CN215009877U - 一种高效散热的永磁电机驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效散热的永磁电机驱动装置，包括永磁电机和齿轮箱，永磁电机包括机壳和内部机芯，机芯的芯轴前端同齿轮箱内的减速机构相连；其特征在于机壳前端固定叶轮罩，叶轮罩前端固定齿轮箱，芯轴穿过叶轮罩伸入齿轮箱内；机壳壳壁为双层壳壁，包括内、外层壳壁及它们之间轴向贯通壳壁的导风夹层，内层壳壁外周表面成型若干径向发散分布的内层散热筋，外层壳壁外周表面成型若干径向发散分布的外层散热筋；导风夹层连通叶轮罩内腔，叶轮罩上设进风口，芯轴上设有位于叶轮罩内的轴流叶轮，其用于产生沿机壳轴向流动并流经导风夹层的冷却气流以带走永磁电机的热量。本实用新型散热效果更好，能大大改善永磁电机的温升，提高工作可靠性。

Description

一种高效散热的永磁电机驱动装置

技术领域

本实用新型涉及一种高效散热的永磁电机驱动装置。

背景技术

由于高效率、体积小和易控制的特点，永磁电机驱动装置是目前电动自行车、电摩等小型电动交通工具上广泛使用的核心动力部件。从结构上来讲，永磁电机驱动装置主要由永磁电机和齿轮箱两部分构成，永磁电机包含机壳和设置在机壳内的由定子和转子所组成的机芯，转子上连接有芯轴，该芯轴伸入齿轮箱内同齿轮箱内部的减速机构连接。实际装配时，永磁电机驱动装置往往都位于车架的中部，其减速机构的输出轴再通过链条或皮带传动机构同车的后轮传动连接。

原先上述永磁电机驱动装置内的永磁电机由于功率较小，发热不大，故通常不制作强制散热或降温结构。依靠车辆骑行时产生的自然风带走机壳上的热量就能够起到正常的散热功能。然而随着对于电机功率的需求逐步增大，尤其是电摩上采用的一类永磁电机驱动装置，其永磁电机运行时发热量大，温升较快，自然风冷起不到较好的散热降温效果，为此就必须对散热一块实施改进。

然而目前行业内已知的针对上述永磁电机的散热措施仅仅是在其机壳外周表面设置若干径向发散的散热筋，以此来提高散热效果，实际应用下来其电机的散热效果依旧较差，温升控制的不好，长时间运行仍会降低电机的运行可靠性，并减低其使用寿命。为此行业内亟待更好的解决措施。

发明内容

本实用新型目的是：提供一种高效散热的永磁电机驱动装置，其对于永磁电机的散热效果更好，能够大大改善永磁电机的温升，进一步提高永磁电机及驱动装置整体的工作可靠性。

本实用新型的技术方案是：一种高效散热的永磁电机驱动装置，包括永磁电机和齿轮箱，永磁电机包括机壳和设于机壳内由定子和转子组成的机芯，转子上固定芯轴，芯轴前端同设于齿轮箱内的减速机构相连；其特征在于机壳前端固定叶轮罩，再在叶轮罩前端固定齿轮箱，芯轴前端穿过叶轮罩伸入齿轮箱内；且机壳的壳壁为双层壳壁，包括内层壳壁、外层壳壁和位于它们之间且轴向贯通壳壁的导风夹层，并且内层壳壁外周表面成型有若干径向发散分布的内层散热筋，而外层壳壁外周表面成型有若干径向发散分布的外层散热筋；导风夹层同叶轮罩内腔连通，叶轮罩上设有进风口，而芯轴上设有位于叶轮罩内的轴流叶轮，其用于产生沿机壳轴向流动并流经导风夹层的冷却气流以带走永磁电机的热量。其中的导风夹层和轴流叶轮实际上共同构成本实用新型中的强制风冷结构，为永磁电机的运转实施强制散热降温，其有别于车运行过程中，自然风流经外层壳壁表面带走热量的自然风冷。

