风冷直驱永磁同步电动机的制作方法

1.本实用新型涉及一种风冷直驱永磁同步电动机，属于电机技术领域。


背景技术：

2.直驱永磁同步电动机由于转速可以随用户要求而特殊定制，并可以满足用户特殊领域特殊条件下的生产要求，其市场占有率逐年递增。在直驱永磁同步电动机的结构形式中，风冷直驱永磁同步电动机由于结构简单，制造成本较低等优点，在直驱永磁同步电动机中得到了广泛的应用。
3.现有直驱永磁同步电动机的结构形式中，常用的结构形式及优缺点一般有以下几种：
4.1.水冷结构，结构紧凑、体积较小、散热效果好，但需额外增加水冷却器机、维修较难；
5.2.油冷结构，结构紧凑、体积较小、散热效果好，但需额外增加油冷却器机、维修较难；
6.3.冷却器结构，散热效果好、维修简单，但电机结构笨重、体积较大；
7.4.风冷结构，结构简单，但散热效果不理想。
8.对于客户方面，一般客户都希望采用风冷结构，因为结构简单，使用方便无需额外配备其他设备，且电机维修简单方便,当风冷存在散热效果不佳的问题。


技术实现要素：

9.鉴于现有技术存在的上述问题，本实用新型实施例的目的在于提供一种散热效果好、结构简单、制造方便的风冷直驱永磁同步电动机。
10.本实用新型实施例采用的技术方案是，一种风冷直驱永磁同步电动机，包括转轴、套设于所述转轴上的转子铁芯、套设于所述转子铁芯外的定子铁芯以及套设于所述定子铁芯外的机壳，所述机壳的内表面在所述转轴的轴向方向靠近两端的位置分别设置多个凹槽；所述机壳外套设有导风筒，所述导风筒和机壳之间设置沿所述转轴的轴向方向延伸的多条通风道，所述机壳的内表面开设与所述通风道连通的风口；所述转子铁芯轴向方向的两端外侧分别设置离心风扇，所述离心风扇用于为所述定子铁芯上的定子绕组以及所述通风道送风。
11.在一些实施例中，多条所述通风道间隔设置，相邻的所述通风道之间形成与所述通风道并行的筋板腔，所述筋板腔内设置多个散热筋板，所述散热筋板由所述筋板腔的轴向方向的一端延伸至所述筋板腔的轴向方向的另一端，多个所述散热筋板在所述转轴的径向方向呈辐射状布设，相邻的所述散热筋板之间形成与所述转轴的轴向方向一致的通风槽；所述风冷直驱永磁同步电动机还包括设于所述机壳外的风机，所述风机用于向所述筋板腔送风。
12.在一些实施例中，所述散热筋板的至少一侧板面上设置凹槽。
13.在一些实施例中，所述散热筋板上的凹槽为圆凹槽；或所述散热筋板上的凹槽为在所述转轴的轴向方向由所述散热筋板的一端延伸至另一端的条形凹槽。
14.在一些实施例中，所述散热筋板在所述转轴的径向方向的一端与所述机壳连接，在所述转轴的径向方向的另一端与所述导风筒之间具有间隙，以形成导风道。
15.在一些实施例中，所述离心风扇通过过盈配合热套在所述转轴上，由所述转轴带动旋转。
16.在一些实施例中，所述离心风扇采用叶式结构，叶片直接安装在所述转子铁芯上，由所述转子铁芯带动旋转。
17.在一些实施例中，所述风机由轴带风扇结构替代，所述轴带风扇结构直接安装于所述转轴外露于所述机壳外的部分上，由所述转轴带动旋转。
18.在一些实施例中，所述机壳的内表面的中部与所述定子铁芯通过过盈配合的方式热套连接。
19.与现有技术相比，本实用新型实施例的风冷直驱永磁同步电动机的有益效果在于，本实用新型实施例的电动机内部采用增加离心风扇而产生风来吹定子绕组端部的形式来加速定子绕组端部的散热效果，并通过在机壳外增加多个通风道，以及机壳的内壁设置第一凹槽来加快散热；在电动机机壳的外部设置导风筒，导风筒和机壳之间的相邻散热筋板之间形成通风槽，导风筒的设置不会使外部风机产生的风沿径向方向散开，而是以沿着机壳外部的散热筋板的方向穿过整个机壳外表面，提高散热效果。
20.应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本实用新型。
21.本实用新型中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。
附图说明
22.在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所实用新型的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。
23.图1为本实用新型实施例的风冷直驱永磁同步电动机的半剖视图。
