CN211266684U - 一种端板设有叶轮的永磁电动机及使用该电动机的电动车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种端板设有叶轮的永磁电动机及使用该电动机的电动车，永磁电动机包括轴向两端覆盖有端盖的机壳，经轴承支承于端盖的转轴，固定于机壳内腔、包括定子铁芯及缠绕在定子铁芯内的电枢绕组的定子，固定于转轴外围且位于定子中间、包括转子铁芯和固定于转子铁芯内部永磁体的转子；设置于转子铁芯的两端以压紧永磁体的端板；定子和转子各具有轴向通风道，端板设有和通风道相通的通孔；转子两端的端板上各设有和转子同轴旋转并对所述通风道内的气体产生不同压力的叶轮。本技术方案的电动机在转子两端加设对通风道内的气体产生不同压力的叶轮，促使内部气体形成循环流动，将热量随着气体传到机壳上，机壳则以空冷或水冷的方式向外部散发热量，达到改善散热降温的目的。

Description

一种端板设有叶轮的永磁电动机及使用该电动机的电动车

技术领域

本发明涉及电动机及电动车领域。

背景技术

车辆作为交通工具，使用环境非常复杂，电动机作为电动汽车最重要核心部件之一，在行驶过程中如何应对积水路段和车辆遇水之后如何保证性能和安全性，成为了本领域技术人员重要的研究课题。目前市面上大部分的汽车电动机的发展趋势是要达到国家标准《GBT4942.1-2006旋转电动机整体结构的防护等级》中的IP67防护等级，也就是要求电动机内腔几乎处于全封闭状态，此外电动机尺寸也有严格的限制。电动机在长时间高速运转时，狭窄且封闭的电动机内腔空间使气体不易形成内循环而导致热量积聚难以向外散发，转子温度很高，而永磁同步电动机的永磁体在高温下有不可逆退磁的风险，严重影响了电动机性能。因此合理设计冷却结构，降低转子永磁体的温度，提高电动机耐用性显得尤其重要。

现有电动机转子冷却结构普遍采用开设局部的通孔甚至直接扩大通孔的面积和数量的设计，来试图增加散热面积，而没有从提高内部气体的流通速率来实现降温的方面作考虑，散热手段已不能满足各电动汽车厂商和消费者对电动机性能及品质日渐提高的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种端板设有叶轮的永磁电动机，能够有效改善转子铁芯和永磁体的散热效果，提高电动机耐用性，而且结构简单，易于实现，可靠性高。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种端板设有叶轮的永磁电动机，包括：机壳，所述机壳轴向两端覆盖有端盖；转轴，其经轴承支承于端盖；定子，其固定于机壳内腔，所述定子包括定子铁芯及缠绕在定子铁芯中的电枢绕组；转子，其固定于转轴外围且位于定子中间，所述转子包括转子铁芯和固定于转子铁芯内部的永磁体；端板，其设置于转子铁芯的两端以压紧永磁体；所述定子和转子各具有轴向通风道，所述端板设有和通风道相通的通孔；所述转子两端的端板上各设有和转子同轴旋转并对所述通风道内的气体产生不同压力的叶轮。本技术方案的永磁电动机在转子两端加设随转子一同旋转的叶轮，在电动机两端产生气压差促使内部的气体形成循环流动，驱动气体沿电动机轴向运动，形成轴向气流，流经定子通风孔时将电动机内部件的热量随着气体传到机壳上，机壳则以空冷或水冷的方式向外部散发热量，达到改善散热降温的目的。

作为上述技术方案的改进，所述叶轮为所述端板沿轴向伸出叶片构成，且该叶片于转子两端具有不同的轴向伸出长度。当电动机旋转时，借由轴向伸出长度不同的叶片搅动气体，对气体产生不一致的加压力度而在电动机两端产生气压差，促使内部气体加快循环流动，提升内部尤其是流通转子轴向通风道的气体流通速率来降低转子永磁体温度进而实现电动机整体散热降温的目的。

作为上述技术方案的进一步改进，所述转子其中一端的叶片轴向伸出长度为H，另一端的叶片轴向伸出长度为h，且h≤1/2H。该长度差可使电动机两端具有较合适的气压差从而有利于内部气体加快循环流动。

进一步改进，所述叶片凸出于电枢绕组的端部。如此能够使得叶片搅动在叶轮旋转时搅动绕组端部周围的空气，对端部冷却，而且气体更顺利地绕过电枢绕组，带走其热量并通过端盖和定子上的轴向通风道向机壳外散发。

进一步改进，所述叶轮为所述端板沿轴向伸出叶片构成，且该叶片于转子两端具有不同的径向长度。当电动机旋转时，借由径向长度不同的叶片搅动气体，对气体产生不一致的加压力度而在电动机两端产生气压差，促使内部气体加快循环流动，提升内部尤其是流通转子轴向通风道的气体流通速率来降低转子永磁体温度进而实现电动机整体散热降温的目的。

