CN111384795A - 电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电机，该电机包括机壳，机壳中设有具有轴腔的电机轴、设有第一沟槽的转子，设有第二沟槽的第一隔磁板、设有第三沟槽的第二隔磁板、具有空腔的定子和冷却通道，冷却通道由轴腔、第二沟槽、第一沟槽、第三沟槽和空腔连通形成，冷却通道中流动有冷却介质。可通过冷却介质依序带走电机轴、第一隔磁板、转子、第二隔磁板和定子的热量，并与外部环境进行热交换，将热量散发到外部环境中。因此，上述电机能够实现对永磁同步电机的电机轴、第一隔磁板、转子、第二隔磁板和定子进行冷却，大大提升了电机冷却效率，显著提高了电机功率密度等性能。

Description

电机

技术领域

本发明属于电机冷却技术的领域，尤其涉及电机。

背景技术

对于提高永磁同步电机的性能(尤其是功率密度性能)而言，电机冷却技术是关键因素之一。永磁同步电机中的电机定子和转子是发热源，为了提升电机冷却效率，提出了各种电机冷却方案，包括自然冷却、间接冷却和直接冷却三种方案，具体如下：

方案1、自然冷却：电机热量通过内部空气和铁芯传递给电机壳体，外部空气与电机壳体的表面实现热交换；

方案2、间接冷却：于电机壳体增加水道，热量通过空气和铁芯传递到壳体，壳体中开有水道，水道中的冷却介质与水道侧壁实现热交换，可以增加附属设备给冷却介质降温，因此可以大幅度提高热交换效率；

方案3、直接冷却：于电机定子外部增加冷却管路，使冷却介质与电机定子直接接触，带走电机定子的热量，热交换效率相对方案2有进一步提升。

但以上三种方案仍存在着以下问题：

方案1的缺点：自然冷却的方式，其热交换效率低，而且外部空气温度对电机散热的影响较大，可控性较差；

方案2的缺点：间接冷却的方式，其热交换效率一般；

方案3的缺点：直接冷却的方式，其只能实现定子的直接冷却，而转子的冷却热交换效率仍需进一步挖掘。

发明内容

本发明的目的在于提供了电机，旨在解决现有永磁同步电机所存在的热交换效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了电机，其包括机壳，所述机壳中设有：

电机轴，具有轴腔；

转子，绕设于所述电机轴上，所述转子上开设有第一沟槽；

第一隔磁板及第二隔磁板，所述第一隔磁板及所述第二隔磁板分别套设于所述转子的相对两端，所述第一隔磁板中开设有分别与所述轴腔和所述第一沟槽连通的第二沟槽，所述第二隔磁板中开设有与所述第一沟槽连通的第三沟槽；

定子，具有空腔，所述电机轴、所述转子、所述第一隔磁板及所述第二隔磁板均支撑于所述空腔中，所述第三沟槽与所述空腔连通；以及

冷却通道，由所述轴腔、所述第二沟槽、所述第一沟槽、所述第三沟槽和所述空腔连通形成，所述冷却通道供冷却介质在其中流动；

进一步地，所述冷却通道连通有用于将所述冷却介质与外部环境进行热交换的附属冷却设备。

进一步地，所述轴腔沿所述电机轴的轴心线延伸，所述轴腔一端开口，所述开口与所述附属冷却设备连通，另一端连通有第四沟槽，所述第四沟槽与所述第二沟槽连通。

进一步地，所述第二沟槽于所述第一隔磁板上沿所述转子的径向延伸。

进一步地，所述转子包括绕设于所述电机轴上的转子铁芯和嵌设于所述转子铁芯中的磁钢，所述磁钢与所述转子铁芯之间存在间隔以形成所述第一沟槽。

进一步地，所述磁钢和所述第一沟槽均沿着所述转子的轴向方向延伸。。

进一步地，所述第三沟槽于所述第二隔磁板上沿所述转子的径向延伸，所述第三沟槽的槽口朝向所述空腔的腔壁。

进一步地，所述第二沟槽、所述第一沟槽和所述第三沟槽的数量均设为多个，每一所述第二沟槽均与所述轴腔连通，所述轴腔、一所述第二沟槽、一所述第一沟槽以及一所述第三沟槽依序连通形成一所述冷却通道。

进一步地，所述电机轴上设有定位轴肩，所述转子通过所述第一隔磁板与所述定位轴肩定位配合。

进一步地，所述定子呈圆柱状，所述定子包括多个沿圆周方向依序堆叠的硅钢片和绕设于所述硅钢片上的铜线，所述空腔呈中空且两端开口。

本发明提供的电机的有益效果：

上述电机中，由于其电机轴设有轴腔，转子设有第一沟槽，第一隔磁板设有第二沟槽，第二隔磁板设有第三沟槽，定子具有空腔，并且，轴腔、第二沟槽、第一沟槽、第三沟槽和空腔依序连通形成冷却通道，这样，可通过冷却介质依序流经轴腔、第二沟槽、第一沟槽、第三沟槽和空腔，来带走电机轴、第一隔磁板、转子、第二隔磁板和定子的热量，然后，冷却介质再与外部环境进行热交换，将热量散发到外部环境中。因此，上述电机能够实现对电机轴、第一隔磁板、转子、第二隔磁板和定子进行冷却，大大提升了电机冷却效率，显著提高了电机功率密度等性能。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电机的剖面图。

