CN113765298B - 外转子无刷电机散热组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机散热技术领域，方案为外转子无刷电机散热组件，包括电机轴、外壳、定子和转子，所述外壳的左右两端口通过轴承固定安装在电机轴上，所述定子固定安装在电机轴上，所述定子外围设有转子，所述转子固定安装在外壳内侧中部，所述外壳的左侧凸出管口上安装有皮带轮，与现有技术不同的是，本方案将右侧的风叶改进为电驱动散热风叶，其风叶转速与无刷电机的转速不相关，其独立驱动，能够根据需要调节风叶转速以改变进风流速，达到不同的散热效果；本方案将换热管设在电机轴上两侧，结合风冷，使得进入外壳内的风流降温，从而通过低温风流一边直接带走热量，一边经过换热进行降温，该种设计方式极大增加了液冷的散热效果。

Description

外转子无刷电机散热组件

技术领域

本发明涉及电机散热技术领域，具体涉及到外转子无刷电机散热组件。

背景技术

电机是几乎所有的电动设备的动力源提供者。现有电机在工作过程中，会产生大量的热，热量能使电机产生温升，消耗更多的能源及造成火灾的发生。因此，电机的轴端固设有一风扇，通过风扇与电机轴的同步转动，将电机内产生的热量带走。然而，在应用过程中发现，电机的温度降低并不十分明显，究其原因，则是由于虽然风扇吹出的风对顶着电机进行吹风，但由于吹风不能形成顺畅的对流，故而使得电机内产生的热量不能有效的排出，影响到电机的使用寿命及存在火灾隐患。

专利CN201810308675.0公开了一种外转子无刷电机的散热结构，本发明涉及电机制造技术领域，特别是指一种小型的外转子无刷电机的散热结构。由定子、转子、前端盖、后端盖及皮带轮组成，定子固定于电机轴上，转子通过轴承固定于电机轴上，前端盖及后端盖通过紧固件分别与转子的两侧端固定连接，皮带轮与前端盖固定为一整体，当皮带轮端看电机顺时针方向旋转时，所述的前端盖远离皮带轮的一侧为离心风叶，所述的后端盖的靠近皮带轮的一侧为轴流风叶，在电机内形成从后端盖进风、皮带轮端出风的风流，达到电机冷却。本发明由于将电机的两侧端盖的内侧分别设计成轴流式及离心式风叶，使得电机在工作过程中，所产生的热量被一进一出的风流强制带走，保证了电机的有效散热，但是上述结构中存在以下问题，对于一些低速大扭矩电机，其工作时也产生较多热量，而因为其转速较低，若如本方案这样设计散热机构，风叶产生的风流过慢，散热效果极差；

专利CN201820043887.6公开了公开了一种直流外转子无刷电机液冷结构，此直流外转子无刷电机液冷结构结构简单，接通外接电源，旋转电机启动，带动圆形转盘转动，圆形转盘前侧壁边缘铰接的连接杆带动活塞在液压缸内水平往复运动；活塞向右运动时，水箱中的冷却水通过第三连接管进入液压缸的内腔中，活塞向左运动时，液压缸内腔中的冷却水推动圆珠离开第一弹簧管的进水口，通过进水管进入水冷部件中，同时将水冷部件中吸收大量热量的水通过右侧的水嘴中排出，吸收大量热量的水通过第二连接管进入水箱进行冷却，二者结合，通过水的流动直流外转子无刷电机本体运行所产生的大量热量，大大提高了实用性，但是单纯利用水冷对转子部分进行换热散热，其散热范围小，散热效果差。

因此，本发明设计了外转子无刷电机散热组件，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提出外转子无刷电机散热组件，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

外转子无刷电机散热组件，包括电机轴、外壳、定子和转子，所述外壳的左右两端口通过轴承固定安装在电机轴上，所述定子固定安装在电机轴上，所述定子外围设有转子，所述转子固定安装在外壳内侧中部，所述外壳的左侧凸出管口上安装有皮带轮，所述电机轴内开设有电缆通道，所述电缆通道内设有连接定子的供电线缆，所述外壳的左右两端对应设置有气孔，所述外壳内腔固设有排气叶轮，所述排气叶轮位于定子的左侧，所述电机轴上靠近定子右侧位置设置有电驱动散热风叶，散热工作时，在外壳内形成从右端进风、从左端出风的风流，达到电机散热；

