CN111953124A - 半封闭式永磁电机冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电机冷却系统技术领域，旨在解决电机在运行环境恶劣的情况下无法既保证冷却效果又确保电机的强磁性转子无铁屑及粉尘进入的问题，提供了一种半封闭式永磁电机冷却系统，包括转子、转轴、机壳、定子铁芯、定子绕组、进风孔、出风孔和转子套筒结构，转子套筒结构套设于转子外侧以对转子和定子进行隔离；进风孔、出风孔分别贯通设置于机壳的端盖；在工作过程中，通过进风孔导入外部的冷却风，流经电机一侧端部的定子绕组、定子铁芯上的冷却通道、电机另一侧端部的定子绕组后，经出风孔流出，以进行半封闭式永磁电机的冷却。本发明既能防止异物进入转子中，又不影响电机冷却效果。

Description

半封闭式永磁电机冷却系统

技术领域

本发明属于电机冷却系统技术领域，具体涉及一种半封闭式永磁电机冷却系统。

背景技术

常规永磁电机的冷却方法主要分为直接冷却(内部冷却)和间接冷却(外部冷却)，而其常用的冷却方式主要包括：1)表面冷却：该冷却方式的散热面积是利用电机机壳的表面，增加散热面积，机壳表面常用冷却翅片，该冷却方式结构简单，适用于封闭式的中小型电机，但其冷却效果有限；2)开启式通风冷却：该冷却方式将冷却介质(一般为空气)直接送入电机内部，介质吸收能量后向周围环境排出，该冷却方式适用于一般清洁、无腐蚀、无爆炸环境下的开启式和防滴式电机，对电机应用场合及环境要求较高；3)密闭通风循环冷却：该冷却方式为一次冷却介质与周围环境隔离自成闭合循环回路，一次冷却介质吸热后通过回路中的冷却器将热量传递给二次冷却介质带出机外，二次冷却介质通常是空气或者水；该冷却结构虽可有效冷却电机，但冷却器体积较大，需占用大量的空间；4)直接介质(水、油等)冷：该冷却方式用水或油等介质作为一次冷却介质直接引入电机的定子或转子空心导体内部，可以显著提高电机的冷却效果，但冷却结构复杂，目前在大型汽轮发电机和水轮发电机及电动汽车等领域均有所应用。

但是，不论采用哪种冷却方式，在高速列车或大型车辆牵引等系统中，由于电机运行的环境较为恶劣，现有技术中的冷却结构为了保证永磁电机转子不受铁屑或粉尘影响，往往采用全封闭式进行冷却，导致其结构复杂，严重影响电机冷却效果，制约电机的高功率密度设计；在保证定子良好冷却效果的情况下，采用半封闭式冷却结构，但是无法保证永磁电机转子不受铁屑或粉尘影响，尤其对高速列车等的实际运营，铁屑或粉尘等外部异物的进入严重影响电机轴承、绝缘寿命。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决电机在运行环境恶劣的情况下无法既保证冷却效果又确保电机的强磁性转子无铁屑及粉尘进入的问题，本发明提供了一种半封闭式永磁电机冷却系统，包括定子、转子、转轴和机壳，其中，定子包括定子铁芯、定子绕组，定子绕组设置于定子铁芯两端，定子铁芯固设于机壳内壁，该系统还包括进风孔、出风孔和转子套筒结构，所述转子套筒结构套设于所述转子外侧，以对所述转子和所述定子进行隔离；所述进风孔、所述出风孔分别贯通设置于机壳的第一端盖、第二端盖，且所述进风孔、所述出风孔位于所述转子套筒结构和机壳之间；所述进风孔、所述出风孔，以及两者之间的连通空隙构成冷却通道；

在工作过程中，设置于所述第一端盖外侧的风冷装置通过所述进风孔导入外部的冷却风，流经电机一侧端部的定子绕组、所述定子铁芯上的冷却通道、电机另一侧端部的定子绕组后，经所述出风孔流出，以进行半封闭式永磁电机的冷却。

在一些优选实施例中，所述转子套筒结构包括第一管状结构和第二管状结构，所述第一管状结构的一端设置于所述第一端盖内侧，另一端设置于所述定子铁芯的第一端；所述第二管状结构的一端设置于所述定子铁芯的第二端，另一端设置于所述第二端盖内侧；所述第一管状结构、所述第二管状结构、所述定子铁芯、所述第一端盖与所述第二端盖形成包含所述转子、所述转轴的腔室。

在一些优选实施例中，所述第一管状结构包括第一结构和第二结构，所述第二结构设置于所述第一结构远离所述第一端盖的一端；所述第一结构与所述第二结构呈预设角度设置；

所述第一结构远离所述第二端盖的端部与所述第一端盖粘结设置，或者，所述第一结构远离所述第二端盖的端部与所述第一端盖卡合设置，或者，所述第一结构远离所述第二端盖的端部与所述第一端盖通过连接件固定连接；

所述第二结构远离所述第一端盖的端部与所述定子铁芯的第一端粘结设置，或者，所述第二结构远离所述第一端盖的端部与所述定子铁芯的第一端卡合设置。

在一些优选实施例中，所述第一结构远离所述第二结构的一端设置有第一凸起，所述第一凸起远离所述第二结构的侧部与所述第一端盖平行设置，且所述第一凸起与所述转轴的轴线垂直设置；

所述第二结构远离所述第一结构的一端设置有第二凸起，所述第二凸起远离所述第一结构的侧部与所述定子铁芯的第一端待连接面平行设置，且所述第二凸起与所述转轴的轴线垂直设置。

