CN115995910B - 一种外转子电机主动通风散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外转子电机主动通风散热装置，包括定子和转子，定子为空心轴，转子为圆形箱体，空心轴和圆形箱体之间设有通风组件，圆形箱体上设有主动通风机构；通风组件包括通风孔和扩散部，冷空气通过通风孔和扩散部移动到圆形箱体内，扩散部将冷空气均匀分散到圆形箱体内，冷空气从圆形箱体两端排出并将热量带出，主动通风机构包括电动伸缩杆、透气孔和封堵部，封堵部一侧设在透气孔内，封堵部移动使透气孔从封闭到打开。本发明的有益效果是，通过通风组件和主动通风机构的作用可直接对绕组进行散热，散热更加直接，提高散热效率的同时能够及时的对绕组进行散热；通过电动伸缩杆的伸缩可根据实际工况来选择是否对电机进行散热。

Description

一种外转子电机主动通风散热装置

技术领域

本发明涉及电机散热技术领域，更具体的说，涉及一种外转子电机主动通风散热装置。

背景技术

外转子电机属于常见电机的一种，例如电动车后轮驱动电机；电机是常见的动力源，大致由转子、定子和线圈构成，其通电后利用电磁感应原理驱动转子转动，转子带动外界做工；外转子电机由电能转化为动能时会产生一定能量损耗，该损耗以热量的形式表示出来，在一定工况下电机的产热较大，需对电机进行主动散热；

现有的散热装置例如申请号为CN201010502066.2，专利名称为轴流风冷外转子电机，该装置的散热方式是，绕组处于密封的状态，绕组产生的热量通过热传递的方式移动到端盖和支架上，之后通过叶片的转动产生气流，将端盖和支架上的热量带走；

此散热方式具有以下缺陷1、此方式虽然可实现散热，但是由于绕组使主要的产热源并处于密封状态，通过热传递间接散热的方式，一是其散热效率低（不能直接对绕组进行散热），二是其散热具有一定的延迟，在极端工况下（负荷大转速低）绕组升温较快，不能及时对绕组进行散热；2、现有的散热方式不能进行控制，当电机转动开启散热，不能够根据工作温度判断是否进行散热（例如冬天温度较低，开启前电机自身温度较低，电机刚开始转动时需及时升温，保持工作温度，那此时就不需散热）。

发明内容

针对以上缺陷，本发明提供一种外转子电机主动通风散热装置，解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种外转子电机主动通风散热装置，包括定子、转子和冷空气，所述定子为空心轴，转子为圆形箱体，空心轴两端安装有轴承一，圆形箱体两端与轴承一外圈固定连接，空心轴中心的位置设有绕线部，所述空心轴和圆形箱体之间设有通风组件，所述圆形箱体上设有主动通风机构；

所述通风组件包括通风孔和扩散部，冷空气通过通风孔和扩散部移动到圆形箱体内，扩散部将冷空气均匀分散到圆形箱体内，冷空气从圆形箱体两端排出并将热量带出；

所述主动通风机构包括电动伸缩杆、透气孔和封堵部，封堵部一侧设在透气孔内，电动伸缩杆驱动封堵部在水平方向移动，封堵部移动使透气孔从封闭到打开；通风孔、扩散部和透气孔形成散热通道，封堵部跟随圆形箱体转动。

进一步的，所述空心轴由四部分组成，分别为中心轴、轴一、轴二、轴三，所述轴一、轴二、轴三设有两个，轴一设在中心轴两侧，轴二设在轴一端面，轴三设在轴二端面。

进一步的，所述扩散部包括设在中心轴中心处的球形空腔，空心轴与圆形箱体之间设有环形空腔，通风孔设在轴一、轴二和轴三中心处，通风孔一端与球形空腔处于连通的状态，球形空腔侧壁设有吹气孔，吹气孔另一端与环形空腔连通。

进一步的，所述吹气孔一端的直径大于另一端的直径，吹气孔直径较大的一端位于球形空腔表面；所述吹气孔设有多个且均匀分布，吹气孔排列方式呈放射状，吹气孔指向不同方向。

进一步的，所述透气孔开在圆形箱体两侧且呈环形排列，电动伸缩杆安装在轴二上，轴二侧表面开有滑槽，滑槽内安装有滑动块，电动伸缩杆伸缩端与滑动块固定连接，滑动块外表面安装有轴承二，轴承二外圈安装有连接环，连接环侧表面开有矩形豁口，封堵部设在连接环一侧。

