WO2023092963A1 - 一种外转子电机 - Google Patents

Abstract

一种外转子电机，包括：转子组件、定子组件及控制组件，转子组件的外周设置第一风道，第一风道内设置通风组件，定子组件的外周设置第二风道，控制组件的外周设置第三风道，第一风道、第二风道及第三风道相互连通，转子组件套装于定子组件外，控制组件与定子组件连接。通过在第一风道内设置通风组件，使第一风道内产生气流，并在转子组件的外周设置第一风道、定子组件的外周设置第二风道、控制组件的外周设置第三风道，第一风道、第二风道和第三风道相互连通，使第一风道内产生的气流可流入第二风道和第三风道内，以带走定子组件、转子组件和控制组件产生的热量，相对于辐射散热的散热效率更高，针对性更强。

Description

— 种外转 子电机 本 申请要 求于 2021 年 11 月 24 日提交 中国专 利局 、 申请号 为 202111407334.7、 发明名称为 “一种外转子电机” 的中国专 利申请 的优先权, 其全 部内容通 过引用 结合在 本申请中 。 技术 领域 本发 明涉及 电机散热 技术领域 ， 更具体地说， 涉及一种外转子 电机。 背景 技术 电机 绕组及驱 动控制 器功率器 件发热 问题一直 是电机 的关键控 制点之 一， 比如永磁体温度 过高， 会导致磁 性降低 ， 而磁性能降低会 增大绕 组电 流， 提高绕组温升， 从而降低电机运 行效率 ； 漆包线温度过 高， 会导致匝 间短 路， 可靠性降低 ； 同时功率器件 温度过 高， 会导致输出 电流降低 ， 降 低 电机负载 能力， 或产生过热 保护， 电机停转。 现有 散热方 式通过在 控制盒上 布上密 集的散热 筋， 散热筋与 空气通过 热辐 射传递 热量， 可通过增 大散热面 积来提 高散热效 率。 控制盒与空 气通 过热 辐射散 热， 散热效率比较 低， 功率器件主 要的热 量 （模块热量） 必先 通过 热传导 到每个筋 处， 这样热量分 布不均 匀， 影响散热的及 时性以及 散 热针 对性不 强。 综上 所述， 如何解决 现有散 热方式散 热效率低 的问题 ， 是目前本领域 技术 人员亟待 解决的 问题。 发明 内容 有鉴 于此， 本发明的目的是提 供一种 外转子 电机， 相对于辐射 散热的 散热 效率更 高， 针对性更强 。 为 了实现上述 目的， 本发明提供如下技 术方案 ： 一种 外转子 电机， 包括： 转子组件、 定子组件及控制 组件， 所述转子 组件 的外周设 置第一 风道， 所述第一 风道内设 置通风 组件， 所述定子 组件 的外 周设置 第二风道 ，所述控制 组件的外 周设置 第三风道 ， 所述第一风道、 所述 第二风道 及所述 第三风道 相互连 通， 所述转子组 件套装 于所述定 子组 件外 ， 所述控制组件 与所述 定子组件 连接。 优选 地， 所述转子组 件包括转 子外壳 、 转轴及若干磁 瓦， 所述转轴设 置于 所述转 子外壳 中且与所述 转子外 壳同轴设 置， 所有所述磁 瓦沿转 子外 壳的 内壁周 向排列设 置， 所述第一风道 设置于 所述转子 外壳的 外周。 