24.图2为本实用新型实施例的风冷直驱永磁同步电动机的机壳的半剖视图。
25.图3为本实用新型实施例的风冷直驱永磁同步电动机的机壳的轴向视图。
26.图4为本实用新型实施例的风冷直驱永磁同步电动机的散热筋板的一种结构示意图。
27.图5为图4的侧视图。
28.图6为本实用新型实施例的风冷直驱永磁同步电动机的散热筋板的另一种结构示意图。
29.图7为图6的侧视图。
30.附图标记：
31.1-转轴；2-转子铁芯；3-定子铁芯；4-机壳；5-导风筒；6-第一凹槽；7-通风道；8-风口；9-离心风扇；10-散热筋板；11-通风槽；12-定子绕组端部；13-风扇；14-电机；15-外壳；16-第二凹槽。
具体实施方式
32.为了使得本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.除非另外定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
34.为了保持本实用新型实施例的以下说明清楚且简明，本实用新型省略了已知功能和已知部件的详细说明。
35.如图1所示，本实用新型实施例提供了一种风冷直驱永磁同步电动机，其包括转轴1、套设于转轴1上的转子铁芯2、套设于转子铁芯2外的定子铁芯3以及套设于定子铁芯3外的机壳4。如图1并结合图2所示，机壳4的内表面靠近两端的位置分别设置多个第一凹槽6。机壳4的内表面的两端指的机壳4在轴向方向上的两端。机壳4的轴向方向与转轴1的轴向方向一致。机壳4外套设有导风筒5，导风筒5与机壳4两者之间相间隔以形成环形腔，环形腔在机壳4的轴向方向的两端贯通至外界。导风筒5和机壳4之间设置沿转轴1的轴向方向延伸的多条通风道7，机壳4的内表面开设与通风道7连通的风口8。机壳4内设置两个离心风扇9，离心风扇9位于转子铁芯2轴向方向的两端外侧，离心风扇9用于为定子铁芯3上的定子绕组以及通风道7送风。
36.本实用新型实施例的风冷直驱永磁同步电动机在机壳4内部转子铁芯2的双侧增加离心风扇9，离心风扇9转起来产生的径向风吹出后直接散热缠绕于定子铁芯3上的定子绕组，使定子绕组端部12的热量直接吹在机壳4的内表面，同时在机壳4内表面两端增加凹槽设计，并通过导风筒5设计通风道7，增加循环流通和机壳4内表面的换热面积，使电动机内腔空气流通起来，同时使电动机定子绕组端部12的热风可以通过通风道7更好的传递到机壳4上，这样可以更好的对定子绕组端部12产生的热量进行扩散。
37.设置第一凹槽6的区域的具体长度在设计时根据计算电动机的定子绕组端部12长度确定。需要说明的是，机壳4中间与定子铁芯3相连接的位置必须无第一凹槽6，有第一凹槽6会减少定子铁芯3和机壳4之间的接触面积，导致定子铁芯3和机壳4之间连接不牢固。
38.需要说明的是，第一凹槽6的形状不限，例如可以为图1和图2中示出的圆凹槽。通风道7的数量不限，例如可以为图3中示出的四条，四条通风道7均匀布置。
39.在一些实施例中，如图3所示，多条通风道7间隔设置，相邻的通风道7之间形成与通风道7并行的筋板腔，筋板腔内设置多个散热筋板10，散热筋板10由筋板腔的轴向方向的一端延伸至筋板腔的轴向方向的另一端。可以理解的是，筋板腔为沿转轴1的轴向方向延伸的条形，筋板腔的轴向方向定义为与转轴1的轴向方向一致。多个散热筋板10在转轴1的径向方向呈辐射状布设(参见图3)，相邻的散热筋板10之间形成与转轴1的轴向方向一致的通风槽11。风冷直驱永磁同步电动机还包括设于机壳4外的风机，风机用于向筋板腔送风。如图1所示，风机设置于机壳4的轴向方向的一端外，风机的外壳15与导风筒5的一端连接，使风机产生的风由环形腔的一端直接进入筋板腔的一端。
40.本实施例的风机可以独立于电动机，采用风扇13加单独电机14的方式，即该风机的动力不借助于电动机，可比常规通风风机产生更大的风量和风压，增加散热效果。如图1所示，风机包括电机14和由电机14带动旋转的风扇13，风扇13外设置外壳15，外壳15与导风筒5连接。而且在电动机停止工作时，风机由于不借助电动机提供动力，可以继续工作，为刚停止工作的电动机继续散热。另外，机壳4外部采用散热筋板10的结构形式，并且在散热筋板10外部增加导风筒5，使风机产生的风可以沿着机壳4外部散热筋板10的方向穿过整个机壳4外表面，减少了风向外散去的可能性，让风机产生的风不会因为开放式结构而不能送达未设置风机的一端，导致未设置风机一端的散热效果不好，极大的增加了散热筋板10的散热能力，可以更好的对定子铁芯3内定子绕组直线段产生的热量通过机壳4进行散热。