进一步改进，所述叶片的径向长度：端板外圆的半径长度＝1/4～1/2。

进一步改进，所述叶轮为所述端板沿轴向伸出叶片构成，且该叶片于转子两端具有不同的形状。

进一步改进，所述转子其中一端的端板上设有离心式或轴流式叶轮，另一端的端板上的叶轮为端板沿轴向伸出叶片构成。

进一步改进，所述端盖内部设有冷却水道。

进一步改进，所述叶片为直板状，叶片和端板外圆的半径之间的夹角为0°～60°。

进一步改进，所述叶片为曲面状涡流离心叶片。

进一步改进，所述叶片和端板为一体式结构，结构简单，可靠性好。

本发明还提供一种使用上述永磁电动机的电动车。

附图说明

附图是用于提供对本发明的进一步理解，并构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但不应构成对本发明的限制。

图1是本发明实施例1永磁电动机的轴向截面示意图；

图2是本发明实施例1永磁电动机的横截面示意图；

图3是本发明实施例1前端板的立体示意图；

图4是本发明实施例1后端板的立体示意图；

图5是本发明实施例2永磁电动机的轴向截面示意图；

图6是本发明实施例2前端板的立体示意图；

图7是本发明实施例2后端板的立体示意图；

图8是本发明实施例3永磁电动机的轴向截面示意图；

图9是本发明实施例4永磁电动机的轴向截面示意图；

图10是本发明实施例5永磁电动机的轴向截面示意图；

图11是沿图10中A-A线的剖视图。

具体实施方式

图1、图2所示为本发明实施例1的永磁电动机，其包括：机壳1，其于夹层设置循环水流通道10，并通过管接头(图中未示出)连通至机外水循环系统实施水冷；机壳1 的轴向两端覆盖有端盖2，和机壳1围成封闭的内腔；设置于机壳1中部的转轴3，其经轴承支承于端盖2；固定于机壳1内腔的定子5，所述定子5包括定子铁芯及缠绕在定子铁芯中的电枢绕组8，电枢绕组8的端部突出于定子5，定子铁芯外柱面与机壳1内柱面间形成多条轴向定子通风道51；转子7，其固定于转轴3外围且位于定子5中间，转子 7由多块硅钢片叠加成一圆柱体状，其横截面为圆周面，中心部分为轴向贯通的用于容置转轴3的轴孔；轴孔与圆周面边缘之间的转子铁芯部分设有多个沿轴向贯通的用于放置永磁体72的磁钢槽，所述永磁体72和磁钢槽在转子铁芯横截面上以转轴为中心周向排布；在永磁体72和转轴3之间的转子铁芯部分开设多个沿轴向贯通的转子通风道71，其横截面大致为五边形，转子通风道71也在转子铁芯横截面上以转轴为中心周向排布；转子铁芯的两端各设有和转子同轴旋转，用于压紧永磁体72的端板，包括靠近电动机轴伸端的前端板40和靠近电动机另一端的后端板41，前端板40、后端板41都设有和转子通风道71相通的通孔。

图3、图4是前端板、后端板的立体示意图。前端板40的中部设有供转轴3穿过的轴孔402，通孔403以轴孔402为中心周向排布，且大小、形状和数量与转子通风道71 基本一致。每二个通孔403之间的端板部分沿轴向伸出多块间隔均匀的直板状叶片401，同样地，后端板41的中部设有供转轴穿过的轴孔412，以轴孔412为中心排布有通孔413 和叶片411。前端板40、后端板41和叶片401、411在转子两端组成搅拌式叶轮。前端板40的叶片401轴向伸出长度为H，后端板41的叶片411轴向伸出长度为h，且h≤1/2H。前端板40的叶片轴向伸出长度比后端板41的要大，对通风道内的气体产生的风量和压力也更大，从而在电动机两端形成气压差。前端板40的叶片401轴向伸出长度H大于电枢绕组端部突出的长度，叶片的径向长度：端板外圆的半径长度＝1/4～1/2。

需要说明的是，叶片于转子两端可以具有不同的形状，如前端板采用矩形叶片，后端板采用扇形叶片，只要这些叶片设计为于转子两端产生不同的额定压力即可。

以下具体介绍本实施例1的工作原理和过程：

在电动机运行时，端板随转轴3高速旋转，前、后端板轴向伸出长度不同的叶片搅动气体，对气体产生不一致的加压力度而在电动机两端产生气压差，气体从压力较大的前端板40(电动机轴伸端)绕过电枢绕组8，通过机壳1内柱面与定子铁芯外柱面间的轴向通风道51到达电动机内部另一端即后端板41，同时气流会被机壳1内部的冷却水道冷却；气流到达后端板41后积聚形成较高压力，并在后端板411搅动下通过转子通风道71回到前端板40处。如此往复，从而形成内部循环的风冷通道。本实施例借由轴向长度不同的叶片搅动气体，对气体产生不一致的加压力度而在电动机两端产生气压差，促使内部气体加快循环流动，提升内部尤其是流通转子轴向通风道的气体流通速率来降低转子永磁体温度进而实现电动机整体散热降温的目的。