进一步的，本实用新型中所述机壳的前、后端分别固定有机壳前端盖和机壳后端盖，所述叶轮罩固定在机壳前端盖上，机壳后端盖和所述叶轮罩内均设有轴承支撑芯轴；并且机壳前端盖上开有连通导风夹层和叶轮罩内腔的前贯通口，而机壳后端盖上开有同导风夹层连通的后贯通口；同时所述外层壳壁和内层壳壁之间通过若干径向设置的连接筋连接。

进一步的，本实用新型中叶轮罩上的进风口数量为多个，它们径向设置并分布于叶轮罩的外周表面。

进一步的，本实用新型中所述减速机构为单级或多级齿轮减速机构，或者为行星齿轮减速机构。单级齿轮减速机构即一级齿轮减速机构，其由满足减速比要求的大、小齿轮组成，实际装配时，芯轴与小齿轮固定，而减速机构的输出轴上则固定与小齿轮啮合的大齿轮。多级齿轮减速机构则由满足减速比要求的两个以上齿轮依次啮合构成；行星齿轮减速机构则由太阳齿轮和多个围绕太阳齿轮布置的行星齿轮共同构成的减速机构，当然这些减速机构均为已知技术。

进一步的，本实用新型中所述外层壳壁和内层壳壁均是以芯轴轴心为圆心的圆形壳壁，并且所述外层散热筋在外层壳壁外部圆周表面呈等角度均匀间隔排布，而内层散热筋在内层壳壁外部圆周表面也呈等角度均匀间隔排布。

更进一步的，本实用新型中所述内层散热筋的径向长度大于外层散热筋的径向长度，而相邻外层散热筋的圆心夹角大于相邻内层散热筋的圆心夹角。

进一步的，本实用新型中所述外层壳壁和内层壳壁均是以芯轴轴心为圆心的圆形壳壁，并且所述外层壳壁外部沿圆周方向设置若干等弧度的外层散热筋安置区，外层散热筋呈等角度均匀间隔设置在各外层散热筋安置区内，且每个外层散热筋安置区内的外层散热筋数量相同；同样，所述内层壳壁外部沿圆周方向设置若干等弧度的内层散热筋安置区，内层散热筋呈等角度均匀间隔设置在各内层散热筋安置区内，且每个内层散热筋安置区内的内层散热筋数量相同。

更进一步的，本实用新型中所述内层散热筋的径向长度大于外层散热筋的径向长度，而每个外层散热筋安置区内相邻外层散热筋的圆心夹角大于每个内层散热筋安置区内相邻内层散热筋的圆心夹角。

进一步的，本实用新型中所述机芯优选内转子外定子结构。

本实用新型实际主要作为电动自行车或者电摩的核心动力部件使用，具体装配时，其位于车架的中部，其减速机构的输出轴再通过链条（电动自行车）或皮带传动机构（电摩）同车的后轮传动连接。

本实用新型的优点是：

1.本实用新型中设计了双层壳壁，并在芯轴上加装轴流叶轮，从而形成由导风夹层和轴流叶轮共同构成的强制风冷结构，永磁电机运转后，轴流叶轮旋转产生沿机壳轴向流动并流经导风夹层的冷却气流以带走永磁电机的热量，为永磁电机的运转实施强制散热降温，相比原先仅依靠机壳表层自然风冷却，效果显著，大大改善了永磁电机的温升，进一步提高了永磁电机及驱动装置整体的工作可靠性。

2.本实用新型另一大设计特点在于将减速箱和永磁电机这两部分通过中间的叶轮罩腔体和内部轴流叶轮隔开，有效隔断了永磁电机运转产生的热量向减速箱传递，加上轴流叶轮朝永磁电机方向持续吹送冷却气流降温，有效避免了减速箱受热升温，从而也进一步提高了减速箱内部减速机构的运转稳定性。

3.本实用新型中在外层壳壁和内层壳壁上均设置有散热筋，其中外层壳壁上的外层散热筋能够加速机壳外层热量排散，加快在骑行过程中流经外层壳壁表面的自然风带走热量；而内层壳壁上的内层散热筋则加快内层热量排散，加快轴流叶轮产生的冷却气流带走内层壳壁表面的热量。外层自然风冷却和内层强制散热共同作用，进一步提高散热效果。

