CN114094742A - 一种外转子电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种外转子电机，包括：转子组件、定子组件及控制组件，转子组件的外周设置第一风道，第一风道内设置通风组件，定子组件的外周设置第二风道，控制组件的外周设置第三风道，第一风道、第二风道及第三风道相互连通，转子组件套装于定子组件外，控制组件与定子组件连接。通过在第一风道内设置通风组件，使第一风道内产生气流，并在转子组件的外周设置第一风道、定子组件的外周设置第二风道、控制组件的外周设置第三风道，第一风道、第二风道和第三风道相互连通，使第一风道内产生的气流可流入第二风道和第三风道内，以带走定子组件、转子组件和控制组件产生的热量，相对于辐射散热的散热效率更高，针对性更强。

Description

一种外转子电机
技术领域
本发明涉及电机散热技术领域，更具体地说，涉及一种外转子电机。
背景技术
电机绕组及驱动控制器功率器件发热问题一直是电机的关键控制点之一，比如永磁体温度过高，会导致磁性降低，而磁性能降低会增大绕组电流，提高绕组温升，从而降低电机运行效率；漆包线温度过高，会导致匝间短路，可靠性降低；同时功率器件温度过高，会导致输出电流降低，降低电机负载能力，或产生过热保护，电机停转。
现有散热方式通过在控制盒上布上密集的散热筋，散热筋与空气通过热辐射传递热量，可通过增大散热面积来提高散热效率。控制盒与空气通过热辐射散热，散热效率比较低，功率器件主要的热量(模块热量)必先通过热传导到每个筋处，这样热量分布不均匀，影响散热的及时性以及散热针对性不强。
综上所述，如何解决现有散热方式散热效率低的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种外转子电机，相对于辐射散热的散热效率更高，针对性更强。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种外转子电机，包括：转子组件、定子组件及控制组件，所述转子组件的外周设置第一风道，所述第一风道内设置通风组件，所述定子组件的外周设置第二风道，所述控制组件的外周设置第三风道，所述第一风道、所述第二风道及所述第三风道相互连通，所述转子组件套装于所述定子组件外，所述控制组件与所述定子组件连接。
优选地，所述转子组件包括转子外壳、转轴及若干磁瓦，所述转轴设置于所述转子外壳中且与所述转子外壳同轴设置，所有所述磁瓦沿转子外壳的内壁周向排列设置，所述第一风道设置于所述转子外壳的外周。
优选地，所述通风组件包括设置于所述第一风道内的散热扇及设置于所述散热扇两侧的第一法兰，所述散热扇与所述第一法兰固定连接，两个所述第一法兰均设置第一通风孔，远离所述定子组件的第一法兰与所述散热扇之间设置预设间距。
优选地，所述转轴的外周套装转子风扇。
优选地，所述定子组件包括底座、定子铁芯及定子绕组，所述定子绕组绕在所述定子铁芯上，所述定子绕组设置于所述底座上，所述定子铁芯轴向的上部和下部均设置绝缘骨架，所述第二风道设置于所述底座的外周。
优选地，所述底座包括第二法兰及设置于所述第二法兰一侧的轴筒，所述轴筒与所述第二法兰同轴设置，所述第二风道为设置于所述第二法兰的第二通风孔。
优选地，所述第二法兰朝向所述通风组件的一侧设置若干凸起的第一散热筋。
优选地，所述控制组件包括控制盒、控制盒盖板、格兰头及电路板组件，所述控制盒盖板设置于所述控制盒的一侧，所述格兰头设置于所述控制盒盖板上，所述电路板组件设置于所述控制盒内，所述格兰头与所述电路板组件信号连接，所述第三风道设置于所述控制盒的外周。
优选地，所述电路板组件包括控制板、通讯板、电感及功率模块，所述控制板与所述通讯板连接，所述电感及所述功率模块均设置于所述控制板上，所述格兰头与所述通讯板信号连接。
优选地，所述第三风道包括设置于所述控制盒外周的腔体，所述腔体的两端分别设置第三通风孔。
