一种用于无人机电源系统的永磁交流发电机散热结构的制作方法

本发明涉及交流发电机散热结构技术领域，具体为一种无人机电源所用的永磁交流发电机的散热结构，通过电机通风结构设计来满足无人机电源的重量及散热需求。

背景技术：

传统机载电源中发电机的散热方式是通过在电机转子上装配独立的轴流风扇组件，该风扇通过键定位，内孔加装衬套的方式固定在转子上。该轴流风扇将外部轴向冷气流吸入电机内，对电机内部结构冷却，再将热气流排除电机外面。该轴流风扇结构复杂，故障率高，重量和体积较大。因无人机电机具有体积小、重量轻、工作可靠等的特殊要求，所以该电机的冷却结构设计必须在以重量轻，结构简单、工作可靠为前提进行自散热设计。

该发电机安装在飞机机舱内，通过电机机壳端部的止口与发动机连接座上的止口配套，用机壳上的若干个过盈螺栓固定。转子通过轴伸端的锥面和月牙键与半联轴器连接，给发电机传递机械功率。所以发电机没有迎面气流冷却，冷却空气不能从轴向吹出，只能从电机机壳侧面通过。所以传统的机载电源发电机风冷结构设计不适用于该发电机。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种用于无人机电源系统的永磁交流发电机散热结构，通过在发电机机壳两端相应位置加工有通风口，在转子组件上设有星形空心支架，形成通风道，空心支架端部设计成离心风扇形式，即降低了电机温升，又有效减小了电机重量，这种将离心风扇和星形支架一体化设计思想，有效简化了转子结构，解决了电机重量大和散热难的问题。

本发明的技术方案为：

所述一种用于无人机电源系统的永磁交流发电机散热结构，其特征在于：包括机壳和转子通风结构；

所述机壳内设有轴承室，机壳端面设有止口及过盈螺纹孔；在机壳侧壁上靠近机壳两端位置处设有周向分布的通风口，通风口大小与及位置根据机壳内安装的定子绕组端部线包的大小和位置确定，在满足机壳强度要求下，通风口大小不小于定子绕组端部线包的大小，通风口位置能够覆盖定子绕组端部线包；

所述转子通风结构由转轴、支架和转子磁轭组成；转轴安装在机壳内，并通过机壳轴承室内的轴承与机壳配合；

所述支架为星形空心支架；所述星形空心支架中心圆柱结构中带有用于与转轴过盈配合的轴向通孔，在中心圆柱结构的外侧壁上具有沿圆周方向均匀分布的径向筋条，且径向筋条沿圆柱结构的轴向分为径向尺寸不同的两部分，径向尺寸小的一段径向筋条外圆支撑固定转子磁轭；径向尺寸大的一段径向筋条作为离心风扇，且离心风扇的轴向位置与定子绕组端部线包的轴向位置一致，离心风扇的轴向尺寸覆盖定子绕组端部线包的轴向尺寸，离心风扇的外径与定子绕组端部线包的内径之间存在间隙。

进一步的优选方案，所述一种用于无人机电源系统的永磁交流发电机散热结构，其特征在于：机壳的外侧面设有环形散热槽以增大散热面积。

进一步的优选方案，所述一种用于无人机电源系统的永磁交流发电机散热结构，其特征在于：转子磁轭外装有磁钢，磁钢外套有一层不锈钢环。

有益效果

本发明的优点在于：

1本发明提供的永磁发电机星形支架的新型结构，使得支架具有多重功能，不仅具有支撑作用，而且具有离心风扇的作用，使得转子结构紧凑、工艺性好。这种将离心风扇和星形支架一体化设计思想，有效简化了转子结构，提高产品可靠性。

2采用星形支架结构，使转子组件成为空心结构，这样既构成电机内部散热通道，又有效减小了电机重量，解决了电机重量大和散热难的问题。

3通过在定子、转子合理的通风道设计及合理的材料选择，有效地解决了无人机电机温升高的问题。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1：本发明发电机结构示意图；

