CN117097077B - 一种具有自散热结构的无刷电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有自散热结构的无刷电机，其包括：外壳体、定子组件、转子以及自散热结构，定子组件设于外壳体上，定子组件套设于转子，且转子转动设于外壳体的内部，自散热结构固设于转子上，且自散热结构位于定子组件的一端。自散热结构包括：外筒、内筒以及若干叶片，若干叶片呈放射状连接内筒的端面与外筒的端面，外筒与内筒之间形成进气槽，进气槽的底部形成多个端面进气孔，相邻两个叶片之间形成侧面排气孔，端面进气孔与侧面排气孔贯通。该具有自散热结构的无刷电机能够在不改变电机形态的情况下，实现电机内部的主动散热，从而降低电机温度，提高电机性能和使用寿命。

Description

一种具有自散热结构的无刷电机

技术领域

本发明涉及工具技术领域，特别是涉及一种具有自散热结构的无刷电机。

背景技术

随着社会发展，无刷电机的技术日益成熟，其已经广泛应用到了航模、医疗器械、家用电器、电动车等多个领域。随着应用场景向着高功率、高扭矩的方向发展，对无刷电机的要求也越来越高，进而对电机本身的散热性能也提出了更高的要求。高温对电机本身易造成损坏（影响轴承寿命，电机性能等）。从电机应用及寿命角度考虑，电机的温度在合理的负载情况下越低越好。目前，选择在不改变原有电形态的情况下使用低成本方式降低电机温度成了一个难题。

现有技术公告号为“CN103219833B”的中国发明专利，公开了“一种电机散热结构”，包括：电机外壳、散热齿、热管和辅助散热机构，所述热管的第一端安装在所述电机外壳的外表面，所述热管的第二端延伸至所述电机外壳的尾部，所述热管的第二端安装辅助散热机构，若干所述散热齿包覆在所述电机外壳的外表面。该“电机散热结构”通过热管将电机外壳上的热能引至电机尾部，然后通过散热翅片扩大散热面积，这种结构虽然增强了电机的散热性能，但是仍存在以下的缺陷：一方面，电机的体积被增大，导致应用时所需的安装空间扩大，挤占了其他设备的空间，不便于安装；另一方面，并不能快速带走电机内部的热量，热量需要传递到电机外表面后“电机散热结构”才能发挥作用。

为此，如何设计一种具有自散热结构的无刷电机，使其能够在不改变电机形态的情况下，实现电机内部的主动散热，从而降低电机温度，提高电机性能和使用寿命。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种具有自散热结构的无刷电机，使其能够在不改变电机形态的情况下，实现电机内部的主动散热，从而降低电机温度，提高电机性能和使用寿命。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种具有自散热结构的无刷电机，其包括：外壳体、定子组件、转子以及自散热结构，所述定子组件设于所述外壳体上，所述定子组件套设于所述转子，且所述转子转动设于所述外壳体的内部，所述自散热结构固设于所述转子上，且所述自散热结构位于所述定子组件的一端；

所述自散热结构包括：外筒、内筒以及若干叶片，若干所述叶片呈放射状连接所述内筒的端面与所述外筒的端面，所述外筒与所述内筒之间形成进气槽，所述进气槽的底部形成多个端面进气孔，相邻两个所述叶片之间形成侧面排气孔，所述端面进气孔与所述侧面排气孔贯通。

在其中一个实施例中，所述转子上设有转轴以及磁极感应部，所述自散热结构固定套设于所述转轴上，且所述自散热结构的叶片抵持于所述磁极感应部的端面。

在其中一个实施例中，所述外壳体包括：防护筒体、前端盖以及后端盖，所述前端盖与所述后端盖分别设于所述防护筒体的两端，且所述前端盖与所述后端盖上均开设有通气孔；所述防护筒体的内部设有支撑架，所述定子组件设于所述支撑架上。

在其中一个实施例中，所述转子的转轴穿设所述前端盖与所述后端盖，且所述转轴与所述前端盖、所述后端盖之间均设有轴承；所述转轴的一端设有连接槽口。

在其中一个实施例中，所述定子组件包括多个感应线圈以及多个分隔块，多个所述感应线圈均设于所述支撑架上，相邻两个所述感应线圈之间设有一个所述分隔块，即多个所述感应线圈与多个所述分隔块交替排列；

