二滚动轴承351分别设置于内筒部321的两端，且每个第二滚动轴承351的外圈通过一个连接支架352安装于壳体100。

本发明实施例通过将转子300设置成特别的结构，可减轻转子300的重量，便于转子300的加工制造，转子铁芯330易更换，转子轴套320可通用。特别地，转子300的重量减轻之后，自身转动消耗的动力较少，显著提高了能效。

进一步地，利用两个连接支架352和两个第二滚动轴承351实现电机的转子300的固定安装，利用两个第一滚动轴承341和减震结构342，实现转子300的辅助安装，具有一定的弹性、扰动性，且具有足够的支撑强度，显著提高了转子300工作时的稳定性，进而保证输出轴310与传动部件之间的动力传动的稳定性。也可防止仅采用现有的、在输出轴310两端设置的、且直接安装于壳体100的两个滚动轴承，可能存在的支撑力不够的问题。可防止通过多个滚动轴承，造成输出轴310的扰动性能不足，可能锁死输出轴310的转动，影响轴承和转子300的寿命。

在本发明的一些实施例中，为了进一步降低电机运转时候的振动和噪音。如图9至图11所示，可在壳体100下方设有底座600。底座600上设置有支撑凸柱610，壳体100上设置有支撑套筒620。支撑套筒620套设于支撑凸柱610上，支撑套筒620的底面与支撑凸柱610的端面之间设置有压缩弹簧630以及位于压缩弹簧630环圈内侧和外侧的支撑垫。

进一步地，支撑套筒620的下端面上均布多个支柱940，每个支柱940的下端设置有多个限位块，每个限位块上包裹有阻尼垫。支撑凸柱610的外侧均布有多个连接限位套筒650。每个限位块插入一个连接限位套筒650内，且每个限位块与底座600之间设置有位于连接限位套筒650内的拉伸弹簧660。优选地，支撑凸柱610和支撑套筒620的数量均为四个，设置于壳体100的前后两端；且每个支撑凸柱610、每个支撑套筒620、每个支柱940和每个连接限位套筒650均倾斜设置。

在本发明实施例中，压缩弹簧630和拉伸弹簧660的配合使用，能够尽可能地消除电机振动时候的噪音，以及保证转子300振动时候的稳定性，防止输出轴310与其连接的传动部件脱离，即使稍稍脱离也可快速回复，不会对后续传动造成影响。也就是说，在该实施例中，转子300采用特殊的固定方式，以及电机整体(壳体100及其内部结构)与底座600之间的特殊固定方式，两者相结合，能够尽可能地消除电机振动时候的噪音，以及保证转子300振动时候的稳定性，防止输出轴310与其连接的传动部件脱离，即使稍稍脱离也可快速回复，不会对后续传动造成影响。

在本发明的一些实施例中，减震结构342为减震垫、阻尼垫或具有多个均布于第一滚动轴承341的压缩弹簧。如图7和图8所示，连接支架352可包括固定环353、固定法兰盘354和多个辐板355。第二滚动轴承351的外圈安装于固定环353。固定法兰盘354安装于壳体100的内侧，且与转子300同轴设置。多个辐板355连接于固定环353和固定法兰盘354。

在本发明的一些实施例中，每个辐板355具有水平延伸段356、竖直延伸段357和蛇形延伸段358。水平延伸段356连接于固定环353的外周面。竖直延伸段357连接于固定法兰盘354的朝向转子300的一侧。蛇形延伸段358的两端分别连接于竖直延伸段357和水平延伸段356，且与竖直延伸段357和水平延伸段356相切；且蛇形延伸段358在整体上呈向临近其的输出轴310的端部拱起。采用蛇形延伸段358，钢板的张力和压缩之后的反弹力可使专利运动的振动快速减小，振幅比较小，可使转子300快速地使转子300复位，保证转子300及整个电机的运行稳定性。在一些替代性实施例中，每个辐板355为向临近其的输出轴310的端部拱起的平滑弯曲板。

在本发明的一些实施例中，如图11所示，转子铁芯330的前端可设置有前挡板360，后端设置有后挡板370。转子轴套320的外筒部322的前端设置有凸肋。安装时，先将前挡板360与凸肋配合，然后将转子铁芯330安装于外筒部332，后将后挡板370安装固定于外筒部322进行固定。

本发明实施例还提供了一种电机散热控制方法。将电机的一个定子槽210设置于定子的上侧中部，即上侧的中间位置处。则处于该定子槽210一侧的第一半导体制冷片510可为第一组第一半导体制冷片510，处于该定子槽210另一侧的第一半导体制冷片510可为第二组第一半导体制冷片510。如图12所示，电机散热控制方法包括：

步骤A：控制第一组第一半导体制冷片510和第二组第一半导体制冷片510均按照预设规律变化的功率值工作。在该实施例中，使每组第一半导体制冷片510中，每个第一半导体制冷片510的工作功率值不尽相同，来对电机进行合理的散热。即通过控制第一半导体制冷片510的工作功率值，使电机的散热和电机的发热达到有效合理的统一，充分利用不同散热功率的第一半导体制冷片510，保证电机散热的合理性，即热量多的地方散热快，热量少的地方散热慢，达到散热和发热的统一。