优选 地， 所述通风组 件包括设 置于所 述第一风 道内的 散热扇及 设置于 所述 散热扇 两侧的第 一法兰 ， 所述散热扇与所 述第一 法兰固 定连接， 两个 所述 第一法 兰均设置 第一通风 孔， 远离所述 定子组件 的第一 法兰与所 述散 热扇 之间设 置预设间 距。 优选 地， 所述转轴的 外周套装 转子风 扇。 优选 地， 所述定子组 件包括底 座、 定子铁芯及 定子绕 组， 所述定子绕 组绕 在所述 定子铁芯 上， 所述定子绕 组设置 于所述底 座上， 所述定子铁芯 轴 向的上部和 下部均 设置绝缘 骨架，所述第 二风道设 置于所 述底座的 外周。 优选 地， 所述底座包 括第二 法兰及设 置于所述 第二法 兰一侧 的轴筒， 所述 轴筒与 所述第二 法兰同轴 设置， 所述第二风道为 设置于 所述第二 法兰 的 第二通风 孔。 优选 地， 所述第二法 兰朝向所 述通风 组件的一 侧设置 若干凸起 的第一 散热 筋。 优选 地， 所述控制组 件包括控 制盒、 控制盒盖板、 格兰头及 电路板组 件， 所述控制盒盖板 设置于所 述控制 盒的一侧 ， 所述格兰头设 置于所 述控 制盒 盖板上 ， 所述电路板组件 设置于 所述控制 盒内， 所述格兰头与所 述电 路板 组件信 号连接， 所述第三风道设 置于所述 控制盒 的外周。 优选 地， 所述电路板 组件包括 控制板 、 通讯板、 电感及功率模 块， 所 述控 制板与 所述通讯 板连接 ， 所述电感及所 述功率模 块均设 置于所述 控制 板上 ， 所述格兰头与 所述通讯 板信号 连接。 优选 地， 所述第三风 道包括设 置于所 述控制盒 外周的 腔体， 所述腔体 的两 端分别设 置第三 通风孔。 本 申请所提供 的外转 子电机通 过在第 一风道 内设置通 风组件 ， 使第一 风道 内产生 气流， 并在转子 组件的外 周设置 第一风道 、 定子组件的外 周设 置 第二风道 、 控制组件的外 周设置 第三风道 ， 第一风道、 第二风道和 第三 风道 相互连 通， 使第一风道 内产生的 气流可 流入第二 风道和 第三风道 内， 以 带走定子 组件、 转子组件和 控制组 件产生 的热量， 相对于辐射散热 的散 热效 率更高 ， 针对性更强。 附 图说明 为 了更清楚地 说明本 发明实 施例或现 有技术 中的技术 方案， 下面将对 实施 例或现 有技术描 述中所 需要使 用的附图作 简单地 介绍， 显而易见地， 下 面描述中 的附图仅 仅是本 发明的实 施例，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 ， 还可以根据提 供的附 图获得其 他的附 图。 图 1为本发明所 提供的 外转子 电机的截 面图； 图 2为图 1中 X处的放 大图； 图 3为本发明所 提供的 转子组件 的截面 图； 图 4为本发明所 提供的 定子组件 的截面 图； 图 5为本发明所 提供的 控制组件 的截面 图； 图 6为本发明所 提供的 外转子 电机的爆 炸图； 图 7为本发明所 提供的 外转子 电机的组 装图； 图 8为本发明所 提供的 弧形扇叶 的散热 扇的轴测 图； 图 9为本发明所 提供的 直叶形扇 叶的散 热扇的轴 测图； 图 10为本发明所 提供的控 制盒的 局部放 大图。 图 1-10中：

