CN212085910U - 一种混合冷却外转子永磁电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种混合冷却外转子永磁电机，涉及电机领域。现有外转子永磁电机大多采用单一空冷或液体冷却，电机功率密度提升能力有限。本实用新型包括定子和外转子，定子包括定子支架轴、定子铁芯、定子绕组，外转子包括外转子机壳、转子永磁体和端盖，端盖上设有轴流风扇进风孔，外转子机壳下部设有出风孔，定子上设有分别用于对定子铁芯和定子绕组进行冷却的铁芯液体冷却回路和绕组液体冷却回路。通过铁芯液体冷却回路和绕组液体冷却回路可以传递出由定子电枢绕组和定子铁芯产生的热量，通过端盖进风孔、外转子出风孔及电机内部风道形成风冷通道，通过这两种冷却回路的混合冷却方式，可有效提升冷却效果，提高电机功率密度，降低电机体积重量。

Description

一种混合冷却外转子永磁电机

技术领域

本实用新型涉及电机领域，尤其涉及一种混合冷却外转子永磁电机。

背景技术

目前，现有外转子永磁电机大多采用单一的空冷或液体冷却，电机的功率密度提升能力有限。在特殊的应用环境中，需要尽可能的降低电机重量提高功率密度。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种混合冷却外转子永磁电机，以降低电机重量，提高功率密度为目的。为此，本实用新型采取以下技术方案。

一种混合冷却外转子永磁电机，包括定子和位于定子外侧的外转子，所述的定子包括定子支架轴、设于定子支架轴上的定子铁芯、设于定子铁芯上的定子绕组，所述的外转子包括外转子机壳、设于外转子机壳内的转子永磁体、设于外转子机壳上端的端盖，所述的端盖的中心通过转子空心轴与定子支架轴可转动连接，所述的定子的外周与转子永磁体的内侧之间存有运行间隙，所述的端盖上环绕均布有轴流风扇进风孔，所述的外转子机壳下部环绕均布有出风孔，所述的进风孔、出风孔与电机内部风冷通道组成风冷回路，所述的定子上设有分别用于对定子铁芯和定子绕组进行冷却的铁芯液体冷却回路和绕组液体冷却回路。通过铁芯液体冷却回路和绕组液体冷却回路可以传递出由定子电枢绕组和定子铁芯产生的热量，通过端盖上的进风孔和外转子机壳下部的出风孔及电机内部风冷通道组成了风冷回路进行风冷散热，通过这两种冷却回路的混合冷却方式下，可有效提升冷却效果，提高电机功率密度降低电机体积和重量。

作为优选技术手段：所述的定子支架轴包括竖向内圈、竖向外圈、设于竖向外圈下端外侧的环形平圈、连接于竖向内圈和竖向外圈之间的连接圈，所述的转子空心轴与定子支架轴之间通过上轴承和下轴承可转动连接，所述的外转子机壳包括位于中上部内镶所述的转子永磁体的机壳本体和设于机壳本体下端的环形罩板，环形罩板的下端位于环形平圈上端的外侧，并与环形平圈之间存有运转间隙。定子支架轴结构简单，有效实现与转子的可转动连接。

作为优选技术手段：所述的进风孔正对绕组，所述的连接圈上设有竖向通风孔，所述的连接圈的下方位于竖向内圈和竖向外圈的下部之间设有挡风环板，连接圈和挡风环板之间的竖向外圈部位环绕均布有贯穿侧孔，所述的环形罩板上环绕均布有所述的出风孔。进风轴流风的风进入进风孔后，通过绕组分流内外两侧，外侧从向下从绕组及定转子间隙间穿过，再从出风孔出，内侧从向下穿过竖向通风孔，由于下方的挡风环板的阻拦，冷却风只能侧向穿过贯穿侧孔对定子铁芯和绕组的下端部冷却后再从出风孔出，形成完整的风冷回路，可有效冷却转子永磁体、定子铁芯及定子绕组，冷却效果好。

