CN217545753U - 一种风冷散热电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种风冷散热电机，涉及电机冷却领域。风冷散热电机包括定子铁芯、定子绕组和机壳；定子绕组包括第一绕组和第二绕组；机壳上开设有第一入风孔、第二入风孔和出风孔；机壳上设有第一入风环和第二入风环，第一入风环上接有第一风机，第二入风环上接有第二风机。第一风机将冷却风送入第一入风环，通过第一入风孔进入机壳内部，将第一绕组上的热量带走，再流动至定子铁芯的另一端。第二风机将冷却风送入第二入风环，通过第二入风孔进入机壳内部，与前述冷却风汇合，将第二绕组上的热量带走，再通过出风孔从机壳内部流出。在此过程中，第一绕组和第二绕组得到充分散热，对温升问题更加突出的高速电机也能有效地冷却。

Description

一种风冷散热电机

技术领域

本实用新型涉及电机冷却领域，尤其涉及一种风冷散热电机。

背景技术

为了保证电机可靠运行，必须通过有效的冷却手段控制电机温升。各种冷却方式按冷却介质的不同可分为风冷、水冷、油冷、氟冷等。其中，风冷的应用非常广泛，一方面是因为风冷系统结构简单，另一方面则是因为很容易得到所用的冷却介质。

现有的风冷方案的风路比较简单粗放，散热效果一般，仅能满足普通电机的散热需求。对于高速电机而言，其功率密度高、损耗密度大，温升问题比普通电机更突出，现有的风冷方案无法满足高速电机的散热需求。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种风冷散热电机。

本实用新型提供如下技术方案：

一种风冷散热电机，包括定子铁芯、定子绕组和机壳；

所述定子铁芯设置于所述机壳的内壁上；

所述定子绕组包括位于所述定子铁芯一端的第一绕组和位于所述定子铁芯另一端的第二绕组；

所述机壳上开设有第一入风孔、第二入风孔和出风孔，所述第一入风孔与所述第一绕组正对，所述第二入风孔和所述出风孔均与所述第二绕组正对；

所述机壳上设有第一入风环和第二入风环，所述第一入风环通过所述第一入风孔与所述机壳内部连通，所述第一入风环上接有第一风机，所述第二入风环通过所述第二入风孔与所述机壳内部连通，所述第二入风环上接有第二风机。

作为对所述风冷散热电机的进一步可选的方案，所述机壳上设有出风环，所述出风环通过所述出风孔与所述机壳内部连通。

作为对所述风冷散热电机的进一步可选的方案，所述机壳上设有第一安装块，所述第一安装块与所述第二绕组正对，且位于所述第二入风孔与所述出风孔之间；

所述第二绕组接有定子引线，所述定子引线穿设于所述第一安装块上。

作为对所述风冷散热电机的进一步可选的方案，所述机壳上设有出风环，所述出风环通过所述出风孔与所述机壳内部连通。

作为对所述风冷散热电机的进一步可选的方案，所述第一安装块、所述第二入风环和所述出风环沿所述机壳的周向排列，且依次连接。

作为对所述风冷散热电机的进一步可选的方案，所述机壳上设有第二安装块，所述第二安装块上设有转子温度传感器。

作为对所述风冷散热电机的进一步可选的方案，所述第一入风环具有与所述第一风机相连的近端和远离所述第一风机的远端，所述近端的通流面积大于所述远端的通流面积。

作为对所述风冷散热电机的进一步可选的方案，所述第二入风环具有与所述第二风机相连的近端和远离所述第二风机的远端，所述近端的通流面积大于所述远端的通流面积。

作为对所述风冷散热电机的进一步可选的方案，所述第一入风孔、所述第二入风孔和所述出风孔均沿所述机壳的径向设置。

作为对所述风冷散热电机的进一步可选的方案，所述第一入风环包括第一节段和第二节段，所述第一节段和所述第二节段的内沿均呈半圆形，所述第一节段和所述第二节段抱合于所述机壳上，所述第一节段与所述第二节段相连。