41.在一些实施例中，如图4至图7所示，散热筋板10的至少一侧板面上设置第二凹槽16，以使散热筋板10上散热面积更大，提高散热效果。
42.第二凹槽16的形状不限，例如，第二凹槽16的形状可以为圆形，如图4和图5所示，第二凹槽16为圆凹槽，当第二凹槽16为圆凹槽时，需要设置多个，多个圆凹槽可以沿散热筋板10的长度方向排布，参见图4。由于散热筋板10的宽度较窄，本实施例示出的圆凹槽呈一排设置，但并不排除设置并列的多排的可能。另外，为了进一步增加散热筋板10的散热面积，在散热筋板10的两侧板面上分别设有圆凹槽，参见图5。散热筋板10上的第二凹槽16的形状也可以为长条形，例如，如图6和图7所示，第二凹槽16为条形凹槽，条形凹槽在转轴1的轴向方向由散热筋板10的一端延伸至另一端。散热筋板10的一侧板面上可以设置一条或多条条形凹槽，当设置多条条形凹槽时，多条条形凹槽并行设置。本实施例中，由于散热筋板10的宽度较窄，仅设置了一条条形凹槽，并同时在散热筋板10相对的两侧板面上分别设置了条形凹槽，参见图6和图7。需要说明的是，同一块散热筋板10的两侧板面上的第二凹槽16的形状可以相同也可以不同，本实施例不做具体限定。
43.散热筋板10的板面上采用均匀排布多个圆形凹槽或整条凹槽的设计形式，可以适应不同的结构设计，满足用户的需求。
44.在一些实施例中，散热筋板10在转轴1的径向方向的一端与机壳4的外表面连接，散热筋板10在转轴1的径向方向的另一端与导风筒5的内表面之间具有间隙，以形成导风道(图中未示出)。导风道的设置，进一步提供风机产生的风沿着轴向向前完整的通过筋板腔，以达到更好的散热效果作用。
45.在一些实施例中，离心风扇9可以通过过盈配合热套在转轴1上，由转轴1带动旋
转。或者，离心风扇9采用叶式结构，叶片直接安装在转子铁芯2上，由转子铁芯2带动旋转。也就是，在电动机的定子绕组端部12比较短时，离心风扇9可以直接安装在转子铁芯2上；在电动机的定子绕组端部12比较长时，可以通过过盈配合热套在转轴1上，以增加稳定性，并增加键以防止离心风扇9窜动。
46.在一些实施例中，风机除了采用自带电机14的方式外，还可以由轴带风扇结构替代，轴带风扇结构直接安装于转轴1外露于机壳4外的部分上，由转轴1带动旋转。
47.在一些实施例中，机壳4的内表面的中部与定子铁芯3通过过盈配合的方式热套连接。即，定子铁芯3外径和机壳4内径需要过盈配合，且需保证较大的过盈量，同心度要保证一定的精度等级，用以保证定子铁芯3外圆和机壳4内圆接触面积足够大，以保证散热面积充足。此方式连接可以使定子铁芯3更加牢固的固定住，并可以使定子绕组和定子铁芯3产生的热量更好的传导到散热筋板10上。
48.本实用新型实施例的风冷直驱永磁同步电动机具有如下有益效果：
49.1.电动机内部采用增加离心风扇9而产生风来吹定子绕组端部12的形式来加速定子绕组端部12的散热效果，并通过在机壳4外增加多个通风道7，以及机壳4的内壁设置第一凹槽6来加快散热；
50.2.电动机机壳4的外部设置导风筒5，使得机壳4相当于采用双层结构，导风筒5和机壳4之间的相邻散热筋板10之间形成通风槽11，导风筒5的设置不会使外部风机产生的风沿径向方向散开，而是以沿着机壳4外部的散热筋板10的方向穿过整个机壳4外表面，提高了散热效果；
51.3.电动机的外部尾端采用加大风量风压的风机，以产生足够的风量能完整通过机壳4外部的环形腔，加大机壳4外部的散热。
52.本实用新型实施例的风冷直驱永磁同步电动机可以增加电动机的换热容量，并且风冷直驱永磁同步电动机可以在同等尺寸下做到加大功率，特别适合使用在具有较大功率的直驱永磁同步电动机场合。
53.以上描述是说明性的而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。而且上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本实用新型的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。