附图标记说明：

10 电机 11电机轴 111 轴腔

12 转子 121第一沟槽 13 第一隔磁板

14 第二隔磁板 131第二沟槽 15 定子

16 空腔 112第四沟槽 122 转子铁芯

123 磁钢 113定位轴肩 151 硅钢片

152 铜线 141第三沟槽

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，为本发明提供的较佳实施例。

需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。

还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

如图1所示，本实施例提供了电机10，该电机可为永磁同步电机，永磁同步电机可包括电动机和发电机等。

该电机10包括机壳，机壳中设有：

电机轴11，具有轴腔111；

转子12，绕设于电机轴11上，转子12上开设有第一沟槽121；

第一隔磁板13及第二隔磁板14，第一隔磁板13及第二隔磁板14分别套设于转子12的相对两端，第一隔磁板13中开设有分别与轴腔111和第一沟槽121连通的第二沟槽131，第二隔磁板14中开设有与第一沟槽121连通的第三沟槽141；

定子15，具有空腔16，电机轴11、转子12、第一隔磁板13及第二隔磁板14均支撑于空腔16中，第三沟槽141与空腔16连通；以及

冷却通道，由轴腔111、第二沟槽131、第一沟槽121、第三沟槽141和空腔16连通形成，冷却通道中流动有冷却介质。

如图1所示，上述电机10中，由于其电机轴11设有轴腔111，转子12设有第一沟槽121，第一隔磁板13设有第二沟槽131，第二隔磁板14设有第三沟槽141，定子15具有空腔16，并且，轴腔111、第二沟槽131、第一沟槽121、第三沟槽141和空腔16连通形成冷却通道，这样，可通过冷却介质依序流经轴腔111、第二沟槽131、第一沟槽121、第三沟槽141和空腔16，来带走电机轴11、第一隔磁板13、转子12、第二隔磁板14和定子15的热量，然后，冷却介质再与外部环境进行热交换，将热量散发到外部环境中。因此，上述电机10能够实现对电机轴11、第一隔磁板13、转子12、第二隔磁板14和定子15进行冷却，大大提升了电机冷却效率，显著提高了电机功率密度等性能。

具体地，冷却通道连通有用于将冷却介质与外部环境进行热交换的附属冷却设备。

需要说明的是，冷却介质可以根据实际应用选择，可为油、水等。附属冷却设备为热交换设备，用于将冷却介质与外部环境进行热交换，将热量散发到外部环境中。

如图1所示，为了能够充分地带走电机轴11的热量，具体地，轴腔111沿电机轴11的轴心线延伸，轴腔111一端开口，开口与附属冷却设备连通，另一端连通有第四沟槽112，第四沟槽112与第二沟槽131连通。当然，其他实施例中，轴腔111还可是沿电机轴11的周向表面螺旋延伸。细化地，轴腔111沿轴心线由电机轴11的一端延伸到另一端，即电机轴11为空心轴，一端开口，另外一端有堵头，这样，整个电机轴11都受到冷却介质的冷却。

如图1所示，为了便于将轴腔111内的冷却介质引导至转子12的第一沟槽121内，具体地，第二沟槽131于第一隔磁板13上沿转子12的径向延伸。当然，为了能够更加充分地带走第一隔磁板13的热量，第二沟槽131还可以是于第一隔磁板13上呈环形延伸。其中，第一隔磁板13为适于与电机轴11安装定位的圆形凸台。第一隔磁板13可由铝合金材料制成。

关于第一沟槽121具体结构的优选实施方式，转子12包括绕设于电机轴11上的转子铁芯122和嵌设于转子铁芯122中的磁钢123，磁钢123与转子铁芯122之间存在间隔以形成第一沟槽121。这样，磁钢123作为转子12中主要的热源，而由于冷却介质的流经与接触，能够充分地带走磁钢123与转子铁芯122的热量，因此，能够充分地提高永磁同步电机的热交换效率，并提升永磁同步电机的功率密度等性能。当然，其他实施例中，第一沟槽121也可以是直接贯穿转子铁芯122的设置方式，其也能起到冷却转子12的作用，但其冷却效果并没有冷却介质直接与磁钢123和转子铁芯122接触的方式好。其中，转子铁芯122为圆柱状，且由多个硅钢片沿圆周方向叠压而成。磁钢123呈矩形条状，磁钢123的数量也为多个，磁钢123为钕铁硼材料。这样，多个磁钢123可与转子铁芯122形成多条第一沟槽121，因此，转子12上由于更多第一沟槽121的设置，其冷却效果更佳。