1一第三风道、 2 -控制盒、 3 -功率模块、 4 -控制板、 5 -底座、 6 -第二风道、 7 -散热扇、 8 -磁瓦、 9 -转子外壳、 10-转子风扇、 11-转轴、 12 -第一法兰、 13- 绝缘 骨架、 14 -定子铁芯、 15 -绕组、 16 -电感、 17 -通讯板、 18 -控制盒盖板、 19 -格兰头、 20-电路板组件、 21 -风扇内壁、 22 -弧形扇叶、 23 -风扇外壁、 24 -直叶形扇叶、 25 -第二散热筋。 具体 实施方 式 下面 将结合 本发明实 施例中的 附图， 对本发明实施例 中的技术 方案进 行清 楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例 仅仅是 本发明一 部分实 施例， 而不 是全部 的实施例 。 基于本发明 中的实施例 ， 本领域普通技 术人 员在没 有做 出创造 性劳动前 提下所获 得的所 有其他 实施例， 都属于本发明保 护的 范 围。 本发 明的核心 是提供 一种外转 子电机 ， 相对于辐射散 热的散 热效率更 高， 针对性更强。 请参 考图 1〜 10, —种外转子电机， 包括： 转子组件、 定子组件及控制 组件 ， 转子组件的外 周设置 第一风道 ， 第一风道内设 置通风 组件， 定子组 件的 外周设 置第二风 道 6, 控制组件的 外周设置 第三风道 1 , 第一风道、 第 二风 道 6及第三 风道 1相互连通 ， 转子组件套装 于定子组 件外， 控制组件 与定 子组件连 接。 需要 说明的是 ， 转子组件、 定子组件及控制组 件依次 排列安装 ， 转子 组件 和控制 组件分别 设置于 定子组件 的两侧 ， 转子组件套装于 定子组件 的 部分 外周。 控制组件 与外部 电路连接 时， 将电信号传 输至定子 组件， 定子 组件 产生磁 场后， 驱动转子组 件转动 。 第一 风道、 第二风道 6和第三风 道 1相互连通， 第一风道内的通风 组 件工 作时， 会在第一 风道内产 生气流 ， 气流可依次进 入第二风 道 6和第 三 风道 l o 通风组件产生的 气流方 向可根据 实际应 用情况进 行设置， 第一风 道、 第二风道 6和第三 风道 1的具体结构 也可以根 据实际 应用情况 进行设 置。 本 申请所提供 的外转 子电机通 过在第 一风道 内设置通 风组件 ， 使第一 风道 内产生 气流， 并在转子 组件的外 周设置 第一风道 、 定子组件的外 周设 置 第二风道 6、 控制组件的外周 设置第 三风道 1 , 第一风道、 第二风道 6 和 第三风道 1相互连通 ， 使第一风道内 产生的 气流可流 入第二风 道 6和第 三风 道 1内， 以带走定子组件 、 转子组件和控 制组件产 生的热量 ， 相对于 辐射 散热的散 热效率 更高， 针对性更 强。 在上 述实施例 的基础 上， 作为进一步 的优选 ， 转子组件包括转 子外壳 9、 转轴 11及若干磁 瓦 8, 转轴 11设置于转子外 壳 9中且与转 子外壳 9同 轴设 置， 所有磁瓦 8沿转子外 壳 9的内壁 周向排列 设置， 第一风道设置于 转子 外壳 9的外周。 转子外壳 9为圆柱形 的筒体， 一端为开口， 另一端封 口且 在封口 的中心设 置轴孔 ，转轴 11沿轴孔 穿过插入 电机内部 。所有磁 瓦 8 均贴合 于转子外 壳 9的 内壁设置 ， 所有磁瓦 8可产 生磁场 ， 与定子组件 产生 的磁场相 互作用 ， 带动转子外壳 9和转 轴 11转动。