进一步的，所述封堵部包括安装在连接环一侧的斜杆，斜杆一端与连接环固定连接，斜杆一侧开有限位槽，透气孔一侧设有限位块，限位槽与限位块滑动连接，所述斜杆一端形成梯形块，梯形块一端大另一端小，梯形块较大的一端与透气孔过盈配合。

进一步的，所述封堵部包括连接环一侧的直杆，直杆一端安装有连杆，连杆与直杆铰接，透气孔一侧设有转动板，转动板与透气孔一侧铰接，转动板与透气孔铰接处进行密封处理，所述转动板另一侧设有密封板，转动板与连杆铰接。

进一步的，所述绕线部包括开在中心轴环形侧表面的倒梯形沟槽，吹气孔设在相邻的倒梯形沟槽之间，倒梯形沟槽内安装有回形框，回形框一侧插进倒梯形沟槽，回形框另一侧缠绕有通电导线；所述圆形箱体内壁设有对应结构的绕线部。

进一步的，所述空心轴两端设有防尘罩。

本发明的有益效果是：通过改变整体的结构，通过通风组件和主动通风机构的作用可直接对绕组进行散热，改变通过的端盖和支架热传递的方式进行散热，散热更加直接，提高散热效率的同时能够及时的对绕组进行散热；

通过电动伸缩杆的伸缩可根据实际工况来选择是否对电机进行散热，使电机始终保持适当的工作温度；另外控制电动伸缩杆的伸缩量，可实现对散热速率的控制，对散热方式进一步优化。

附图说明

图1是本发明所述一种外转子电机主动通风散热装置的结构示意图；

图2是主动通风机构的示意图；

图3是圆形箱体的侧视示意图；

图4是中心轴的横截面示意图；

图5是封堵部的示意图一；

图6是封堵部的示意图二；

图中，1、定子；2、转子；4、空心轴；5、圆形箱体；6、轴承一；7、绕线部；8、通风孔；9、扩散部；10、电动伸缩杆；11、透气孔；12、封堵部；13、中心轴；14、轴一；15、轴二；16、轴三；17、球形空腔；18、环形空腔；19、吹气孔；20、滑槽；21、滑动块；22、轴承二；23、连接环；24、矩形豁口；25、斜杆；26、限位槽；27、限位块；28、梯形块；29、直杆；30、连杆；31、转动板；32、密封板；33、倒梯形沟槽；34、回形框；35、通电导线；36、防尘罩。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本申请实施例提供一种外转子电机主动通风散热装置，请参考图1-图6：包括定子1、转子2和冷空气，定子1为空心轴4，转子2为圆形箱体5，空心轴4两端安装有轴承一6，圆形箱体5两端与轴承一6外圈固定连接，空心轴4中心的位置设有绕线部7，空心轴4和圆形箱体5之间设有通风组件，圆形箱体5上设有主动通风机构；

通风组件包括通风孔8和扩散部9，冷空气通过通风孔8和扩散部9移动到圆形箱体5内，扩散部9将冷空气均匀分散到圆形箱体5内，冷空气从圆形箱体5两端排出并将热量带出；

主动通风机构包括电动伸缩杆10、透气孔11和封堵部12，封堵部12一侧设在透气孔11内，电动伸缩杆10驱动封堵部12在水平方向移动，封堵部12移动使透气孔11从封闭到打开；通风孔8、扩散部9和透气孔11形成散热通道，封堵部12跟随圆形箱体5转动。

具体在实际应用中，本申请中，将定子1的两端与外界固定，圆形箱体5为转动端，绕线部7通电后，利用电磁感应，圆形箱体5可转动，实现对外界做工的目的，圆形箱体5转动为通风动力的来源；