多个所述感应线圈环绕设于所述转子的磁极感应部的外围，通电后所述感应线圈形成磁场，所述转子受磁场作用而旋转。

在其中一个实施例中，所述定子组件包括控制电路板，所述控制电路板与所述感应线圈电连接，所述控制电路板上设有极片，所述极片延伸至所述外壳体的外部。

在其中一个实施例中，所述分隔块设有内陷端面以及凹陷侧面，所述内陷端面为边缘上翘中间内陷的结构，所述自散热结构处于所述分隔块一侧的内陷端面处，所述支撑架上设有卡持凸块，所述卡持凸块与所述凹陷侧面配合。

在其中一个实施例中，所述外壳体包括连接螺栓，所述防护筒体上开设有螺栓孔，所述连接螺栓穿设所述防护筒体的螺栓孔，且所述前端盖及所述后端盖通过所述连接螺栓固定连接于所述防护筒体的两端，所述螺栓孔设于所述卡持凸块的位置。

在其中一个实施例中，所述定子组件包括紧压板，所述紧压板设于所述感应线圈的一端，所述控制电路板设于所述感应线圈的另一端，所述紧压板与所述控制电路板配合对所述感应线圈进行夹持。

综上，本发明的具有自散热结构的无刷电机能够在不改变电机形态的情况下，实现电机内部的主动散热，从而降低电机温度，提高电机性能和使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明的具有自散热结构的无刷电机的结构示意图；

图2为本发明的具有自散热结构的无刷电机的内部结构示意图；

图3为图1所示的自散热结构的无刷电机的分解示意图；

图4为图3所示的自散热结构与转子的结构示意图；

图5为图4所示的自散热结构与转子的平面示意图；

图6为图4所示的自散热结构的结构示意图；

图7为图6所示的自散热结构的平面剖视图；

图8为图3所示的防护筒体与定子组件的结构示意图；

图9为图8所示的防护筒体与定子组件的平面示意图；

图10为图8所示的定子组件的分解示意图；

图11为防护筒体与定子组件的配合关系示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”“下”、“左”“右”、“中间”及“”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整。在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种具有自散热结构的无刷电机10，如图1及图2所示，其包括：外壳体20、定子组件30、转子40以及自散热结构50，定子组件30设于外壳体20上，定子组件30套设于转子40，且转子40转动设于外壳体20的内部，自散热结构50固设于转子40上，且自散热结构50位于定子组件30的一端。

如图6及图7所示，自散热结构50包括：外筒51、内筒52以及若干叶片53，若干叶片53呈放射状连接内筒52的端面与外筒51的端面，外筒51与内筒52之间形成进气槽501，进气槽501的底部形成多个端面进气孔502，相邻两个叶片53之间形成侧面排气孔503，端面进气孔502与侧面排气孔503贯通。

工作期间，转子40旋转会带动自散热结构50一起旋转，自散热结构50旋转会搅动空气，使得空气加速流动，且空气的流动方向从外筒51指向叶片53。流动的空气能够更快速地带走定子组件30的热量，从而提高散热性能。自散热结构50具体的工作原理将在下文进行说明。

优选的，如图4及图5所示，转子40上设有转轴41以及磁极感应部42，自散热结构50固定套设于转轴41上，且自散热结构50的叶片53抵持于磁极感应部42的端面。

在本实施例中，如图3所示，外壳体20包括：防护筒体21、前端盖22以及后端盖23，前端盖22与后端盖23分别设于防护筒体21的两端，且前端盖22与后端盖23上均开设有通气孔201。防护筒体21的内部设有支撑架211，定子组件30设于支撑架211上。