本申请所提供的外转子电机通过在第一风道内设置通风组件，使第一风道内产生气流，并在转子组件的外周设置第一风道、定子组件的外周设置第二风道、控制组件的外周设置第三风道，第一风道、第二风道和第三风道相互连通，使第一风道内产生的气流可流入第二风道和第三风道内，以带走定子组件、转子组件和控制组件产生的热量，相对于辐射散热的散热效率更高，针对性更强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的外转子电机的截面图；
图2为图1中X处的放大图；
图3为本发明所提供的转子组件的截面图；
图4为本发明所提供的定子组件的截面图；
图5为本发明所提供的控制组件的截面图；
图6为本发明所提供的外转子电机的爆炸图；
图7为本发明所提供的外转子电机的组装图；
图8为本发明所提供的弧形扇叶的散热扇的轴测图；
图9为本发明所提供的直叶形扇叶的散热扇的轴测图；
图10为本发明所提供的控制盒的局部放大图。
图1-10中：
1-第三风道、2-控制盒、3-功率模块、4-控制板、5-底座、6-第二风道、7-散热扇、8-磁瓦、9-转子外壳、10-转子风扇、11-转轴、12-第一法兰、13-绝缘骨架、14-定子铁芯、15-绕组、16-电感、17-通讯板、18-控制盒盖板、19-格兰头、20-电路板组件、21-风扇内壁、22-弧形扇叶、23-风扇外壁、24-直叶形扇叶、25-第二散热筋。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种外转子电机，相对于辐射散热的散热效率更高，针对性更强。
请参考图1～10，一种外转子电机，包括：转子组件、定子组件及控制组件，转子组件的外周设置第一风道，第一风道内设置通风组件，定子组件的外周设置第二风道6，控制组件的外周设置第三风道1，第一风道、第二风道6及第三风道1相互连通，转子组件套装于定子组件外，控制组件与定子组件连接。
需要说明的是，转子组件、定子组件及控制组件依次排列安装，转子组件和控制组件分别设置于定子组件的两侧，转子组件套装于定子组件的部分外周。控制组件与外部电路连接时，将电信号传输至定子组件，定子组件产生磁场后，驱动转子组件转动。
第一风道、第二风道6和第三风道1相互连通，第一风道内的通风组件工作时，会在第一风道内产生气流，气流可依次进入第二风道6和第三风道1。通风组件产生的气流方向可根据实际应用情况进行设置，第一风道、第二风道6和第三风道1的具体结构也可以根据实际应用情况进行设置。
本申请所提供的外转子电机通过在第一风道内设置通风组件，使第一风道内产生气流，并在转子组件的外周设置第一风道、定子组件的外周设置第二风道6、控制组件的外周设置第三风道1，第一风道、第二风道6和第三风道1相互连通，使第一风道内产生的气流可流入第二风道6和第三风道1内，以带走定子组件、转子组件和控制组件产生的热量，相对于辐射散热的散热效率更高，针对性更强。
在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，转子组件包括转子外壳9、转轴11及若干磁瓦8，转轴11设置于转子外壳9中且与转子外壳9同轴设置，所有磁瓦8沿转子外壳9的内壁周向排列设置，第一风道设置于转子外壳9的外周。转子外壳9为圆柱形的筒体，一端为开口，另一端封口且在封口的中心设置轴孔，转轴11沿轴孔穿过插入电机内部。所有磁瓦8均贴合于转子外壳9的内壁设置，所有磁瓦8可产生磁场，与定子组件产生的磁场相互作用，带动转子外壳9和转轴11转动。转子外壳9内产生的热量传递至转子外壳9壁上，将第一风道设置于转子外壳9的外周可带走转子外壳9壁的热量，从而达到散热的效果，针对转子外壳9进行散热，散热效率高。
在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，通风组件包括设置于第一风道内的散热扇7及设置于散热扇7两侧的第一法兰12，散热扇7与第一法兰12固定连接，两个第一法兰12均设置第一通风孔，远离定子组件的第一法兰12与散热扇7之间设置预设间距。
第一法兰12用于将散热扇7固定在转子外壳9的外周，转子组件及散热扇7、第一法兰12同步转动。散热扇7可选用轴流风扇，当转子组件转动时，轴流风扇转动可在转子组件的外周形成轴向气流。由于散热扇7、转子组件和第一法兰12都属于转动元件，定子组件为静止元件，因此这些结构件之间必须存在一定的间隙。以气流沿定子组件流向转子组件为例，进风口为散热相对侧定子组件背侧的第一法兰12和散热扇7之间的空隙，这个间隙越大越好，可通过调整上述第一法兰12的位置调整间隙大小。