转子 外壳 9内产生 的热 量传递至 转子外 壳 9壁上 ， 将第一风道设置 于转子外 壳 9的外 周可带 走转 子外壳 9壁的热量 ，从而达到散 热的效 果，针对转 子外壳 9进行散热 ， 散热 效率高 。 在上 述实施例 的基础 上， 作为进一步 的优选， 通风组件包括设 置于第 一风 道内的散 热扇 7及设置于散 热扇 7两侧的第一 法兰 12, 散热扇 7与第 一法 兰 12固定连 接， 两个第一法 兰 12均设置第一通 风孔， 远离定子 组件 的第 一法兰 12与散热扇 7之间设置 预设间距 。 第一 法兰 12用于将散热扇 7固定在转 子外 壳 9的外周 ，转子组件及散 热扇 7、 第一法兰 12同步转动 。 散热扇 7可选用轴 流风扇， 当转子组件转 动时 ， 轴流风扇转动 可在转子 组件的 外周形成 轴向气 流。 由于散热扇 7、 转子 组件和 第一法兰 12都属于转 动元件 ， 定子组件为静止元 件， 因此这些 结构 件之间必 须存在 一定的 间隙。 以气流沿 定子组件 流向转子 组件为例 ， 进风 口为散 热相对侧 定子组件 背侧的 第一法兰 12和散热扇 7之间的 空隙， 这个 间隙越 大越好， 可通过调整上述 第一法兰 12的位置调 整间隙 大小。 关于 轴流风扇 组件的 结构形式 ， 在上述实施例 的基础上 ， 作为进一步 的优 选， 散热扇 7包括风 扇内壁 21、 扇叶及风扇外壁 23, 扇叶的外侧与 风 扇外 壁 23的内周 面连接 ， 扇叶的内侧与 风扇内壁 21的外周 面连接。 风扇 扇叶 为弯曲 的弧形扇 叶 22或直 叶形扇 叶 24, 通过实验结果可知 ， 弯曲的 弧形 扇叶 22的性能要比 直叶形扇 叶 24的性 能好，直叶形扇 叶 24对转向 无 要求 ， 可正转也可反 转， 适应性更强 。 由于 转子外壳 9安装在 定子组件 上后， 为了提升防水防 尘性， 使转子 外壳 9内为密封 性较强 的腔体 ， 为了保证散热的 均匀性 ， 在上述实施例 的 基础 上， 作为进一步 的优选， 转轴 11 的外周套装转子 风扇 10, 转子风扇 10转 动时， 可扰乱转子外壳 9内部气流 的流动 ， 使热量分散的更 加均匀 ， 提升 散热效 率。 在上 述实施例 的基础 上， 作为进一步 的优选 ， 定子组件包括底 座 5、 定子 铁芯 14及定子绕组 15 , 定子绕组 15绕在定子 铁芯 14上， 定子绕组 15 设置于底 座 5上， 定子铁芯 14轴向的上 部和下 部均设置 绝缘骨 架 13, 第二 风道 6设置于底座 5的外周 。 绝缘骨架 13可保证 定子铁 芯 14与转子 外壳 9之间、 定子铁芯 14与底座 5之间的绝缘 性能， 提升安全 性。 为 了简化底座 5的结构 ，在上述实施 例的基础 上，作为进 一步的 优选， 底座 5包括第 二法兰及 设置于 第二法兰 一侧的轴 筒， 轴筒与第二 法兰同 轴 设置 ， 第二风道 6为设置 于第二法 兰的第二 通风孔 。转轴 11可转动的插装 于轴 筒中第 二法兰设 置于轴 筒的一端 ， 第二通风孔正 对第一 风道， 第二通 风孔 的数量和 大小可 根据实 际散热情 况设置 。 优选 地， 第二法兰的 外沿设置 弧形的 防泄漏元 件， 防泄漏元件 处于散 热扇 7的外侧 。 防泄漏元件为弧 形板状 ， 防泄漏元件的 形状与散 热扇 7的 外周 形状相 契合， 弧度一致 ， 防泄漏元件设置 于散热 扇 7的外侧 ， 防泄漏 元件 与散热扇 7之间具 有径向 间隙， 径向间隙越 小， 效率越高。 本实 施例的 防泄漏元 件采用半 包轴流 风扇组件 的结构 形式， 具有集流 器的 功能， 大大减少了径向 泄露损失 。 此外， 结构简单， 占用空间小 ， 便 于加 工和安装 。 