CN111934453B - 具有栅栏式定子的外盘式电动机散热装置 - Google Patents

具有栅栏式定子的外盘式电动机散热装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种具有栅栏式定子的外盘式电动机散热装置，包括一组栅栏式定子、两个盘式外转子和一根沿轴向设置的转轴；栅栏式定子有缠绕线圈的铁芯及基座；两个盘式外转子有盘体及数个永久磁铁，两个盘式外转子通过转轴组设在栅栏式定子的两个基座外侧；其特征在于：栅栏式定子于多个铁芯内侧配置有铁芯中心管，外侧配置有铁芯套管；其中铁芯中心管及铁芯套管壁上设置数排环状间隔排列的长条孔，且每两排长条孔为错位排列设置；由此，通过使用长条孔形成的细小空间设计，来阻断磁感应涡电流，达到降低或防止电动机发热功效。

Description

具有栅栏式定子的外盘式电动机散热装置
技术领域
本发明涉及电动机技术领域，特别指一种具有栅栏式定子的外盘式电动机散热装置。
背景技术
现常见的永磁式直流伺服电动机，是把永久磁铁设置在外围的转子，而将电枢线圈设置在核心的定子处，无论是电流经过电枢线圈会因为电阻而发热，或是在换相过程中发生电流跳接时的骤热，都难以轻易散出，如果是应用于直接驱动系统时，转子处的高热将传导至传动轴，长久使用下，会逐渐导致传动车曲的变形。
查，如图8现有外转子电机结构图所示，其揭露永磁式交流伺服电动机8，其具有电枢线圈81的定子82设置于电动机外层，永久磁铁83则设置于核心的转子处，因此散热较佳，且有较高的功率体积比。部分外转子电动机，虽然克服了电枢线圈的散热问题，但受限于内外层包覆式的结构设计，使得面对输出扭力变更、安装空间限制等问题时，其应变的弹性也减少了。
另一方面，由于电动机运行主要是依赖磁力的异极相吸和同极相斥，磁力线的分布在电动机运行中占有决定性的影响。因为空气的磁阻甚高，如果永磁装置和线圈中的铁芯，在封闭回路中所占途径比例越低，经过的空气区域越长，磁阻将大幅升高，磁通因而分散，运行的效率也随之降低。而现有盘式外转子的电动机结构，对上述的发热及耗能问题并无适当解决。此外，由于永久磁铁和线圈的数目未曾妥善匹配，也将导致磁回路无法均匀作用，在每一作用周期中，都可能造成出力忽大忽小的运转不均匀状况。
由于现有轴向电动机为了降低工作温度，通常使用通风散热方式达成电动机冷却目的；而轴向磁通电动机如果可以通过降低磁感应涡电流，就可有效达到降低或防止电动机发热目的，而可不用使用其他散热结构或装置。
发明内容
本发明主要目的在于，通过使用细小空间设计，来阻断磁感应涡电流，达到降低或防止电动机发热的一种具有栅栏式定子的外盘式电动机散热装置。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种具有栅栏式定子的外盘式电动机散热装置，包括一组栅栏式定子、两个盘式外转子和一根沿轴向设置的转轴；所述栅栏式定子包括多个长条状平行转轴以环状排列的铁芯及设置在多个铁芯两端的基座，铁芯上缠绕有线圈，所述两个盘式外转子包括一个盘体及数个永久磁铁，两个盘式外转子通过转轴组设在栅栏式定子的两个基座外侧，使转轴可以同时随两个盘体旋转。前述本发明技术特征在于：上述所述栅栏式定子于多个铁芯内侧配置有铁芯中心管，外侧配置有铁芯套管；所述铁芯中心管两端与两个基座中心孔组接定位，所述铁芯中心管壁上沿周面垂直转轴方向，设置数排环状间隔排列的长条孔，且每两排长条孔为错位排列设置；所述铁芯套管两端与两个基座外圆端组接定位，所述铁芯套管上沿周面垂直转轴方向，设置数排环状间隔排列的长条孔，且数排长条孔为错位排列设置。
在上述本发明中，所述铁芯中心管及铁芯套管为导磁材料。
在上述本发明中，所述两个盘式外转子的数个永久磁铁以每两个相邻以相同极性相对接的方式设置，且左右两个盘式外转子的永久磁铁以相异磁极彼此相对设置。
在上述本发明中，所述栅栏式定子的铁芯为多个硅钢片以轴向方式叠设而成，且每一个铁芯分别以各自的两极分别接近左右两个盘式外转子的永久磁铁。
