軸和定子雙冷卻電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種軸和定子雙冷卻電機，定子鐵心固定安裝在主軸上，外轉子的進風端和出風端分別固定連接有各自的固定盤，進風端的固定盤上設有進風風道，定子外側面與轉子內(nèi)側面之間留有構成外散熱風道的環(huán)形縫隙，定子鐵心內(nèi)設有構成內(nèi)散熱風道的軸向通孔，主軸設有構成主軸散熱風道的主軸軸孔，主軸軸孔的進風端封堵，主軸軸孔的出風端內(nèi)設有引風機。本發(fā)明通過定子外側、定子內(nèi)和主軸內(nèi)設置的多個散熱風道進行強制風冷，有利于控制電機溫升，提高電機轉矩密度和扭矩輸出，特別適用于低速大扭矩電機。
【專利說明】軸和定子雙冷卻電機

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種定子鐵心和主軸上均設置強制冷卻結構的電機，特別適應于低速 外轉子大扭矩永磁同步電機以及基于這種電機的無齒輪起重機的起升機構。

【背景技術】
[0002] 永磁同步電動機以其效率高、功率密度大等優(yōu)點得到廣泛應用，在此基礎上發(fā)展 起來一種轉子在外、定子鐵心在內(nèi)的永磁同步電機，即外轉子永磁同步電機，相比于同體積 的傳統(tǒng)的內(nèi)轉子永磁同步電機，其定子鐵心直徑較小，定子鐵心繞組端部接線較短，節(jié)省銅 線，其轉子直徑較大，因此轉動力臂較大，非常適合應用于輸出大扭矩的場合，如起重機、電 動車等的相應電動部分。
[0003] 但同時也伴隨出現(xiàn)新的問題：定子鐵心自身的鐵損和定子鐵心上定子繞組的銅損 會產(chǎn)生大量的熱，這些熱是否能夠及時排出電機是影響電機溫升的關鍵之一?，F(xiàn)有技術下 電機內(nèi)部沒有專門的冷卻路徑，而且為了保持電機內(nèi)部的清潔，特別是避免定子鐵心和轉 子間氣隙被灰塵等雜質(zhì)污染，通常電機兩端設有端蓋（固定盤）或采用其他形式的封閉式結 構，因此電機的散熱特別是定子鐵心的散熱比較困難，非常容易導致電機溫升，從而制約電 機轉矩密度的提高，特別是對于低速大扭矩的外轉子永磁同步電機，由于產(chǎn)熱量大，散熱問 題就顯得尤為重要。
[0004] 目前永磁同步電機的散熱方式基本都采用表面自然冷卻或冷卻液冷卻，其中表面 自然冷卻方式一般為增大電機的散熱表面積，并在定子鐵心外部套上熱阻小、散熱效果好 的鋁制外殼，外殼表面設置散熱片，靠電機外殼表面的熱輻射和空氣自然流動獲得冷卻，不 加裝其他專門的冷卻裝置，這種散熱方式對于內(nèi)轉子電機較為有效，但對于外轉子電機，由 于鐵心、繞組、間隙、外殼等構成的徑向散熱通道過長，熱阻較大，散熱效果不夠理想，特別 是對于低速大扭矩電機而言，無法取得滿意的散熱效果，成為制約這種電機應用的一個重 要因素。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術下的上述問題，本發(fā)明提供了一種軸和定子雙冷卻電機，采用 這種電機可以通過強制通風的方式直接對定子鐵心和主軸進行風冷，有利于控制電機溫 升，提高電機轉矩密度和扭矩輸出。