在上 述实施例 的基础 上， 作为进一步 的优选 ， 第二法兰朝向通 风组件 的一 侧设置 若干凸起 的第一散 热筋。 第一 散热筋 沿定子法 兰朝向轴 流风扇 组件凸起 ， 转子组件转动 时， 定 子组 件的绕 组 15会发热 产生热量 ， 通过热传导传递 到第一散 热筋， 此时轴 流风 扇组件转 动吸风 ， 流体从转子法 兰与轴 流风扇组 件之间 的风道进 口流 入， 从轴流风扇组件 与第一散 热筋之 间的风道 出口流 出， 通过对流换 热带 走相 应定子 组件热量 。 轴流风扇组件 与定子 法兰之 间具有轴 向间隙， 轴向 间隙 设置尽量 小时， 可增大定子法兰 的第一散 热筋高度 ， 提高散热能 力。 定子 组件和转 子组件 为轴向拼 装， 为了提升 定子组件 与转子组 件之间 的密 封性， 在上述实 施例的基 础上， 作为进一步的优 选， 定子法兰朝 向轴 流风 扇组件 的侧面设 置环形 的安装槽 。 转子组件的端 部为环 形结构， 转子 组件 插装于环 形的安 装槽中， 可以提升防水防 尘性能 。 在上 述实施例 的基础 上， 作为进一步的 优选， 控制组件 包括控制盒 2、 控制 盒盖板 18、格兰头 19及电路板 组件 20,控制盒盖板 18设置于控 制盒 2 的一侧， 格兰头 19设置于控制 盒盖板 18上， 电路板组件 20设置于控制 盒 2内， 格兰头 19与电路 板组件 20信号连接 ， 第三风道 1设置 于控制盒 2 的外周 。 控制盒 2内设置 内腔， 电路板组件 20与格 兰头 19连接， 格兰 头 19可与外部 电路连接 以传输 电信号。 控制盒 2内的电路 板组件 20会产 生热 量， 热量传导到 控制盒 2的侧壁， 由于第三风道 1设置于控制 盒 2的 外周 ， 可以带走控制 盒 2的侧 壁的热量 ， 以进行有针对 性的散 热， 提升散 热的 均匀性 。 控制盒 2的外表还设 置第二 散热筋 25, 以进一步提升控 制盒 2 的散热性 。 在上 述实施例 的基础 上，作为进 一步的优 选， 电路板组件 20包括控制 板 4、 通讯板 17、 电感 16及功率模块 3 , 控制板 4与通讯板 17连接， 电 感 16及功率模块 3均设置于控 制板 4上,格兰头 19与通讯板 17信号连接。 控制 板 4水平设 置于控 制盒 2内， 通讯板 17竖直设置 于控制板 4的一侧 ， 电感 16及功率模 块 3设置 在控制板 4上以传输 信号， 通讯板 17可接收外 部 电信号， 并传输至控制板 4上， 控制板 4对向 定子组件 发送信号 ， 使定 子组 件产生磁 场。 在上 述实施例 的基础 上， 作为进一步 的优选， 第三风道 1包括设 置于 控制 盒 2外周 的腔体 ， 腔体的两端分别 设置第三 通风孔 。 腔体朝向第二 法 兰的 一侧的 第三通风 孔正对 第二法兰 的第二通 风孔， 以提升气流传输 的通 畅性 ， 提升散热效率 。 本说 明书中各 个实施 例采用递 进的方 式描述， 每个实施例重 点说明的 都是 与其他 实施例的 不同之处 ， 各个实施例之 间相同 相似部分 互相参 见即 可。 以上 对本发 明所提供 的外转子 电机进 行了详细 介绍。 本文中应用了具 体个 例对本 发明的原 理及实 施方式进 行了阐述 ， 以上实施例 的说明只 是用 于帮 助理解 本发明的 方法及其 核心思 想。 应当指出， 对于本技术领域 的普 通技 术人员 来说， 在不脱离 本发明原 理的前提 下， 还可以对 本发明进 行若 干改进 和修饰 ， 这些改进和修 饰也落入 本发明权 利要求 的保护 范围内