本发明实施例2的电动机及前、后端板如图5、图6、图7所示，其与实施例1的区别主要是转子两端的叶片具有不同的径向长度，前端板40的叶片401径向长度为D，后端板41的叶片411径向长度为d，且D＞d。前端板40的叶片径向长度比后端板41要长，对气体产生的风量和压力也更大，从而在电动机两端形成气压差。

此外，转子两端的叶轮除上述实施例的搅拌式叶轮外，也可以是其它离心式或轴流式的叶轮，只要这些叶轮设计为于转子两端产生不同的额定压力且进口迎向转子通风道71即可。

参照图8的实施例3，其与实施例1的差别主要是前端板40的搅拌式叶轮换成能够产生较大风压的轴流式叶轮42。轴流式叶轮42的进口迎向转子通风道71，出口通往机壳1内柱面与定子铁芯外柱面间的轴向通风道51左端的开口。

参照图9的实施例4，其与实施例1的差别主要是前端板40的搅拌式叶轮换成能够产生较大风压的离心式叶轮43。离心式叶轮43的进口迎向转子通风道71，出口通往机壳1内柱面与定子铁芯外柱面间的轴向通风道51左端的开口。

参照图10、图11的实施例5，其与实施例1的差别主要是在前端盖21、后端盖22 夹层设置环形冷却水道212、222，并通过管接头(图中未示出)连通至机外水循环系统实施水冷。在前端盖21中，冷却水从进水口210流入，流经冷却水道212后从出水口 211流出；在后端盖22中，冷却水从进水口220流入，流经冷却水道222后从出水口221 流出。在电动机运行过程中，在两端板上叶轮的搅动下，可以将电动机内部的热量传递到机壳上由水冷带走，也可以使得电动机内的热量随气体传递到端盖，然后端盖冷却水将热量带到电动机外部，这样进一步加强了对电动机内部的降温，更好的防止了转子上永磁体出现不可逆退磁，达到对电枢绕组乃至整个电动机加快散热降温的目的。

以上是对本发明的描述而非限定，只要不违背本发明创造的思想，对本发明的各种不同实施例进行任意组合，均应当视为本发明公开的内容；在本发明的技术构思范围内，对技术方案进行多种简单的变形及不同实施例进行的不违背本发明创造的思想的任意组合，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种端板设有叶轮的永磁电动机，包括：

机壳，所述机壳轴向两端覆盖有端盖；

转轴，其经轴承支承于端盖；

定子，其固定于机壳内腔，所述定子包括定子铁芯及缠绕在定子铁芯中的电枢绕组；

转子，其固定于转轴外围且位于定子中间，所述转子包括转子铁芯和固定于转子铁芯内部的永磁体；

端板，其设置于转子铁芯的两端以压紧永磁体；

其特征在于：所述定子和转子各具有轴向通风道，所述端板设有和通风道相通的通孔；

所述转子两端的端板上各设有和转子同轴旋转并对所述通风道内的气体产生不同压力的叶轮。

2.根据权利要求1所述的永磁电动机，其特征在于：所述叶轮为所述端板沿轴向伸出叶片构成，且该叶片于转子两端具有不同的轴向伸出长度。

3.根据权利要求2所述的永磁电动机，其特征在于：所述转子其中一端的叶片轴向伸出长度为H，另一端的叶片轴向伸出长度为h，且h≤1/2H。

4.根据权利要求2所述的永磁电动机，其特征在于：所述叶片凸出于电枢绕组的端部。

5.根据权利要求1所述的永磁电动机，其特征在于：所述叶轮为所述端板沿轴向伸出叶片构成，且该叶片于转子两端具有不同的径向长度。

6.根据权利要求5所述的永磁电动机，其特征在于：所述叶片的径向长度：端板外圆的半径长度＝1/4～1/2。

7.根据权利要求1所述的永磁电动机，其特征在于：所述叶轮为所述端板沿轴向伸出叶片构成，且该叶片于转子两端具有不同的形状。

8.根据权利要求1所述的永磁电动机，其特征在于：所述转子其中一端的端板上设有离心式或轴流式叶轮，另一端的端板上的叶轮为端板沿轴向伸出叶片构成。

9.根据权利要求2～8任一项所述的永磁电动机，其特征在于：所述端盖内部设有冷却水道。

10.根据权利要求2～8任一项所述的永磁电动机，其特征在于：所述叶片为直板状，叶片和端板外圆的半径之间的夹角为0°～60°。

11.根据权利要求2～8任一项所述的永磁电动机，其特征在于：所述叶片为曲面状涡流离心叶片。

12.根据权利要求1～8任一项所述的永磁电动机，其特征在于：所述叶轮和端板为一体式结构。

13.一种电动车，其特征在于：其使用如权利要求1～12任一项所述的永磁电动机。

Images