关于轴流风扇组件的结构形式，在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，散热扇7包括风扇内壁21、扇叶及风扇外壁23，扇叶的外侧与风扇外壁23的内周面连接，扇叶的内侧与风扇内壁21的外周面连接。风扇扇叶为弯曲的弧形扇叶22或直叶形扇叶24，通过实验结果可知，弯曲的弧形扇叶22的性能要比直叶形扇叶24的性能好，直叶形扇叶24对转向无要求，可正转也可反转，适应性更强。
由于转子外壳9安装在定子组件上后，为了提升防水防尘性，使转子外壳9内为密封性较强的腔体，为了保证散热的均匀性，在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，转轴11的外周套装转子风扇10，转子风扇10转动时，可扰乱转子外壳9内部气流的流动，使热量分散的更加均匀，提升散热效率。
在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，定子组件包括底座5、定子铁芯14及定子绕组15，定子绕组15绕在定子铁芯14上，定子绕组15设置于底座5上，定子铁芯14轴向的上部和下部均设置绝缘骨架13，第二风道6设置于底座5的外周。绝缘骨架13可保证定子铁芯14与转子外壳9之间、定子铁芯14与底座5之间的绝缘性能，提升安全性。
为了简化底座5的结构，在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，底座5包括第二法兰及设置于第二法兰一侧的轴筒，轴筒与第二法兰同轴设置，第二风道6为设置于第二法兰的第二通风孔。转轴11可转动的插装于轴筒中第二法兰设置于轴筒的一端，第二通风孔正对第一风道，第二通风孔的数量和大小可根据实际散热情况设置。
优选地，第二法兰的外沿设置弧形的防泄漏元件，防泄漏元件处于散热扇7的外侧。防泄漏元件为弧形板状，防泄漏元件的形状与散热扇7的外周形状相契合，弧度一致，防泄漏元件设置于散热扇7的外侧，防泄漏元件与散热扇7之间具有径向间隙，径向间隙越小，效率越高。
本实施例的防泄漏元件采用半包轴流风扇组件的结构形式，具有集流器的功能，大大减少了径向泄露损失。此外，结构简单，占用空间小，便于加工和安装。
在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，第二法兰朝向通风组件的一侧设置若干凸起的第一散热筋。
第一散热筋沿定子法兰朝向轴流风扇组件凸起，转子组件转动时，定子组件的绕组15会发热产生热量，通过热传导传递到第一散热筋，此时轴流风扇组件转动吸风，流体从转子法兰与轴流风扇组件之间的风道进口流入，从轴流风扇组件与第一散热筋之间的风道出口流出，通过对流换热带走相应定子组件热量。轴流风扇组件与定子法兰之间具有轴向间隙，轴向间隙设置尽量小时，可增大定子法兰的第一散热筋高度，提高散热能力。
定子组件和转子组件为轴向拼装，为了提升定子组件与转子组件之间的密封性，在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，定子法兰朝向轴流风扇组件的侧面设置环形的安装槽。转子组件的端部为环形结构，转子组件插装于环形的安装槽中，可以提升防水防尘性能。
在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，控制组件包括控制盒2、控制盒盖板18、格兰头19及电路板组件20，控制盒盖板18设置于控制盒2的一侧，格兰头19设置于控制盒盖板18上，电路板组件20设置于控制盒2内，格兰头19与电路板组件20信号连接，第三风道1设置于控制盒2的外周。控制盒2内设置内腔，电路板组件20与格兰头19连接，格兰头19可与外部电路连接以传输电信号。控制盒2内的电路板组件20会产生热量，热量传导到控制盒2的侧壁，由于第三风道1设置于控制盒2的外周，可以带走控制盒2的侧壁的热量，以进行有针对性的散热，提升散热的均匀性。控制盒2的外表还设置第二散热筋25，以进一步提升控制盒2的散热性。