电机轴上靠近排气叶轮左侧以及靠近电驱动散热风叶左侧的位置均设置有换热管，所述电机轴内设有冷凝水孔道，所述冷凝水孔道共有两组，分别为进水孔道和出水孔道，所述冷凝水孔道的一头连接换热管的进水口和出水口，所述冷凝水孔道的另一头连接循环供水机构；

所述外壳内部设置有温度传感器，其用于实时检测外壳内部的温度，以便于外部控制器控制散热设备的工作强度。

优选的，所述排气叶轮包括有外环体，所述外环体的内环壁上均匀分布有若干组内旋扇叶，所有的内旋扇叶在外环体的中心处围绕形成电机轴通道，所述外环体的外环壁与外壳的内壁固定连接。

优选的，所述电驱动散热风叶包括吹风扇叶和驱动部分，所述吹风扇叶包括扇叶套座，所述扇叶套座通过轴承固定安装在电机轴上，所述扇叶套座上设置有扇叶，所述扇叶套座的中心孔一侧设置有凸出部，所述凸出部上安装有第一齿轮；

优选的，所述驱动部分包括固定安装在电机轴上的扇叶电机，所述扇叶电机的输出轴上设置有第二齿轮，所述第二齿轮与第一齿轮啮合连接，所述扇叶电机的供电线路通过电缆通道与外部电源连接。

优选的，所述换热管包括有若干组直径大小不同的圆环管，所有圆环管同心布置，所述圆环管之间通过连接件固定连接，不同圆环管之间通过连接管连接，最内侧圆环管的进出口分别与进水孔道和出水孔道连接，冷凝工作时，冷凝水由内侧圆环管进入并向外侧圆环管逐渐扩散，最终通过最外侧圆环管上的回流管道进入出水孔道后排出。

优选的，位于右侧的换热管至少有两组。

优选的，所述循环供水机构包括供水驱动机构、进水管、出水管以及冷凝水箱，所述进水管、出水管的一头分别对接进水孔道和出水孔道，另一头分别连接供水驱动机构的出水端以及冷凝水箱的顶端，所述供水驱动机构的抽水管连接冷凝水箱的底端。

优选的，所述供水驱动机构包括设在外壳右端凸出口上的第三齿轮以及设在电机轴右端下部的竖板，所述竖板下部横向转动贯穿设置有转轴，所述转轴的左端设置有第四齿轮，所述第四齿轮与第三齿轮啮合连接，所述转轴的右端设置有转盘，所述转盘右面铰接活塞供水机构的驱动杆，所述活塞供水机构的出水管连接进水管，且活塞供水机构的出水管上设有出水单向阀，所述活塞供水机构的进水管连接抽水管，且活塞供水机构的进水管上设有进水单向阀。

优选的，所述冷凝水箱的侧壁上设置有外凸的散热条。

优选的，所述外壳的左右端面对称开设有圆环凹槽，所述气孔密集分布在圆环凹槽的槽面上，所述圆环凹槽内嵌设有过滤网，位于外壳）右端的过滤网的外侧设置有除尘机构。

优选的，所述除尘机构包括固设在电机轴右端上部的竖杆，所述竖杆上部左侧设置有可调伸缩杆，所述可调伸缩杆的左端设置有条形板，所述条形板的左侧设置有刷毛。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中风冷结构与现有技术不同的是，本方案将右侧的风叶改进为电驱动散热风叶，其风叶转速与无刷电机的转速不相关，其独立驱动，能够根据需要调节风叶转速以改变进风流速，达到不同的散热效果；

2、本发明中液冷机构与现有技术不同的是，本方案将换热管设在电机轴上两侧，结合风冷，使得进入外壳内的风流降温，从而通过低温风流一边直接带走热量，一边经过换热进行降温，该种设计方式极大增加了液冷的散热效果，使得无刷电机内部充分降温，且本方案在电机轴中开设冷凝液进出管道，由于电机轴位置固定，因而冷凝液供水稳定可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明去除过滤网的外壳右端面示意图；

