CN110868001B - 一种永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种永磁电机，包括定子、外壳、左封盖、右封盖、转子轴、铁芯、永磁体和护筒，转子轴两端分别通过一个轴承安装在左封盖和右封盖上，定子的两端分别固定安装在左封盖和右封盖上；外壳套装在定子上，并且外壳的两端也分别固定安装在左封盖和右封盖上；铁芯套装在转子轴上，永磁体沿铁芯的圆周方向固定安装在铁芯的外表面上，护筒固定套装在永磁体上，护筒包括内护筒和外护筒，内护筒和外护筒固定套装在一起，并且内护筒和外护筒之间形成环形散热通道，环形散热通道的直径由永磁体的一端至另一端逐渐变大。本申请是对内护筒外表面无死角的面式散热，散热效果大幅度提升，杜绝散热效果不佳而导致永磁体烧坏的事故发生。

Description

一种永磁电机

技术领域

本发明涉及永磁电机技术领域。具体地说是一种永磁电机。

背景技术

永磁电机高速运转，产生大量的热，而高温可能造成永磁电机的永磁体高温下失磁。现有技术中，为了解决散热问题，通常采用在护筒上开设微孔，利用气体或液体流过微孔而实现散热。然而在长时间使用后，气体中的杂质可能会逐渐腐蚀及堵塞微孔，导致散热能力大大降低，最终可能导致永磁体高温失磁；并且在采用液冷散热的时候，冷却液在微孔中的流动速度慢、散热速度慢，且易堵塞。更重要的是，在护筒上加工微孔难度很大。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种风冷散热和油冷散热相互结合协同散热，并可以避免气体中的杂质腐蚀环形散热通道内壁及堵塞环形散热通道的永磁电机。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种永磁电机，包括定子、外壳、左封盖、右封盖、转子轴、铁芯、永磁体和护筒，所述转子轴的两端分别通过一个轴承安装在所述左封盖和所述右封盖上，所述定子的两端分别固定安装在所述左封盖和所述右封盖上；所述外壳套装在所述定子上，并且所述外壳的两端也分别固定安装在所述左封盖和所述右封盖上；所述铁芯套装在所述转子轴上，所述永磁体沿所述铁芯的圆周方向固定安装在所述铁芯的外表面上，所述护筒固定套装在所述永磁体上，所述护筒包括内护筒和外护筒，所述内护筒和所述外护筒固定套装在一起，并且所述内护筒和所述外护筒之间形成环形散热通道，所述环形散热通道的直径由所述永磁体的一端至另一端逐渐变大。

上述永磁电机，所述外护筒的轴向容纳腔为圆台形，所述内护筒的外形为圆台形，所述内护筒的小头端自所述轴向容纳腔的大头端伸入到所述外护筒内，并且所述内护筒和所述外护筒的两端端面平齐。

上述永磁电机，所述外护筒的外形为圆柱形，所述内护筒的轴向容纳腔为圆柱形。

上述永磁电机，所述外护筒的内壁上固定连接有导向柱，所述内护筒的外表面设置有与所述导向柱相适配的导向槽，所述导向槽沿所述内护筒的长度方向设置；所述导向柱的自由端位于所述导向槽内。

上述永磁电机，所述外护筒的侧壁上设置有螺栓孔，所述内护筒的外表面设置有与所述螺栓孔相对应的螺栓槽，所述螺栓槽沿所述内护筒的长度方向设置；紧固螺栓的一端穿过所述螺丝孔并抵顶在所述螺栓槽的槽底上。

上述永磁电机，所述导向槽和所述螺栓槽均自所述内护筒的一端向另一端延伸设置。

上述永磁电机，所述内护筒的一端向另一端：所述导向槽和所述螺栓槽的槽底与所述内护筒内壁的距离相等。

上述永磁电机，所述外护筒的左端头固定安装有冷却油分配器，所述冷却油分配器为一端开口、另一端具有筒底的圆筒形，所述筒底的中心开设有轴孔，所述冷却油分配器的开口端固定安装在所述外护筒的左端头上，所述轴孔的直径大于所述转子轴的外径，所述转子轴的左端穿过所述轴孔安装在所述左封盖上，所述转子轴与所述筒底内环之间为冷却油供给环形通道，冷却油供给管依次穿过所述左封盖和所述冷却油供给环形通道与所述冷却油分配器和转子之间形成的冷却油储存槽流体导通。

