CN217935240U - 一种隔热分区式电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种隔热分区式电机，包括电机轴、永磁体组和线圈组，所述永磁体组和线圈组之间设置有隔热材料制成的隔热结构。上述方案中由于电机内的主要发热源是线圈组，因此只要做好永磁体与线圈组的隔热便能防止其温度过高，所以将隔热结构设置在永磁体组和线圈组之间便能有效防止线圈组上的热量过多传递至永磁体上造成消磁。另外本申请中还将永磁体组和线圈组进行单独封装，取消了原有的电机壳体，使得线圈组上的换热壳能够直接开放显露在空气中，这样外界气流便能直接吹拂换热壳进行线圈组的散热。

Description

一种隔热分区式电机

技术领域

本实用新型涉及驱动装置领域，具体就是一种隔热分区式电机。

背景技术

永磁电机包括永磁体轴向磁场电机，如盘式电机，永磁体轴向磁场电机的转子组件包括设有诸多转子槽的盘形转子片和与转子槽同等数量的永磁体。与传统径向磁场永磁电机相比,轴向磁场永磁电机具有结构紧凑、转矩密度高、效率高等显著优点。其中线圈绕组可以作为定子也可以作为转子。

轴向磁通电机可以用PCB组合板来替代笨重的硅钢片和铜线，能够降低重量约70％以上，非常适合电动汽车、电动飞机、电动垂直起降飞机上使用。然而现有轴向磁通电机普遍存在一个严重的电机内部温升问题，如果电动机内永磁体温升达到极限温度，永磁体会永久丧失磁性，这是一个在高速连续运转的轴向磁通电机迫切需要的棘手问题。现在成熟的轮毂电机一般用高压冷却液或者高压冷空气来达到降低电机整体温升的目标，但这种方案机构复杂，成本高，可靠性差，容易出现故障。

电机发热主要是由零部件之间的摩擦和线圈发热形成的，而永磁体本身并不会发热或发热极小，永磁体本身却是会因为高温而消磁，也就是说轴向电机中实质上需要进行散热的部位是线圈组而不是整个电机，仅仅因为永磁体和线圈组临近布置才会导致线圈组产生的热量通过辐射和空气对流的方式将热量传递至永磁体上才会导致永磁体过热。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种隔热分区式电机，防止线圈组的热量过多传递至永磁体上。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：

一种隔热分区式电机，包括电机轴、永磁体组和线圈组，所述永磁体组和线圈组间隔布置，所述永磁体组和线圈组之间设置有隔热材料制成的隔热结构。

上述方案中由于电机内的主要发热源是线圈组，因此只要做好永磁体与线圈组的隔热便能防止其温度过高，所以将隔热结构设置在永磁体组和线圈组之间便能有效防止线圈组上的热量过多传递至永磁体上造成消磁。同时上述方案中的电机主要应用于轴向电机。这样定子与转子完全物理隔断，产生的热量不会相互对流传导，同时线圈组可以单独进行冷却，降低需要冷却的部位的体积和冷却难度，节约成本。另外本申请中还将永磁体组和线圈组进行单独封装，取消了原有的电机壳体，使得线圈组上的换热壳能够直接开放显露在空气中，这样外界气流便能直接吹拂换热壳进行线圈组的散热

作为优选，所述永磁体组为同轴固定设置在电机轴上的圆柱形结构，所述线圈组为同轴设置在永磁体组周向的筒状结构。

作为优选，所述永磁体组和线圈组均为同轴套设在电机轴上的圆柱状结构，所述永磁体组和线圈组在电机轴的轴向上间隔布置。

作为优选，所述永磁体组设置有至少两个，所述线圈组设置有至少一个，每个所述线圈组设置在两个永磁体组之间，所述永磁体组数量-1＝线圈组数量。

作为优选，所述隔热结构为扣设在永磁体组外表面上的隔热罩，所述隔热罩包括套设在电机轴上的圆环板，所述圆环板的外沿设置有环形翻边，所述永磁体组的周壁与环形翻边构成过盈配合或粘接配合。