在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，电路板组件20包括控制板4、通讯板17、电感16及功率模块3，控制板4与通讯板17连接，电感16及功率模块3均设置于控制板4上，格兰头19与通讯板17信号连接。控制板4水平设置于控制盒2内，通讯板17竖直设置于控制板4的一侧，电感16及功率模块3设置在控制板4上以传输信号，通讯板17可接收外部电信号，并传输至控制板4上，控制板4对向定子组件发送信号，使定子组件产生磁场。
在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，第三风道1包括设置于控制盒2外周的腔体，腔体的两端分别设置第三通风孔。腔体朝向第二法兰的一侧的第三通风孔正对第二法兰的第二通风孔，以提升气流传输的通畅性，提升散热效率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的外转子电机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种外转子电机，其特征在于，包括：转子组件、定子组件及控制组件，所述转子组件的外周设置第一风道，所述第一风道内设置通风组件，所述定子组件的外周设置第二风道(6)，所述控制组件的外周设置第三风道(1)，所述第一风道、所述第二风道(6)及所述第三风道(1)相互连通，所述转子组件套装于所述定子组件外，所述控制组件与所述定子组件连接。
2.根据权利要求1所述的外转子电机，其特征在于，所述转子组件包括转子外壳(9)、转轴(11)及若干磁瓦(8)，所述转轴(11)设置于所述转子外壳(9)中且与所述转子外壳(9)同轴设置，所有所述磁瓦(8)沿转子外壳(9)的内壁周向排列设置，所述第一风道设置于所述转子外壳(9)的外周。
3.根据权利要求2所述的外转子电机，其特征在于，所述通风组件包括设置于所述第一风道内的散热扇(7)及设置于所述散热扇(7)两侧的第一法兰(12)，所述散热扇(7)与所述第一法兰(12)固定连接，两个所述第一法兰(12)均设置第一通风孔，远离所述定子组件的第一法兰(12)与所述散热扇(7)之间设置预设间距。
4.根据权利要求2所述的外转子电机，其特征在于，所述转轴(11)的外周套装转子风扇(10)。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的外转子电机，其特征在于，所述定子组件包括底座(5)、定子铁芯(14)及定子绕组(15)，所述定子绕组(15)绕在所述定子铁芯(14)上，所述定子绕组(15)设置于所述底座(5)上，所述定子铁芯(14)轴向的上部和下部均设置绝缘骨架(13)，所述第二风道(6)设置于所述底座(5)的外周。
6.根据权利要求5所述的外转子电机，其特征在于，所述底座(5)包括第二法兰及设置于所述第二法兰一侧的轴筒，所述轴筒与所述第二法兰同轴设置，所述第二风道(6)为设置于所述第二法兰的第二通风孔。
7.根据权利要求1所述的外转子电机，其特征在于，所述控制组件包括控制盒(2)、控制盒盖板(18)、格兰头(19)及电路板组件(20)，所述控制盒盖板(18)设置于所述控制盒(2)的一侧，所述格兰头(19)设置于所述控制盒盖板(18)上，所述电路板组件(20)设置于所述控制盒(2)内，所述格兰头(19)与所述电路板组件(20)信号连接，所述第三风道(1)设置于所述控制盒(2)的外周。
8.根据权利要求7所述的外转子电机，其特征在于，所述电路板组件(20)包括控制板(4)、通讯板(17)、电感(16)及功率模块(3)，所述控制板(4)与所述通讯板(17)连接，所述电感(16)及所述功率模块(3)均设置于所述控制板(4)上，所述格兰头(19)与所述通讯板(17)信号连接。
9.根据权利要求8所述的外转子电机，其特征在于，所述第三风道(1)包括设置于所述控制盒(2)外周的腔体，所述腔体的两端分别设置第三通风孔。
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