上述永磁电机，所述右封盖内侧面上固定安装有向远离所述右封盖的方向凸出的球面板；所述球面板向四周水平延伸出安装环，所述球面板通过螺钉和所述安装环上的螺丝孔固定安装在所述右封盖；所述球面板的上半部上开设有第一倾斜通风孔，所述第一倾斜通风孔自所述球面板的凸出面至所述球面板的凹陷面斜向上开设，所述右封盖的上半部上开设有与所述第一倾斜通风孔同轴的气体换热孔；所述球面板的下半部上开设有第二倾斜通风孔和渗油孔，所述渗油孔位于所述第二倾斜通风孔的下方，所述第二倾斜通风孔自所述球面板的凸出面至所述球面板的凹陷面斜向下开设，所述渗油孔自所述球面板的凸出面至所述球面板的凹陷面斜向上开设；所述右封盖的下半部上开设有与所述第一倾斜通风孔平行的气体换热孔。

上述永磁电机，所述右封盖内侧面上还固定安装有横截面呈不对称U形的弧形集油槽，所述弧形集油槽的低槽壁通过螺钉固定安装在所述右封盖内侧面上，所述弧形集油槽的高槽壁位于所述护筒的正下方；开设有所述渗油孔的所述球面板，水平正对所述弧形集油槽的高槽壁，使得二者之间形成冷却油容纳空间；所述弧形集油槽的低槽壁环绕所述安装环的外圆周面且二者之间液封连接，所述弧形集油槽的低槽壁厚度与所述安装环的厚度相等；第一冷却油流出管的第一端依次穿过所述右封盖和所述弧形集油槽的低槽壁与所述弧形集油槽的槽底部流体导通，第二冷却油流出管的第一端穿过所述右封盖并与所述球面板和所述右封盖之间的底部空间流体导通；所述第一冷却油流出管的第二端和所述第二冷却油流出管的第二端分别与冷却油流出总管流体导通。

本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：

1、面式散热：现有技术中是在护筒上设置微孔，属于线散热，散热效果不佳，并且在护筒上加工微孔难度很大；本申请是对内护筒外表面进行无死角的面式散热，散热效果大幅度提升，彻底杜绝因散热效果不佳而导致永磁体烧坏的事故发生。

2、风油协同散热：现有技术风冷散热长时间使用后，气体中的杂质会逐渐腐蚀及堵塞微孔，导致永磁体烧坏；现有技术中液冷散热，冷却液在微孔中的流动速度慢、散热速度慢且易堵塞；本申请采用风油协同面式散热，冷却油在重力及离心力的作用下向内护筒的另一端及内护筒下半部运动，空气在离心力的作用下向内护筒的另一端及内护筒上半部运动，因内护筒的下半部分是油冷散热、上半部分是风冷散热，风冷散热和油冷散热相互结合并且随着转子的转动交替进行，流动的冷却油可以冲洗掉因冷却气体携带而粘附在环形散热通道内壁上的杂质，彻底避免气体中的杂质会腐蚀环形散热通道内壁及堵塞环形散热通道。

3、环形散热通道的直径由永磁体的一端至另一端逐渐变大，使得供给的冷却油在重力和离心力的作用下可以由内护筒的一端向另一端移动。

4、球面板上半部上开设的第一倾斜通风孔自所述球面板的凸出面至所述球面板的凹陷面斜向上开设，与右封盖上开设的与之同轴的气体换热孔的倾斜角度相同，且正相对，可以很好的排出热风，进行冷风散热；并且倾斜向下的第一倾斜通风孔有利于热风中携带的小油滴向下流动，减少冷却油的浪费。