[0006] 本發(fā)明的技術方案是：一種軸和定子雙冷卻電機，包括定子和轉子，所述定子由定 子鐵心和設置在定子鐵心上的繞組構成，所述定子鐵心固定安裝在主軸上，所述轉子為外 轉子，所述外轉子的進風端和出風端分別固定連接有各自的固定盤，所述各端的固定盤分 別通過各自的轉子軸承與所述主軸旋轉連接，所述進風端的固定盤上設有進風風道，所述 定子的進風端和出風端與各對應端的固定盤之間分別留有構成進風端勻壓氣隙帶和出風 端勻壓氣隙帶的間隙，所述進風端勻壓氣隙帶與所述進風風道連通，所述定子外側面與所 述轉子內(nèi)側面之間留有構成外散熱風道的環(huán)形縫隙，所述外散熱風道的進風端與出風端分 別與各相應端的勻壓氣隙帶連通，所述主軸設有構成主軸散熱風道的主軸軸孔，所述主軸 軸孔兩端的側壁上分別設有進風端主軸側孔和出風端主軸側孔，所述進風端主軸側孔的一 端連通所述進風端的主軸軸孔，另一端連通所述進風端的勻壓氣隙帶，所述出風端主軸側 孔的一端連通所述出風端的主軸軸孔，另一端連通所述出風端的勻壓氣隙帶，所述主軸軸 孔的進風端封堵，所述出風端的主軸軸孔內(nèi)設有引風機或者所述出風端的主軸軸孔連接有 引風機。
[0007] 本發(fā)明的有益效果為：由于設置位于定子表面(定子和轉子之間）的外散熱風道和 位于主軸內(nèi)的主軸散熱風道，可以通過引風機進行強制風冷，由此極大地改善了散熱效果， 極大地提高了散熱能力，有效地避免了溫升過高對電機產(chǎn)生的負面影響，使電機的適應性 更強，適應的扭矩輸出更高，應用領域更寬，更能在惡劣環(huán)境下工作；由于各散熱風道的兩 端設置了共用的勻壓氣隙帶，不僅實現(xiàn)了各風道之間的連通，而且通過在這些勻壓氣隙帶 中的勻壓作用，有利于各散熱風道及同一散熱風道的各處之間氣流的均衡，改善散熱效果； 由于相應的散熱風道設置在電機內(nèi)部，不占用電機外空間，具有體積小、隱蔽性強、節(jié)能、環(huán) 保、傳動靈活穩(wěn)定等優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1是本發(fā)明的結構示意圖； 圖2是本發(fā)明的斷面結構示意圖。

【具體實施方式】
[0009] 如圖1和圖2所示，本發(fā)明公開了一種軸和定子雙冷卻電機，包括定子和轉子1，所 述定子由定子鐵心2和設置在定子鐵心上的繞組3構成，所述定子鐵心固定安裝在主軸4 上，所述轉子為外轉子，所述外轉子的進風端和出風端分別固定連接有各自的固定盤5,所 述各端的固定盤分別通過各自的轉子軸承6與所述主軸旋轉連接，所述進風端的固定盤上 設有進風風道7,所述定子的進風端和出風端與各對應端的固定盤之間分別留有構成進風 端勻壓氣隙帶和出風端勻壓氣隙帶的間隙，所述進風端勻壓氣隙帶與所述進風風道連通， 所述定子外側面與所述轉子內(nèi)側面之間留有構成外散熱風道8的環(huán)形縫隙，所述外散熱風 道的進風端與出風端分別與各相應端的勻壓氣隙帶連通，所述主軸設有構成主軸散熱風道 9的主軸軸孔，所述主軸軸孔兩端的側壁上分別設有進風端主軸側孔10和出風端主軸側孔 11，所述進風端主軸側孔的一端連通所述進風端的主軸軸孔，另一端連通所述進風端的勻 壓氣隙帶，所述出風端主軸側孔的一端連通所述出風端的主軸軸孔，另一端連通所述出風 端的勻壓氣隙帶，所述主軸軸孔的進風端通過堵板12封堵，所述出風端的主軸軸孔內(nèi)設有 引風機13或者所述出風端的主軸軸孔連接有引風機。引風機啟動后，外部冷空氣從進風端 固定盤上的進風風道進入該端的勻壓氣隙帶，一部分經(jīng)過外散熱風道后進入出風端的勻壓 氣隙帶，然后通過相應端的主軸側孔進入主軸軸孔，另一部分經(jīng)過進風端的主軸側孔進入 該端的主軸軸孔，沿主軸軸孔流入出風端，兩部分空氣流在出風端主軸軸孔內(nèi)匯合，經(jīng)引風 機送出主軸，由此形成對定子外表面和主軸內(nèi)部的強制風冷，由此實現(xiàn)高效強制散熱的目 的。另外，上述外散熱風道、勻壓氣隙帶和主軸軸孔均可以是現(xiàn)有電機下的相應間隙和中空 的主軸軸孔，有利于簡化結構。