圆形箱体5内设有温度测量装置，根据圆形箱体5内的实时温度，控制主动通风机构工作，当圆形箱体5内的温度低于设定值时，此时不需通风，封堵部12将透气孔11堵住，此时通风孔8、扩散部9和透气孔11形成散热通道处于封闭的状态，冷空气无法形成流动，便于圆形箱体5内部快速升温，使圆形箱体5内处于正常的工作温度；

当圆形箱体5内的温度高于设定值时，此时需进行通风，控制封堵部12移动，此时封堵部12渐渐远离透气孔11，使透气孔11打开，此时通风孔8、扩散部9和透气孔11形成散热通道处于通畅的状态，透气孔11打开时，封堵部12跟随圆形箱体5的转动而转动，封堵部12的部分会伸入环形空腔18内，通过对封堵部12的形状进行设计，将环形空腔18内的空气通过透气孔11排出；

由于透气孔11、环形空腔18、扩散部9、球形空腔17和通风孔8处于连通的状态，当环形空腔18内的气体向透气孔11排出时，环形空腔18会形成负压，扩散部9、球形空腔17和通风孔8也会形成负压，最终使外界的冷空气依次通过通风孔8、球形空腔17、扩散部9、环形空腔18、透气孔11，冷空气在流动过程中将圆形箱体5内部的热量带走，实现风冷的目的；

通过电动伸缩杆10的伸缩量，还可实时控制通风的速率，当电动伸缩杆10伸的越长，封堵部12探入环形空腔18的距离越大，通风效率越高。

参照图1和图2，空心轴4由四部分组成，分别为中心轴13、轴一14、轴二15、轴三16，轴一14、轴二15、轴三16设有两个，轴一14设在中心轴13两侧，轴二15设在轴一14端面，轴三16设在轴二15端面。

具体在实际应用中，通过轴三16的作用便于将整体进行固定，在固定时需保持轴三16的两端处于敞开的状态，便于后期进行通风操作；通过轴二15的作用便于电动伸缩杆10进行驱动封堵12在水平方向移动通过中心轴13的作用便于冷空气进行扩散。

参照图1和图2，扩散部9包括设在中心轴13中心处的球形空腔17，空心轴4与圆形箱体5之间设有环形空腔18，通风孔8设在轴一14、轴二15和轴三16中心处，通风孔8一端与球形空腔17处于连通的状态，球形空腔17侧壁设有吹气孔19，吹气孔19另一端与环形空腔18连通。

具体在实际应用中，利用负压产生的驱动力，冷空气通过通风孔8进入到球形空腔17内，之后通过吹气孔19移动到环形空腔18内。

参照图1和图2，吹气孔19一端的直径大于另一端的直径，吹气孔19直径较大的一端位于球形空腔17表面；吹气孔19设有多个且均匀分布，吹气孔19排列方式呈放射状，吹气孔19指向不同方向。

具体在实际应用中，通过吹气孔19一端的直径大于另一端的直径的设置，可使冷空气在吹气孔19流动时，处于逐渐加速的状态，提高散热效果；通过吹气孔19设有多个且均匀分布，吹气孔19排列方式呈放射状，吹气孔19指向不同方向的设置，使冷空气朝向不同的方向进行吹气，使圆形箱体5内的各个位置均能够进行散热。

参照图1、图2和图3，透气孔11开在圆形箱体5两侧且呈环形排列，电动伸缩杆10安装在轴二15上，轴二15侧表面开有滑槽20，滑槽20内安装有滑动块21，电动伸缩杆10伸缩端与滑动块21固定连接，滑动块21外表面安装有轴承二22，轴承二22外圈安装有连接环23，连接环23侧表面开有矩形豁口24，封堵部12设在连接环23一侧。

具体在实际应用中，通过电动伸缩杆10的伸缩可带动滑动块21移动，滑动块21移动带动轴承二22和连接环23移动，连接环23移动带动封堵部12移动，由于封堵部12跟随圆形箱体5转动，封堵部12与空心轴4之间具有与相对转动，通过轴承二22的作用可使电动伸缩杆10处于相对与空心轴4静止的同时，驱动封堵部12水平移动。

封堵部12的实施例一，参照图1、图2和图5，封堵部12包括安装在连接环23一侧的斜杆25，斜杆25一端与连接环23固定连接，斜杆25一侧开有限位槽26，透气孔11一侧设有限位块27，限位槽26与限位块27滑动连接，斜杆25一端形成梯形块28，梯形块28一端大另一端小，梯形块28较大的一端与透气孔11过盈配合。