本实用新型的实施例具有如下有益效果：

第一风机将冷却风送入第一入风环内，然后通过第一入风孔分散进入机壳内部，吹向第一绕组，将第一绕组上的热量带走，再沿机壳的轴向流动，穿过定子铁芯与转子之间的气隙至定子铁芯的另一端。与此同时，第二风机将冷却风送入第二入风环内，然后通过第二入风孔分散进入机壳内部，与穿过前述气隙的冷却风汇合，将第二绕组上的热量带走，再通过出风孔从机壳内部流出。在此过程中，第一绕组和第二绕组得到充分散热，对温升问题更加突出的高速电机也能有效地冷却。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例提供的一种风冷散热电机的整体轴测结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例提供的一种风冷散热电机的内部结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例提供的一种风冷散热电机中第一入风环的结构示意图；

图4示出了本实用新型实施例提供的一种风冷散热电机中第二入风环和出风环的结构示意图。

主要元件符号说明：

100-机壳；110-第一入风孔；120-第二入风孔；130-出风孔；140-第一安装块；150-第二安装块；200-定子铁芯；300-定子绕组；310-第一绕组；320-第二绕组；321-定子引线；330-第三绕组；400-转子；500-端盖；600-风冷散热系统；610-第一入风环；611-第一节段；612-第二节段；620-第一风机；630-第二入风环；640-第二风机；650-出风环。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

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申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。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。

实施例

请一并参阅图1和图2，本实施例提供一种风冷散热电机，特别是一种高速电机(转速超过10000r/min)，包括机壳100、定子铁芯200、定子绕组300、转子400、端盖500以及设置在机壳100上的风冷散热系统600。

请参阅图2，具体地，机壳100呈圆筒状，具有前端和后端，且机壳100的前端和后端均敞口设置。定子铁芯200固定设置在机壳100的内壁上，定子绕组300则安装在定子铁芯200上。

特别地，定子绕组300包括第一绕组310、第二绕组320和第三绕组330。其中，第一绕组310位于定子铁芯200的一端，第二绕组320位于定子铁芯200的另一端，第三绕组330则位于定子铁芯200内。

在本实施例中，第一绕组310邻近机壳100的后端，第二绕组320邻近机壳100的前端。在本申请的另一实施例中，也可以是第一绕组310邻近机壳100的前端，第二绕组320邻近机壳100的后端。

此外，端盖500成对设置在机壳100的前端和后端，与机壳100固定连接。转子400的轴线与机壳100的轴线重合，转子400与定子铁芯200之间存在气隙，转子400两端分别通过轴承转动架设在两个端盖500上。

请一并参阅图3和图4，具体地，风冷散热系统600包括第一入风环610、第一风机620、第二入风环630、第二风机640和出风环650。相应地，机壳100上开设有多个第一入风孔110、多个第二入风孔120和多个出风孔130，且第一入风孔110与第一绕组310正对，第二入风孔120和出风孔130均与第二绕组320正对。

使用时，第一风机620和第二风机640作为动力源驱使冷却风流动，第一入风环610和第二入风环630则分别引导冷却风从多个第一入风孔110和多个第二入风孔120分散进入机壳100内部，冷却风与机壳100内的各结构进行热量交换后从出风孔130排出。

在本实施例中，冷却风为空气。在本申请的另一实施例中，冷却风也可以是氮气等其它冷却气体。

请参阅图3，具体地，第一入风孔110沿机壳100的周向均匀分布，第一入风环610则环设于机壳100上。第一入风环610与机壳100之间形成入风通道，该入风通道通过第一入风孔110与机壳100的内部连通。

此外，第一入风环610背向机壳100的一侧开设有通孔，并焊接固定有连接法兰，连接法兰环绕通孔设置。

在本实施例中，第一风机620栓接固定在连接法兰上。在本申请的另一实施例中，第一风机620也可以通过风管与连接法兰相连。

在本实施例中，第一入风环610上仅开设有一个通孔，接有一个第一风机620。在本申请的另一实施例中，第一入风环610上也可以开设多个通孔，分别连接多个第一风机620，第一风机620的数量取决于所需风量和单个第一风机620所能提供的风量。

使用时，第一风机620驱使冷却风由通孔流入第一入风环610内，第一入风环610内的冷却风由多个第一入风孔110分散进入机壳100内部，直吹第一绕组310，与第一绕组310进行热交换，带走第一绕组310上的热量。

进一步地，以通孔所在处为第一入风环610的近端，与通孔正对的位置为第一入风环610的远端，为了使冷却风尽可能均匀地从多个第一入风孔110分散进入机壳100内部，近端的通流面积大于远端的通流面积。特别地，第一入风环610的通流面积从近端至远端逐渐减小。