[0010] 優(yōu)選地，所述定子鐵心內(nèi)設有構成內(nèi)散熱風道14的軸向（平行于主軸軸線的方 向）通孔，所述內(nèi)散熱風道的進風端和出風端分別與相應端的勻壓氣隙帶連通，由此增加 了對定子內(nèi)部的強制風冷，進一步大幅度地提高了冷卻效果。
[0011] 通常，所述定子鐵心由若干相同結構的沿軸向疊置的定子沖片組成，在此情況下， 優(yōu)選地，所述定子沖片上沖制有若干散熱風道孔，所述內(nèi)散熱風道由所述各定子沖片上的 相應散熱風道孔構成，由此可以在基本上不增加加工工藝或工藝難度的情況下，形成所需 的內(nèi)散熱風道。
[0012] 優(yōu)選地，所述定子沖片上的若干散熱風道孔沿同一圓周均勻分布，由此可以均衡 各處的散熱效果。當需要設置多層散熱風道孔時，所述定子沖片上的若干散熱風道孔可以 沿多個圓周分布，各圓周的若干散熱風道孔均勻分布。
[0013] 優(yōu)選地，所述定子沖片上分布于同一圓周上的若干散熱風道孔的形狀和大小相 同，均為以所述定子沖片的中心為圓心的弧形長條孔，由此可以保證定子鐵心強度的情況 下有效地提商風道的散熱面積。
[0014] 優(yōu)選地，所述定子沖片上的散熱風道孔距該定子沖片內(nèi)邊緣(位于中央的主軸安 裝孔的邊緣）的距離小于距該定子沖片外邊緣的距離，由此在綜合外散熱風道和內(nèi)散熱風 道作用的情況下，提高總體散熱效率和散熱能力。
[0015] 優(yōu)選地，所述進風風道為軸向穿透所述進風端固定盤的通孔，以簡化結構，降低風 阻和提高效率，所述通孔優(yōu)選圓孔，以進一步簡化加工工藝。
[0016] 優(yōu)選地，所述進風風道的數(shù)量為多個，以實現(xiàn)均衡進風，優(yōu)化氣流組織。
[0017] 優(yōu)選地，所述多個進風風道沿一個圓周或多個圓周分布，所述同一個圓周上分布 的多個進風風道均布。當進風風道的數(shù)量較少時，可以沿一個圓周分布即可，有利于簡化結 構，當固定盤面積(主要是轉子端面積）較大時，可以增加進風風道的數(shù)量并分布在多個圓 周上，以便使進風更加均勻，并有利于減小風阻。
[0018] 優(yōu)選地，所述進風端的主軸側孔通流截面積小于所述出風端的主軸側孔的通流截 面積，由此可以平衡經(jīng)外散熱風道和內(nèi)散熱風道的空氣流與經(jīng)主軸散熱風道的空氣流之間 的風阻，調(diào)節(jié)各相應風道的流量，改善散熱效果。
[0019] 通常，所述進風端的主軸側孔可以為一個或多個，所述出風端的主軸側孔的數(shù)量 也可以為一個或多個，以根據(jù)實際需求綜合考慮結構簡化和氣流均衡及降低風阻的要求。
[0020] 優(yōu)選地，所述進風端的多個主軸側孔分布在進風端主軸的一個或多個橫截面的環(huán) 形側壁上，分布在所述主軸同一橫截面的環(huán)形側壁上的多個主軸側孔在該橫截面的環(huán)形側 壁上均勻分布，以優(yōu)化氣流，減小風阻，方便加工。
[0021] 通常，所述主軸軸孔和各主軸側孔優(yōu)選為圓孔，以便于加工。
[0022] 本發(fā)明特別適應于低速大扭矩外轉子永磁電機以及基于這種電機的無齒輪傳動 的起重機起升機構，所述起重機起升機構以外轉子作為起重機起升機構的外筒，省略了現(xiàn) 有傳統(tǒng)起重機起升機構的齒輪減速裝置，不僅簡化了結構，減小了體積，而且還提高了效率 和可靠性。