在一些优选实施中，所述第一凸起包括第一粘结部，所述第二凸起包括第二粘结部，所述第一管状结构通过所述第一粘结部、所述第二粘结部分别固定连接于所述第一端盖内侧、所述定子铁芯的第一端；或者，

所述第一凸起包括第一粘结部，所述第二凸起设置有一个或多个第二凸起结构；所述第一端盖的内侧设置有端盖粘结部，所述定子铁芯的第一端设置有一个或多个第二凹槽结构；所述第一管状结构远离所述第二端盖的一端通过所述第一粘结部固定粘结于所述第一端盖内侧，所述第一管状结构远离所述第一端盖的一端通过一个或多个所述第二凸起结构、一个或多个所述第二凹槽结构卡合固定于所述定子铁芯的第一端；或者，

所述第一凸起设置有一个或多个第一凸起结构，所述第二凸起设置有一个或多个第二凸起结构；所述第一端盖的内侧设置有一个或多个第一凹槽结构，所述定子铁芯的第一端设置有一个或多个第二凹槽结构；所述第一管状结构远离所述第二端盖的一端通过一个或多个所述第一凸起结构、一个或多个所述第一凹槽结构卡合固定于所述第一端盖内侧，所述第一管状结构远离所述第一端盖的一端通过一个或多个所述第二凸起结构、一个或多个所述第二凹槽结构卡合固定于所述定子铁芯的第一端；或者，

所述第一凸起设置有一个或多个第一凹槽结构，所述第二凸起设置有一个或多个第二凹槽结构；所述第一端盖的内侧设置有一个或多个第一凸起结构，所述定子铁芯的第一端设置有一个或多个第二凸起结构；所述第一管状结构远离所述第二端盖的一端通过一个或多个所述第一凹槽结构、一个或多个所述第一凸起结构卡合固定于所述第一端盖内侧，所述第一管状结构远离所述第一端盖的一端通过一个或多个所述第二凹槽结构、一个或多个所述第二凸起结构卡合固定于所述定子铁芯的第一端。

在一些优选实施例中，所述第一凸起开设有第一通孔，所述第一通孔的中心轴线与所述转轴的轴线平行设置，所述第二凸起包括第二粘结部；所述第一端盖上开设有第二通孔；所述第一管状结构远离所述第一端盖的一端通过所述第二粘结部固定连接于所述定子铁芯的第一端，所述第一管状结构远离所述第二端盖的一端通过穿设于所述第一通孔、所述第二通孔的连接件固定设置于所述第一端盖；或者，

所述第一凸起开设有第一通孔，所述第一通孔的中心轴线与所述转轴的轴线平行设置，所述第一端盖上开设有第二通孔；所述第二凸起设置有第二卡合部，所述定子铁芯的第一端设置有第一卡合部；所述第一管状结构远离所述第二端盖的一端通过穿设于所述第一通孔、所述第二通孔的连接件固定设置于所述第一端盖，另一端通过所述第二卡合部、所述第一卡合部固定卡合设置于所述定子铁芯的第一端。

在一些优选实施例中，所述第一管状结构包括第一结构、第二结构和第三结构，所述第一结构设置于所述第二结构远离所述第二端盖的一端，所述第三结构设置于所述第二结构远离所述第一端盖的一端；所述第一结构、所述第三结构分别与所述第二结构呈预设角度设置；所述第二结构的内侧壁到所述转轴的轴线的距离小于所述定子铁芯的第一端的内侧壁到所述转轴的轴线的距离；

所述第一结构远离所述第二端盖的端部与所述第一端盖粘结设置，或者，所述第一结构远离所述第二端盖的端部与所述第一端盖卡合设置，或者，所述第一结构远离所述第二端盖的端部与所述第一端盖通过连接件固定连接；

所述第三结构远离所述第一端盖的端部与所述定子铁芯的第一端粘结设置，或者，所述第三结构远离所述第一端盖的端部与所述定子铁芯的第一端卡合设置。

在一些优选实施例中，所述第二管状结构与所述第一管状结构设置一致。

在一些优选实施例中，所述转子套筒结构包括第一部件、第二部件和第三部件，所述第一部件、所述第三部件倾斜设置于所述第二部件的两端，且所述第一部件、所述第三部件分别与所述第二部件构成喇叭口状结构；所述第二部件穿设设置于所述定子、所述转子之间的气隙，且与所述定子、所述转子互不干涉；所述转子套筒结构分别通过所述第一部件远离所述第二端盖的一端、所述第三部件远离所述第一端盖的一端固定设置于所述第一端盖内侧、所述第二端盖内侧。

在一些优选实施例中，所述进风孔、所述出风孔均为斜向通孔；

所述转轴的内部设置有若干沿其周向的通风孔，所述转轴的外表面设置有凸出于其表面的扇叶，所述扇叶与所述转子、所述套筒结构互不干涉。

本发明的有益效果为：

1)本发明提供的一种半封闭式永磁电机冷却系统，为一种新型的转子采用密封通道式结构、定子采用开启式结构的冷却系统；通过本发明中的转子套筒结构的设置，将转子和定子进行隔离，通过设置的进风孔、出风孔以及两者之间的连通空隙构成针对定子的冷却通道，同时通过转子套筒结构的设置，以形成对转子的套设封闭保护结构，保证永磁电机的转子不受铁屑或粉尘影响。本发明适用于铁路、大型车辆等领域的牵引用永磁电机的冷却，对于提升系统整体的冷却效率，辅助实现电机的高功率密度、高可靠性设计，节省系统能耗等方面均具有重要意义。