进一步地，第一入风环610由第一节段611和第二节段612组成。第一节段611和第二节段612的内沿均呈半圆形，第一节段611和第二节段612抱合于机壳100上，且第一节段611和第二节段612可拆卸连接。

将第一入风环610拆分为第一节段611和第二节段612后，能够避开端盖500，直接将第一节段611和第二节段612安装在机壳100的侧面。

在本实施例中，第一节段611和第二节段612的两端均一体成型或者焊接固定有法兰板，四个法兰板两两相对，栓接固定。

请参阅图4，具体地，第二入风孔120和出风孔130沿机壳100的周向排列，且第二入风孔120分布在机壳100的下半部，出风孔130则分布在机壳100的上半部。

第二入风环630自下而上地扣合在机壳100上，其内沿呈弧形。第二入风环630与机壳100之间同样形成入风通道，该入风通道通过第二入风孔120与机壳100内部连通。

与第一入风环610相同，第二入风环630背向机壳100的一侧同样开设有通孔，并焊接固定有连接法兰，连接法兰环绕通孔设置。

在本实施例中，第二风机640栓接固定在连接法兰上。在本申请的另一实施例中，第二风机640也可以通过风管与连接法兰相连。

在本实施例中，第二入风环630上仅开设有一个通孔，接有一个第二风机640。在本申请的另一实施例中，第二入风环630上也可以开设多个通孔，分别连接多个第二风机640，第二风机640的数量取决于所需风量和单个第二风机640所能提供的风量。

使用时，第二风机640驱使冷却风由通孔流入第二入风环630内，第二入风环630内的冷却风由多个第二入风孔120分散进入机壳100内部，直吹第二绕组320，与第二绕组320进行热交换，带走第二绕组320上的热量。

同样地，第二入风环630具有与第二风机640相连的近端和远离第二风机640的远端，且第二入风环630的通流面积从近端至远端逐渐减小，以使冷却风尽可能均匀地从多个第二入风孔120分散进入机壳100内部。

出风环650自上而下地扣合在机壳100上，其内沿同样呈弧形。出风环650与机壳100之间形成出风通道，该出风通道通过出风孔130与机壳100内部连通。此外，出风环650背向机壳100的一侧同样开设有通孔，并焊接固定有连接法兰，连接法兰环绕通孔设置。

出风环650上的连接法兰用于连接排气管道，使用时，出风环650对各个出风孔130排出的冷却风进行收束，使冷却风集中从排气管道排出。

在本申请的另一实施例中，也可以将出风环650取消，使冷却风直接从出风孔130排出至机壳100外部。

特别地，出风环650的两端分别与第二入风环630可拆卸连接。出风环650和第二入风环630抱合于机壳100上，便于拆装。

在本实施例中，机壳100上设有第一安装块140和第二安装块150，且第一安装块140和第二安装块150均部分嵌入机壳100的外侧壁。第一安装块140和第二安装块150分别设置在出风环650的两端，同时与出风环650和第二入风环630栓接固定，出风环650通过第一安装块140和第二安装块150间接与第二入风环630相连。

第一安装块140上开设有引线孔，第二绕组320上接有定子引线321。定子引线321穿设于引线孔内，以避开出风环650和第二入风环630，避免破坏出风环650和第二入风环630内部的风道。

安装定子引线321时，第一安装块140与机壳100分离，机壳100上原本嵌入第一安装块140的位置处形成较大的缺口。先将定子引线321从该缺口处穿出至机壳100外，然后在机壳100外部将定子引线321穿入第一安装块140上的引线孔，最后将第一安装块140装配至机壳100上。

第二安装块150上设有转子400温度传感器，以实时监测转子400的温度并反馈至风冷散热电机的控制器。

在本申请的另一实施例中，也可以仅在机壳100上设置第一安装块140。仅设置第一安装块140时，若定子引线321为单侧出线，则第一安装块140的数量为一个，此时出风环650的一端通过第一安装块140间接与第二入风环630相连，另一端则直接与第二入风环630相连。若定子引线321为双侧出线，则第一安装块140的数量为两个。

在本实施例中，第一安装块140和第二安装块150关于机壳100的轴线对称设置，即第一安装块140至机壳100轴心的连线与第二安装块150至机壳100轴心的连线之间的夹角为180°。