图3为本发明中排气叶轮的结构示意图；

图4为本发明吹风扇叶的结构示意图；

图5为本发明电驱动散热风叶的示意图；

图6为本发明换热管的示意图；

图7为本发明循环供水机构的示意图；

图8为本发明除尘机构的示意图。

附图标记如下：

1-电机轴，2-外壳，21-皮带轮，3-定子，4-转子，5-圆环凹槽，6-气孔，7-过滤网，8-排气叶轮，9-电驱动散热风叶，10-电缆通道，11-供电线缆，12-冷凝水孔道，13-换热管，14-循环供水机构，15-除尘机构，81-外环体，82-内旋扇叶，91-扇叶套座，92-扇叶，93-凸出部，94-第一齿轮，95-扇叶电机，96-第二齿轮，131-圆环管，132-连接件，133-连接管，134-回流管道，140-第三齿轮，141-竖板，142-转轴，143-第四齿轮，144-转盘，145-活塞供水机构，146-进水管，147-出水管，148-冷凝水箱，149-抽水管，1481-散热条，150-竖杆，151-可调伸缩杆，152-条形板，153-刷毛。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如附图1-3所示，本发明提供一种技术方案：

外转子无刷电机散热组件，包括电机轴1、外壳2、定子3和转子4，外壳2的左右两端口通过轴承固定安装在电机轴1上，定子3固定安装在电机轴1上，定子3外围设有转子4，转子4固定安装在外壳2内侧中部，外壳2的左侧凸出管口上安装有皮带轮21，电机轴1内开设有电缆通道10，电缆通道10内设有连接定子3的供电线缆11，外壳2的左右两端对应设置有气孔6，外壳2内腔固设有排气叶轮8，排气叶轮8位于定子3的左侧，电机轴1上靠近定子3右侧位置设置有电驱动散热风叶9，散热工作时，在外壳2内形成从右端进风、从左端出风的风流，达到电机散热；

电机轴1上靠近排气叶轮8左侧以及靠近电驱动散热风叶9左侧的位置均设置有换热管13，电机轴1内设有冷凝水孔道12，冷凝水孔道12共有两组，分别为进水孔道和出水孔道，冷凝水孔道12的一头连接换热管13的进水口和出水口，冷凝水孔道12的另一头连接循环供水机构14；

外壳2内部设置有温度传感器，其用于实时检测外壳2内部的温度，以便于外部控制器控制散热设备的工作强度。

本实施例通过温度传感器检测电机内部的温度，当电机内温度较高，即意味着单靠排气叶轮8进行散热是不足的，此时即可启动电驱动散热风叶9，其主动加大功率引入风流，快速的风流进入电机内部，大大提高其散热效果；与现有技术不同的是，本方案将右侧的风叶改进为电驱动散热风叶，其风叶转速与无刷电机的转速不相关，其独立驱动，能够根据需要调节风叶转速以改变进风流速，达到不同的散热效果。

当启动电驱动散热风叶9仍不足以快速降温时，可以启动循环供水机构14，其将冷凝液通过电机轴1上的冷凝水孔道往换热管13中注入，再结合风流，能够快速进行换热，进而使得电机内部温度快速降低，起到快速降温效果，与现有技术不同的是，本方案将换热管设在电机轴上两侧，结合风冷，使得进入外壳内的风流降温，从而通过低温风流一边直接带走热量，一边经过换热进行降温，该种设计方式极大增加了液冷的散热效果，使得无刷电机内部充分降温，且本方案在电机轴中开设冷凝液进出管道，由于电机轴位置固定，因而冷凝液供水稳定可靠。

进一步的，排气叶轮8包括有外环体81，外环体81的内环壁上均匀分布有若干组内旋扇叶82，所有的内旋扇叶82在外环体81的中心处围绕形成电机轴通道，外环体81的外环壁与外壳2的内壁固定连接；

随着外壳2转动，排气叶轮8其也进行转动，其结构原理类似负压风扇，使得外侧的气流通过外壳2右端进入，并从左端排出，从而起到风冷效果。

实施例二

如图4与图5所示，在其它部分均与实施例1相同的情况下，本实施例与前述实施例的区别在于：

电驱动散热风叶9包括吹风扇叶和驱动部分，吹风扇叶包括扇叶套座91，扇叶套座91通过轴承固定安装在电机轴1上，扇叶套座91上设置有扇叶92，扇叶套座91的中心孔一侧设置有凸出部93，凸出部93上安装有第一齿轮94；

驱动部分包括固定安装在电机轴1上的扇叶电机95，扇叶电机95的输出轴上设置有第二齿轮96，第二齿轮96与第一齿轮94啮合连接，扇叶电机95的供电线路通过电缆通道10与外部电源连接。