2)本发明改进了常规永磁电机全开启或全密封式的冷却结构，发明了一种定子开启、转子采用密封通道式结构的半开启式冷却结构，可以在不大幅度增加电机结构复杂性的前提下，实现永磁电机定子的开启式高效空气冷却并能够满足强磁性转子的防粉尘、防铁屑污染的要求；本发明可以满足电机运行环境较为恶劣情况下，冷却方式为风冷的永磁电机的定转子高效冷却，确保电机长期、可靠运行。

3)本发明中的转子套筒结构可以采用一体成型设置，或者采用分离式套筒结构，以形成隔离式转子密封系统，保护永磁电机转子不受铁屑或粉尘影响，该结构结合了永磁电机传统的全封闭和异步电机全开启式冷却系统的优点，结构简单、紧凑，可以对永磁电机强磁转子起到良好的防护作用并显著的提升电机的整体冷却效果。

4)通过本发明提供的冷却系统可有效解决为保护永磁电机免受恶劣运行环境中的铁屑及粉尘影响，通常只能封闭式设计的局限，在不影响电机冷却效果、不制约电机的高功率密度设计的同时，提升电机冷却效率，降低电机材料成本，确保电机长期、可靠运行。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明半封闭式永磁电机冷却系统的一种具体实施例的剖视结构示意图；

图2是图1中A的局部放大图；

图3是图1中A的局部放大图的第二种具体实施例的结构示意图；

图4是图1中A的局部放大图的第三种具体实施例的结构示意图；

图5是图1中A的局部放大图的第四种具体实施例的结构示意图；

图6是图1中A的局部放大图的第五种具体实施例的结构示意图；

图7是图1中A的局部放大图的第六种具体实施例的结构示意图；

图8是本发明半封闭式永磁电机冷却系统的另一种具体实施例的剖视结构示意图。

附图标记说明：1、第一端盖；2、机壳；3、定子绕组；4、定子铁芯；5、转子；6、第一管状结构，61、第一结构，611、第一凸起，62、第二结构，621、第二凸起，63、第三结构，631、第三凸起；7、第二管状结构；8、转轴；9、第二端盖；10、进风孔；11、出风孔；12、转子套筒结构。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式，本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

本发明提供了一种半封闭式永磁电机冷却系统，包括定子、转子、转轴和机壳，其中，定子包括定子铁芯、定子绕组，定子绕组设置于定子铁芯两端，定子铁芯固设于机壳内壁，该系统还包括进风孔、出风孔和转子套筒结构，转子套筒结构套设于转子外侧，以对转子和定子进行隔离，进而形成防止恶劣运行环境中的铁屑或粉尘进入电机强磁转子的密封保护结构，需要说明的是，这里的密封指的是对从进口孔、出风孔进入的铁屑或粉尘的阻挡；进风孔、出风孔分别贯通设置于机壳的第一端盖、第二端盖，且进风孔、出风孔位于转子套筒结构和机壳之间，保证外界设置的风冷进入机壳内部对定子及其组件的冷却；进风孔、出风孔，以及两者之间的连通空隙构成冷却通道；在工作过程中，设置于第一端盖外侧的风冷装置通过进风孔导入外部的冷却风，流经电机一侧端部的定子绕组、定子铁芯上的冷却通道、电机另一侧端部的定子绕组后，经出风孔流出，以进行半封闭式永磁电机的冷却。其中，通过风冷装置导入的冷却介质可以为来源于冷却介质的自然流动，也可以有专用的介质流动动力源，如风机等，促使介质在电机内部快速流通，本发明对此并不进行限制。

进一步地，定子铁芯上的冷却通道为轴向贯穿式通道，贯穿定子铁芯，通道沿圆周方向均匀分布在定子铁芯轭部或铁芯与机壳内壁之间；通道的形状亦可具有多种形式，可结合电机的电磁设计、流体与温度场设计进行优化，转子封闭装置中的转子套筒结构引导进风孔流入的冷却空气流向铁芯冷却通道，共同形成定子冷却回路。

进一步地，进风孔、出风孔均为斜向通孔；转轴的内部设置有若干沿其周向的通风孔，转轴的外表面设置有凸出于其表面的扇叶，扇叶与转子、套筒结构互不干涉，用于进一步对转子部分的冷却散热。此外，电机转轴还可制成空心轴形式，引入冷却介质以进行转轴部分的冷却，转子铁芯内部也可设置若干轴向通风口，转子端部可设置突出表面的扇叶、风叶、散热翅片等结构，辅助电机转轴进行散热，扇叶与转轴、转子套筒结构互不干涉。

进一步地，本发明中的转子套筒结构可以一体成型设置于定子与转子之间的气隙中，通过转子套筒结构的两端分别固定于第一端盖、第二端盖的内侧，以形成定子与转子的隔离；本发明中的转子套筒结构还可以分离式设置，通过分离式设置的两部分转子套筒结构以及定子，共同形成定子与转子的隔离，即形成对转子的密封保护腔室。

优选地，转子套筒结构由环氧树脂、玻璃纤维复合成型的高强度玻璃钢复合材料加工成型；当然，转子套筒结构材料还可为其它，只要能满足不导磁、强度高等的电机实际需求皆可，故在此不再一一赘述。

需要说明的是，在本发明中公开的进风孔、出风孔设置在端盖上，保证对电机内部定子等部件的冷却效果，此外，本发明中的进风孔、出风孔还可以设置在靠近第一端盖、第二端盖的机壳上，实现对定子的冷却；冷却介质进出口(即进风孔和出风口)的大小可根据电机实际的冷却需求进行设计，进出口将冷却空气引入转子封闭保护系统外部即可。