4.本实用新型在设计时，其内层壳壁上的内层散热筋的间隔角度相比外层散热筋更小，相对分布更密，且径向长度更长，能够加快永磁电机中心热量排散，使相对流向外层壳壁的热量减小，降低机壳外层的散热压力，进一步提高散热效率。

5.本实用新型由于散热效果显著，温升控制的好，尤其适合安装于对电机功率要求较高的电摩及相关小型电动交通工具上。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型主结构剖面图（图中箭头表示轴流叶轮产生的冷却气流的流向）；

图2为图1的右视图（也即本实用新型整体的轴向后视图）。

1、齿轮箱；2、机壳；2a、内层壳壁；2b、外层壳壁；2c、导风夹层；3、定子；4、转子；5、芯轴；6、叶轮罩；6a、进风口；7、内层散热筋；8、外层散热筋；9、轴流叶轮；10、机壳前端盖；10a、前贯通口；11、机壳后端盖；11a、后贯通口；12、轴承；13、连接筋。

具体实施方式

实施例：下面结合图1~图2所示对本实用新型提供的这种高效散热的永磁电机驱动装置的具体实施方式进行说明如下：

本实施例的这种高效散热的永磁电机驱动装置其整体由永磁电机、齿轮箱1、叶轮罩6和轴流叶轮9共同组成。永磁电机由机壳2、设于机壳2内的内转子4外定子3结构的机芯、机壳前端盖10、机壳后端盖11、两个轴承12以及固定在转子4中心的芯轴5共同构成。

所述机壳2的前、后端分别通过螺钉固定有机壳前端盖10和机壳后端盖11，所述叶轮罩6通过螺钉固定在机壳前端盖10前端，再在叶轮罩6前端通过螺钉固定齿轮箱1，芯轴5前端穿过叶轮罩6伸入齿轮箱1内，同齿轮箱1内部的减速机构相连，本实施例中的减速机构为行星齿轮减速机构。并且所述机壳后端盖11和所述叶轮罩6内均设有所述轴承12支撑芯轴5，具体如图1所示。

本实施例中机壳2的壳壁经过改进，被设计成双层壳壁，具有内层壳壁2a、外层壳壁2b和位于它们之间且轴向贯通壳壁的导风夹层2c，具体如图1所示。所述机壳前端盖10上开有连通导风夹层2c和叶轮罩6内腔的前贯通口10a，而机壳后端盖11上开有同导风夹层2c连通的后贯通口11a，用于排风。依旧具体见图1所示，本实施例中叶轮罩6外周表面分布若干径向设置的进风口6a，而芯轴5上固定有位于叶轮罩6内的轴流叶轮9，其用于产生沿机壳2轴向流动并流经导风夹层2c的冷却气流以带走永磁电机的热量。

再结合图2所示，本实施例中的内层壳壁2a外周表面成型有若干径向发散分布的内层散热筋7，而外层壳壁2b外周表面成型有若干径向发散分布的外层散热筋8，同时所述外层壳壁2b和内层壳壁2a之间通过十二个径向设置的连接筋13连接。具体来看，本实施例中所述外层壳壁2b和内层壳壁2a均是以芯轴5轴心为圆心的圆形壳壁，并且所述外层壳壁2b外部沿圆周方向设置四个等弧度的外层散热筋安置区，外层散热筋8呈等角度均匀间隔设置在各外层散热筋安置区内，且每个外层散热筋安置区内的外层散热筋8数量相同。同样，所述内层壳壁2a外部沿圆周方向设置八个等弧度的内层散热筋安置区，内层散热筋7呈等角度均匀间隔设置在各内层散热筋安置区内，且每个内层散热筋安置区内的内层散热筋7数量相同。

并且依旧如图2所示，本实施例中所述内层散热筋7的径向长度大于外层散热筋8的径向长度，而每个外层散热筋安置区内相邻外层散热筋8的圆心夹角大于每个内层散热筋安置区内相邻内层散热筋7的圆心夹角。

本实用新型实际工作时，轴流叶轮9旋转产生冷却气流，冷却气流经叶轮罩6上的进风口6a被吸入，经机壳前端盖10上的前贯通口10a进入导风夹层2c带走永磁电机运行产生的热量，冷却气流最后经机壳后端盖11上的后贯通口11a排出。

