CN116169831A - 一种工业用永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及永磁电机技术领域，尤其涉及一种工业用永磁电机。一种工业用永磁电机，包括有支腿；支腿固接有外壳，外壳固接有端盖，外壳内设置有定子和温度传感器，定子中部设置有转子，转子固接电机轴，外壳固接有进气壳体，进气壳体设置有周向分布的进风孔，电机轴固接有第一扇叶，外壳设置有周向等间距分布的风冷腔体，外壳设置有周向等间距分布且与相邻风冷腔体连通的排风口，周向等间距分布的风冷腔体均与进气壳体之间连通有导气管。本发明将风冷散热的内部散热和外部散热结合，通过第一扇叶加速了自然风对外壳的降温速度，在外壳的外部进行风冷降温，不会将空气中的灰尘杂质带入外壳的内部。

Description

一种工业用永磁电机

技术领域

本发明涉及永磁电机技术领域，尤其涉及一种工业用永磁电机。

背景技术

永磁电机凭借其结构简单、体积小、损耗低、效率高等特点，在很多工业领域替代传统电机，永磁电机中的永磁体多采用高磁能的稀土材料，如钕铁硼，该类磁体虽磁力强，但对温度敏感，温度升高会导致电机功率下降，因此永磁电机需要散热装置对其内部温度进行散热。

现有永磁电机的散热方式分为风冷散热和水冷散热，风冷散热又分为内部散热和外部散热，其中内部散热一般由电机轴提供动力，带动风扇转动，将外界自然风抽入电机内部进行散热，但在将自热风抽入电机的过程中会将空气中的杂质携带进入其内，杂质会在电机内部进行堆积，严重时影响电机内转子和定子的工作，而外部散热主要在电机外壳安装散热片，对电机外壳降温，从而降低电机内部的温度，并不会将杂质携带进入电机内，其中部分电机采用水冷散热的方式，采用水冷散热的永磁电机外壳一般为空心设置，通过向电机外壳导入冷却水，将冷却水循环以实现对电机外壳的降温，但目前水冷散热的方式无法根据电机内实际温度调节参与循环水的流量，例如，电机内温度不高，却采用高流量循环水进行水冷散热，从而出现冷却过渡或冷却不足的情况，造成资源浪费。

发明内容

为了克服上述技术背景所述问题，本发明提供了一种多方式结合工业用永磁电机。

技术方案：一种工业用永磁电机，包括有支腿，支腿固接有外壳，外壳固接有端盖，外壳内设置有定子和温度传感器，定子中部设置有转子，转子固接有与外壳和端盖转动连接的电机轴，外壳远离端盖的一侧固接有进气壳体，进气壳体设置有周向分布的进风孔，电机轴固接有位于进气壳体内的第一扇叶，外壳设置有周向等间距分布的风冷腔体，外壳设置有周向等间距分布且与相邻风冷腔体连通的排风口，风冷腔体与进气壳体之间连通有导气管，进气壳体设置有用于降低外壳温度的水冷机构，自然风通过导气管进入相邻的风冷腔体对外壳进行降温。

优选地，外壳的外侧设置有等间距分布的散热片，用于增加外壳与空气的接触面积。

优选地，水冷机构包括有进水管，进水管固接于进气壳体，进气壳体固接有周向等间距分布且与进水管连通的连接壳体，连接壳体连通有第一导管，外壳固接有周向等间距分布且与相邻的第一导管连通的三通管，三通管连通有第二导管，第二导管不与外壳接触，第二导管连通有第三导管，周向等间距分布的第三导管连通有空心环，空心环连通有排水管，进水管和排水管均与水泵连通，外壳设置有周向等间距分布的调节组件，用于降低外壳温度。

优选地，连接壳体与进风孔对齐，用于降低自然风的温度。

优选地，连接壳体的横截面积设置为梭形，用于增加连接壳体与自然风的接触面积。

优选地，调节组件包括有周向等间距分布的导热壳体，周向等间距分布的导热壳体均通过固定块固接于外壳内，导热壳体滑动连接有滑杆，滑杆分别与外壳和三通管滑动连接，导热壳体内滑动连接有与滑杆固接的活塞，活塞远离滑杆的一侧与导热壳体之间填充有可膨胀物质，活塞靠近滑杆的一侧与导热壳体之间固接有弹簧，三通管远离第一导管的一侧设置有矩形槽，滑杆远离活塞的一侧固接有与矩形槽滑动连接的挡板，外壳设置有周向等间距分布的水冷腔体，水冷腔体与风冷腔体交错分布，水冷腔体分别与三通管和第三导管连通。