以下参照附图结合具体实施例进一步说明本发明。

实施例一

参照附图1，图示为本发明半封闭式永磁电机冷却系统的一种具体实施例的剖视结构示意图，该冷却系统包括定子、转子5、转轴8和机壳2，其中，定子包括定子铁芯4、定子绕组3，定子绕组设置于定子铁芯两端，定子铁芯固设于机壳内壁，该系统还包括进风孔10、出风孔11和转子套筒结构，转子套筒结构套设于转子5外侧，以对转子和定子进行隔离；进风孔、出风孔分别贯通设置于机壳2的第一端盖1、第二端盖9，且进风孔10、出风孔11位于转子套筒结构和机壳2之间，用于实现外部设置的风冷装置的导风或者用于自然风的通入；进风孔10、出风孔11，以及两者之间的连通空隙构成冷却通道，保证对转子部分等的冷却，在不大幅度增加或者改变电机的结构复杂性的前提下，实现永磁电机定子的开启式高效空气冷却并能够满足强磁性转子的防粉尘、防铁屑污染；在工作过程中，设置于第一端盖1外侧的风冷装置通过进风孔10导入外部的冷却风，流经电机一侧(图示左边)端部的定子绕组、定子铁芯4上的冷却通道、电机另一侧(图示右边)端部的定子绕组后，经出风孔11流出，以进行半封闭式永磁电机的冷却，通过本发明可满足电机运行环境较为恶劣情况下，冷却方式为风冷的永磁电机的定转子高效冷却，确保电机长期、可靠运行。

进一步地，转子套筒结构包括第一管状结构6和第二管状结构7，第一管状结构6的一端设置于第一端盖1内侧，另一端设置于定子铁芯4的第一端，第一端指的是定子铁芯左侧靠近转轴的端部区域，该端部区域位于定子绕组与转轴(或转子)之间；第二管状结构7的一端设置于定子铁芯4的第二端，另一端设置于第二端盖9内侧，其中，第二端指的是与第一端对应的定子铁芯右侧的端部区域；第一管状结构6、第二管状结构7、定子铁芯4、第一端盖1与第二端盖9形成包含转子5、转轴8(在本发明中指的是转轴位于机壳内部的部分)的腔室。

优选地，第二管状结构7与第一管状结构6对称设置，便于转子套筒结构的制作及通用性；在本实施例中，转子套筒结构分离式设置，结构简单，进一步提高电机整体的轻量化，同时充分利用电机内部空间，既保证半封闭式结构对电机的冷却效果，又能保证对转子的密封保护作用。

进一步地，参照附图2，图示是图1中A的局部放大图，第一管状结构6包括第一结构61和第二结构62，第二结构设置于第一结构远离第一端盖的一端；第一结构与第二结构呈预设角度设置，且第一结构与第二结构呈喇叭口状设置，以保证导入的冷却介质能够最大面积、最快速地与定子绕组接触传递进行冷却，其中，预设角度为20°-50°，为第一结构与转轴的轴线的夹角，需要说明的是，在本发明的给定的预设角度为较优方案，根据流体学的冷却介质流向原理，设置成第一结构与第二结构呈一倾斜角度设置，便于进风孔导入的冷却介质最大限度的进行定子绕组、定子铁芯的接触冷却，因此，第一结构与转轴轴线的夹角范围还可以为-90°到90°，优选地预设角度(即第一结构与转轴轴线的夹角)为大于0度且小于90度；第一结构61远离第二端盖的端部与第一端盖粘结设置，第二结构远离第一端盖的端部与定子铁芯的第一端粘结设置，在本实施例中，可选用电机中常用的高强度胶水进行固定，既能保证不受电机内部高温影响，又能保证第一管状结构的固定效果。

优选地，第一结构61远离第一端盖的一端到第一端盖的距离与定子绕组远离第二端盖的一端到第一端盖的距离一致。

进一步地，进风孔、出风孔为斜向通孔时，进风孔、出风孔的轴线与转轴轴线的夹角均为锐角；出风孔的内孔径到转轴轴线的最大距离大于定子绕组的端部到转轴轴线的最大距离，通过进风孔的切斜设置保证导入的冷却风能够充分拂入定子绕组以及定子铁芯。

进一步地，进风孔、出风孔还可平行设置，即进风孔、出风孔的轴线与转轴轴线平行设置；优选地，进风孔、出风孔的轴线与定子绕组端部圆弧段的水平轴线平行设置，或者，处于与转轴轴线平行的同一条水平线上，通过进风孔导入外界冷却介质，吹拂靠近第一端盖的定子绕组端部，进而通过定子铁芯上设置的冷却通道，把定子铁芯上产生的部分热量连同不断导入的气流流经靠近第二端盖的定子绕组端部后，通过出风孔流出，以达到电机的冷却；进一步地，还可在第二端盖外侧设置有与第一端盖外侧相对应的风冷装置，以进一步提高散热效果。

实施例二

参照附图3，图示为图1中A的局部放大图的第二种具体实施例的结构示意图，在实施例一的基础上，第二结构62远离第一结构61的一端设置有第二凸起621，第二凸起远离第一结构的侧部与定子铁芯的第一端待连接面平行设置，且第二凸起与转轴的轴线垂直设置，即在本实施例中的第二凸起相对于第二结构向内凸出设置，增大与定子铁芯的第一端的接触面积；第一管状结构通过第一结构远离第二端盖的一端与第一端盖粘结，通过第二凸起靠近定子铁芯的一侧与定子铁芯的第一端(即定子铁芯的齿部)粘结设置。

