CN109301977B - 一种外转子无刷无槽电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种外转子无刷无槽电机，包括机壳及安装在机壳上的第一轴承，第一轴承上安装有转子组件，机壳上安装有定子组件，定子组件包括电机后座以垂直固接在电机后座上并伸入转子组件内的硅钢套，硅钢套上套设有定子线圈；电机后座上开设有多个沿其圆周方向均布的冷却水道，冷却水道用于对硅钢套散热，电机后座的端面上固接有连通多个冷却水道的密封板；电机后座的端面上安装有相对其横向中心面的进水接头以及出水接头，进水接头与出水接头均与冷却水道连通；电机后座的端面上还设有连接定子线圈的引出线接头。解决了现有电机的定子结构复杂，电机效率低，过载能力差的问题。

Description

一种外转子无刷无槽电机
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种外转子无刷无槽电机。
背景技术
无刷无槽电机也叫无刷空心杯电机，具有高效率、高功率密度、过载强、运行平稳和寿命长等特点，在新能源汽车驱动应用中，有较大的综合优势。目前国内国外的纯电轿车所使用的驱动电机，连续输出功率在30～70kW范围，峰值功率在80～150kW区间，大部分采用永磁无刷结构，其定子为传统的带槽结构，电机的效率仅在93～95％区间；而且现有的电机的冷却效果差，造成电机的过载能力弱。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种外转子无刷无槽电机，解决了现有电机的定子结构复杂，电机效率低，过载能力差的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种外转子无刷无槽电机，包括机壳及安装在机壳上的第一轴承，所述第一轴承上安装有转子组件，所述机壳上安装有定子组件，所述定子组件包括电机后座以垂直固接在电机后座上并伸入转子组件内的硅钢套，所述硅钢套上套设有定子线圈；所述电机后座上开设有多个沿其圆周方向均布的冷却水道，冷却水道用于对硅钢套散热，所述电机后座的端面上固接有连通多个冷却水道的密封板；所述电机后座的端面上安装有相对其横向中心面的进水接头以及出水接头，进水接头与出水接头均与冷却水道连通；所述电机后座的端面上还设有连接定子线圈的引出线接头。
将无刷电机安装后，对定子线圈输入交变电流，从而在定子组件上形成旋转变化的磁场，从而驱动转子上的永磁铁转动，从而使得整个转子逐渐在机壳上转动，从而将动力输出；在进行运行时，通过在电机后座上设置多个冷却水道对硅钢套进行降温，从而保证整个电机运行过程中的稳定性；同时将定子线圈直接套设在硅钢套外壁上，避免了类似于传统定子进行开槽缠绕线圈的情况，使得整个电机结构更简单。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、定子线圈直接单独成型后套设在硅钢套上的方式避免了传统定子开槽的情况，让整个电机的结构更简单，通过无槽结构的使用以及优化电机配合结构，保证电机额定运行效率达到97％以上，同时提高电机的过载能力，峰值功率与重量比达到5～5.2kW/kg；使得整个电机能够适应新能源汽车驱动电机的使用需求，整体朝着效率高、体积小、过载力高的趋势；
2、通过在电机后座上开设有多个冷却水道并循环向内输入冷却水，对定子组件整体进行降温，特别是对硅钢套进行降温，从而提高了硅钢套的散热效率，保证电机在运行过程中能够保持良好的稳定性；
3、对定子结构的改进优化后，让整个电机的组成结构简单，能够有效降低整个电机的制造成本，也能提高电机的组装效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明电机后座的结构示意图；
图3为本发明转子组件的结构示意图；
图4为本发明阵列磁钢的排列结构示意图；
图5为本发明硅钢套的结构示意图；
