CN219227376U - 一种可实现转子自冷却的永磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种可实现转子自冷却的永磁同步电机，包括水冷机壳、永磁体组件、转轴和定子，水冷机壳为具有气冷通道的换热器，转轴的中部的外表面上加工有至少一条螺旋形的螺旋槽，永磁体组件共转动地套接在转轴的设有螺旋槽的一段外，永磁体组件和所述螺旋槽围合形成能供气体流通的螺旋形的螺旋通道，永磁体组件的两端分别设有第一端部通道和第二端部通道，螺旋通道的两端分别连通第一端部通道和第二端部通道，气冷通道的两端分别连通第一端部通道和第二端部通道。本实用新型能够对永磁同步高速电机转子进行自冷却，克服了现有永磁同步高速电机转子因散热困难导致的永磁体退磁、碳纤维套失效等问题。

Description

一种可实现转子自冷却的永磁同步电机

技术领域

本实用新型电机冷却技术领域，具体为一种可实现转子自冷却的永磁同步电机。

背景技术

永磁同步高速电机因转速高、功率密度大、体积小、高效节能等优点，受到广泛关注和推广应用。但因为其大功率密度、小体积造成电机的散热设计成为难点，其中又以转子的散热设计最为困难。转子上的永磁体抗拉强度低，为避免因高转速时离心力的作用而径向移动，永磁体外表面需采用保护套箍紧，为减小转子涡流损耗一般采用碳纤维套，而碳纤维套导热性差，这就容易导致永磁同步高速电机转子因散热困难导致的磁钢退磁、碳纤维套失效问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是提供种一种可实现转子自冷却的永磁同步电机，能够对永磁同步高速电机转子进行自冷却，依靠转轴的转动实现搅风，形成驱动气体流通的动力，螺旋形的螺旋通道增加了气体和转轴的接触面积，提高了冷却效率，所述螺旋通道设在转子转轴上，结构简单、紧凑、加工简单、成本低，克服了现有永磁同步高速电机转子因散热困难导致的永磁体退磁、碳纤维套失效等问题。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种可实现转子自冷却的永磁同步电机，包括水冷机壳、永磁体组件、转轴和定子，水冷机壳为具有气冷通道的换热器，转轴的中部的外表面上加工有至少一条螺旋形的螺旋槽，永磁体组件共转动地套接在转轴的设有螺旋槽的一段外，永磁体组件和所述螺旋槽围合形成能供气体流通的螺旋形的螺旋通道，永磁体组件的两端分别设有第一端部通道和第二端部通道，螺旋通道的两端分别连通第一端部通道和第二端部通道，气冷通道的两端分别连通第一端部通道和第二端部通道。

作为上述技术方案的进一步改进：

设有两条螺旋槽，两条螺旋槽的旋向相同、螺距相同。

两条螺旋槽分别形成的两条螺旋通道同一端的两个开口呈180°布置、另一端的两个开口也呈180°布置。

永磁体组件包括永磁体、钢套和碳纤维套，钢套套接在转轴的设有螺旋槽的一段外，永磁体粘接在钢套外表面，碳纤维套套接在永磁体外。

钢套和转轴过盈配合。

钢套和转轴过盈配合的连接处不位于所述螺旋槽内。

水冷机壳为间壁式换热器，包括气冷通道和水冷通道，气冷通道中流过的气体和水冷通道中流过的流体可进行热量交换。

第一端部通道和第二端部通道为所述电机壳体内部的腔室。

本实用新型的有益效果是：能够对永磁同步高速电机转子进行自冷却，依靠转轴的转动实现搅风，形成驱动气体流通的动力，螺旋形的螺旋通道增加了气体和转轴的接触面积，提高了冷却效率，所述螺旋通道设在转子转轴上，结构简单、紧凑、加工简单、成本低，克服了现有永磁同步高速电机转子因散热困难导致的永磁体退磁、碳纤维套失效等问题。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

一种可实现转子自冷却的永磁同步电机，如图1所示，包括水冷机壳、永磁体组件2、转轴3和定子4。

定子4位于所述电机壳体内，转轴3可转动地安装在电机壳体上，定子4围绕转轴3中心线布置。永磁体组件2共转动地安装在转轴3表面。

水冷机壳为间壁式换热器，包括气冷通道5和水冷通道，气冷通道5流过的气体和水冷通道流过的流体可进行热量交换。

永磁体组件2包括永磁体2-2、钢套2-3和碳纤维套2-1，钢套2-3套接在转轴3外，永磁体2-2粘接在钢套2-3外表面，碳纤维套2-1套接连接在永磁体2-2表面。