进一步地，第二凸起还可设置成L状，其L形的拐角处于定子铁芯的齿部拐角相贴合设置，进一步增大粘结面积。

实施例三

参照附图4，图示为图1中A的局部放大图的第三种具体实施例的结构示意图，在实施例二的基础上，第一结构远离第二结构的一端设置有第一凸起611，第一凸起611远离第二结构的侧部与第一端盖平行设置，且第一凸起与转轴的轴线垂直设置，即在本实施例中的第一凸起相对于第一结构向外凸出设置，增大与第一端盖的接触面积；第一管状结构通过第一结构上设置的第一凸起611与第一端盖粘结，通过第二结构上设置的第二凸起与定子铁芯的第一端(即定子铁芯的齿部)粘结设置；在本实施例中，通过第一凸起与第二凸起的设置，增大与待固定区域的粘结面积，增强粘结效果。

进一步地，第一凸起还可设置向内凸起的结构，同样能实现增大与第一端盖的粘结面积的效果，故在此不再赘述。

实施例四

参照附图5，图示为图1中A的局部放大图的第四种具体实施例的结构示意图，在实施例三的基础上，第一凸起611开设有第一通孔，第一通孔的中心轴线与转轴的轴线平行设置；第一端盖上开设有与第一通孔对应的通孔，用于连接件的穿设，进而固定第一管状结构的左侧端部；在本实施例中，连接件可从内向外穿设，通过第一端盖外侧的螺母进行机壳内第一管状结构的固定；进一步地，根据电机内部各个部件的安装顺序，第一管状结构远离第一端盖的一端通过高强度胶水与定子铁芯的齿部粘结固定，靠近第一端盖的一端通过穿设的连接件进行固定。

实施例五

参照附图6，图示为图1中A的局部放大图的第五种具体实施例的结构示意图，第一管状结构包括第一结构61、第二结构62和第三结构63，第一结构设置于第二结构远离第二端盖的一端，第三结构设置于第二结构远离第一端盖的一端；第一结构、第三结构分别与第二结构呈预设角度设置，即第一结构、第三结构分别与第二结构的两端构成喇叭口状，其中，预设角度为20°-50°，为第一结构或者第三结构与转轴的轴线的夹角，需要说明的是，在本发明的给定的预设角度为较优方案，根据流体学的冷却介质流向原理，设置成第一结构、第三结构分别与第二结构呈一倾斜角度设置，便于进风孔导入的冷却介质最大限度的进行定子绕组、定子铁芯的接触冷却，因此，第一结构与转轴轴线的夹角范围还可以为-90°到90°，优选地预设角度(即第一结构或者第三结构与转轴轴线的夹角)为大于0度且小于90度；第二结构的内侧壁到转轴的轴线的距离小于定子铁芯的第一端的内侧壁到转轴的轴线的距离；第一结构远离第二端盖的端部与第一端盖粘结设置，第三结构远离第一端盖的端部与定子铁芯的第一端粘结设置，在本实施例中，可选用电机中常用的高强度胶水进行固定，既能保证不受电机内部高温影响，又能保证第一管状结构的固定效果。通过第一套筒结构两端的喇叭口设置，使冷却空气可流通至定子绕组与第一套筒结构之间的狭小空间，减少温度死角的存在，同时通过图示中第二结构低于定子铁芯的设置，增大定子绕组下侧区域的冷却介质以及传输气流的流动，实现对定子绕组的不同端面的冷却吹拂。

实施例六

参照附图7，图示为图1中A的局部放大图的第六种具体实施例的结构示意图，在实施例五的基础上，第一结构远离第二结构的一端设置有第一凸起611，第一凸起611远离第二结构的侧部与第一端盖平行设置，且第一凸起与转轴的轴线垂直设置，即在本实施例中的第一凸起相对于第一结构向外凸出设置，增大与第一端盖的接触面积；第一凸起上开设有第一通孔，第一端盖上开设有与第一通孔对应的通孔，用于连接件的穿设，进而固定第一管状结构的左侧端部；在本实施例中，连接件可从内向外穿设，通过第一端盖外侧的螺母进行机壳内第一管状结构的固定；第三结构远离第一结构的一端设置有第三凸起631，第三凸起远离第一结构的侧部与定子铁芯的第一端待连接面平行设置，且第三凸起与转轴的轴线垂直设置，即在本实施例中的第三凸起相对于第三结构向外凸出设置，增大与定子铁芯的第一端的接触面积；进一步地，根据电机内部各个部件的安装顺序，第一管状结构远离第一端盖的一端通过第二凸起靠近定子铁芯的一侧与定子铁芯的第一端(即定子铁芯的齿部)粘结设置通过高强度胶水粘结固定，靠近第一端盖的一端通过穿设的连接件进行固定。

实施例七

在实施例一的基础上，第一结构靠近第一端盖的一端通过粘结部与第一端盖的内侧粘结固定；第二结构远离第一端盖的一端设置有一个或多个第二凸起结构，定子铁芯的第一端设置有一个或多个第二凹槽结构；第一管状结构远离第一端盖的一端通过一个或多个第二凸起结构与设置在定子铁芯的第一端上的一个或多个第二凹槽结构卡合连接以进行第一管状结构远离第一端盖的端部的固定。

实施例八

在实施例一的基础上，第一结构靠近第一端盖的一端通过粘结部与第一端盖的内侧粘结固定；第二结构远离第一端盖的一端设置有一个或多个第二凹槽结构，定子铁芯的第一端设置有一个或多个第二凸起结构；第一管状结构远离第一端盖的一端通过一个或多个第二凹槽结构与设置在定子铁芯的第一端上的一个或多个第二凸起结构卡合连接以进行第一管状结构远离第一端盖的端部的固定。