作为优选，所述线圈组的外表面包覆有导热材料制成的换热壳。

作为优选，所述换热壳和隔热罩开放显露式布置。

作为优选，所述线圈组为电机的定子，所述永磁体组为转子，所述换热壳上设置有散热单元。

作为优选，所述换热壳为空心圆柱状，所述线圈组为在换热壳内叠合布置的PCB印刷电路板。

作为优选，两个所述永磁体组的隔热罩的周向分别均匀间隔布置有多个连接耳，两个所述永磁体组上的连接耳在周向上一一对应，对应布置的两个连接耳通过螺栓连接。

附图说明

图1为本实用新型立体结构示意图；

图2为本实用新型剖视图；

图3为本实用新型作为螺旋桨电机的安装示意图；

图4为本实用新型作为轮毂电机的安装示意图；

附图标记说明：10、电机轴；20、永磁体组；21、隔热罩；22、连接耳；23、螺栓；30、线圈组；31、换热壳。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“底部”、“外壁”、“前后”等指示的方位或位置关系为基于附图状态所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

一种隔热分区式电机，包括电机轴10、永磁体组20和线圈组30，所述永磁体组20和线圈组30间隔布置，所述永磁体组20和线圈组30之间设置有隔热材料制成的隔热结构。

上述方案中由于电机内的主要发热源是线圈组30，因此只要做好永磁体20与线圈组30的隔热便能防止其温度过高，所以将隔热结构设置在永磁体组20和线圈组30之间便能有效防止线圈组上的热量过多传递至永磁体上造成消磁。同时上述方案中的电机主要应用于轴向电机。这样定子与转子完全物理隔断，产生的热量不会相互对流传导，同时线圈组30可以单独进行冷却，降低需要冷却的部位的体积和冷却难度，节约成本。本申请中的方案适用于轮毂电机，飞行汽车轮毂电机，垂直起降飞行汽车螺旋桨电机，垂直起降飞机的螺旋桨电机，用PCB组合板做定子减轻70％以上重量，薄片永磁体作为转子。为了减轻整体重量，永磁体框架可以碳纤维来制造。

作为优选，所述永磁体组20为同轴固定设置在电机轴10上的圆柱形结构，所述线圈组30为同轴设置在永磁体组20周向的筒状结构。即电机为径向电机。

作为优选，所述永磁体组20和线圈组30均为同轴套设在电机轴10上的圆柱状结构，所述永磁体组20和线圈组30在电机轴的轴向上间隔布置。即电机为轴向电机。

作为优选，所述隔热结构为扣设在永磁体组20外表面上的隔热罩21，所述隔热罩21包括套设在电机轴10上的圆环板，所述圆环板的外沿设置有环形翻边，所述永磁体组20的周壁与环形翻边构成过盈配合或粘接配合。通过隔热罩21可以完全封闭永磁体组20与线圈组30之间的空间，避免空气对流，防止线圈组30处的热空气到达永磁体组20处。

作为优选，所述线圈组30的外表面包覆有导热材料制成的换热壳31。换热壳31可以进一步隔绝线圈组30，并通过换热壳31对线圈组30进行散热。

作为优选，所述换热壳31和隔热罩21开放显露式布置。由于换热壳31和隔热罩21的设置已经将永磁体组20和线圈组30进行了单独的封装，这样便能取消原有的电机壳体，使得线圈组上的换热壳能够直接开放显露在空气中，这样外界气流便能直接吹拂换热壳进行线圈组的散热。

作为优选，所述线圈组30为电机的定子，所述永磁体组20为转子，所述换热壳31上设置有散热单元。由于永磁体组20无需散热，因此将其作为转子，作为定子的线圈组30相对固定便于布置散热单元。

作为优选，所述散热单元包括布置在换热壳31上的液冷管路。线圈组30包括用于套接在电机轴10上的线圈安装板，所述线圈安装板的板面位于电机轴10的径向位置，所述线圈安装板设置有多个，多个所述线圈安装板沿电机轴10轴向依次叠合，所述线圈安装板包括位于其中部用于连接电机轴10的套环，所述套环外周部均匀间隔布置有多个扇形板，单个所述线圈安装板上相邻的扇形板之间的间隔区域构成散热区，所述扇形板上铺设有线圈组30，相邻的所述线圈安装板上的线圈组30与散热区相对布置。其中线圈安装板优选为三层。相对布置指的是线圈组30与散热区在电机轴10的轴向上对应布置且在周向上的位置相同，使得线圈组30能够显露在散热区，相邻的线圈安装板上的线圈组30的位置与散热区相同，线圈组30的一侧面显露在散热区内。叠合后的线圈安装板依然存在散热区，散热区是一块扇形的空腔区，线圈组30与散热区相对，这样线圈组30产生的热量便能直接传递至散热区进行散热，防止热量集中造成局部发热影响线圈的电学性能。另外可以在散热区内布置液冷单元以进一步提升散热。