Claims

权 利 要 求

1、 一种外转子 电机， 其特征在于 ， 包括： 转子组件、 定子组件及控制 组件 ， 所述转子组件的外 周设置 第一风道 ，所述第一 风道内设 置通风 组件， 所述 定子组件 的外周 设置第二 风道 （6）, 所述控制组件的外周设 置第三 风 道 （1）, 所述第一风道、 所述第二风道 （6） 及所述第三风道 （1） 相互连 通， 所述转子组件套 装于所 述定子组 件外， 所述控制 组件与 所述定子 组件 连接 。

2、根据 权利要求 1所述的 外转子电 机， 其特征在于， 所述转子组 件包 括转 子外壳 （9）、 转轴 （11） 及若干磁瓦 （8）, 所述转轴 （11） 设置于所 述转 子外壳 （9） 中且与所述转子外壳 （9） 同轴设置， 所有所述磁瓦 （8） 沿转 子外壳 （9）的内壁周向排列设 置， 所述第一风道 设置于所 述转子 外壳

（9） 的外周。

3、根据 权利要求 2所述的 外转子电 机， 其特征在于， 所述通风组 件包 括设 置于所 述第一风 道内的散 热扇 （7） 及设置于所述散热扇 （7） 两侧的 第一 法兰 （12）, 所述散热扇 （7） 与所述第一法兰 （12） 固定连接， 两个 所述 第一法 兰（12）均设置第一通 风孔，远离所 述定子组 件的第 一法兰 （12） 与所 述散热扇 （7） 之间设置预设间距 。

4、 根据权利要 求 2所述 的外转子 电机， 其特征在 于， 所述转轴 （11） 的外 周套装转 子风扇 （10）。

5、根据 权利要求 1至 4任意一 项所述 的外转子 电机， 其特征在于 ， 所 述定 子组件 包括底座 （5）、 定子铁芯 （14） 及定子绕组 （15）, 所述定子绕 组 （15） 绕在所述定子铁芯 （14） 上， 所述定子绕组 （15） 设置于所述底 座 （5） 上， 所述定子铁芯 （14） 轴向的上部和下部均设置绝缘 骨架 （13）, 所述 第二风道 （6） 设置于所述底座 （5） 的外周。

6、 根据权利要 求 5所述 的外转子 电机， 其特征在于， 所述底座 （5） 包括 第二法 兰及设置 于所述 第二法兰 一侧的轴 筒， 所述轴筒 与所述第 二法 兰 同轴设置 ， 所述第二风道 （6） 为设置于所述第二法 兰的第二 通风孔 。

7、根据 权利要求 1所述的 外转子电 机， 其特征在于， 所述控制组 件包 括控 制盒 （2）、 控制盒盖板 （18）、 格兰头 （19） 及电路板组件 （20）, 所 述控 制盒盖板 （18） 设置于所述控制盒 （2） 的一侧， 所述格兰头 （19） 设 置于 所述控 制盒盖板 （18） 上， 所述电路板组件 （20） 设置于所述控制盒 （2） 内， 所述格兰头 （19） 与所述电路板组件 （20） 信号连接， 所述第三 风道 （1） 设置于所述控制盒 （2） 的外周。

8、根据权 利要求 7所述的外 转子电 机， 其特征在于， 所述电路板 组件

（20） 包括控制板 （4）、 通讯板 （17）、 电感 （16） 及功率模块 （3）, 所述 控制 板 （4）与所述通讯板 （17）连接， 所述电感 （16）及所述功率模块 （3） 均设 置于所述 控制板 （4） 上， 所述格兰头 （19） 与所述通讯板 （17） 信号 连接 。

9、根据权利 要求 8所述的外转 子电机 ，其特征在于 ，所述第三风道 （1） 包括 设置于所 述控制 盒 （2）外周的腔体， 所述腔体的 两端分别 设置第三 通 风孔 。