优选地，导热壳体的材质为铜，用于增加导热壳体的导热性能。

优选地，还包括有对称分布的导流组件，对称分布的导流组件均设置于外壳内，导流组件用于增加外壳内空气流动速度，导流组件包括有导流壳体，导流壳体通过固定块固接于外壳内，导流壳体与电机轴转动连接，导流壳体靠近转子的一侧设置有进风口，电机轴固接有位于导流壳体进风口的第二扇叶，导流壳体设置有周向等间距分布的排气槽。

优选地，导流壳体内远离第二扇叶的一侧设置为弧形凸面，导流壳体的弧形凸面向靠近第二扇叶的一侧弯曲。

优选地，排气槽设置为倾斜槽，用于分散导流壳体内的风。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明将风冷散热的内部散热和外部散热结合，通过第一扇叶加速了自然风对外壳的降温速度，在外壳的外部进行风冷降温，不会将空气中的灰尘杂质带入外壳的内部，保证定子和转子的正常运行；

当外壳内温度低于第一温度时，利用常温自然风风冷的方式对外壳进行降温，当外壳内温度位于第一温度和第二温度之间时，通过提前对自然风进行降温，再利用低温自然风对外壳进行降温，当外壳内温度高于第二温度时，通过水冷腔体内流通的冷却水对外壳进行降温，且随着温度的升高，增加水冷腔体内参与循环冷却水的流量，通过对外壳内不同温度进行针对性降温，在保证不浪费资源的情况下，对永磁电机进行降温，减少冷却过渡或冷却不足情况的发生。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明外壳的立体结构剖面图。

图3为本发明进气壳体的立体结构剖面图。

图4为本发明外壳的立体结构剖面图。

图5为本发明连接壳体的立体结构剖面图。

图6为本发明三通管的立体结构剖面图。

图7为本发明导流组件的立体结构部分图。

图8为本发明导流壳体的立体结构剖面图。

图中附图标记的含义：1-支腿，2-外壳，201-风冷腔体，202-排风口，203-散热片，204-水冷腔体，3-端盖，4-定子，5-转子，6-电机轴，7-进气壳体，701-进风孔，8-第一扇叶，9-导气管，1001-进水管，1002-连接壳体，1003-第一导管，1004-三通管，1005-第二导管，1006-第三导管，1007-空心环，1008-排水管，1101-导热壳体，1102-滑杆，1103-活塞，1104-弹簧，10041-矩形槽，1105-挡板，1201-导流壳体，1202-第二扇叶，12011-排气槽。

具体实施方式

下述第一温度和第二温度仅为温度值限定，并非固定值，第二温度大于第一温度，下面结合附图对本发明进行具体描述。

实施例1

一种工业用永磁电机，如图1-图4所示，包括有支腿1，支腿1焊接有外壳2，外壳2的外侧设置有等间距分布的散热片203，用于增加外壳2与空气的接触面积，提高了自然风对外壳2的散热效果，外壳2的左侧通过螺栓连接有端盖3，当需要对永磁电机内部进行维修时，操作人员将外壳2与端盖3之间的螺栓拆除，外壳2内设置有定子4和温度传感器，定子4中部设置有转子5，转子5固接有与外壳2转动连接的电机轴6，电机轴6与端盖3转动连接，外壳2的右侧焊接有进气壳体7，进气壳体7设置有周向分布的进风孔701，电机轴6键连接有位于进气壳体7内的第一扇叶8，外壳2设置有周向等间距分布的风冷腔体201，外壳2设置有周向等间距分布且与相邻风冷腔体201连通的排风口202，风冷腔体201与进气壳体7之间连通有导气管9，电机轴6带动第一扇叶8转动，使得外界的自然风通过进风孔701被抽入进气壳体7内，位于进气壳体7内第一扇叶8左侧的自然风通过导气管9进入相邻的风冷腔体201，随后通过相邻的排风口202排出，进气壳体7设置有用于降低外壳2温度的水冷机构。