实施例九

在实施例一的基础上，第一结构靠近第一端盖的一端设置有一个或多个第一凸起结构，第一端盖的内侧设置有一个或多个第一凹槽结构；第二结构远离第一端盖的一端设置有一个或多个第二凸起结构，定子铁芯的第一端设置有一个或多个第二凹槽结构；第一管状结构的一端通过第一凸起结构与第一凹槽结构卡合连接，另一端通过第二凸起结构与第二凹槽结构卡合连接。

实施例十

在实施例一的基础上，第一结构靠近第一端盖的一端设置有一个或多个第一凹槽结构，第一端盖的内侧设置有一个或多个第一凸起结构；第二结构远离第一端盖的一端设置有一个或多个第二凹槽结构，定子铁芯的第一端设置有一个或多个第二凸起结构；第一管状结构远离第一端盖的一端通过一个或多个第一凹槽结构与设置在第一端盖内侧的一个或多个第二凸起结构卡合连接，另一端通过一个或多个第二凹槽结构与设置在定子铁芯的第一端上的一个或多个第二凸起结构卡合连接以进行第一管状结构的固定。

实施例十一

在实施例四的基础上，第二结构远离第一端盖的一端设置有第二卡合部，定子铁芯的第一端设置有第一卡合部；第一管状结构远离第二端盖的一端通过穿设于第一结构上的第一通孔、第一端盖上的通孔的连接件固定设置于第一端盖，另一端通过第一卡和部与第二卡合部固定连接。其中，第一卡合部包括一个或多个凸起结构，第二卡合部包括与第一卡合部适配的一个或多个凹槽结构；或者，第一卡合部包括一个或多个凹槽结构，第二卡合部包括与第一卡合部适配的一个或多个凸起结构。

实施例十二

在实施例五的基础上，第一结构靠近第一端盖的一端设置有一个或多个第一凸起结构，第一端盖的内侧设置有与其相适配的一个或多个第一凹槽结构；第三结构远离第一端盖的一端设置有一个或多个第三凸起结构，定子铁芯的第一端设置有与其相适配的一个或多个第三凹槽结构；第一管状结构的一端通过第一凸起结构与第一凹槽结构卡合连接，另一端通过第三凸起结构与第三凹槽结构卡合连接；或者，

在实施例五的基础上，第一结构靠近第一端盖的一端设置有一个或多个第一凸起结构，第一端盖的内侧设置有与其相适配的一个或多个第一凹槽结构；第三结构远离第一端盖的一端设置有一个或多个第三凹槽结构，定子铁芯的第一端设置有与其相适配的一个或多个第三凸起结构；第一管状结构的一端通过第一凸起结构与第一凹槽结构卡合连接，另一端通过第三凹槽结构与第三凸起结构卡合连接；或者，

在实施例五的基础上，第一结构靠近第一端盖的一端设置有一个或多个第一凹槽结构，第一端盖的内侧设置有与其相适配的一个或多个第一凸起结构；第三结构远离第一端盖的一端设置有一个或多个第三凸起结构，定子铁芯的第一端设置有与其相适配的一个或多个第三凹槽结构；第一管状结构的一端通过第一凹槽结构与第一凸起结构卡合连接，另一端通过第三凸起结构与第三凹槽结构卡合连接

在实施例五的基础上，第一结构靠近第一端盖的一端设置有一个或多个第一凹槽结构，第一端盖的内侧设置有与其相适配的一个或多个第一凸起结构；第三结构远离第一端盖的一端设置有一个或多个第三凹槽结构，定子铁芯的第一端设置有与其相适配的一个或多个第二凸起结构；第一管状结构的一端通过第一凹槽结构与第一凸起结构卡合连接，另一端通过第三凹槽结构与第三凸起结构卡合连接。

实施例十三

在实施例五的基础上，第一结构远离第二结构的一端设置有第一凸起，第一凸起远离第二结构的侧部与第一端盖平行设置，且第一凸起与转轴的轴线垂直设置，即在本实施例中的第一凸起相对于第一结构向外凸出设置，增大与第一端盖的接触面积；第三结构远离第一结构的一端设置有第三凸起，第三凸起远离第一结构的侧部与定子铁芯的第一端待连接面平行设置，且第三凸起与转轴的轴线垂直设置，即在本实施例中的第三凸起相对于第三结构向外凸出设置，增大与定子铁芯的第一端的接触面积；第一管状结构的两端分别通过第一结构上设置的第一凸起、第三结构上设置的第三凸起粘结固定于第一端盖、定子铁芯的齿部，增大粘结面积，增强粘结固定效果；或者，

在实施例五的基础上，仅在第一结构远离第二结构的一端设置有第一凸起，第一凸起远离第二结构的侧部与第一端盖平行设置，且第一凸起与转轴的轴线垂直设置，即在本实施例中的第一凸起相对于第一结构向外凸出设置，增大与第一端盖的接触面积；或者，

第三结构远离第一结构的一端设置有第三凸起，第三凸起远离第一结构的侧部与定子铁芯的第一端待连接面平行设置，且第三凸起与转轴的轴线垂直设置，即在本实施例中的第三凸起相对于第三结构向外凸出设置，增大与定子铁芯的第一端的接触面积。

实施例十四

在实施例六的基础上，第三结构的第三凸起远离第一端盖的一端设置有一个或多个第三凹槽结构，定子铁芯的第一端设置有与其相适配的一个或多个第三凸起结构；进一步地，根据电机内部各个部件的安装顺序，第一管状结构远离第一端盖的一端通过第三凹槽结构卡合固定于定子铁芯齿部设置的第三凸起结构，靠近第一端盖的一端通过穿设的连接件进行固定；或者，