作为优选，所述散热单元包括向换热壳31上吹送气流的风扇结构。利用现有的风冷结构提升散热。

作为优选，所述换热壳31为空心圆柱状，所述线圈组30为在换热壳31内叠合布置的PCB印刷电路板。PCB印刷电路重量只有矽钢片和漆包线的10％到20％、价格大大降低、几乎没有金属铁芯的涡流损失、容易大规模生产制造。而本申请中也解决了PCB印刷电路容易发热的问题。

作为优选，所述永磁体组20设置有至少两个，所述线圈组30设置有至少一个，每个所述线圈组30设置在两个永磁体组20之间，所述永磁体组20数量-1＝线圈组30数量。本申请作为轮毂电机时可以将定子居中放置，两个转子直接与轮毂相连减少扭矩传递路径提升传递效率。一组定子对称布置二个转子，组合方式为定子组数+1＝转子组数。其中定子和转子的位置和数量可以对调，也就是永磁体组20数量＝线圈组30数量-1。

作为优选，两个所述永磁体组20的隔热罩21的周向分别均匀间隔布置有多个连接耳22，两个所述永磁体组20上的连接耳22在周向上一一对应，对应布置的两个连接耳22通过螺栓23连接。由于两个永磁体组20均为转子，为保证两个转子转动的同步性因此将两个永磁体组20直接刚性连接。

为了更好的增加提升飞行螺旋桨的推进效果，可以在同一中心轴上设置二套反向旋转电机，使叶片产生相反方向的旋转，据试验数据可以提升6％到16％的有效功率，电线从中心轴孔导出，不会产生缠绕现象。

虽然本申请公开披露如上，但本申请公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本申请公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种隔热分区式电机，包括电机轴(10)、永磁体组(20)和线圈组(30)，所述永磁体组(20)和线圈组(30)间隔布置，其特征在于：所述永磁体组(20)和线圈组(30)之间设置有隔热材料制成的隔热结构。

2.根据权利要求1所述的一种隔热分区式电机，其特征在于：所述永磁体组(20)为同轴固定设置在电机轴(10)上的圆柱形结构，所述线圈组(30)为同轴设置在永磁体组(20)周向的筒状结构。

3.根据权利要求1所述的一种隔热分区式电机，其特征在于：所述永磁体组(20)和线圈组(30)均为同轴套设在电机轴(10)上的圆柱状结构，所述永磁体组(20)和线圈组(30)在电机轴的轴向上间隔布置。

4.根据权利要求3所述的一种隔热分区式电机，其特征在于：所述永磁体组(20)设置有至少两个，所述线圈组(30)设置有至少一个，每个所述线圈组(30)设置在两个永磁体组(20)之间，所述永磁体组(20)数量-1＝线圈组(30)数量。

5.根据权利要求4所述的一种隔热分区式电机，其特征在于：所述隔热结构为扣设在永磁体组(20)外表面上的隔热罩(21)，所述隔热罩(21)包括套设在电机轴(10)上的圆环板，所述圆环板的外沿设置有环形翻边，所述永磁体组(20)的周壁与环形翻边构成过盈配合或粘接配合。

6.根据权利要求3或4或5所述的一种隔热分区式电机，其特征在于：所述线圈组(30)的外表面包覆有导热材料制成的换热壳(31)。

7.根据权利要求6所述的一种隔热分区式电机，其特征在于：所述换热壳(31)和隔热罩(21)开放显露式布置。

8.根据权利要求6所述的一种隔热分区式电机，其特征在于：所述线圈组(30)为电机的定子，所述永磁体组(20)为转子，所述换热壳(31)上设置有散热单元。

9.根据权利要求7所述的一种隔热分区式电机，其特征在于：所述换热壳(31)为空心圆柱状，所述线圈组(30)为在换热壳(31)内叠合布置的PCB印刷电路板。

10.根据权利要求5所述的一种隔热分区式电机，其特征在于：两个所述永磁体组(20)的隔热罩(21)的周向分别均匀间隔布置有多个连接耳(22)，两个所述永磁体组(20)上的连接耳(22)在周向上一一对应，对应布置的两个连接耳(22)通过螺栓(23)连接。

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