本实施例在实施例一的基础上具体公开了一种电驱动散热风叶结构，其工作时，外部电源通过供电线路为扇叶电机95供电，进而其带动第二齿轮96旋转，进而带动第一齿轮94旋转，进而扇叶套座91及扇叶92开始旋转，在其右侧形成负压，使得外界气体从外壳2右端快速进入后从左端排出，该结构为主动式送风结构，当电机为低速电机时，其尤为适用。

实施例三

如图6所示，在其它部分均与前述实施例相同的情况下，本实施例与前述实施例的区别在于：

换热管13包括有若干组直径大小不同的圆环管131，所有圆环管131同心布置，圆环管131之间通过连接件132固定连接，不同圆环管131之间通过连接管133连接，最内侧圆环管131的进出口分别与进水孔道和出水孔道连接，冷凝工作时，冷凝水由内侧圆环管131进入并向外侧圆环管131逐渐扩散，最终通过最外侧圆环管131上的回流管道134进入出水孔道后排。

本实施例具体设计了一种换热管结构，其为蚊香状结构，通过同心的多个薄壁圆环管，进行换热，起到高效散热效果，且该结构设计的风阻也较小，对风流速度的影响较小。

进一步的，位于右侧的换热管13至少有两组，右侧为进风口，在进风口处设置更多的换热管13，有利于快速降温。

实施例四

如图7所示，在其它部分均与前述实施例相同的情况下，本实施例与前述实施例的区别在于：

循环供水机构14包括供水驱动机构、进水管146、出水管147以及冷凝水箱148，进水管146、出水管147的一头分别对接进水孔道和出水孔道，另一头分别连接供水驱动机构的出水端以及冷凝水箱148的顶端，供水驱动机构的抽水管149连接冷凝水箱148的底端。

进一步的，供水驱动机构包括设在外壳2右端凸出口上的第三齿轮140以及设在电机轴1右端下部的竖板141，竖板141下部横向转动贯穿设置有转轴142，转轴142的左端设置有第四齿轮143，第四齿轮143与第三齿轮140啮合连接，转轴142的右端设置有转盘144，转盘144右面铰接活塞供水机构145的驱动杆，活塞供水机构145的出水管连接进水管146，且活塞供水机构145的出水管上设有出水单向阀，活塞供水机构145的进水管连接抽水管149，且活塞供水机构145的进水管上设有进水单向阀。

具体工作时，外壳2旋转带动第三齿轮140转动，进而带动第四齿轮143旋转，进而转轴142及右侧的转盘144旋转，转盘144带动活塞供水机构145做抽送水动作，使得冷凝水箱148中冷却液持续供入换热管13后再回流。

进一步的，冷凝水箱148的侧壁上设置有外凸的散热条1481，散热条1481的作用在于快速给冷凝液降温。

实施例五

如图8所示，在其它部分均与前述实施例相同的情况下，本实施例与前述实施例的区别在于：

外壳2的左右端面对称开设有圆环凹槽5，气孔6密集分布在圆环凹槽5的槽面上，圆环凹槽5内嵌设有过滤网7，位于外壳2右端的过滤网7的外侧设置有除尘机构15。

进一步的，除尘机构15包括固设在电机轴1右端上部的竖杆150，竖杆150上部左侧设置有可调伸缩杆151，可调伸缩杆151的左端设置有条形板152，条形板152的左侧设置有刷毛153。

本实施例在前述实施例的基础上增设了除尘机构15并公开了其一种具体结构，在具体工作时，由于外壳2与电机轴1是相对旋转的，因而固设在电机轴1上的除尘机构15与外壳2是相对旋转的，通过刷毛152对旋转的过滤网7进行刷扫，能够有效避免网眼堵塞，保证通风散热效果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.外转子无刷电机散热组件，包括电机轴（1）、外壳（2）、定子（3）和转子（4），所述外壳（2）的左右两端口通过轴承固定安装在电机轴（1）上，所述定子（3）固定安装在电机轴（1）上，所述定子（3）外围设有转子（4），所述转子（4）固定安装在外壳（2）内侧中部，所述外壳（2）的左侧凸出管口上安装有皮带轮（21），所述电机轴（1）内开设有电缆通道（10），所述电缆通道（10）内设有连接定子（3）的供电线缆（11），其特征在于：所述外壳（2）的左右两端对应设置有气孔（6），所述外壳（2）内腔固设有排气叶轮（8），所述排气叶轮（8）位于定子（3）的左侧，所述电机轴（1）上靠近定子（3）右侧位置设置有电驱动散热风叶（9），散热工作时，在外壳（2）内形成从右端进风、从左端出风的风流，达到电机散热；