图2：本发明转子结构外观图；

图3：本发明支架结构图；(a)右视图；(b)主视图；(c)左视图；

图4：本发明支架的等轴视图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本实施例中的一种用于无人机电源系统的永磁交流发电机散热结构，包括机壳和转子通风结构。

所述机壳采用高强度材料，内部设有轴承室，机壳端面设有止口及6个过盈螺纹孔。在机壳侧壁上靠近机壳两端位置处设有周向分布的通风口，通风口大小与及位置根据机壳内安装的定子绕组端部线包的大小和位置确定，在满足机壳强度要求下，通风口大小不小于定子绕组端部线包的大小，通风口位置能够覆盖定子绕组端部线包。机壳的外圆侧面设有环形散热槽增大散热面积。

所述转子通风结构由转轴、支架和转子磁轭组成；转轴安装在机壳内，并通过机壳轴承室内的轴承与机壳配合。

所述支架为星形空心支架；所述星形空心支架中心圆柱结构中带有用于与转轴过盈配合的轴向通孔，在中心圆柱结构的外侧壁上具有沿圆周方向均匀分布的径向筋条，且径向筋条沿圆柱结构的轴向分为径向尺寸不同的两部分，径向尺寸小的一段径向筋条外圆支撑固定转子磁轭，转子磁轭外装有磁钢，磁钢最外层套有一层不锈钢环。径向尺寸大的一段径向筋条作为离心风扇，且离心风扇的轴向位置与定子绕组端部线包的轴向位置一致，离心风扇的轴向尺寸覆盖定子绕组端部线包的轴向尺寸，离心风扇的外径与定子绕组端部线包的内径之间存在间隙。

冷却空气通过电机机壳1非传动端进风口2-1进入电机内，穿入定子绕组出线端端部的线包3-1，对线包3-1进行冷却后，冷却气流通过转子上星形支架径向尺寸小的一段4-1的通风道，对转子磁轭5进行冷却后经星形支架径向尺寸大的一段4-2(离心风扇)增压，然后穿入定子绕组另一端部的线包3-2，对线包3-2进行冷却，最后将热空气从机壳1上的另一端通风口2-2排出。这样既给电机增加了另一条重要的内部散热通道，又减小了电机重量。使气流从机壳通风口2-1—绕组端部线包3-1--空心支架4-1---离心风扇4-2—绕组端部线包3-2--机壳通风口2-2形成一个通风道。且在机壳1外设有环形散热槽6，从而可提高电机散热效果。

为了保证发电机在高温环境的适应性问题，该电机的绝缘结构均为c级绝缘材料，选用居里温度为710℃的高温稀土磁钢等措施，可以保证其高温时性能的稳定性。通过电磁设计，该发电机的热负荷为122a2/mm3，在自散热发电机中，热负荷较小。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：

技术总结
本发明提出一种用于无人机电源系统的永磁交流发电机散热结构，包括机壳和转子通风结构；机壳侧壁上靠近机壳两端位置处设有周向分布的通风口；转子通风结构由转轴、支架和转子磁轭组成；支架为星形空心支架，支架外侧壁上具有沿圆周方向均匀分布的径向筋条，且径向筋条沿圆柱结构的轴向分为径向尺寸不同的两部分，径向尺寸小的一段径向筋条外圆支撑固定转子磁轭；径向尺寸大的一段径向筋条作为离心风扇。本发明通过在发电机机壳两端相应位置加工有通风口，在转子组件上设有星形空心支架，形成通风道，空心支架端部设计成离心风扇形式，即降低了电机温升，又有效减小了电机重量，有效简化了转子结构，解决了电机重量大和散热难的问题。

技术研发人员：刘宁霞;赵群弼;张立科;李清河
受保护的技术使用者：陕西航空电气有限责任公司
技术研发日：2018.12.12
技术公布日：2019.02.12