如图1所示，至此，冷却介质的流通过程是：冷却介质沿着电机轴11、第一隔磁板13、转子铁芯122与磁钢123，以及第二隔磁板14的通道流动，与转子12实现热交换，带走转子12的热量；并在离心力的作用下，冷却介质流出第二隔磁板14后，被高速甩出到定子15上，与定子15实现热交换，带走定子15的热量，最后在重力的作用下，冷却介质流到电机壳体底部，通过附属冷却设备，实现冷却介质与外部环境的热量交换和循环使用。

为了便于充分地将转子12的热量带走，具体地，磁钢123和第一沟槽121均沿着转子12的轴向方向延伸。并且，磁钢123和第一沟槽121由转子12的一端延伸到另一端。当然，为了加大第一沟槽121与转子铁芯122的接触面积，以增大热交换效率，具体地，第一沟槽121沿转子12的周向表面螺旋延伸。

如图1所示，为了便于将第一沟槽121内的冷却介质引导至定子15的空腔16内，具体地，第三沟槽141于第二隔磁板14上沿转子12的径向延伸，第三沟槽141的槽口朝向空腔16的腔壁。这样，在离心力的作用下，冷却介质将更为便利地流出第二隔磁板14，而被高速甩出到定子15上，与定子15实现热交换，带走定子15的热量。当然，为了能够更加充分地带走第二隔磁板14的热量，第三沟槽141还可以是于第二隔磁板14上呈环形延伸。其中，第二隔磁板14为适于与电机轴11安装定位的圆形凸台。第二隔磁板14可由铝合金材料制成。

如图1所示，为了进一步地提升了电机的热交换效果，具体地，第二沟槽131、第一沟槽121和第三沟槽141的数量均设为多个，每一第二沟槽131均与轴腔111连通，轴腔111、一第二沟槽131、一第一沟槽121以及一第三沟槽141依序连通形成一冷却通道。对应地，第四沟槽112的数量可为多个。这样，永磁同步电机中将存在有多条冷却通道，附属冷却设备能够同时与多条冷却通道连通并进行热交换，进一步提升了电机的冷却效率和电机功率密度等性能。

为了便于第一隔磁板13的安装定位，具体地，电机轴11上设有定位轴肩113，转子12通过第一隔磁板13与定位轴肩113定位配合。而第二隔磁板14则与电机轴11过盈配合。

如图1所示，关于定子15具体结构的优选实施方式，具体地，定子15呈圆柱状，定子15包括多个沿圆周方向依序堆叠的硅钢片151和绕设于硅钢片151上的铜线152，空腔16呈中空且两端开口。并且，定子15空腔16的内径大于转子铁芯122的外径。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.电机，其特征在于，包括机壳，所述机壳中设有：

电机轴，具有轴腔；

转子，绕设于所述电机轴上，所述转子上开设有第一沟槽；

第一隔磁板及第二隔磁板，所述第一隔磁板及所述第二隔磁板分别套设于所述转子的相对两端，所述第一隔磁板中开设有分别与所述轴腔和所述第一沟槽连通的第二沟槽，所述第二隔磁板中开设有与所述第一沟槽连通的第三沟槽；

定子，具有空腔，所述电机轴、所述转子、所述第一隔磁板及所述第二隔磁板均支撑于所述空腔中，所述第三沟槽与所述空腔连通；以及

冷却通道，由所述轴腔、所述第二沟槽、所述第一沟槽、所述第三沟槽和所述空腔连通形成，所述冷却通道供冷却介质在其中流动。

2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述冷却通道连通有用于将所述冷却介质与外部环境进行热交换的附属冷却设备。

3.如权利要求2所述的电机，其特征在于，所述轴腔沿所述电机轴的轴心线延伸，所述轴腔一端开口，所述开口与所述附属冷却设备连通，另一端连通有第四沟槽，所述第四沟槽与所述第二沟槽连通。

4.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述第二沟槽于所述第一隔磁板上沿所述转子的径向延伸。

5.如权利要求1～4任一项所述的电机，其特征在于，所述转子包括绕设于所述电机轴上的转子铁芯和嵌设于所述转子铁芯中的磁钢，所述磁钢与所述转子铁芯之间存在间隔以形成所述第一沟槽。

6.如权利要求5所述的电机，其特征在于，所述磁钢和所述第一沟槽均沿着所述转子的轴向方向延伸。

7.如权利要求1～4任一项所述的电机，其特征在于，所述第三沟槽于所述第二隔磁板上沿所述转子的径向延伸，所述第三沟槽的槽口朝向所述空腔的腔壁。

8.如权利要求1～4任一项所述的电机，其特征在于，所述第二沟槽、所述第一沟槽和所述第三沟槽的数量均设为多个，每一所述第二沟槽均与所述轴腔连通，所述轴腔、一所述第二沟槽、一所述第一沟槽以及一所述第三沟槽依序连通形成一所述冷却通道。

9.如权利要求1～4任一项所述的电机，其特征在于，所述电机轴上设有定位轴肩，所述转子通过所述第一隔磁板与所述定位轴肩定位配合。

10.如权利要求1～4任一项所述的电机，其特征在于，所述定子呈圆柱状，所述定子包括多个沿圆周方向依序堆叠的硅钢片和绕设于所述硅钢片上的铜线，所述空腔呈中空且两端开口。

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