CN111245144B - 一种高效的三相异步电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效的三相异步电机，包括外壳、设置在外壳内部的定子铁芯、定子线圈、转子铁芯以及转子线圈，其特征是：定子铁芯上沿电机的轴向开设有多条凹槽，在各个凹槽内插有石墨棒，外壳的后端对应于各个石墨棒的后端部位开设有通孔，石墨棒的后端从通孔处穿出外壳外部，外壳的后端还设置有扇叶，扇叶与电机的转轴的后端连接固定，扇叶的外部还罩有风罩。该电机在工作时，扇叶转动使得电机的周围产生快速流动的空气，定子铁芯上的热量可以很好地传导至石墨棒，将电机定子铁芯上的热量直接传递至外壳的外部并快速散热，改变传统电机的散热方式，有效遏制三相异步电机内部出现过热的情况，保证三相异步电机以较高的效率运行。

Description

一种高效的三相异步电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，更具体地说，它涉及一种高效的三相异步电机。

背景技术

电机的性能可由电机各部分的温升来直观分析，最显著的是电机部件变形严重，使得电机的可靠性及效率大大降低，引起电机局部发热的原因有很多，例如电机过载等，这对电机的冷却性能带来了极大的挑战。电机的温升不但决定了电机运行的安全性，而且对于电机的使用寿命、效率都有很大的影响。普通异步电机定子热量是通过定子铁芯热传导给机座，机座内装有金属冷却管道，通过冷却管道内冷却液的流动将热量带走进行冷却。整个冷却装置包括定子机座和冷却管道。普通电机定子铁芯由于散热需要通过机座，再由机座传导到冷却管道，中间有多次热传导过程，且金属管道的冷却效率降低，故其散热效果有待提升。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高效的三相异步电机，其具有更优异的散热性能和工作效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种高效的三相异步电机，包括外壳、设置在外壳内部的定子铁芯、定子线圈、转子铁芯以及转子线圈，所述定子铁芯上沿电机的轴向开设有多条凹槽，所述多条凹槽沿着电机的周向均匀分布，在各个凹槽内插有石墨棒，所述石墨棒的表面与凹槽的内壁形状吻合并贴紧，所述外壳的后端对应于各个石墨棒的后端部位开设有通孔，所述石墨棒的后端从通孔处穿出外壳外部，且石墨棒的后端端头凸出于外壳表面，所述外壳的后端还设置有扇叶，所述扇叶与电机的转轴的后端连接固定，所述石墨棒的后端端头处于扇叶驱动空气流动的范围内，所述扇叶的外部还罩有风罩；所述石墨棒的后端为弯折形状，其后端从外壳后端的圆周面穿出，所述风罩的直径大于外壳的外径，所述石墨棒的后端伸出外壳外部的部位位于风罩覆盖的范围内；所述风罩的前方设置有散热罩，所述散热罩为双层环形结构，包括外环体和内环体，所述外环体与内环体之间存在间距且两环体的后端通过多个连接部连接，所述多个连接部沿环体的周向均匀分布，相邻两连接部之间为开口结构，使得空气从两环体之间的空间内流过，所述外环体的前端为扩口状，所述散热罩的内环体套在外壳的表面并与外壳密封固定，所述散热罩的后端与风罩的前端密封衔接，所述石墨棒的后端与散热罩的内环体接触；所述散热罩的外环体的外扩部的内侧面上设置有多个隆起部，所述隆起部的前端与外环体的内侧面密封连接，所述隆起部的后端为开口，且在外环体上对应于各个隆起部的部位开设有贯穿外环体的通气孔。

作为优选方案：所述外壳的表面开设有嵌入槽，嵌入槽沿电机的轴向呈螺旋形分布在外壳的表面，在嵌入槽内沿其螺旋方向铺设有铜管，在铜管内注有冷却液，铜管表面的部分区域暴露于外壳外部，所述外壳表面还固定有液泵和液泵的接线盒，所述液泵的进液口通过可散热的进液管与铜管的一端连接，所述液泵的出液口通过可散热的出液管与铜管的另一端连接，所述进液管和出液管处于扇叶驱动空气流动的范围内。

作为优选方案：所述铜管的外壁与嵌入槽的内壁之间涂有导热胶。

作为优选方案：所述进液管和出液管上均设置有散热翅片。

作为优选方案：所述散热罩的前端设置有过滤网。

与现有技术相比，本发明的优点是：由于石墨棒具有良好的导热性和散热能力，该三相异步电机在工作的过程中，扇叶转动使得电机的周围产生快速流动的空气，定子铁芯上的热量可以很好地传导至石墨棒，石墨棒的后端在流动的空气中快速散热，可以将电机定子铁芯上的热量直接传递至外壳的外部并快速散热，彻底改变传统电机的散热方式，使得三相异步电机具有更显著、更迅速的散热能力，有效遏制三相异步电机内部出现过热的情况，保证三相异步电机以较高的效率运行。