图中，机壳1、第一轴承2、转子组件3、转子钢圈31、转子钢架32、电机轴33、阵列磁钢34、第一磁钢341、第二磁钢342、第三磁钢343、第四磁钢344、风叶35、定子组件4、电机后座41、冷却水道410、硅钢套42、硅钢条420、定子线圈43、密封板44、进水接头45、出水接头46、引出线接头47、第二轴承5、销轴6、第三轴承7。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
如图1～图5所示，本发明所述的一种外转子无刷无槽电机，包括机壳1及安装在机壳1上的第一轴承2，第一轴承2上安装有转子组件3，转子组件3包括转子钢圈31、转子钢架32以及电机轴33，其中电机轴33安装在第一轴承2上，而转子钢架32固定在电机轴33上并抵靠于第一轴承2上，转子钢圈31安装在转子钢架32上，从而使得电机轴33能够带动转子钢架32、转子钢圈31转动，在转子钢圈31的内壁上均布安装有阵列磁钢34，阵列磁钢34由多个对极构成，本实施例中采用10个对极，每个对极包括4片依次排布的第一磁钢341、第二磁钢342、第三磁钢343以及第四磁钢344，其中第一磁钢341、第三磁钢343为径向充磁且磁极相反，第二磁钢342、第三磁钢343为环向充磁且磁极相反，即是，排布规律为径向充磁的N极或S极、环向充磁的S或N极、径向充磁的S极或N极、环向充磁的N或S极，整个阵列磁钢34中的对极依次排列，保证排布规律满足需求，从而增大整体的磁力，同时能够防止转子钢圈31外部漏磁的情况；其中第一磁钢341、第二磁钢342、第三磁钢343、及第四磁钢344的结构为瓦片状或长方体状，便于在转子钢圈31内进行安装；电机轴33穿过第一轴承2的一端设有齿轮结构，便于对电机轴33进行连接安装，保证传递扭矩的稳定性，而电机轴33的另一端安装有第二轴承5。
在机壳1上安装有定子组件4，定子组件4包括电机后座41以垂直固接在电机后座41上并伸入转子组件3内的硅钢套42，而电机后座41通过其上的内孔安装在第二轴承5上，从而对电机轴33进行支撑，保证转子组件3转动的稳定，避免转子组件3转动过程中发生偏转的情况；在硅钢套42上套设有定子线圈43，为了增加硅钢套42与定子线圈43之间的绝缘强度，在硅钢套42与定子线圈43之间设有绝缘层，一般采用绝缘纸；同时，为了保证硅钢套42本身的散热效果，硅钢套42主要有硅钢条420螺旋式卷绕并压缩成圆筒型结构，从而保证硅钢套42上相邻的硅钢条420之间具有散热间隙，能够促进散热；另外，定子线圈43为三相，而定子线圈43主要有多股绞合漆包线或铜条绕制呈圆筒型的无槽结构，具体的绕制方法已经在申请人之前的专利中公布，此处不再详述；定子线圈43与硅钢套42分别单独成型后配合组装，完全避免了传统定子中开槽绕线的方式，使得整个结构更加简单，组装方便、效率更高；为了提高定子组件4的散热效果，在电机后座41上开设有多个沿其圆周方向均布的冷却水道410，冷却水道410用于对硅钢套42散热，电机后座41的端面上固接有连通多个冷却水道410的密封板44，从而让多个冷却水道410连通流动，提高散热效果；电机后座41的端面上安装有相对其横向中心面的进水接头45以及出水接头46，进水接头45与出水接头46均与冷却水道410连通；通过将进水接头45与出水接头46连接到冷却水循环管路上，从而将冷却水输送到冷却水道410中循环流动，从而通过电机后座41的导热作用对硅钢套42进行降温，从而提高硅钢套42的降温效果，保证整个电机的过载能力。
在电机后座41的端面上还设有连接定子线圈43的引出线接头47，从而便于将定子线圈43中的线头引出，方便在外进行接线，一般来说引出线接头47为3个。
同时，在转子钢圈31与转子钢架32的连接位置设有沿圆周方向均布排列的若干风叶35，从而使得转子组件3旋转后能够存在一定的惯性转动力，能够有效克服磁场中的零点位置，促进转子组件3稳定旋转。