作为优选技术手段：所述的铁芯液体冷却回路包括环绕均布的竖向铁芯冷却管道，所述的竖向铁芯冷却管道通过并联或串联的方式连接成铁芯液体冷却回路，其内注液冷介质。有效实现铁芯液体冷却回路。

作为优选技术手段：所述的竖向铁芯冷却管道设于竖向外圈的外周壁内，竖向铁芯冷却管道的外侧与铁芯内周壁相贴。可直接对铁芯进行热交换，冷却效果好。

作为优选技术手段：所述的绕组液体冷却回路包括环绕均布的竖向绕组冷却管道，所述的竖向绕组冷却管道通过并联或串联的方式连接成绕组液体冷却回路，其内注液冷介质。有效实现绕组液体冷却回路。

作为优选技术手段：每个竖向绕组冷却管道均布置于相邻的两个定子绕组之间，且竖向绕组冷却管道与两侧的绕组相贴。可直接对绕组进行热交换，冷却效果好。

作为优选技术手段：所述的铁芯液体冷却回路和绕组液体冷却回路采用非导磁材料。不会改变电机本身的电磁结构。

作为优选技术手段：所述的转子永磁体由多个小块磁钢通过绝缘胶粘接而成。可有效降低磁钢的涡流损耗。

作为优选技术手段：所述的定子支架轴和铁芯液体冷却回路通过铸造一体成型或3D打印一体成型。简化制造工艺，可有效省却单独设置冷却管道增加的重量。

作为优选技术手段：外转子机壳与端盖之间通过止口配合。止口配合方式使用普遍，定位精确。

作为优选技术手段：所述的定子铁芯采用硅钢片叠压成型或采用铁粉压制成型。采用常规制造方式，成本低。

有益效果：通过铁芯液体冷却回路和绕组液体冷却回路可以传递出由定子电枢绕组和定子铁芯产生的热量，通过风冷回路，可有效冷却转子永磁体、定子铁芯及定子绕组，通过这两种冷却回路的混合冷却方式下，可有效提升冷却效果，提高电机功率密度，降低电机体积和重量。

附图说明

图1是本实用新型带径向剖面的3D结构示意图。

图2是本实用新型水平剖视示意图。

图3是本实用新型图1中A部放大示意图。

图4是本实用新型风冷回路示意图。

图中：1-定子支架轴；2-定子铁芯；3-定子绕组；4-外转子机壳；5-转子永磁体；6-端盖；7-转子空心轴；8-铁芯液体冷却回路；9-绕组液体冷却回路；10-挡风环板；11-上轴承；12-下轴承；101-竖向外圈；102-竖向内圈；103-连接圈；104-环形平圈；105-通风孔；106-贯穿侧孔；401-出风孔；402-机壳本体；403-环形罩板；601-进风孔。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。

如图1-4所示，一种混合冷却外转子永磁电机，包括定子和位于定子外侧的外转子，定子包括定子支架轴1、设于定子支架轴1上的定子铁芯2、设于定子铁芯2上的定子绕组3，外转子包括外转子机壳4、设于外转子机壳4内的转子永磁体5、设于外转子机壳4上端的端盖6，端盖6的中心通过转子空心轴7与定子支架轴1可转动连接，定子的外周与转子永磁体5的内侧之间存有运行间隙，端盖6上环绕均布有轴流风扇进风孔601，外转子机壳4下部环绕均布有出风孔401，进风孔601、出风孔401与电机内部风冷通道组成风冷回路，定子上设有分别用于对定子铁芯2和定子绕组3进行冷却的铁芯液体冷却回路8和绕组液体冷却回路9。