本发明又一技术特征在于：本发明在两个盘式外转子外侧还包括有磁极套管及导磁外盖；其中所述磁极套管配置在盘式外转子外侧，所述磁极套管一端通过固定组件与栅栏式定子的基座及铁芯套管组接，另一端与导磁外盖组接；所述磁极套管壁上沿周面垂直转轴方向，以环状排列设置数排环状间隔长条孔，且每两排长条孔为错位排列设置；所述导磁外盖以中心为圆心设置数圈环状排列的弧形状间隔长条孔，且每两圈环状长条孔呈弧形错位排列设置。
在上述本发明中，所述磁极套管及导磁外盖为导磁材料。
在上述本发明中，所述磁极套管及导磁外盖可为一体成形。
通过上述描述，本发明在弱磁(低电流)工作时，由于在栅栏式定子的铁芯内侧设有铁芯中心管，外侧设有铁芯套管；通过铁芯中心管及铁芯套管错位排列设置的长条孔，使用磁感应涡电流被长条孔形成的孔细小空间阻断，达到降低或防止电动机发热功效。
又，本发明于强磁(高电流)工作时，在两个盘式外转子的盘体外侧配置有磁极套管及导磁外盖；通过磁极套管及导磁外盖有错位排列设置的长条孔；因此，同样有阻断磁感应涡电流作用。
附图说明
图1为发明立体外观图。
图2为发明立体分解图。
图3为发明分解剖视图。
图4为栅栏式定子、两个盘式外转子及转轴分解剖视图。
图5为发明组合剖视图。
图6为发明弱磁磁力线分布图。
图7为发明强磁磁力线分布图。
图8为现有的外转子电动机结构图。
符号说明：
10-栅栏式定子 11-铁芯
12a、12b-基座 121a、121b-中心孔
122a、122b-固定孔 13-铁芯中心管
131-长条孔 14-铁芯套管
141-长条孔 20a、20b-盘式外转子
201a、201b-盘体 202a、202b-永久磁铁
21a、21b-磁极套管 211a、211b-长条孔
22a、22b-导磁外盖 221a、221b-长条孔
23a、23b-固定组件 30-转轴。
具体实施方式
为使本发明目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方案对本发明进行详细描述。
在下述发明实施方案中的图示均为简化示意图。附图标记仅显示与本发明有关组件，显示组件非为实际实施时方案，在实际实施时组件数目、形状、比例及组件布局型态可依需求选择性设计。
如图1到图5所示，一种具有栅栏式定子的外盘式电动机散热装置，包括一组栅栏式定子10、两个盘式外转子20a、20b及一根沿轴向设置的转轴30；两个盘式外转子20a、20b分别设置在栅栏式定子10两端，转轴30组接在两个盘式外转子20a、20b中心，并可与两个盘式外转子20a、20b同时旋转。
所述栅栏式定子10包括多个长条状以环状排列的铁芯11及设置在多个铁芯11两端的圆形基座12a、12b，铁芯11上缠绕有线圈(图中未示出)，本实施方案铁芯11为多个硅钢片以轴向方式叠设而成，且每一铁芯11两端组接于基座12a、12b的固定孔122a、122b中。
如图4所示，栅栏式定子10于多个铁芯11内侧配置有铁芯中心管13，所述铁芯中心管13两端与两个基座12a、12b中心孔121a、121b组接定位，铁芯中心管13壁上沿周面垂直转轴方向，设置数排环状间隔排列的长条孔131，且每两排长条孔131为错位排列设置；又于多个铁芯11外侧配置有铁芯套管14，铁芯套管14两端与两个基座12a、12b外圆端组接定位，使铁芯套管14与多个铁芯11外环保留有间距，其中铁芯套管14上沿周面垂直转轴方向，设置数排环状间隔排列的长条孔141，且每两排长条孔141为错位排列设置。
所述两个盘式外转子20a、20b包括一个盘体201a、201b及数个永久磁铁202a、202b，两个盘式外转子20a、20b通过转轴30将其组接在栅栏式定子的两个圆形基座12a、12b外侧，使数个永久磁铁202a、202b与栅栏式定子的两个基座12a、12b外侧形成细小气隙空间。