在本申请的另一实施例中，该夹角也可以是其它角度，如160°、200°等。此时，第二入风孔120和出风孔130的分布范围相应改变。

在本实施例中，第一入风孔110、第二入风孔120和出风孔130均沿机壳100的径向设置。

在本申请的另一实施例中，第一入风孔110、第二入风孔120和出风孔130也可以不沿机壳100的径向设置，而是与机壳100的径向之间呈一定夹角，使得经第一入风孔110和第二入风孔120吹入的冷却风与转子400旋转带动的离心气流形成最佳合成风路，且该合成风路中的气流能够顺畅地从出风孔130排出。

进一步地，高速电机大多为磁悬浮电机，其特点在于转子400由径向磁轴承支撑，转子400与径向磁轴承之间存在间隙，气流得以通过，故在两个端盖500上分别开设有出气通道。

在上述风冷散热电机的运行过程中，第一风机620将冷却风送入第一入风环610内，然后通过各个第一入风孔110分散进入机壳100内部，直接吹向第一绕组310，将第一绕组310上的热量带走。小部分冷却风向机壳100的后端流动，冷却机壳100后端的径向磁轴承和推力轴承，从后端的端盖500上的出气通道吹出。大部分冷却风沿机壳100的轴向流向机壳100的前端，穿过定子铁芯200与转子400之间的气隙至定子铁芯200的另一端。

与此同时，第二风机640将冷却风送入第二入风环630内，然后通过各个第二入风孔120分散进入机壳100内部，与穿过前述气隙的冷却风汇合，将第二绕组320上的热量带走。小部分冷却风向机壳100的前端流动，冷却机壳100前端的径向磁轴承，从前端的端盖500上的出气通道吹出。大部分冷却风通过出风孔130从机壳100内部流出，经出风环650收束后集中排走。

在此过程中，第一绕组310、第二绕组320和转子400等结构得到充分散热，对温升问题更加突出的高速电机也能有效地冷却，避免出现因冷却不均匀而产生过热点。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种风冷散热电机，其特征在于，包括定子铁芯、定子绕组和机壳；

所述定子铁芯设置于所述机壳的内壁上；

所述定子绕组包括位于所述定子铁芯一端的第一绕组和位于所述定子铁芯另一端的第二绕组；

所述机壳上开设有第一入风孔、第二入风孔和出风孔，所述第一入风孔与所述第一绕组正对，所述第二入风孔和所述出风孔均与所述第二绕组正对；

所述机壳上设有第一入风环和第二入风环，所述第一入风环通过所述第一入风孔与所述机壳内部连通，所述第一入风环上接有第一风机，所述第二入风环通过所述第二入风孔与所述机壳内部连通，所述第二入风环上接有第二风机。

2.根据权利要求1所述的风冷散热电机，其特征在于，所述机壳上设有出风环，所述出风环通过所述出风孔与所述机壳内部连通。

3.根据权利要求1所述的风冷散热电机，其特征在于，所述机壳上设有第一安装块，所述第一安装块与所述第二绕组正对，且位于所述第二入风孔与所述出风孔之间；

所述第二绕组接有定子引线，所述定子引线穿设于所述第一安装块上。

4.根据权利要求3所述的风冷散热电机，其特征在于，所述机壳上设有出风环，所述出风环通过所述出风孔与所述机壳内部连通。

5.根据权利要求4所述的风冷散热电机，其特征在于，所述第一安装块、所述第二入风环和所述出风环沿所述机壳的周向排列，且依次连接。

6.根据权利要求3所述的风冷散热电机，其特征在于，所述机壳上设有第二安装块，所述第二安装块上设有转子温度传感器。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的风冷散热电机，其特征在于，所述第一入风环具有与所述第一风机相连的近端和远离所述第一风机的远端，所述近端的通流面积大于所述远端的通流面积。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的风冷散热电机，其特征在于，所述第二入风环具有与所述第二风机相连的近端和远离所述第二风机的远端，所述近端的通流面积大于所述远端的通流面积。

9.根据权利要求1所述的风冷散热电机，其特征在于，所述第一入风孔、所述第二入风孔和所述出风孔均沿所述机壳的径向设置。

10.根据权利要求1所述的风冷散热电机，其特征在于，所述第一入风环包括第一节段和第二节段，所述第一节段和所述第二节段的内沿均呈半圆形，所述第一节段和所述第二节段抱合于所述机壳上，所述第一节段与所述第二节段相连。

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