为了实现与转子的可转动连接，定子支架轴1包括竖向内圈102、竖向外圈101、设于竖向外圈101下端外侧的环形平圈104、连接于竖向内圈102和竖向外圈101之间的连接圈103，转子空心轴7与定子支架轴1之间通过上轴承11和下轴承12可转动连接，外转子机壳4包括位于中上部内镶转子永磁体5的机壳本体402和设于机壳本体402下端的环形罩板403，环形罩板403的下端位于环形平圈104上端的外侧，并与环形平圈104之间存有运转间隙。定子支架轴1结构简单，有效实现与转子的可转动连接。

为了实现更好地风冷效果，进风孔601正对绕组，连接圈103上设有竖向通风孔105，连接圈103的下方位于竖向内圈102和竖向外圈101的下部之间设有挡风环板10，连接圈103和挡风环板10之间的竖向外圈101部位环绕均布有贯穿侧孔106，环形罩板403上环绕均布有出风孔401。进风轴流风的风进入进风孔601后，通过绕组分流内外两侧，外侧从向下从绕组及定转子间隙间穿过，再从出风孔401出，内侧从向下穿过竖向通风孔105，由于下方的挡风环板10的阻拦，冷却风只能侧向穿过贯穿侧孔106对定子铁芯2和绕组的下端部冷却后再从出风孔401出，形成完整的风冷回路，可有效冷却转子永磁体5、定子铁芯2及定子绕组3，冷却效果更好。

为了实现铁芯液体冷却回路8，铁芯液体冷却回路8包括环绕均布的竖向铁芯冷却管道，竖向铁芯冷却管道通过并联方式连接成铁芯液体冷却回路8，其内注液冷介质。有效实现铁芯液体冷却回路8，本实例中，也可以采用串联方式替换。

为了更好地实现对铁芯的冷却，竖向铁芯冷却管道设于竖向外圈101的外周壁内，竖向铁芯冷却管道的外侧与铁芯内周壁相贴。可直接对铁芯进行热交换，冷却效果更好。

为了实现绕组液体冷却回路9，绕组液体冷却回路9包括环绕均布的竖向绕组冷却管道，竖向绕组冷却管道通过并联方式连接成绕组液体冷却回路9，其内注液冷介质。有效实现绕组液体冷却回路9，本实例中，也可以采用串联方式替换。

为了更好地实现对绕组的冷却，每个竖向绕组冷却管道均布置于相邻的两个定子绕组3之间，且竖向绕组冷却管道与两侧的绕组相贴。可直接对绕组进行热交换，冷却效果更好。

为了不改变电机本身的电磁结构，铁芯液体冷却回路8和绕组液体冷却回路9采用非导磁材料。不会改变电机本身的电磁结构。

为了降低磁钢的涡流损耗，转子永磁体5由小块磁钢通过绝缘胶粘接而成。可有效降低磁钢的涡流损耗。

为了降低成本，定子支架轴1和铁芯液体冷却回路8通过铸造一体成型。简化制造工艺，可有效省却单独设置冷却管道增加的重量，降低成本，本实例中也可以采用3D打印一体成型的增材制造方式代替。

为了便于安装，外转子机壳4与端盖6之间通过止口配合。止口配合方式使用普遍，安装方便，定位精确。

本实例中，定子铁芯2采用硅钢片叠压成型，也可以采用铁粉压制成型代替硅钢片叠压成型。

通过铁芯液体冷却回路8和绕组液体冷却回路9可以传递出由定子电枢绕组和定子铁芯2产生的热量，通过端盖6上的进风孔601和外转子机壳4下部的出风孔401及电机内部风冷通道组成的风冷回路，可有效冷却转子永磁体5、定子铁芯2及定子绕组3，通过这两种冷却回路的混合冷却方式下，可有效提升冷却效果，提高电机功率密度，降低电机体积和重量。