当然上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高效散热的永磁电机驱动装置，包括永磁电机和齿轮箱（1），永磁电机包括机壳（2）和设于机壳（2）内由定子（3）和转子（4）组成的机芯，转子（4）上固定芯轴（5），芯轴（5）前端同设于齿轮箱（1）内的减速机构相连；其特征在于机壳（2）前端固定叶轮罩（6），再在叶轮罩（6）前端固定齿轮箱（1），芯轴（5）前端穿过叶轮罩（6）伸入齿轮箱（1）内；且机壳（2）的壳壁为双层壳壁，包括内层壳壁（2a）、外层壳壁（2b）和位于它们之间且轴向贯通壳壁的导风夹层（2c），并且内层壳壁（2a）外周表面成型有若干径向发散分布的内层散热筋（7），而外层壳壁（2b）外周表面成型有若干径向发散分布的外层散热筋（8）；导风夹层（2c）同叶轮罩（6）内腔连通，叶轮罩（6）上设有进风口（6a），而芯轴（5）上设有位于叶轮罩（6）内的轴流叶轮（9），其用于产生沿机壳（2）轴向流动并流经导风夹层（2c）的冷却气流以带走永磁电机的热量。

2.根据权利要求1所述的一种高效散热的永磁电机驱动装置，其特征在于所述机壳（2）的前、后端分别固定有机壳前端盖（10）和机壳后端盖（11），所述叶轮罩（6）固定在机壳前端盖（10）上，机壳后端盖（11）和所述叶轮罩（6）内均设有轴承（12）支撑芯轴（5）；并且机壳前端盖（10）上开有连通导风夹层（2c）和叶轮罩（6）内腔的前贯通口（10a），而机壳后端盖（11）上开有同导风夹层（2c）连通的后贯通口（11a）；同时所述外层壳壁（2b）和内层壳壁（2a）之间通过若干径向设置的连接筋（13）连接。

3.根据权利要求1所述的一种高效散热的永磁电机驱动装置，其特征在于多个所述进风口（6a）径向设置并分布于叶轮罩（6）的外周表面。

4.根据权利要求1所述的一种高效散热的永磁电机驱动装置，其特征在于所述减速机构为单级或多级齿轮减速机构，或者为行星齿轮减速机构。

5.根据权利要求1所述的一种高效散热的永磁电机驱动装置，其特征在于所述外层壳壁（2b）和内层壳壁（2a）均是以芯轴（5）轴心为圆心的圆形壳壁，并且所述外层散热筋（8）在外层壳壁（2b）外部圆周表面呈等角度均匀间隔排布，而内层散热筋（7）在内层壳壁（2a）外部圆周表面也呈等角度均匀间隔排布。

6.根据权利要求5所述的一种高效散热的永磁电机驱动装置，其特征在于所述内层散热筋（7）的径向长度大于外层散热筋（8）的径向长度，而相邻外层散热筋（8）的圆心夹角大于相邻内层散热筋（7）的圆心夹角。

7.根据权利要求1所述的一种高效散热的永磁电机驱动装置，其特征在于所述外层壳壁（2b）和内层壳壁（2a）均是以芯轴（5）轴心为圆心的圆形壳壁，并且所述外层壳壁（2b）外部沿圆周方向设置若干等弧度的外层散热筋安置区，外层散热筋（8）呈等角度均匀间隔设置在各外层散热筋安置区内，且每个外层散热筋安置区内的外层散热筋（8）数量相同；同样，所述内层壳壁（2a）外部沿圆周方向设置若干等弧度的内层散热筋安置区，内层散热筋（7）呈等角度均匀间隔设置在各内层散热筋安置区内，且每个内层散热筋安置区内的内层散热筋（7）数量相同。

8.根据权利要求7所述的一种高效散热的永磁电机驱动装置，其特征在于所述内层散热筋（7）的径向长度大于外层散热筋（8）的径向长度，而每个外层散热筋安置区内相邻外层散热筋（8）的圆心夹角大于每个内层散热筋安置区内相邻内层散热筋（7）的圆心夹角。

9.根据权利要求1所述的一种高效散热的永磁电机驱动装置，其特征在于所述机芯为内转子（4）外定子（3）结构。

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