[0023] 為表述上簡便起見，本發(fā)明以電機泛指通常意義下的電機以及起重機起升機構等 電動設備中涉及電動的部分。
【權利要求】
1. 一種軸和定子雙冷卻電機，包括定子和轉子，所述定子由定子鐵心和設置在定子鐵 心上的繞組構成，所述定子鐵心固定安裝在主軸上，所述轉子為外轉子，所述外轉子的進風 端和出風端分別固定連接有各自的固定盤，所述各端的固定盤分別通過各自的轉子軸承與 所述主軸旋轉連接，其特征在于所述進風端的固定盤上設有進風風道，所述定子的進風端 和出風端與各對應端的固定盤之間分別留有構成進風端勻壓氣隙帶和出風端勻壓氣隙帶 的間隙，所述進風端勻壓氣隙帶與所述進風風道連通，所述定子外側面與所述轉子內(nèi)側面 之間留有構成外散熱風道的環(huán)形縫隙，所述外散熱風道的進風端與出風端分別與各相應端 的勻壓氣隙帶連通，所述主軸設有構成主軸散熱風道的主軸軸孔，所述主軸軸孔兩端的側 壁上分別設有進風端主軸側孔和出風端主軸側孔，所述進風端主軸側孔的一端連通所述進 風端的主軸軸孔，另一端連通所述進風端的勻壓氣隙帶，所述出風端主軸側孔的一端連通 所述出風端的主軸軸孔，另一端連通所述出風端的勻壓氣隙帶，所述主軸軸孔的進風端封 堵，所述出風端的主軸軸孔內(nèi)設有引風機或者所述出風端的主軸軸孔連接有引風機。
2. 如權利要求1所述的軸和定子雙冷卻電機，其特征在于所述定子鐵心內(nèi)設有構成 內(nèi)散熱風道的軸向通孔，所述內(nèi)散熱風道的進風端和出風端分別與相應端的勻壓氣隙帶連 通。
3. 如權利要求2所述的軸和定子雙冷卻電機，其特征在于所述定子鐵心由若干相同結 構的沿軸向疊置的定子沖片組成，所述定子沖片上沖制有若干散熱風道孔，所述內(nèi)散熱風 道由所述各定子沖片上的相應散熱風道孔構成。
4. 如權利要求3所述的軸和定子雙冷卻電機，其特征在于所述定子沖片上的若干散熱 風道孔沿一個圓周均勻分布，或者所述定子沖片上的若干散熱風道孔沿多個圓周分布，分 布在同一圓周上的若干散熱風道孔在該圓周上均勻分布。
5. 如權利要求4所述的軸和定子雙冷卻電機，其特征在于所述定子沖片上分布于同一 圓周上的若干散熱風道孔的形狀和大小相同，均為以所述定子沖片的中心為圓心的弧形長 條孔。
6. 如權利要求5所述的軸和定子雙冷卻電機，其特征在于所述定子沖片上的散熱風道 孔距該定子沖片內(nèi)邊緣的距離小于距該定子沖片外邊緣的距離。
7. 如權利要求1、2、3、4、5或6所述的軸和定子雙冷卻電機，其特征在于所述進風風道 為軸向穿透所述進風端固定盤的通孔。
8. 如權利要求7所述的軸和定子雙冷卻電機，其特征在于所述進風風道的數(shù)量為多 個。
9. 如權利要求8所述的軸和定子雙冷卻電機，其特征在于所述多個進風風道沿一個圓 周或多個圓周分布，所述同一個圓周上分布的多個進風風道均布。
10. 如權利要求9所述的軸和定子雙冷卻電機，其特征在于所述進風端的主軸側孔通 流截面積小于所述出風端的主軸側孔的通流截面積，所述進風端的主軸側孔和所述出風端 的主軸側孔的數(shù)量分別為一個或多個。
【文檔編號】H02K9/06GK104158347SQ201410414156
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月21日 優(yōu)先權日:2014年8月21日
【發(fā)明者】喻連生, 喻林, 羅金波 申請人:江西工埠機械有限責任公司