转轴3的中部一段表面上开设有螺旋槽，所述螺旋槽为双螺旋槽，即有两条螺旋槽，两条螺旋槽的旋向相同、螺距相同。设有双螺旋槽的转轴3的一段位于所述电机壳体内。

永磁体组件2固定连接在转轴3的表面，具体的，永磁体组件2连接在转轴3的设有螺旋槽的一段表面上，永磁体组件2包围转轴3设有螺旋槽的一段表面，永磁体组件2接触并连接在相邻螺旋槽之间，不占据所述螺旋槽的空间。永磁体组件2两端面不封堵螺旋槽的两端的开口。具体的，钢套2-3套接在转轴3的设有螺旋槽的一段表面上。

基于永磁体组件2的连接和布置方式，转轴3上的两条螺旋槽和永磁体组件2的钢套2-3围成两条螺旋通道7，且螺旋通道7两端开口可和外部连通。较佳的，两条螺旋通道7同一端的两个开口呈180°布置、另一端的两个开口也呈180°布置。

钢套2-3和转轴3的连接采用过盈配合。较佳的，钢套2-3采用转轴冷缩的方式过盈安装在转轴3上。钢套2-3接触并连接在相邻螺旋槽之间，不占据所述螺旋槽的空间，同时贴合转轴3表面，因此钢套2-3和螺旋通道7围合形成的螺旋形的螺旋通道7。

永磁体组件2一端端部和所述电机壳体一端之间的腔室为第一端部通道61，永磁体组件2另一端端部和所述电机壳体另一端之间的腔室为第二端部通道62。气冷通道5的两端分别连通第一端部通道61和第二端部通道62，螺旋通道7的两端分别连通第一端部通道61和第二端部通道62。如此形成一个循环连通的通道。

气冷通道5的气体流通方向和转轴3中心线方向平行。

基于上述结构，本实用新型的工作原理和过程为：转轴3高速运转时，会带动螺旋通道7同步转动，由于螺旋通道7的搅风作用，在所述电机壳体内部即电机的定转子腔室内会形成气体循环通道，如图1中的箭头所示：由于螺旋通道7的搅风作用，永磁体组件2一侧的第一端部通道61中的气体从永磁体组件2一侧的螺旋通道7的一端开口被吸入螺旋通道7，从螺旋通道7另一端的开口流出、进入永磁体组件2另一侧的第二端部通道62中，从第二端部通道62进入气冷通道5，最后从气冷通道5中流出进入第一端部通道61中。即气体依次经过第一端部通道61、螺旋通道7、第二端部通道62、气冷通道5、第一端部通道61，如此形成循环。其中，气体沿着螺旋通道7穿过转子并带走转子热量成为热空气，热空气进入气冷通道5后，热量通过管壁被水冷机壳内的冷却水带走，热空气转为冷空气再通过端部通道进入转子，如此循环，转子热量最终被冷却水带走，有效降低了转子温度。

双螺旋槽搅风形成的气路循环，也能将绕组端部热量带人气冷通道，对于绕组端部的散热也有促进效果。

最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本实用新型的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据本实用新型的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种可实现转子自冷却的永磁同步电机，其特征在于，包括水冷机壳、永磁体组件(2)、转轴(3)和定子(4)，水冷机壳为具有气冷通道(5)的换热器，转轴(3)的中部的外表面上加工有至少一条螺旋形的螺旋槽，永磁体组件(2)共转动地套接在转轴(3)的设有螺旋槽的一段外，永磁体组件(2)和所述螺旋槽围合形成能供气体流通的螺旋形的螺旋通道(7)，永磁体组件(2)的两端分别设有第一端部通道(61)和第二端部通道(62)，螺旋通道(7)的两端分别连通第一端部通道(61)和第二端部通道(62)，气冷通道(5)的两端分别连通第一端部通道(61)和第二端部通道(62)。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机，其特征在于：设有两条螺旋槽，两条螺旋槽的旋向相同、螺距相同。

3.根据权利要求2所述的永磁同步电机，其特征在于：两条螺旋槽分别形成的两条螺旋通道(7)同一端的两个开口呈180°布置、另一端的两个开口也呈180°布置。

4.根据权利要求1所述的永磁同步电机，其特征在于：永磁体组件(2)包括永磁体(2-2)、钢套(2-3)和碳纤维套(2-1)，钢套(2-3)套接在转轴(3)的设有螺旋槽的一段外，永磁体(2-2)粘接在钢套(2-3)外表面，碳纤维套(2-1)套接在永磁体(2-2)外。

5.根据权利要求4所述的永磁同步电机，其特征在于：钢套(2-3)和转轴(3)过盈配合。

6.根据权利要求5所述的永磁同步电机，其特征在于：钢套(2-3)和转轴(3)过盈配合的连接处不位于所述螺旋槽内。

7.根据权利要求1所述的永磁同步电机，其特征在于：水冷机壳为间壁式换热器，包括气冷通道(5)和水冷通道，气冷通道(5)中流过的气体和水冷通道中流过的流体可进行热量交换。

8.根据权利要求1所述的永磁同步电机，其特征在于：第一端部通道(61)和第二端部通道(62)为所述电机壳体内部的腔室。

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