如图2、图5和图6所示，水冷机构包括有进水管1001，进水管1001固接于进气壳体7右侧面的中部，进气壳体7焊接有周向等间距分布且与进水管1001连通的连接壳体1002，连接壳体1002与进风孔701对齐，自然风通过进风孔701进入进气壳体7内时，会与连接壳体1002的外侧面接触，连接壳体1002会对进入进气壳体7内的自然风进行降温，使得通过风冷腔体201的自然风为低温自然风，连接壳体1002的横截面积设置为梭形，用于增加连接壳体1002与自然风的接触面积，提高了对自然风的降温效率，最终增加本永磁电机的风冷散热效率，连接壳体1002远离进水管1001的一侧连通有第一导管1003，外壳2嵌有周向等间距分布且与相邻的第一导管1003连通的三通管1004，三通管1004远离外壳2的一侧连通有第二导管1005，第二导管1005不与外壳2接触，第二导管1005的左侧连通有第三导管1006，周向等间距分布的第三导管1006连通有空心环1007，空心环1007连通有排水管1008，进水管1001和排水管1008均与水泵连通，外壳2设置有周向等间距分布的调节组件，用于降低外壳2温度。

如图5和图6所示，调节组件包括有周向等间距分布的导热壳体1101，周向等间距分布的导热壳体1101均通过固定块焊接于外壳2内，导热壳体1101的材质为铜，降低外壳2内热量传至导热壳体1101内时的损耗，保证导热壳体1101内外温度基本一致，导热壳体1101滑动连接有滑杆1102，滑杆1102分别与外壳2和三通管1004滑动连接，导热壳体1101内滑动连接有活塞1103，活塞1103与滑杆1102固接，活塞1103远离滑杆1102的一侧与导热壳体1101之间填充有可膨胀物质，可膨胀物质体积随温度升高而增大，导热壳体1101仅指该壳体的导热速度，例如，木质底板相对于金属底板来水，木质底板具有很好的隔热效果，导热速度低，而金属底板导热速度快，因此，该限定导热壳体1101仅将外壳2内温度快速传输至导热壳体1101内，保证导热壳体1101内的可膨胀物质实时反应外壳2内温度变化，活塞1103靠近滑杆1102的一侧与导热壳体1101之间固接有弹簧1104，三通管1004远离第一导管1003的一侧设置有矩形槽10041，滑杆1102远离活塞1103的一侧焊接有与矩形槽10041滑动连接的挡板1105，挡板1105将三通管1004的左侧封堵，外壳2设置有周向等间距分布的水冷腔体204，水冷腔体204与风冷腔体201交错分布，水冷腔体204分别与三通管1004和第三导管1006连通。

当需要使用本永磁电机时，操作人员首先将进水管1001和排水管1008与水泵连通，操作人员给定子4通电，转子5带动电机轴6，电机轴6的左侧输出动力，在本永磁电机工作时，定子4和转子5工作会使得外壳2内空气温度升高，此时，外壳2内的温度低于第一温度，外壳2内高温空气将热量传至外壳2，外界空气与外壳2接触对其进行降温，由于外壳2的外侧设置有等间距分布的散热片203，增加了外壳2与空气的接触面积，提高了对外壳2的散热效果，其中外壳2内的温度传感器用于检测其内的温度，操作人员根据外壳2内温度传感器传出的数据了解外壳2内实际温度，电机轴6带动第一扇叶8转动，使得外界的自然风通过进风孔701被抽入进气壳体7内，位于进气壳体7内第一扇叶8左侧的自然风通过导气管9进入相邻的风冷腔体201，随后通过相邻的排风口202排出，由于风冷腔体201内的自然风为第一扇叶8所产生，因此在自然风通过风冷腔体201的过程中，通过风冷腔体201自然风的流动速度大于外界自然风风速，加快了自然风对外壳2的降温速度，且上述风冷降温方式在外壳2的外部进行，不会将空气中的灰尘杂质带入外壳2的内部，该内部指定子4和转子5所在的空腔，保证定子4和转子5的正常运行，避免传统风冷散热利用电机轴6带动第一扇叶8，直接将自然风抽入外壳2内，对定子4和转子5进行直接冲击，导致灰尘进入外壳2内，影响定子4和转子5的运作，且在电机工作完成后还需对外壳2内的灰尘杂质进行清理。