5、由于油是从下半部流出，为了防止油流出到右封盖外侧，球面板下半部上开设的第一倾斜通风孔自所述球面板的凸出面至所述球面板的凹陷面斜向下开设，并且球面板下半部上开设的渗油孔自所述球面板的凸出面至所述球面板的凹陷面斜向上开设，这样可以很好地实现换热油的回收利用。并且渗油孔自所述球面板的凸出面至所述球面板的凹陷面斜向上开设，可以在球面板和右封盖之间的空间内进入冷却油后顺利排出并回收利用，防止冷却油从右封盖下半部上的气体换热孔飞溅出去。

附图说明

图1本发明永磁电机的剖面结构示意图；

图2本发明永磁电机中弧形集油槽与球面板的安装配合结构示意图；

图3本发明永磁电机中弧形集油槽、球面板和右端盖的安装配合结构示意图；

图4图1所示本发明永磁电机另一个方向的剖面结构示意图；

图5本发明永磁电机中冷却油分配器、冷却油供给管和转子轴的相对位置关系结构示意图；

图6本发明永磁电机中外护筒的横剖面结构示意图(从内径较大的一端向内径较小的一端看)；

图7本发明永磁电机中内护筒的横剖面结构示意图(从外径较小的一端向外径较大的一端看)。

图中附图标记表示为：1-定子；2-外壳；3-1-左封盖；3-2-右封盖；4-转子轴；5-铁芯；6-永磁体；7-护筒；71-内护筒；72-外护筒；8-环形散热通道；9-导向槽；10-螺栓槽；11-紧固螺栓；12-冷却油分配器；13-轴孔；14-轴承；15-球面板；16-第一倾斜通风孔；17-气体换热孔；18-渗油孔；19-安装环；20-螺丝孔；21-螺钉；22-第一冷却油流出管；23-第二冷却油流出管；24-冷却油流出总管；25-筒底；26-冷却油供给环形通道；27-冷却油供给管；28-冷却油储存槽；29-第二倾斜通风孔；30-弧形集油槽；31-导向柱；32-螺栓孔。

具体实施方式

如图1-图3所示，一种永磁电机，包括定子1、外壳2、左封盖3-1、右封盖3-2、转子轴4、铁芯5、永磁体6和护筒7，所述转子轴4的两端分别通过一个轴承14安装在所述左封盖3-1和所述右封盖3-2上，所述定子1的两端分别固定安装在所述左封盖3-1和所述右封盖3-2上；所述外壳2套装在所述定子1上，并且所述外壳2的两端也分别固定安装在所述左封盖3-1和所述右封盖3-2上；所述铁芯5套装在所述转子轴4上，所述永磁体6沿所述铁芯5的圆周方向固定安装在所述铁芯5的外表面上，所述护筒7固定套装在所述永磁体6上，其特征在于，所述护筒7包括内护筒71和外护筒72，所述内护筒71和所述外护筒72固定套装在一起，并且所述内护筒71和所述外护筒72之间形成环形散热通道8，所述环形散热通道8的直径由所述永磁体6的一端至另一端逐渐变大。本发明中环形散热通道8的设置使得以往的点散热，变为内护筒外表面无死角的面式散热，散热效果大幅度提升。

环形散热通道8是由内护筒71和外护筒72配合得到的，具体的所述外护筒72的轴向容纳腔为圆台形，所述内护筒71的外形为圆台形，所述内护筒71的小头端自所述轴向容纳腔的大头端伸入到所述外护筒72内，并且所述内护筒71和所述外护筒72的两端端面平齐。所述外护筒72的外形为圆柱形，所述内护筒71的轴向容纳腔为圆柱形。

如图5至图7所示：内护筒71和外护筒72配合得到如上配合方式的方法可以有多种，本申请中，所述外护筒72的侧壁上设置有螺栓孔32，所述内护筒71的外表面设置有与所述螺栓孔32相对应的螺栓槽10，所述螺栓槽10沿所述内护筒71的长度方向设置；所述螺栓槽10自所述内护筒71的一端向另一端延伸设置，所述螺栓槽10的槽底与所述内护筒71内壁的距离相等(这样气体或液体就不能在离心力作用下沿所述螺栓槽10运动，螺栓槽10起到分散流体的作用，尤其是可以所述内护筒71外表面上的冷却油分布得更加均匀)，紧固螺栓11的一端穿过所述螺丝孔并抵顶在所述螺栓槽10的槽底上，从而形成可以面式散热的环形散热通道8。