上述两个盘式外转子20a、20b中的盘体201a、201b外侧配置有磁极套管21a、21b及导磁外盖22a、22b；其中磁极套管21a、21b配置在盘体201a、201b周面外侧，并与盘体201a、201b外周面保留有间距；磁极套管21a、2b1一端通过固定组件23a、23b与栅栏式定子10的基座12a、12b及铁芯套管14组接，另一端组接导磁外盖22a、22b；所述磁极套管21a、21b壁上沿周面垂直转轴方向，以环状排列设置数排环状间隔长条孔211a、211b，且每两排长条孔为错位排列设置；所述导磁外盖22a、22b以中心为圆心设置数圈环状排列的弧形状间隔长条孔221a、221b，且每两圈环状长条孔呈弧形错位排列设置。
如图2所示，所述两个盘体201a、201b上的数个永久磁铁202a、202b以每两个相邻以相同极性(N-N或S-S)相对接的方式设置，且两个盘体201a、201b上相对应的永久磁铁202a、202b以相异(N-S或S-N)极性彼此相对设置，请参阅图2中所示，上方盘体201a的永久磁铁202a为N-S设置，下方盘体201b的永久磁铁202b为S-N设置。
如图6本发明弱磁磁力线分布图所示，在弱磁(低电流)工作时，由于在栅栏式定子10的铁芯11内侧有铁芯中心管13，外侧有铁芯套管14；通过铁芯中心管13及铁芯套管14错位排列设置的长条孔131、141设置，使用磁感应涡电流被长条孔131、141形成的孔细小空间阻断，达到降低或防止电动机发热功效。
又，本发明于强磁(高电流)工作时，如图7本发明强磁磁力线分布图所示，在两个盘式外转子20a、20b的外侧配置有磁极套管21a、21b及导磁外盖22a、22b；通过磁极套管21a、21b的长条孔211a、211b及导磁外盖22a、22b的长条孔221a、221b为错位排列设置；因此，同样有阻断磁感应涡电流作用。
以上所述者，仅为本发明的较佳实施方案而已，不能以此限定本发明实施的范围，凡是依本发明权利要求及发明说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (6)

1.一种具有栅栏式定子的外盘式电动机散热装置，至少包括一组栅栏式定子、两个盘式外转子和一根沿轴向设置的转轴；所述栅栏式定子包括多个长条状以环状排列的铁芯及设在多个铁芯两端的基座，铁芯上缠绕有线圈；所述两个盘式外转子包括一个盘体及数个永久磁铁，两个盘式外转子通过转轴组设在栅栏式定子的两个基座外侧，使转轴能够同时随两个盘体旋转；其特征在于，所述栅栏式定子于多个铁芯内侧配置有铁芯中心管，外侧配置有铁芯套管；其中所述铁芯中心管两端与两个基座中心孔组接定位，所述铁芯中心管壁上沿周面垂直转轴方向，设置数排环状间隔排列的长条孔，且每两排长条孔为错位排列设置，达到降低或防止电动机发热功效；所述铁芯套管两端与两个基座外圆端组接定位，所述铁芯套管上沿周面垂直转轴方向，设置数排环状间隔排列的长条孔，且每两排长条孔为错位排列设置，达到降低或防止电动机发热功效。
2.根据权利要求1所述的具有栅栏式定子的外盘式电动机散热装置，其特征在于，铁芯中心管及铁芯套管为导磁材料。
3.根据权利要求1所述的具有栅栏式定子的外盘式电动机散热装置，其特征在于，两个盘式外转子的数个永久磁铁，每两个相邻以相同极性相对接的方式设置，且左右两个盘式外转子的永久磁铁以相异磁极彼此相对设置。
4.根据权利要求1所述的具有栅栏式定子的外盘式电动机散热装置，其特征在于，栅栏式定子的铁芯为多个硅钢片以轴向方式叠设而成，且每一个铁芯分别以各自的两极分别接近左右两个盘式外转子的永久磁铁。
5.根据权利要求1所述的具有栅栏式定子的外盘式电动机散热装置，其特征在于，两个盘体外侧设有磁极套管及导磁外盖；其中所述磁极套管沿轴向配置在盘体周面外侧，磁极套管一端通过固定组件与栅栏式定子的基座及铁芯套管组接，另一端组接导磁外盖；所述磁极套管壁上沿周面垂直转轴方向，以环状排列设置数排环状间隔长条孔，且每两排长条孔为错位排列设置；所述导磁外盖以中心为圆心设置数圈环状排列的弧形状间隔长条孔，且每两圈环状长条孔呈弧形错位排列设置。
6.根据权利要求5所述的具有栅栏式定子的外盘式电动机散热装置，其特征在于，铁芯中心管及铁芯套管为导磁材料。
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