在实施例六的基础上，第三结构的第三凸起远离第一端盖的一端设置有一个或多个第三凸起结构，定子铁芯的第一端设置有与其相适配的一个或多个第三凹槽结构；进一步地，根据电机内部各个部件的安装顺序，第一管状结构远离第一端盖的一端通过第三凸起结构卡合固定于定子铁芯齿部设置的第三凹槽结构，靠近第一端盖的一端通过穿设的连接件进行固定。

需要说明的是，第二管状结构与第一管状结构设置一致，在本实施例中，指的是第二管状结构的具体设置以及端部设置均与第一管状结构可同等设置，所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，第二管状结构的设计方案及有关说明，可以参考前述第一管状结构的对应过程，故在此不再赘述。

实施例十五

参照附图8，图示为本发明半封闭式永磁电机冷却系统的另一种具体实施例的剖视结构示意图；该冷却系统包括定子、转子5、转轴8和机壳2，其中，定子包括定子铁芯4、定子绕组3，定子绕组设置于定子铁芯两端，定子铁芯固设于机壳内壁，该系统还包括进风孔10、出风孔11和转子套筒结构12，转子套筒结构套设于转子5外侧，以对转子和定子进行隔离；进风孔、出风孔分别贯通设置于机壳2的第一端盖1、第二端盖9，且进风孔10、出风孔11位于转子套筒结构和机壳2之间，用于实现外部设置的风冷装置的导风或者用于自然风的通入；进风孔10、出风孔11，以及两者之间的连通空隙构成冷却通道，保证对转子部分等的冷却，在不大幅度增加或者改变电机的结构复杂性的前提下，实现永磁电机定子的开启式高效空气冷却并能够满足强磁性转子的防粉尘、防铁屑污染；在工作过程中，设置于第一端盖1外侧的风冷装置通过进风孔10导入外部的冷却风，流经电机一侧(图示左边)端部的定子绕组、定子铁芯4上的冷却通道、电机另一侧(图示右边)端部的定子绕组后，经出风孔11流出，以进行半封闭式永磁电机的冷却，通过本发明可满足电机运行环境较为恶劣情况下，冷却方式为风冷的永磁电机的定转子高效冷却，确保电机长期、可靠运行。在本实施例中，转子套筒结构12一体成型设置于定子与转子之间的气隙中，通过转子套筒结构的两端分别固定于第一端盖、第二端盖的内侧，以形成定子与转子的隔离，即形成对转子的相对密封保护腔室。

进一步地，转子套筒结构包括第一部件、第二部件和第三部件，第一部件、第三部件倾斜设置于第二部件的两端，且第一部件、第三部件分别与第二部件构成喇叭口状结构；第二部件穿设设置于定子、转子之间的气隙，且与定子、转子互不干涉；转子套筒结构分别通过第一部件远离第二端盖的一端、第三部件远离第一端盖的一端固定设置于第一端盖内侧、第二端盖内侧。

进一步地，转子套筒结构在气隙中位置的设置以气隙为1mm为例，转子套筒结构厚度可设计为0.5mm，套筒与定子内径之间留有少量距离，如0.1mm为宜，该距离的设计需要考虑转子及套筒结构的形变，优先确保套筒与转子外表面的距离较大，避免转子高速旋转过程中二者的干涉。

需要说明的是，所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的本发明半封闭式永磁电机冷却系统的另一种具体实施例中的转子套筒结构的两端结构设计方案及有关说明，可以参考前述本发明半封闭式永磁电机冷却系统的一种具体实施例中的对应过程，故在此不再赘述。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来；本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种半封闭式永磁电机冷却系统，包括定子、转子、转轴和机壳，其中，定子包括定子铁芯、定子绕组，定子绕组设置于定子铁芯两端，定子铁芯固设于机壳内壁，其特征在于，该系统还包括进风孔、出风孔和转子套筒结构，所述转子套筒结构套设于所述转子外侧，以对所述转子和所述定子进行隔离；所述进风孔、所述出风孔分别贯通设置于机壳的第一端盖、第二端盖，且所述进风孔、所述出风孔位于所述转子套筒结构和机壳之间；所述进风孔、所述出风孔，以及两者之间的连通空隙构成冷却通道；

在工作过程中，设置于所述第一端盖外侧的风冷装置通过所述进风孔导入外部的冷却风，流经电机一侧端部的定子绕组、所述定子铁芯上的冷却通道、电机另一侧端部的定子绕组后，经所述出风孔流出，以进行半封闭式永磁电机的冷却。

2.根据权利要求1所述的半封闭式永磁电机冷却系统，其特征在于，所述转子套筒结构包括第一管状结构和第二管状结构，所述第一管状结构的一端设置于所述第一端盖内侧，另一端设置于所述定子铁芯的第一端；所述第二管状结构的一端设置于所述定子铁芯的第二端，另一端设置于所述第二端盖内侧；所述第一管状结构、所述第二管状结构、所述定子铁芯、所述第一端盖与所述第二端盖形成包含所述转子、所述转轴的腔室。

3.根据权利要求2所述的半封闭式永磁电机冷却系统，其特征在于，所述第一管状结构包括第一结构和第二结构，所述第二结构设置于所述第一结构远离所述第一端盖的一端；所述第一结构与所述第二结构呈预设角度设置；

所述第一结构远离所述第二端盖的端部与所述第一端盖粘结设置，或者，所述第一结构远离所述第二端盖的端部与所述第一端盖卡合设置，或者，所述第一结构远离所述第二端盖的端部与所述第一端盖通过连接件固定连接；

所述第二结构远离所述第一端盖的端部与所述定子铁芯的第一端粘结设置，或者，所述第二结构远离所述第一端盖的端部与所述定子铁芯的第一端卡合设置。

4.根据权利要求3所述的半封闭式永磁电机冷却系统，其特征在于，所述第一结构远离所述第二结构的一端设置有第一凸起，所述第一凸起远离所述第二结构的侧部与所述第一端盖平行设置，且所述第一凸起与所述转轴的轴线垂直设置；