本实施例采用风冷和液冷方式，具体的：所述外护筒72的左端头固定安装有冷却油分配器12，所述冷却油分配器12为一端开口、另一端具有筒底25的圆筒形，所述筒底25的中心开设有轴孔13，所述冷却油分配器12的开口端固定安装在所述外护筒72的左端头上，所述轴孔13的直径大于所述转子轴4的外径，所述转子轴4的左端穿过所述轴孔13安装在所述左封盖3-1上，所述转子轴4与所述筒底25内环之间为冷却油供给环形通道26，冷却油供给管27依次穿过所述左封盖3-1和所述冷却油供给环形通道26与所述冷却油分配器12和转子之间形成的冷却油储存槽28流体导通。

所述右封盖3-2内侧面上固定安装有向远离所述右封盖3-2的方向凸出的球面板15；所述球面板15向四周水平延伸出安装环19，所述球面板15通过螺钉21和所述安装环19上的螺丝孔20固定安装在所述右封盖3-2；所述球面板15的上半部上开设有第一倾斜通风孔16，所述第一倾斜通风孔16自所述球面板15的凸出面至所述球面板15的凹陷面斜向上开设，所述右封盖3-2的上半部上开设有与所述第一倾斜通风孔16同轴的气体换热孔17；所述球面板15的下半部上开设有第二倾斜通风孔29和渗油孔18，所述渗油孔18位于所述第二倾斜通风孔29的下方，所述第二倾斜通风孔29自所述球面板15的凸出面至所述球面板15的凹陷面斜向下开设，所述渗油孔18自所述球面板15的凸出面至所述球面板15的凹陷面斜向上开设；所述右封盖3-2的下半部上开设有与所述第一倾斜通风孔16平行的气体换热孔17。球面板上半部上开设的第一倾斜通风孔自所述球面板的凸出面至所述球面板的凹陷面斜向上开设，与右封盖上开设的与之同轴的气体换热孔的倾斜角度相同，且正相对，可以很好的排出热风，进行冷风散热；并且倾斜向下的第一倾斜通风孔有利于热风中携带的小油滴向下流动，减少冷却油的浪费。

所述右封盖3-2内侧面上还固定安装有横截面呈不对称U形的弧形集油槽30，所述弧形集油槽30的低槽壁通过螺钉21固定安装在所述右封盖3-2内侧面上，所述弧形集油槽30的高槽壁位于所述护筒7的正下方；开设有所述渗油孔18的所述球面板15，水平正对所述弧形集油槽30的高槽壁，使得二者之间形成冷却油容纳空间；所述弧形集油槽30的低槽壁环绕所述安装环19的外圆周面且二者之间液封连接，所述弧形集油槽30的低槽壁厚度与所述安装环19的厚度相等；第一冷却油流出管22的第一端依次穿过所述右封盖3-2和所述弧形集油槽30的低槽壁与所述弧形集油槽30的槽底部流体导通，第二冷却油流出管23的第一端穿过所述右封盖3-2并与所述球面板15和所述右封盖3-2之间的底部空间流体导通；所述第一冷却油流出管22的第二端和所述第二冷却油流出管23的第二端分别与冷却油流出总管24流体导通。由于油是从下半部流出，为了防止油流出到右封盖外侧，球面板下半部上开设的第一倾斜通风孔自所述球面板的凸出面至所述球面板的凹陷面斜向下开设，并且球面板下半部上开设的渗油孔自所述球面板的凸出面至所述球面板的凹陷面斜向上开设，这样可以很好地实现换热油的回收利用。并且渗油孔自所述球面板的凸出面至所述球面板的凹陷面斜向上开设，可以在球面板和右封盖之间的空间内进入冷却油后顺利排出并回收利用，防止冷却油从气体换热孔飞溅出。