由于传统第一扇叶8的动力由电机轴6所提供，当电机轴6所连接的设备处于低转速、高负载的情况时（此情况仅为现实中的举例，并非唯一），外壳2内的温度会持续升高，外壳2内的温度传感器所检测到的温度升高，电机轴6的转速低，第一扇叶8所产生的风速不足以对外壳2进行降温，因此需要操作人员启动水泵，水泵将冷却水输送至进水管1001，进水管1001内的冷却水穿过连接壳体1002和第一导管1003进入三通管1004内，在外壳2内温度升高的过程中，外壳2内气体的热量通过导热壳体1101传至其内的可膨胀物质，由于导热壳体1101的材质为铜，增加导热壳体1101的导热性，降低外壳2内热量传至导热壳体1101内时的损耗，保证导热壳体1101内外温度基本一致，使得可膨胀物质所受温度实时反应外壳2内温度，可膨胀物质受热发生膨胀，此时，可膨胀物质所膨胀的体积还未将导热壳体1101内活塞1103下侧的体积填充，活塞1103在弹簧1104的弹力作用下保持图6所示位置，因此挡板1105将三通管1004的左侧密封，进入三通管1004的冷却水通过第二导管1005传至第三导管1006，并通过第三导管1006将水冷腔体204填充，当水冷腔体204内充满水时，由第二导管1005流出的冷却水直接通过空心环1007进入排水管1008，并通过排水管1008重现返回水泵进行降温循环，此时位于水冷腔体204内的冷却水不参与冷却水的循环过程，由于连接壳体1002流通有冷却水，且连接壳体1002与进风孔701对齐，因此，自然风通过进风孔701进入进气壳体7内时，会与连接壳体1002的外侧面接触，连接壳体1002会对进入进气壳体7内的自然风进行降温，使得通过风冷腔体201的自然风为低温自然风，增加对外壳2的降温效果，由于连接壳体1002的横截面积设置为梭形，增加连接壳体1002与自然风的接触面积，提高了对自然风的降温效率，最终增加本永磁电机的风冷散热效率，此时，利用降温后的自然风对外壳2降温，外壳2内的温度逐渐下降，当外壳2降温的温度低于第一温度时，操作人员将水泵停止，继续使用常温自然风对外壳2降温。

当外壳2内的温度达到第二温度时，降温后的自然风不足以使外壳2内温度降低，随着温度的增加，可膨胀物质所膨胀的体积将导热壳体1101内活塞1103下侧的体积填充，可膨胀物质继续膨胀，可膨胀物质挤压活塞1103，活塞1103通过滑杆1102带动挡板1105远离导热壳体1101，弹簧1104被压缩，挡板1105逐渐进入矩形槽10041内，挡板1105与三通管1004之间的缝隙增大，三通管1004内的部分水通过其与挡板1105之间的缝隙进入水冷腔体204，进入水冷腔体204的冷却水将其内原有的冷却水推动，从而参与冷却水的循环，水冷腔体204的冷却水由初始的静止状态变为流动状态，加速对外壳2的降温，此时，由于挡板1105与三通管1004之间的缝隙较小，因此水冷腔体204内参与循环冷却水的量较小，当外壳2内温度降低时，导热壳体1101内可膨胀物质逐渐体积减小，弹簧1104复位，弹簧1104通过活塞1103和滑杆1102带动挡板1105靠近导热壳体1101，挡板1105与三通管1004之间的缝隙逐渐减小直到闭合，随后继续通过降温后的自然风对外壳2进行降温。