以上图1-4所示的一种混合冷却外转子永磁电机是本实用新型的具体实施例，已经体现出本实用新型突出的实质性特点和显著进步，可根据实际的使用需要，在本实用新型的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种混合冷却外转子永磁电机，包括定子和位于定子外侧的外转子，其特征在于：所述的定子包括定子支架轴（1）、设于定子支架轴（1）上的定子铁芯（2）、设于定子铁芯（2）上的定子绕组（3），所述的外转子包括外转子机壳（4）、设于外转子机壳（4）内的转子永磁体（5）、设于外转子机壳（4）上端的端盖（6），所述的端盖（6）的中心通过转子空心轴（7）与定子支架轴（1）可转动连接，所述的定子的外周与转子永磁体（5）的内侧之间存有运行间隙，所述的端盖（6）上环绕均布有轴流风扇进风孔（601），所述的外转子机壳（4）下部环绕均布有出风孔（401），所述的进风孔（601）、出风孔（401）与电机内部风冷通道组成风冷回路，所述的定子上设有分别用于对定子铁芯（2）和定子绕组（3）进行冷却的铁芯液体冷却回路（8）和绕组液体冷却回路（9）。

2.根据权利要求1所述的一种混合冷却外转子永磁电机，其特征在于：所述的定子支架轴（1）包括竖向内圈（102）、竖向外圈（101）、设于竖向外圈（101）下端外侧的环形平圈（104）、连接于竖向内圈（102）和竖向外圈（101）之间的连接圈（103），所述的转子空心轴（7）与定子支架轴（1）之间通过上轴承（11）和下轴承（12）可转动连接，所述的外转子机壳（4）包括位于中上部内镶所述的转子永磁体（5）的机壳本体（402）和设于机壳本体（402）下端的环形罩板（403），环形罩板（403）的下端位于环形平圈（104）上端的外侧，并与环形平圈（104）之间存有运转间隙。

3.根据权利要求2所述的一种混合冷却外转子永磁电机，其特征在于：所述的进风孔（601）正对绕组，所述的连接圈（103）上设有竖向通风孔（105），所述的连接圈（103）的下方位于竖向内圈（102）和竖向外圈（101）的下部之间设有挡风环板（10），连接圈（103）和挡风环板（10）之间的竖向外圈（101）部位环绕均布有贯穿侧孔（106），所述的环形罩板（403）上环绕均布有所述的出风孔（401）。

4.根据权利要求2所述的一种混合冷却外转子永磁电机，其特征在于：所述的铁芯液体冷却回路（8）包括环绕均布的竖向铁芯冷却管道，所述的竖向铁芯冷却管道通过并联或串联的方式连接成铁芯液体冷却回路（8），其内注液冷介质。

5.根据权利要求4所述的一种混合冷却外转子永磁电机，其特征在于：所述的竖向铁芯冷却管道设于竖向外圈（101）的外周壁内，竖向铁芯冷却管道的外侧与铁芯内周壁相贴。

6.根据权利要求2所述的一种混合冷却外转子永磁电机，其特征在于：所述的绕组液体冷却回路（9）包括环绕均布的竖向绕组冷却管道，所述的竖向绕组冷却管道通过并联或串联的方式连接成绕组液体冷却回路（9），其内注液冷介质。

7.根据权利要求6所述的一种混合冷却外转子永磁电机，其特征在于：每个竖向绕组冷却管道均布置于相邻的两个定子绕组（3）之间，且竖向绕组冷却管道与两侧的绕组相贴。

8.根据权利要求1所述的一种混合冷却外转子永磁电机，其特征在于：所述的铁芯液体冷却回路（8）和绕组液体冷却回路（9）采用非导磁材料。

9.根据权利要求1所述的一种混合冷却外转子永磁电机，其特征在于：所述的转子永磁体（5）由多个小块磁钢通过绝缘胶粘接而成。

10.根据权利要求1所述的一种混合冷却外转子永磁电机，其特征在于：所述的定子支架轴（1）和铁芯液体冷却回路（8）通过铸造一体成型或3D打印一体成型。

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