优选地，预设规律为每组第一半导体制冷片510中，处于上侧的第一半导体制冷片510的功率值小于处于下侧的第一半导体制冷片510的功率值。如，处于下侧的第一半导体制冷片510的功率值为处于上侧的第一半导体制冷片510的功率值的1.02至1.04倍。将下部的第一半导体的功率值设置的稍大一些，能够快速地对电机内部的润滑油等进行快速散热，不用设置特别的润滑油散热系统，显著提高了散热效果。而且，底部通常通风性能比较差，电机自然散热能力也比较差，本发明可快速地对底部进行散热。在一些替代性实施例中，预设规律为每组第一半导体制冷片510的散热功率按照预设差值从上到下递增。

在本发明的一些实施例中，在步骤A之前还包括步骤B：在每次开启电机时，且在电机开启距离上一次电机关闭时的时间间隔大于预设时间间隔时，检测电机所处的环境温度，并根据环境温度控制第一组第一半导体制冷片510和第二组第一半导体制冷片510的开启。例如根据环境温度确定第一半导体制冷片510的延迟开启时间，并根据延迟开启时间控制第一半导体制冷片510的开启。否则，在电机开启时，同时开启第一组第一半导体制冷片510和第二组第一半导体制冷片510。本发明实施例充分考虑了电机的工作环境，在较冷的地方，延迟较长的时间的开启第一半导体制冷片510，节省资源。在较热的地方，或者两次开机时间较短的情况下，尽早地开启第一半导体制冷片510，进行充分有效的散热。优选地，预设时间间隔为2h至4h，优选为2.5h、3h等。

在本发明的一些实施例中，在步骤A之后还包括步骤C：关闭电机的定子和转子预设时间后关闭第一组第一半导体制冷片510和第二组第一半导体制冷片510。且预设时间为10min至15min。在电机关闭之后，可使电机快速降温至常温状态下，保护电机，防止电机过热损耗等。

进一步地，当外部散热装置520包括多个第二半导体制冷片时，第二半导体制冷片与第一半导体制冷片510同步开启。多个第二半导体制冷片的功率值相同。当外部散热装置520包括第三半导体制冷片。第三半导体制冷片与第一半导体制冷片510同步开启。

在本发明的一些优选实施例中，当外部散热装置520包括多个第二半导体制冷片时，第二半导体制冷片与第一半导体制冷片510同步开启。且每个第二半导体制冷片的功率可与相应第一半导体制冷片510的功率相适应。例如，可为热连接于该第二半导体制冷片的两个第一半导体制冷片510的功率之和、或之和的1.02倍至1.05倍。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (6)

1.一种电机散热控制方法，其特征在于，所述电机包括壳体、定子、转子、多个第一半导体制冷片、外部散热装置和多个第一导热片；所述定子设置于所述壳体内；所述转子设置于所述定子的径向内侧；所述定子具有定子槽和多个散热孔组，每个所述散热孔组具有两个设置于一个相应所述定子槽两侧的第一条形孔，每个所述第一条形孔沿所述定子的轴向方向延伸，且开口朝向所述定子的径向外侧；所述壳体上设置有多个第二条形孔，每个所述第二条形孔对应于一个所述第一条形孔设置；且

每个所述第一半导体制冷片插入一个所述第一条形孔，且每个所述第一半导体制冷片的冷端面朝向临近其的所述定子槽；所述外部散热装置设置于所述壳体的外表面；每个所述第一导热片与所述外部散热装置连接，且每个所述第一导热片插入一个所述第二条形孔以及一个相应所述第一条形孔，且与该第一条形孔内的所述第一半导体制冷片的热端面接触抵靠；而且

一个所述定子槽处于所述定子的上侧中部，且处于该所述定子槽一侧的所述第一半导体制冷片为第一组第一半导体制冷片，处于该所述定子槽另一侧的所述第一半导体制冷片为第二组第一半导体制冷片；其中，所述电机散热控制方法包括：

步骤A：控制第一组所述第一半导体制冷片和第二组所述第一半导体制冷片均按照预设规律变化的功率值工作；且

所述外部散热装置包括多个第二半导体制冷片，每个所述第二半导体制冷片的冷端面贴靠于所述壳体的外表面；且每个所述第二半导体制冷片的冷端面处于一个所述定子槽的径向外侧；每个所述第二半导体制冷片的冷端面的每侧边缘处均连接于一个所述第一导热片；且

所述第二半导体制冷片与所述第一半导体制冷片同步开启；

多个所述第二半导体制冷片的功率值相同。

2.根据权利要求1所述的电机散热控制方法，其特征在于，

所述预设规律为每组所述第一半导体制冷片中，处于上侧的所述第一半导体制冷片的功率值小于处于下侧的所述第一半导体制冷片的功率值。

3.根据权利要求2所述的电机散热控制方法，其特征在于，

处于下侧的所述第一半导体制冷片的功率值为处于上侧的所述第一半导体制冷片的功率值的1.02至1.04倍。

4.根据权利要求1所述的电机散热控制方法，其特征在于，在所述步骤A之前还包括：

步骤B：在每次开启电机时，且在所述电机开启距离上一次所述电机关闭时的时间间隔大于预设时间间隔时，检测所述电机所处的环境温度，并根据所述环境温度控制第一组所述第一半导体制冷片和第二组所述第一半导体制冷片的开启；

否则，在所述电机开启时，同时开启第一组所述第一半导体制冷片和第二组所述第一半导体制冷片。

5.根据权利要求4所述的电机散热控制方法，其特征在于，

所述预设时间间隔为2h至4h。

6.根据权利要求1所述的电机散热控制方法，其特征在于，在所述步骤A之后还包括：

步骤C：关闭所述电机的定子和转子预设时间后关闭第一组所述第一半导体制冷片和第二组所述第一半导体制冷片；且

所述预设时间为10min至15min。