在电机后座41上设有沿其周向均布的多个向内延伸的销轴6，本实施例中采用均布的3个销轴6，每个销轴6均垂直安装，在每个销轴6上均安装有用于防止转子钢圈31摆动的第三轴承7，通过第三轴承7在电机后座41上的均布保证转子组件3转动过程中，避免摆动造成转子钢圈31偏移，导致转子钢圈31与定子线圈43直接接触的情况，从而保证转子组件3转动的稳定性，让电机的运行过程降低磨损，提高电机的使用寿命以及稳定性。
通过对硅钢套42的结构改进、定子线圈43的结构改进，使得整个定子组件4中无槽，提高了定子线圈43与硅钢套42的安装便捷性，同时硅钢套42的散热效果得到提升，保证电机具有良好的过载能力；而通过多个冷却水道410中形成冷却系统从而将电机后座41以及硅钢套42进行降温，促进硅钢套42的散热效果；同时对转子组件3中的阵列磁钢34的排布方式进行优化，结合定子组件4的结构优化，使得整个电机的额定运行效率达到97％以上；而且在轻负载区间具有高效率和具有较好的过载能力，峰值功率与重量比在5～5.2kW/kg之间。
本发明的解释中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅是为了便于描述和理解，并非对具体技术特征的使用数量、安装顺序或重要程度进行限定。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种外转子无刷无槽电机，包括机壳(1)及安装在机壳(1)上的第一轴承(2)，其特征在于：所述第一轴承(2)上安装有转子组件(3)，所述机壳(1)上安装有定子组件(4)，所述定子组件(4)包括电机后座(41)以垂直固接在电机后座(41)上并伸入转子组件(3)内的硅钢套(42)，所述硅钢套(42)上套设有定子线圈(43)；所述电机后座(41)上开设有多个沿其圆周方向均布的冷却水道(410)，冷却水道(410)用于对硅钢套(42)散热，所述电机后座(41)的端面固接有连通多个冷却水道(410)的密封板(44)；所述电机后座(41)的端面上安装有相对其横向中心面的进水接头(45)以及出水接头(46)，进水接头(45)与出水接头(46)均与冷却水道(410)连通；所述电机后座(41)的端面上还设有连接定子线圈(43)的引出线接头(47)；
所述转子组件(3)包括转子钢圈(31)、转子钢架(32)以及电机轴(33)，其中电机轴(33)安装在第一轴承(2)上，所述转子钢架(32)固定在电机轴(33)上并抵靠于第一轴承(2)上，所述转子钢圈(31)安装在转子钢架(32)上，所述转子钢圈(31)的内壁上均布安装有阵列磁钢(34)，所述阵列磁钢(34)由多个对极构成；所述电机轴(33)穿过第一轴承(2)的一端设有齿轮结构，电机轴(33)的另一端通过第二轴承(5)安装在电机后座(41)上；所述硅钢套(42)主要由硅钢条(420)螺旋式卷绕并压缩成圆筒型结构，所述电机后座(41)上设有沿其周向均布的多个向内延伸的销轴(6)，每个销轴(6)上均安装有用于防止转子钢圈(31)摆动的第三轴承(7)，所述转子钢圈(31)与转子钢架(32)的连接位置设有沿圆周方向均布排列的若干风叶(35)。
2.根据权利要求1所述的一种外转子无刷无槽电机，其特征在于：所述对极包括4片依次排布的第一磁钢(341)、第二磁钢(342)、第三磁钢(343)以及第四磁钢(344)，其中第一磁钢(341)、第三磁钢(343)为径向充磁且磁极相反，第二磁钢(342)、第三磁钢(343)为环向充磁且磁极相反。
3.根据权利要求2所述的一种外转子无刷无槽电机，其特征在于：所述第一磁钢(341)、第二磁钢(342)、第三磁钢(343)及第四磁钢(344)的结构为瓦片状或长方体状。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种外转子无刷无槽电机，其特征在于：所述定子线圈(43)为三相，定子线圈(43)主要由多股绞合漆包线或铜条绕制呈圆筒型的无槽结构。
5.根据权利要求4所述的一种外转子无刷无槽电机，其特征在于：所述定子线圈(43)与硅钢套(42)之间设有绝缘层。
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