本实施例中，环形散热通道的直径由永磁体的一端至另一端逐渐变大，使得供给的冷却油在重力和离心力的作用下可以由内护筒的一端向另一端移动。因内护筒的下半部分是油冷散热、上半部分是风冷散热，风冷散热和油冷散热相互结合并且随着转子的转动交替进行，流动的冷却油可以冲洗掉冷却气体携带而粘附在环形散热通道内壁上的杂质，彻底避免气体中的杂质会腐蚀环形散热通道内壁及堵塞环形散热通道。

如图4所示，在实施例中，为了便于内护筒71和外护筒72安装配合，使得螺栓孔32与螺栓槽10相对应；所述外护筒72的内壁上固定连接有导向柱31，所述内护筒71的外表面设置有与所述导向柱31相适配的导向槽9，所述导向槽9沿所述内护筒71的长度方向设置；所述导向柱31的自由端位于所述导向槽9内。如图6和图7所示：所述导向槽9自所述内护筒71的一端向另一端延伸设置，且与所述内护筒71内壁的距离相等，这样气体或液体就不能在离心力作用下沿所述导向槽9运动，导向槽9起到分散流体的作用，尤其是可以所述内护筒71外表面上的冷却油分布得更加均匀。

具体的工作原理为：

启动永磁电机，并打开冷却油供给管27，向冷却油分配器12内供给冷却油。

永磁电机高速旋转所产生的热，会随着冷却油从护筒71和外护筒72之间的环形散热通道8，进行面散热，然后从下半部流出并流入弧形集油槽30内，最后通过第一冷却油流出管22流入冷却油流出总管24进行回收。同时在球面板15下半部还设置有渗油孔18，少量的冷却油有可能进入球面板15与右盖板3-2之间的腔体内，然后会通过第二冷却油流出管23进入冷却油流出总管24，也可以通过渗油孔18流入到弧形集油槽30内。

在护筒7的上半部，由于第一倾斜通风孔16与气体换热孔17同轴设置，即第一倾斜通风孔16与气体换热孔17的倾斜角度相同，热风筒71和外护筒72之间的环形散热通道8吹出，再从第一倾斜通风孔16与气体换热孔17排出，从而实现对永磁电机的面式冷风散热。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种永磁电机，其特征在于，包括定子（1）、外壳（2）、左封盖（3-1）、右封盖（3-2）、转子轴（4）、铁芯（5）、永磁体（6）和护筒（7），所述转子轴（4）的两端分别通过一个轴承（14）安装在所述左封盖（3-1）和所述右封盖（3-2）上，所述定子（1）的两端分别固定安装在所述左封盖（3-1）和所述右封盖（3-2）上；所述外壳（2）套装在所述定子（1）上，并且所述外壳（2）的两端也分别固定安装在所述左封盖（3-1）和所述右封盖（3-2）上；所述铁芯（5）套装在所述转子轴（4）上，所述永磁体（6）沿所述铁芯（5）的圆周方向固定安装在所述铁芯（5）的外表面上，所述护筒（7）固定套装在所述永磁体（6）上，其特征在于，所述护筒（7）包括内护筒（71）和外护筒（72），所述内护筒（71）和所述外护筒（72）固定套装在一起，并且所述内护筒（71）和所述外护筒（72）之间形成环形散热通道（8），所述环形散热通道（8）的直径由所述永磁体（6）的一端至另一端逐渐变大；所述右封盖（3-2）内侧面上固定安装有向远离所述右封盖（3-2）的方向凸出的球面板（15）；所述球面板（15）向四周水平延伸出安装环（19），所述球面板（15）通过螺钉（21）和所述安装环（19）上的螺丝孔（20）固定安装在所述右封盖（3-2）；所述球面板（15）的上半部上开设有第一倾斜通风孔（16），所述第一倾斜通风孔（16）自所述球面板（15）的凸出面至所述球面板（15）的凹陷面斜向上开设，所述右封盖（3-2）的上半部上开设有与所述第一倾斜通风孔（16）同轴的气体换热孔（17）；所述球面板（15）的下半部上开设有第二倾斜通风孔（29）和渗油孔（18），所述渗油孔（18）位于所述第二倾斜通风孔（29）的下方，所述第二倾斜通风孔（29）自所述球面板（15）的凸出面至所述球面板（15）的凹陷面斜向下开设，所述渗油孔（18）自所述球面板（15）的凸出面至所述球面板（15）的凹陷面斜向上开设；所述右封盖（3-2）的下半部上开设有与所述第一倾斜通风孔（16）平行的气体换热孔（17）。