当挡板1105与三通管1004之间的缝隙较小，外壳2内温度还未降低时，随着外壳2内温度的增加，可膨胀物质体积继续增大，挡板1105与三通管1004之间的缝隙增大，水冷腔体204内参与循环的冷却水的量增加，提高对外壳2的降温效果，当可膨胀物质体积达到最大时，挡板1105全部进入矩形槽10041内，三通管1004的左侧被完全打开，因此，由第一导管1003进入三通管1004的冷却水会优先进入水冷腔体204内（进入水冷腔体204为直线流通，进入第二导管1005需要改变流方向），此时水冷腔体204内的冷却水流动速度达到最大，永磁电机的散热性能达到最大，当本永磁电机使用完成后，操作人员进行断电操作，并将本永磁电机复位。

综上所述，当外壳2内温度低于第一温度时，利用常温自然风风冷的方式对外壳2进行降温，当外壳2内温度位于第一温度和第二温度之间时，通过提前对自然风进行降温，再利用低温自然风对外壳2进行降温，在外壳2内温度位于第一温度和第二温度之间时，由于第二导管1005不与外壳2接触，使得外壳2的热量不会传至第二导管1005内，增加第二导管1005内冷却水的温度，因为风冷腔体201内的低温自然风足以对处于第一温度和第二温度之间的外壳2进行降温，若第二导管1005与外壳2接触会导致过渡冷却的情况，从而导致由排水管1008进入水泵的冷却水的温度高，需要对冷却水进行降温，增加后续工作量，当外壳2内温度高于第二温度时，通过水冷腔体204内流通的冷却水对外壳2进行降温，且随着温度的升高，增加水冷腔体204内参与循环的冷却水的量，通过对外壳2内不同温度进行针对性降温，在保证不浪费资源的情况下，对永磁电机进行降温，减少冷却过渡或冷却不足情况的发生。

实施例2

在实施例1的基础之上，如图2、图7和图8所示，还包括有两个左右对称分布的导流组件，对称分布的导流组件均设置于外壳2内，对称分布的导流组件分别位于转子5的左右两侧，导流组件用于增加外壳2内空气流动速度，导流组件包括有导流壳体1201，导流壳体1201通过固定块焊接于外壳2内，导流壳体1201与电机轴6转动连接，导流壳体1201靠近转子5的一侧设置有进风口，电机轴6键连接有位于导流壳体1201进风口的第二扇叶1202，电机轴6带动第二扇叶1202转动，第二扇叶1202将靠近转子5的气体抽入导流壳体1201内，导流壳体1201内远离第二扇叶1202的一侧设置为弧形凸面，导流壳体1201的弧形凸面向靠近第二扇叶1202的一侧弯曲，对进入导流壳体1201内的气体进行分散，导流壳体1201设置有周向等间距分布的排气槽12011，导流壳体1201内的气体通过排气槽12011排出并与外壳2的内壁接触，排气槽12011设置为倾斜槽，使得由排气槽12011排出的气体均匀分散在外壳2的内壁上，增加气体与外壳2内壁的热交换效率。

自然条件下，位于定子4和转子5左右两侧与外壳2之间的气体不会进行流动，以定子4和转子5右侧为例，在定子4和转子5工作时，靠近定子4和转子5气体的温度较高，且与外壳2内气体进行热量交换的部位为外壳2的内壁，与转子5之间具有一定距离，因此需要将靠近转子5的气体输送至靠近外壳2的内壁，具体操作如下：在电机轴6转动的过程中，电机轴6带动第二扇叶1202转动，第二扇叶1202将靠近转子5的气体抽入导流壳体1201内，且导流壳体1201内远离第二扇叶1202的一侧设置为弧形凸面，导流壳体1201的弧形凸面向靠近第二扇叶1202的一侧弯曲，对进入导流壳体1201内的气体进行分散，并通过排气槽12011排出与外壳2的内壁接触，由于排气槽12011设置为倾斜槽，使得由排气槽12011排出的气体均匀分散在外壳2的内壁上，增加气体与外壳2内壁的热交换效率，通过加快外壳2内空气流通速度，辅助外壳2内气体与外壳2的热交换效率，提高永磁电机的散热性能。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，但对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种工业用永磁电机，包括有支腿（1），支腿（1）固接有外壳（2），外壳（2）固接有端盖（3），外壳（2）内设置有定子（4）和温度传感器，定子（4）中部设置有转子（5），转子（5）固接有与外壳（2）和端盖（3）转动连接的电机轴（6），其特征是，还包括有进气壳体（7），进气壳体（7）固接于外壳（2）远离端盖（3）的一侧，进气壳体（7）设置有周向分布的进风孔（701），电机轴（6）固接有位于进气壳体（7）内的第一扇叶（8），外壳（2）设置有周向等间距分布的风冷腔体（201），外壳（2）设置有周向等间距分布且与相邻风冷腔体（201）连通的排风口（202），风冷腔体（201）与进气壳体（7）之间连通有导气管（9），进气壳体（7）设置有用于降低外壳（2）温度的水冷机构，自然风通过导气管（9）进入相邻的风冷腔体（201）对外壳（2）进行降温。