具体在实际应用中，电动伸缩杆10伸缩端移动间接带动连接环23移动，连接环23移动带动斜杆25移动，通过限位槽26和限位块27的作用使斜杆25可稳定的转动；如图5所示，此时梯形块28与透气孔11密封的状态，不进行通气；随着斜杆25的向左移动，连接环23与圆形箱体5发生短距离的相对移动，梯形块28渐渐探入环形空腔18内，此时梯形块28与透气孔11之间产生空隙便于气体流通的同时，梯形块28的形状本身对圆形箱体5内的空气进行切割（根据实际情况和空气动力学可对梯形块28的形状进行优化），使圆形箱体5内的空气能够更快速的通过透气孔11排出，斜杆25向左移动的距离越远，梯形块28与透气孔11之间产生空隙越大，流体流通量越大，散热速率越高；根据温度测量装置的作用可控制斜杆25的移动距离。

封堵部12的实施例二，参照图1、图2和图6，封堵部12包括连接环23一侧的直杆29，直杆29一端安装有连杆30，连杆30与直杆29铰接，透气孔11一侧设有转动板31，转动板31与透气孔11一侧铰接，转动板31与透气孔11铰接处进行密封处理，转动板31另一侧设有密封板32，转动板31与连杆30铰接。

具体在实际应用中，如图6所示，转动板31和密封板32垂直于透气孔11，此时透气孔11处于不通气的状态，通过密封板32的作用可提高透气孔11的密封性；连接环23移动带动直杆29移动，直杆29移动推动连杆30向左侧移动，连杆30推动转动板31转动，转动板31转动使转动板31与透气孔11之间产生缝隙，便于气体的流通；

实施例二与实施例一最大的不同在于，实施例二中可利用杠杆原理，连接环23移动较短的距离，实现转动板31与透气孔1产生较大缝隙。

参照图1、图2和图4，绕线部7包括开在中心轴13环形侧表面的倒梯形沟槽33，吹气孔19设在相邻的倒梯形沟槽33之间，倒梯形沟槽33内安装有回形框34，回形框34一侧插进倒梯形沟槽33，回形框34另一侧缠绕有通电导线35；圆形箱体5内壁设有对应结构的绕线部7。

具体在实际应用中，通过梯形沟槽33的作用便于回形框34与中心轴13连接，也便于通电导线35缠绕，回形框34与吹气孔19是间隔设置的。

参照图1和图2，空心轴4两端设有防尘罩36。

具体在实际应用中，通过防尘罩36的作用可有效放置外界的灰尘进入到圆形箱体5内部，本申请中的用电器与外界控制器电性连接。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

Claims (7)

1.一种外转子电机主动通风散热装置，包括定子（1）、转子（2）和冷空气，所述定子（1）为空心轴（4），转子（2）为圆形箱体（5），空心轴（4）两端安装有轴承一（6），圆形箱体（5）两端与轴承一（6）外圈固定连接，空心轴（4）中心的位置设有绕线部（7），其特征在于，所述空心轴（4）和圆形箱体（5）之间设有通风组件，所述圆形箱体（5）上设有主动通风机构；

所述通风组件包括通风孔（8）和扩散部（9），冷空气通过通风孔（8）和扩散部（9）移动到圆形箱体（5）内，扩散部（9）将冷空气均匀分散到圆形箱体（5）内，冷空气从圆形箱体（5）两端排出并将热量带出；

所述主动通风机构包括电动伸缩杆（10）、透气孔（11）和封堵部（12），封堵部（12）一侧设在透气孔（11）内，电动伸缩杆（10）驱动封堵部（12）在水平方向移动，封堵部（12）移动使透气孔（11）从封闭到打开；通风孔（8）、扩散部（9）和透气孔（11）形成散热通道，封堵部（12）跟随圆形箱体（5）转动；

所述空心轴（4）由四部分组成，分别为中心轴（13）、轴一（14）、轴二（15）、轴三（16），所述轴一（14）、轴二（15）、轴三（16）设有两个，轴一（14）设在中心轴（13）两侧，轴二（15）设在轴一（14）端面，轴三（16）设在轴二（15）端面；