2.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述外护筒（72）的轴向容纳腔为圆台形，所述内护筒（71）的外形为圆台形，所述内护筒（71）的小头端自所述轴向容纳腔的大头端伸入到所述外护筒（72）内，并且所述内护筒（71）和所述外护筒（72）的两端端面平齐。

3.根据权利要求2所述的永磁电机，其特征在于，所述外护筒（72）的外形为圆柱形，所述内护筒（71）的轴向容纳腔为圆柱形。

4.根据权利要求3所述的永磁电机，其特征在于，所述外护筒（72）的内壁上固定连接有导向柱（31），所述内护筒（71）的外表面设置有与所述导向柱（31）相适配的导向槽（9），所述导向槽（9）沿所述内护筒（71）的长度方向设置；所述导向柱（31）的自由端位于所述导向槽（9）内。

5.根据权利要求4所述的永磁电机，其特征在于，所述外护筒（72）的侧壁上设置有螺栓孔（32），所述内护筒（71）的外表面设置有与所述螺栓孔（32）相对应的螺栓槽（10），所述螺栓槽（10）沿所述内护筒（71）的长度方向设置；紧固螺栓（11）的一端穿过所述螺栓孔并抵顶在所述螺栓槽（10）的槽底上。

6.根据权利要求5所述的永磁电机，其特征在于，所述导向槽（9）和所述螺栓槽（10）均自所述内护筒（71）的一端向另一端延伸设置。

7.根据权利要求5所述的永磁电机，其特征在于，所述内护筒（71）的一端向另一端：所述导向槽（9）和所述螺栓槽（10）的槽底与所述内护筒（71）内壁的距离相等。

8.根据权利要求1-7任一所述的永磁电机，其特征在于，所述外护筒（72）的左端头固定安装有冷却油分配器（12），所述冷却油分配器（12）为一端开口、另一端具有筒底（25）的圆筒形，所述筒底（25）的中心开设有轴孔（13），所述冷却油分配器（12）的开口端固定安装在所述外护筒（72）的左端头上，所述轴孔（13）的直径大于所述转子轴（4）的外径，所述转子轴（4）的左端穿过所述轴孔（13）安装在所述左封盖（3-1）上，所述转子轴（4）与所述筒底（25）内环之间为冷却油供给环形通道（26），冷却油供给管（27）依次穿过所述左封盖（3-1）和所述冷却油供给环形通道（26）与所述冷却油分配器（12）和转子之间形成的冷却油储存槽（28）流体导通。

9.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述右封盖（3-2）内侧面上还固定安装有横截面呈不对称U形的弧形集油槽（30），所述弧形集油槽（30）的低槽壁通过螺钉（21）固定安装在所述右封盖（3-2）内侧面上，所述弧形集油槽（30）的高槽壁位于所述护筒（7）的右端侧；开设有所述渗油孔（18）的所述球面板（15），水平正对所述弧形集油槽（30）的高槽壁，使得所述球面板（15）和所述弧形集油槽（30）之间形成冷却油容纳空间；所述弧形集油槽（30）的低槽壁环绕所述安装环（19）的外圆周面且二者之间液封连接，所述弧形集油槽（30）的低槽壁厚度与所述安装环（19）的厚度相等；第一冷却油流出管（22）的第一端依次穿过所述右封盖（3-2）和所述弧形集油槽（30）的低槽壁与所述弧形集油槽（30）的槽底部流体导通，第二冷却油流出管（23）的第一端穿过所述右封盖（3-2）并与所述球面板（15）和所述右封盖（3-2）之间的底部空间流体导通；所述第一冷却油流出管（22）的第二端和所述第二冷却油流出管（23）的第二端分别与冷却油流出总管（24）流体导通。

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