附图说明

图1为本实施例中的三相异步电机的内部结构示意图；

图2为图1中的A部放大图。

附图标记说明:1、外壳；2、定子铁芯；3、定子线圈；4、转子铁芯；5、转子线圈；6、凹槽；7、石墨棒；8、通孔；9、风罩；10、扇叶；11、外环体；12、隆起部；13、透气孔；14、嵌入槽；15、铜管；16、导热胶；17、液泵；18、接线盒；19、进液管；20、出液管；21、散热翅片；22、过滤网；23、转轴；24、内环体。

具体实施方式

参照图1和图2，一种高效的三相异步电机，包括外壳1、设置在外壳1内部的定子铁芯2、定子线圈3、转子铁芯4以及转子线圈5，在定子铁芯2上沿电机的轴向开设有多条凹槽6，多条凹槽6沿着电机的周向均匀分布，在各个凹槽6内插有石墨棒7，石墨棒7的表面与凹槽6的内壁形状吻合并贴紧，在外壳1的后端对应于各个石墨棒7的后端部位开设有通孔8，石墨棒7的后端从通孔8处穿出外壳1外部，且石墨棒7的后端端头凸出于外壳1表面，在外壳1的后端还设置有扇叶10，扇叶10与电机的转轴23的后端连接固定，石墨棒7的后端端头处于扇叶10驱动空气流动的范围内，在扇叶10的外部还罩有风罩9，风罩9与外壳1固定，风罩9的中部为网格区域，使得空气可以流过风罩9。

由于石墨棒7具有良好的导热性和散热能力，该三相异步电机在工作的过程中，扇叶10转动使得电机的周围产生快速流动的空气，定子铁芯2上的热量可以很好地传导至石墨棒7，石墨棒7的后端在流动的空气中快速散热，可以将电机定子铁芯2上的热量直接传递至外壳1的外部并快速散热，彻底改变传统电机的散热方式，使得三相异步电机具有更显著、更迅速的散热能力，有效遏制三相异步电机内部出现过热的情况，保证三相异步电机以较高的效率运行。

本实施例中，石墨棒7的后端为弯折形状，其后端从外壳1后端的圆周面穿出，风罩9的直径大于外壳1的外径，石墨棒7的后端伸出外壳1外部的部位位于风罩9覆盖的范围内。相比于石墨棒7的后端从外壳1的后端直线穿出的情况，本实施例中石墨棒7后端弯折的好处是可以增大相邻两根石墨棒7后端之间的间距，从而更有利于石墨棒7后端的散热。当扇叶10随电机的转轴23转动时，扇叶10将风罩9内的空气从风罩9的后方排出，使得风罩9内产生负压，从而可以使风罩9前方的空气流入风罩9内，形成空气循环。如此，在电机工作的过程中就有源源不断的冷空气流经石墨棒7的后端，带走石墨棒7后端的热量，热空气从风罩9排出。风罩9加速和空气的流动，且由于石墨棒7后端的间距增大了，所以可以使电机内部的热量更快的散发，进一步提高电机的散热性能即其工作效率。由于风向是由风罩9的前方流向其后方，且风罩9位于外壳1的后端，所以冷空气在流入风罩9之前还会流经外壳1的表面，对外壳1进行散热，从而提升三相异步电机的整体散热能力。

如图2所示，本实施例中，还在风罩9的前方设置有散热罩，散热罩为双层环形结构，包括外环体11和内环体24，外环体11与内环体24之间存在间距且两环体的后端通过多个连接部连接，多个连接部沿转体的周向均匀分布，相邻两连接部之间为开口结构，使得空气从两环体之间的空间内流过。外环体11的前端为扩口状，如此结构使得散热罩前端的开口面积大于其后端的开口面积，空气在由前向后流过散热罩时会被加速。散热罩的内环体24套在外壳1的表面并与外壳1密封固定，散热罩的后端与风罩9的前端密封衔接。散热罩为石墨材质且为一体式结构，使其同样具有十分优秀的导热和散热性能。石墨棒7的后端与散热罩的内环体24接触。

电机在工作时，电机内部的热量经过石墨棒7传导至散热罩，空气先是流过散热罩随后流过风罩9。由于散热罩大大增加和散热面积，且散热罩可以加速空气流动，加入散热罩后使得三相异步电机的散热性能进一步显著提升。

再次基础上，还在散热罩的外环体11的外扩部的内侧面上设置有多个隆起部12，隆起部12的前端与外环体11的内侧面密封连接，隆起部12的后端为开口，且在外环体11上对应于各个隆起部12的部位开设有贯穿外环体11的通气孔。如图2所示，当空气流经散热罩时，会在隆起部12后端的开口处形成涡流，使得此此处的空气流速大大提高，此处的气压也小于外界气压，在气压差的作用下，外界空气从透气孔13处流入散热罩内。透气孔13不仅能增加散热罩与空气的接触面积，还能使更多的冷空气流入散热罩内，从而提升了散热罩的散热性能，即进一步提高三相异步电机的散热性能和工作效率(图2中虚线箭头表示空气的流向)。