所述扩散部（9）包括设在中心轴（13）中心处的球形空腔（17），空心轴（4）与圆形箱体（5）之间设有环形空腔（18），通风孔（8）设在轴一（14）、轴二（15）和轴三（16）中心处，通风孔（8）一端与球形空腔（17）处于连通的状态，球形空腔（17）侧壁设有吹气孔（19），吹气孔（19）另一端与环形空腔（18）连通；

圆形箱体（5）内设有温度测量装置，根据圆形箱体（5）内的实时温度，控制主动通风机构工作，当圆形箱体（5）内的温度低于设定值时，此时不需通风，封堵部（12）将透气孔（11）堵住，此时通风孔（8）、扩散部（9）和透气孔（11）形成散热通道处于封闭的状态，冷空气无法形成流动，便于圆形箱体（5）内部快速升温，使圆形箱体（5）内处于正常的工作温度；

当圆形箱体（5）内的温度高于设定值时，此时需进行通风，控制封堵部（12）移动，此时封堵部（12）渐渐远离透气孔（11），使透气孔（11）打开，此时通风孔（8）、扩散部（9）和透气孔（11）形成散热通道处于通畅的状态，透气孔（11）打开时，封堵部（12）跟随圆形箱体（5）的转动而转动，封堵部（12）的部分会伸入环形空腔（18）内，通过对封堵部（12）的形状进行设计，将环形空腔（18）内的空气通过透气孔（11）排出。

2.根据权利要求1所述的一种外转子电机主动通风散热装置，其特征在于，所述吹气孔（19）一端的直径大于另一端的直径，吹气孔（19）直径较大的一端位于球形空腔（17）表面；所述吹气孔（19）设有多个且均匀分布，吹气孔（19）排列方式呈放射状，吹气孔（19）指向不同方向。

3.根据权利要求2所述的一种外转子电机主动通风散热装置，其特征在于，所述透气孔（11）开在圆形箱体（5）两侧且呈环形排列，电动伸缩杆（10）安装在轴二（15）上，轴二（15）侧表面开有滑槽（20），滑槽（20）内安装有滑动块（21），电动伸缩杆（10）伸缩端与滑动块（21）固定连接，滑动块（21）外表面安装有轴承二（22），轴承二（22）外圈安装有连接环（23），连接环（23）侧表面开有矩形豁口（24），封堵部（12）设在连接环（23）一侧。

4.根据权利要求3所述的一种外转子电机主动通风散热装置，其特征在于，所述封堵部（12）包括安装在连接环（23）一侧的斜杆（25），斜杆（25）一端与连接环（23）固定连接，斜杆（25）一侧开有限位槽（26），透气孔（11）一侧设有限位块（27），限位槽（26）与限位块（27）滑动连接，所述斜杆（25）一端形成梯形块（28），梯形块（28）一端大另一端小，梯形块（28）较大的一端与透气孔（11）过盈配合。

5.根据权利要求3所述的一种外转子电机主动通风散热装置，其特征在于，所述封堵部（12）包括连接环（23）一侧的直杆（29），直杆（29）一端安装有连杆（30），连杆（30）与直杆（29）铰接，透气孔（11）一侧设有转动板（31），转动板（31）与透气孔（11）一侧铰接，转动板（31）与透气孔（11）铰接处进行密封处理，所述转动板（31）另一侧设有密封板（32），转动板（31）与连杆（30）铰接。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种外转子电机主动通风散热装置，其特征在于，所述绕线部（7）包括开在中心轴（13）环形侧表面的倒梯形沟槽（33），吹气孔（19）设在相邻的倒梯形沟槽（33）之间，倒梯形沟槽（33）内安装有回形框（34），回形框（34）一侧插进倒梯形沟槽（33），回形框（34）另一侧缠绕有通电导线（35）；所述圆形箱体（5）内壁设有对应结构的绕线部（7）。

7.根据权利要求1-5任一所述的一种外转子电机主动通风散热装置，其特征在于，所述空心轴（4）两端设有防尘罩（36）。

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