所述第二结构远离所述第一结构的一端设置有第二凸起，所述第二凸起远离所述第一结构的侧部与所述定子铁芯的第一端待连接面平行设置，且所述第二凸起与所述转轴的轴线垂直设置。

5.根据权利要求4所述的半封闭式永磁电机冷却系统，其特征在于，所述第一凸起包括第一粘结部，所述第二凸起包括第二粘结部，所述第一管状结构通过所述第一粘结部、所述第二粘结部分别固定连接于所述第一端盖内侧、所述定子铁芯的第一端；或者，

所述第一凸起包括第一粘结部，所述第二凸起设置有一个或多个第二凸起结构；所述第一端盖的内侧设置有端盖粘结部，所述定子铁芯的第一端设置有一个或多个第二凹槽结构；所述第一管状结构远离所述第二端盖的一端通过所述第一粘结部固定粘结于所述第一端盖内侧，所述第一管状结构远离所述第一端盖的一端通过一个或多个所述第二凸起结构、一个或多个所述第二凹槽结构卡合固定于所述定子铁芯的第一端；或者，

所述第一凸起设置有一个或多个第一凸起结构，所述第二凸起设置有一个或多个第二凸起结构；所述第一端盖的内侧设置有一个或多个第一凹槽结构，所述定子铁芯的第一端设置有一个或多个第二凹槽结构；所述第一管状结构远离所述第二端盖的一端通过一个或多个所述第一凸起结构、一个或多个所述第一凹槽结构卡合固定于所述第一端盖内侧，所述第一管状结构远离所述第一端盖的一端通过一个或多个所述第二凸起结构、一个或多个所述第二凹槽结构卡合固定于所述定子铁芯的第一端；或者，

所述第一凸起设置有一个或多个第一凹槽结构，所述第二凸起设置有一个或多个第二凹槽结构；所述第一端盖的内侧设置有一个或多个第一凸起结构，所述定子铁芯的第一端设置有一个或多个第二凸起结构；所述第一管状结构远离所述第二端盖的一端通过一个或多个所述第一凹槽结构、一个或多个所述第一凸起结构卡合固定于所述第一端盖内侧，所述第一管状结构远离所述第一端盖的一端通过一个或多个所述第二凹槽结构、一个或多个所述第二凸起结构卡合固定于所述定子铁芯的第一端。

6.根据权利要求4所述的半封闭式永磁电机冷却系统，其特征在于，所述第一凸起开设有第一通孔，所述第一通孔的中心轴线与所述转轴的轴线平行设置，所述第二凸起包括第二粘结部；所述第一端盖上开设有第二通孔；所述第一管状结构远离所述第一端盖的一端通过所述第二粘结部固定连接于所述定子铁芯的第一端，所述第一管状结构远离所述第二端盖的一端通过穿设于所述第一通孔、所述第二通孔的连接件固定设置于所述第一端盖；或者，

所述第一凸起开设有第一通孔，所述第一通孔的中心轴线与所述转轴的轴线平行设置，所述第一端盖上开设有第二通孔；所述第二凸起设置有第二卡合部，所述定子铁芯的第一端设置有第一卡合部；所述第一管状结构远离所述第二端盖的一端通过穿设于所述第一通孔、所述第二通孔的连接件固定设置于所述第一端盖，另一端通过所述第二卡合部、所述第一卡合部固定卡合设置于所述定子铁芯的第一端。

7.根据权利要求2所述的半封闭式永磁电机冷却系统，其特征在于，所述第一管状结构包括第一结构、第二结构和第三结构，所述第一结构设置于所述第二结构远离所述第二端盖的一端，所述第三结构设置于所述第二结构远离所述第一端盖的一端；所述第一结构、所述第三结构分别与所述第二结构呈预设角度设置；所述第二结构的内侧壁到所述转轴的轴线的距离小于所述定子铁芯的第一端的内侧壁到所述转轴的轴线的距离；

所述第一结构远离所述第二端盖的端部与所述第一端盖粘结设置，或者，所述第一结构远离所述第二端盖的端部与所述第一端盖卡合设置，或者，所述第一结构远离所述第二端盖的端部与所述第一端盖通过连接件固定连接；

所述第三结构远离所述第一端盖的端部与所述定子铁芯的第一端粘结设置，或者，所述第三结构远离所述第一端盖的端部与所述定子铁芯的第一端卡合设置。

8.根据权利要求2-7中任一项所述的半封闭式永磁电机冷却系统，其特征在于，所述第二管状结构与所述第一管状结构设置一致。

9.根据权利要求1所述的半封闭式永磁电机冷却系统，其特征在于，所述转子套筒结构包括第一部件、第二部件和第三部件，所述第一部件、所述第三部件倾斜设置于所述第二部件的两端，且所述第一部件、所述第三部件分别与所述第二部件构成喇叭口状结构；所述第二部件穿设设置于所述定子、所述转子之间的气隙，且与所述定子、所述转子互不干涉；所述转子套筒结构分别通过所述第一部件远离所述第二端盖的一端、所述第三部件远离所述第一端盖的一端固定设置于所述第一端盖内侧、所述第二端盖内侧。

10.根据权利要求1所述的半封闭式永磁电机冷却系统，其特征在于，所述进风孔、所述出风孔均为斜向通孔；

所述转轴的内部设置有若干沿其周向的通风孔，所述转轴的外表面设置有凸出于其表面的扇叶，所述扇叶与所述转子、所述套筒结构互不干涉。

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