为提高外壳1的散热能力，如图1和图2所示，本实施例中还在外壳1的表面开设有嵌入槽14，嵌入槽14沿电机的轴向呈螺旋形分布在外壳1的表面，在嵌入槽14内沿其螺旋方向铺设有铜管15，在铜管15内注有冷却液，铜管15表面的部分区域暴露于外壳1外部。另外，在外壳1表面还固定有液泵17和液泵17的接线盒18，液泵17的进液口通过进液管19与铜管15的一端连接，液泵17的出液口通过出液管20与铜管15的另一端连接，进液管19和出液管20暴露于外壳1外部，且进液管19和出液管20同样采用散热性能优秀的铜材质，进液管19和出液管20同样处于扇叶10驱动空气流动的范围内。在电机工作的过程中，控制液泵17启动，液泵17启动后驱动冷却液在铜管15内循环流动，外壳1上的热量传导至铜管15并被冷却液吸收，一部分热量通过铜管15直接散热，较热的冷却液被泵入进液管19和出液管20内，并在此过程中快速散热。如此可以大幅提高外壳1的散热性能，即提高电机整体的散热性能和工作效率。

为了使冷却液在流经进液管19和出液管20时能够更快速散热冷却，本实施例中在进液管19和出液管20上均装有散热翅片21。

如图2所示，在铜管15的外壁与嵌入槽14的内壁之间涂有导热胶16，导热胶16可以使铜管15与外壳1接触的区域都能有效导热，确保铜管15可以正常发挥作用。同理，为保证热传导效率，在石墨棒7的后端与散热罩的内环体24的连接处也可以涂覆导热胶16；石墨棒7与定子铁芯2之间也可以涂抹导热胶16。

为避免杂物被吸入风罩9内，本实施例中还在散热罩的前端设置有过滤网22。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高效的三相异步电机，包括外壳、设置在外壳内部的定子铁芯、定子线圈、转子铁芯以及转子线圈，其特征是：所述定子铁芯上沿电机的轴向开设有多条凹槽，所述多条凹槽沿着电机的周向均匀分布，在各个凹槽内插有石墨棒，所述石墨棒的表面与凹槽的内壁形状吻合并贴紧，所述外壳的后端对应于各个石墨棒的后端部位开设有通孔，所述石墨棒的后端从通孔处穿出外壳外部，且石墨棒的后端端头凸出于外壳表面，所述外壳的后端还设置有扇叶，所述扇叶与电机的转轴的后端连接固定，所述石墨棒的后端端头处于扇叶驱动空气流动的范围内，所述扇叶的外部还罩有风罩；所述石墨棒的后端为弯折形状，其后端从外壳后端的圆周面穿出，所述风罩的直径大于外壳的外径，所述石墨棒的后端伸出外壳外部的部位位于风罩覆盖的范围内；所述风罩的前方设置有散热罩，所述散热罩为双层环形结构，包括外环体和内环体，所述外环体与内环体之间存在间距且两环体的后端通过多个连接部连接，所述多个连接部沿环体的周向均匀分布，相邻两连接部之间为开口结构，使得空气从两环体之间的空间内流过，所述外环体的前端为扩口状，所述散热罩的内环体套在外壳的表面并与外壳密封固定，所述散热罩的后端与风罩的前端密封衔接，所述石墨棒的后端与散热罩的内环体接触；所述散热罩的外环体的外扩部的内侧面上设置有多个隆起部，所述隆起部的前端与外环体的内侧面密封连接，所述隆起部的后端为开口，且在外环体上对应于各个隆起部的部位开设有贯穿外环体的通气孔。

2.根据权利要求1所述的高效的三相异步电机，其特征是：所述外壳的表面开设有嵌入槽，嵌入槽沿电机的轴向呈螺旋形分布在外壳的表面，在嵌入槽内沿其螺旋方向铺设有铜管，在铜管内注有冷却液，铜管表面的部分区域暴露于外壳外部，所述外壳表面还固定有液泵和液泵的接线盒，所述液泵的进液口通过可散热的进液管与铜管的一端连接，所述液泵的出液口通过可散热的出液管与铜管的另一端连接，所述进液管和出液管处于扇叶驱动空气流动的范围内。

3.根据权利要求2所述的高效的三相异步电机，其特征是：所述铜管的外壁与嵌入槽的内壁之间涂有导热胶。

4.根据权利要求2所述的高效的三相异步电机，其特征是：所述进液管和出液管上均设置有散热翅片。

5.根据权利要求1所述的高效的三相异步电机，其特征是：所述散热罩的前端设置有过滤网。

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