下面结合上述结构，对自散热结构50的工作原理进行阐述说明：

工作时，定子组件30通电，定子组件30产生磁场，受磁场力影响，转子40开始以转轴41为中心轴线做旋转运动，自散热结构50随着转轴41一起旋转；旋转的自散热结构50会搅动空气，使得周围空气加速从外筒51一侧流向叶片53一侧（如图7所示），也就是说，空气从自散热结构50的进气槽501吸入，经过端面进气孔502后，由侧面排气孔503排出。而且，排出的气流直接吹向定子组件30，快速流动的气流可以较快带走定子组件30产生的热量，尽量减少热量积累；最终，携带热量的气流从通气孔201排出外壳体20，从而降低定子组件30及转子40工作时的温度。

要强调的是，本发明的自散热结构50与传统风扇的结构不同，自散热结构50经过特别的设计，其具有以下特征和效果：

其一，如图6及图7所示，进气槽501、端面进气孔502处在自散热结构50的端面方向，侧面排气孔503处在自散热结构50的侧面方向，也就是说，端面进气孔502与侧面排气孔503并不处在同一方向上。这样，空气从端面方向吸入、从侧面方向排出，不容易相互干扰造成扰流，且当从侧面排气孔503排出后，气流可以直接吹向定子组件30；

其二，自散热结构50的若干叶片53呈放射状分布，这样，叶片53除了具有推动空气流动的作用外，还具有连接外筒51与内筒52的作用；

其三，如图7所示，外筒51与内筒52形成进气槽501，空气需要先经过进气槽501才能被吸入端面进气孔502，这样，相比传统风扇的大广角进风范围，自散热结构50的进气槽501限制了进风范围（缩小了进风角度），从而更有利于增加空气流速，且进一步防止进气与排气相互干扰造成扰流；

其四，自散热结构50结构简单且尺寸较小，不会额外增加无刷电机10的尺寸，且不改变无刷电机10的形态，适用于较为狭小的安装空间；

其五，自散热结构50随着转子40一起旋转，不需要额外设置动力源，且随着转子40转速变化，自散热结构50排出的气流流速也会相应发生自主变化。

优选的，转子40的转轴41穿设前端盖22与后端盖23，且转轴41与前端盖22、后端盖23之间均设有轴承（图未示）。轴承能够减小转轴41与前端盖22、转轴41与后端盖23之间的摩擦力，降低能量损耗和减小产生的热量。同时，转轴41的一端设有连接槽口411，连接槽口411的设置可以方便转轴41与其他外部元件连接配合。

在本实施例中，如图8及图9所示，定子组件30包括多个感应线圈31以及多个分隔块32，多个感应线圈31均设于支撑架211上，相邻两个感应线圈31之间设有一个分隔块32，即多个感应线圈31与多个分隔块32交替排列。多个感应线圈31环绕设于转子40的磁极感应部42的外围，通电后感应线圈31形成磁场，转子40受磁场作用而旋转。

其中，如图10所示，分隔块32设有内陷端面321以及凹陷侧面322，内陷端面321为边缘上翘中间内陷的结构，自散热结构50处于分隔块32一侧的内陷端面321处。而且，防护筒体21的支撑架211上设有卡持凸块212，卡持凸块212与凹陷侧面322配合，进而使得分隔块32能够被更好地固定在支撑架211内。

要强调说明的是，分隔块32的内陷端面321是为了配合自散热结构50使用做的特别设计：

其一，分隔块32需要对感应线圈31进行限位（如图9及图11所示），分隔块32的侧面抵持在感应线圈31上，而内陷端面321上翘的边缘能够增大分隔块32侧面的面积，从而更有利于与感应线圈31抵持接触；

其二，为了避免分隔块32影响空气流动，分隔块32内陷的中间部分可以避免遮挡自散热结构50的侧面排气孔503（如图11所示），从而确保空气顺畅流动；

其三，相比于平整的端面设计，内陷端面321的有效面积会大于平整端面的面积，这样，与空气接触的面积更大，可以获得更好的散热效果。

在其中一个实施例中，如图3所示，定子组件30包括控制电路板33，控制电路板33与感应线圈31电连接，控制电路板33上设有极片331，极片331延伸至外壳体20的外部。通电时，外部电源线与极片331连接，极片331再将电流传导给控制电路板33及感应线圈31。