电机轴（1）上靠近排气叶轮（8）左侧以及靠近电驱动散热风叶（9）左侧的位置均设置有换热管（13），所述电机轴（1）内设有冷凝水孔道（12），所述冷凝水孔道（12）共有两组，分别为进水孔道和出水孔道，所述冷凝水孔道（12）的一头连接换热管（13）的进水口和出水口，所述冷凝水孔道（12）的另一头连接循环供水机构（14）；

所述外壳（2）内部设置有温度传感器，其用于实时检测外壳（2）内部的温度，以便于外部控制器控制散热设备的工作强度；

所述循环供水机构（14）包括供水驱动机构、进水管（146）、出水管（147）以及冷凝水箱（148），所述进水管（146）、出水管（147）的一头分别对接进水孔道和出水孔道，另一头分别连接供水驱动机构的出水端以及冷凝水箱（148）的顶端，所述供水驱动机构的抽水管（149）连接冷凝水箱（148）的底端；

所述供水驱动机构包括设在外壳（2）右端凸出口上的第三齿轮（140）以及设在电机轴（1）右端下部的竖板（141），所述竖板（141）下部横向转动贯穿设置有转轴（142），所述转轴（142）的左端设置有第四齿轮（143），所述第四齿轮（143）与第三齿轮（140）啮合连接，所述转轴（142）的右端设置有转盘（144），所述转盘（144）右面铰接活塞供水机构（145）的驱动杆，所述活塞供水机构（145）的出水管连接进水管（146），且活塞供水机构（145）的出水管上设有出水单向阀，所述活塞供水机构（145）的进水管连接抽水管（149），且活塞供水机构（145）的进水管上设有进水单向阀。

2.根据权利要求1所述的外转子无刷电机散热组件，其特征在于：所述排气叶轮（8）包括有外环体（81），所述外环体（81）的内环壁上均匀分布有若干组内旋扇叶（82），所有的内旋扇叶（82）在外环体（81）的中心处围绕形成电机轴通道，所述外环体（81）的外环壁与外壳（2）的内壁固定连接。

3.根据权利要求1所述的外转子无刷电机散热组件，其特征在于：所述电驱动散热风叶（9）包括吹风扇叶和驱动部分，所述吹风扇叶包括扇叶套座（91），所述扇叶套座（91）通过轴承固定安装在电机轴（1）上，所述扇叶套座（91）上设置有扇叶（92），所述扇叶套座（91）的中心孔一侧设置有凸出部（93），所述凸出部（93）上安装有第一齿轮（94）；

所述驱动部分包括固定安装在电机轴（1）上的扇叶电机（95），所述扇叶电机（95）的输出轴上设置有第二齿轮（96），所述第二齿轮（96）与第一齿轮（94）啮合连接，所述扇叶电机（95）的供电线路通过电缆通道（10）与外部电源连接。

4.根据权利要求1所述的外转子无刷电机散热组件，其特征在于：所述换热管（13）包括有若干组直径大小不同的圆环管（131），所有圆环管（131）同心布置，所述圆环管（131）之间通过连接件（132）固定连接，不同圆环管（131）之间通过连接管（133）连接，最内侧圆环管（131）的进出口分别与进水孔道和出水孔道连接，冷凝工作时，冷凝水由内侧圆环管（131）进入并向外侧圆环管（131）逐渐扩散，最终通过最外侧圆环管（131）上的回流管道（134）进入出水孔道后排出。

5.根据权利要求4所述的外转子无刷电机散热组件，其特征在于：位于右侧的换热管（13）至少有两组。

6.根据权利要求1所述的外转子无刷电机散热组件，其特征在于：所述冷凝水箱（148）的侧壁上设置有外凸的散热条（1481）。

7.根据权利要求1所述的外转子无刷电机散热组件，其特征在于：所述外壳（2）的左右端面对称开设有圆环凹槽（5），所述气孔（6）密集分布在圆环凹槽（5）的槽面上，所述圆环凹槽（5）内嵌设有过滤网（7），位于外壳（2）右端的过滤网（7）的外侧设置有除尘机构（15）。

8.根据权利要求7所述的外转子无刷电机散热组件，其特征在于：所述除尘机构（15）包括固设在电机轴（1）右端上部的竖杆（150），所述竖杆（150）上部左侧设置有可调伸缩杆（151），所述可调伸缩杆（151）的左端设置有条形板（152），所述条形板（152）的左侧设置有刷毛（153）。

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