2.如权利要求1所述的一种工业用永磁电机，其特征是，外壳（2）的外侧设置有等间距分布的散热片（203），用于增加外壳（2）与空气的接触面积。

3.如权利要求1所述的一种工业用永磁电机，其特征是，水冷机构包括有进水管（1001），进水管（1001）固接于进气壳体（7），进气壳体（7）固接有周向等间距分布且与进水管（1001）连通的连接壳体（1002），连接壳体（1002）连通有第一导管（1003），外壳（2）固接有周向等间距分布且与相邻的第一导管（1003）连通的三通管（1004），三通管（1004）连通有第二导管（1005），第二导管（1005）不与外壳（2）接触，第二导管（1005）连通有第三导管（1006），周向等间距分布的第三导管（1006）连通有空心环（1007），空心环（1007）连通有排水管（1008），进水管（1001）和排水管（1008）均与水泵连通，外壳（2）设置有周向等间距分布的调节组件，用于降低外壳（2）温度。

4.如权利要求3所述的一种工业用永磁电机，其特征是，连接壳体（1002）与进风孔（701）对齐，用于降低自然风的温度。

5.如权利要求3所述的一种工业用永磁电机，其特征是，连接壳体（1002）的横截面积设置为梭形，用于增加连接壳体（1002）与自然风的接触面积。

6.如权利要求3所述的一种工业用永磁电机，其特征是，调节组件包括有周向等间距分布的导热壳体（1101），周向等间距分布的导热壳体（1101）均通过固定块固接于外壳（2）内，导热壳体（1101）滑动连接有滑杆（1102），滑杆（1102）分别与外壳（2）和三通管（1004）滑动连接，导热壳体（1101）内滑动连接有与滑杆（1102）固接的活塞（1103），活塞（1103）远离滑杆（1102）的一侧与导热壳体（1101）之间填充有可膨胀物质，活塞（1103）靠近滑杆（1102）的一侧与导热壳体（1101）之间固接有弹簧（1104），三通管（1004）远离第一导管（1003）的一侧设置有矩形槽（10041），滑杆（1102）远离活塞（1103）的一侧固接有与矩形槽（10041）滑动连接的挡板（1105），外壳（2）设置有周向等间距分布的水冷腔体（204），水冷腔体（204）与风冷腔体（201）交错分布，水冷腔体（204）分别与三通管（1004）和第三导管（1006）连通。

7.如权利要求6所述的一种工业用永磁电机，其特征是，导热壳体（1101）的材质为铜，用于增加导热壳体（1101）的导热性能。

8.如权利要求1所述的一种工业用永磁电机，其特征是，还包括有对称分布的导流组件，对称分布的导流组件均设置于外壳（2）内，导流组件用于增加外壳（2）内空气流动速度，导流组件包括有导流壳体（1201），导流壳体（1201）通过固定块固接于外壳（2）内，导流壳体（1201）与电机轴（6）转动连接，导流壳体（1201）靠近转子（5）的一侧设置有进风口，电机轴（6）固接有位于导流壳体（1201）进风口内的第二扇叶（1202），导流壳体（1201）设置有周向等间距分布的排气槽（12011）。

9.如权利要求8所述的一种工业用永磁电机，其特征是，导流壳体（1201）内远离第二扇叶（1202）的一侧设置为弧形凸面，导流壳体（1201）的弧形凸面向靠近第二扇叶（1202）的一侧弯曲。

10.如权利要求8所述的一种工业用永磁电机，其特征是，排气槽（12011）设置为倾斜槽，用于分散导流壳体（1201）内的风。

Images