优选的，如图3所示，定子组件30还包括紧压板34，紧压板34设于感应线圈31的一端，控制电路板33设于感应线圈31的另一端，紧压板34与控制电路板33配合对感应线圈31进行夹持，这样，紧压板34与控制电路板33对感应线圈31的纵向进行限位，分隔块32对感应线圈31的横向进行限位，以确保感应线圈31不会变得松散。

进一步地，在其中一个实施例中，外壳体20包括连接螺栓24（如图1所示），防护筒体21上开设有螺栓孔221，连接螺栓24穿设防护筒体21的螺栓孔221（如图9所示），且前端盖22及后端盖23通过连接螺栓24固定连接于防护筒体21的两端，螺栓孔221设于卡持凸块212的位置。现有技术的外壳体20的零部件通常采用胶水粘贴的方式进行连接，其在电机发热后很容易失去粘紧力，相比而言，本发明通过连接螺栓24的方式进行固定，使得防护筒体21与前端盖22、后端盖23不容易脱离，也不会受到高温影响，提高了使用寿命。

综上所述，本发明的具有自散热结构的无刷电机10，能够在不改变电机形态的情况下，实现电机内部的主动散热，从而降低电机温度，提高电机性能和使用寿命。

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。

Claims (4)

1.一种具有自散热结构的无刷电机，其特征在于，包括：外壳体、定子组件、转子以及自散热结构，所述定子组件设于所述外壳体上，所述定子组件套设于所述转子，且所述转子转动设于所述外壳体的内部，所述自散热结构固设于所述转子上，且所述自散热结构位于所述定子组件的一端；

所述自散热结构包括：外筒、内筒以及若干叶片，若干所述叶片呈放射状连接所述内筒的端面与所述外筒的端面，所述外筒与所述内筒之间形成进气槽，所述进气槽的底部形成多个端面进气孔，相邻两个所述叶片之间形成侧面排气孔，所述端面进气孔与所述侧面排气孔贯通；

所述转子上设有转轴以及磁极感应部，所述自散热结构固定套设于所述转轴上，且所述自散热结构的叶片抵持于所述磁极感应部的端面；

所述外壳体包括：防护筒体、前端盖以及后端盖，所述前端盖与所述后端盖分别设于所述防护筒体的两端，且所述前端盖与所述后端盖上均开设有通气孔；所述防护筒体的内部设有支撑架，所述定子组件设于所述支撑架上；

所述转子的转轴穿设所述前端盖与所述后端盖，且所述转轴与所述前端盖、所述后端盖之间均设有轴承；所述转轴的一端设有连接槽口；

所述定子组件包括多个感应线圈以及多个分隔块，多个所述感应线圈均设于所述支撑架上，相邻两个所述感应线圈之间设有一个所述分隔块，即多个所述感应线圈与多个所述分隔块交替排列；

多个所述感应线圈环绕设于所述转子的磁极感应部的外围，通电后所述感应线圈形成磁场，所述转子受磁场作用而旋转；

所述分隔块设有内陷端面以及凹陷侧面，所述内陷端面为边缘上翘中间内陷的结构，所述自散热结构处于所述分隔块一侧的内陷端面处，所述支撑架上设有卡持凸块，所述卡持凸块与所述凹陷侧面配合。

2.根据权利要求1所述的具有自散热结构的无刷电机，其特征在于，所述定子组件包括控制电路板，所述控制电路板与所述感应线圈电连接，所述控制电路板上设有极片，所述极片延伸至所述外壳体的外部。

3.根据权利要求1所述的具有自散热结构的无刷电机，其特征在于，所述外壳体包括连接螺栓，所述防护筒体上开设有螺栓孔，所述连接螺栓穿设所述防护筒体的螺栓孔，且所述前端盖及所述后端盖通过所述连接螺栓固定连接于所述防护筒体的两端，所述螺栓孔设于所述卡持凸块的位置。

4.根据权利要求2所述的具有自散热结构的无刷电机，其特征在于，所述定子组件包括紧压板，所述紧压板设于所述感应线圈的一端，所述控制电路板设于所述感应线圈的另一端，所述紧压板与所述控制电路板配合对所述感应线圈进行夹持。