專利名稱：一種外轉子永磁同步電機的自通風冷卻裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及電機冷卻技術領域，具體涉及一種外轉子永磁電動機的自通風冷卻裝置。
背景技術：
永磁同步電機是一種新型直驅式力矩伺服電機，因其輸出轉矩大、轉速低、結構緊湊、 高效節能等優點，特別適合于低速驅動場合，在冶金機械、電動交通工具、數控機床裝備等 眾多領域得到廣泛的應用。對永磁電機而言，電機的整體性能很大程度上取決于永磁體，而 電機發熱對永磁體性能的穩定性勢必產生不利的影響，因此采用合理的冷卻方式來控制電機 溫升非常必要。
永磁電機轉矩密度高，發熱比較嚴重。目前用于該類電機的永磁材料主要是釹鐵硼，其 溫度穩定性有一定的局限性。在電機溫度達到或超過穩定工作溫度時，容易產生永磁體熱退 磁和絕緣嚴重老化的現象，導致電機性能和使用壽命降低。
由于小型化設計的要求，永磁電機一般采用自然冷卻，依靠機體內的空氣流通帶走熱量 ，冷卻效果差。為了提高冷卻效率，研究者們把電勵磁電機中常用的冷卻方式應用到永磁電 機中，例如在電機轉軸上安裝風扇進行自通風冷卻。中國實用新型專利200720040649. l公開 了一種永磁發電機的冷卻風扇結構，在發電機轉子上安裝風葉環與壓圈，風葉環、壓圈與轉 子鐵心連接成一體，在轉子鐵心內安裝永磁體，風葉環上風葉片與裝有永磁體的轉子鐵心分 別設在風葉環底板的兩面，安裝發電機的發動機飛輪殼徑向外圓面上開有排風口，與發電機 轉子的通風孔形成一個冷卻風道。
上述冷卻結構可從轉子通風孔吸入冷空氣對電機轉子鐵心和定子線圈進行直接風冷，同 時將傳導至轉子的熱量帶走，具有良好的風冷效果。但是這種結構并不適用于外轉子永磁電 機，這是由結構的特殊性決定的 一方面轉子外置，電機軸固定不動，無法在軸上安裝風扇 ;另一方面定子內置造成定子散熱困難，對整體散熱要求更高。可見，基于傳統通風冷卻結 構的設計無法滿足外轉子永磁同步電機的散熱要求。

發明內容
本發明的目的在于克服現有技術不足，提出一種外轉子永磁同步電機的自通風冷卻裝置，通過外轉子帶動離心風扇式端蓋旋轉，產生冷卻風來強制對電機進行冷卻，提高電機定子 鐵心和端部繞組的冷卻效果。
一種外轉子永磁同步電機的自通風冷卻裝置，包括前端蓋、后端蓋、定子鐵心通風道和 轉子鐵心通風道；
前，后端蓋分別裝在電機外轉子鐵心兩端，兩端蓋內均設有風扇輪；風扇輪具有一輪轂 ，以及至少四片徑向朝外延伸排列在該輪轂周緣上的葉片，輪轂套在電機軸上；前端蓋的圓 周與內部風扇輪的葉片具有間隙，前端蓋的端面靠近風扇輪處開有環狀進風口；后端蓋的圓 周與內部風扇輪的葉片相接，后端蓋圓周上相鄰葉片間形成排風口；
在定子鐵心內開有五個以上沿電機軸向的定子鐵心通風道，定子鐵心通風道在定子鐵心 橫截面上呈環狀均勻分布；外轉子鐵心內側壁的轉子齒突出于永磁體，相鄰轉子齒之間形成 外轉子通風道。
本發明的技術效果體現在本發明通過與電機轉子鐵心相連的前端蓋離心風扇作用，從 外部吸入冷空氣，經由定子鐵心的軸向通風道和轉子內側軸向(或者螺旋)風路，對電機定子 鐵心、定子線圈與轉子鐵心進行直接風冷，減小定子上熱量對轉子上永磁體的熱傳導，同時 將傳導至轉子的熱量帶走，最后通過后端蓋離心風扇作用，將帶有電機內部熱量的空氣排出 電機體外。本發明所述的自通風冷卻結構，能夠保持冷卻空氣的順利流動，將電機內部的熱 量順利排出，具有良好的風冷效果，保證永磁電機的持續工作可靠性。


圖1為電機縱向剖面展示的冷卻風路總體結構示意圖。 圖2為定子鐵心通風道結構示意圖。 圖3為直通式轉子通風道的結構示意圖。 圖4為螺旋式轉子通風道的結構示意圖。 圖5為前端蓋離心風扇的結構示意圖。 圖6為后端蓋離心風扇的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對實施例進行詳細說明。圖l為電機縱向剖面展示的冷卻風路總體結構示意圖，冷卻風路包括前端蓋4、定子鐵 心2軸向直通風道、轉子鐵心3內側通風道和后端蓋5。
前、后端蓋4、 5安裝在電機外轉子鐵心1兩端，與轉子鐵心1通過螺釘8固定連接，并通 過軸承6套裝在電機軸3上，端蓋為離心風扇結構。定子鐵心2開孔，形成軸向通風道。轉子l 內側依靠突出的轉子齒，形成多條通風道，可以根據不同實例設計為軸向直通風道或者螺旋 風道。
圖2為定子鐵心通風道結構示意圖，定子鐵心2開有橫截面呈環狀分布的八個通孔，形成 八條軸向直通風道9。
圖3為直通式轉子通風道的結構示意圖，轉子鐵心1內表面的轉子齒10略突出于永磁體11 ，在轉子內側形成多條均布軸向直通風道12。直通風道中氣流方向與電機轉向無關。
若電機為固定單一轉向運行，轉子可采用斜極結構來加強空氣的流動。如圖4所示為螺 旋式轉子通風道的結構，轉子齒呈螺旋狀突出于轉子鐵心l內表面，永磁體ll也相應的呈螺 旋狀嵌于轉子齒10間，轉子鐵心內側形成多條均布的螺旋通風道13，圖4所示實例為六條螺 旋通風道。
轉子鐵心邊緣開有定位孔15，用于和端蓋4、 5固定連接。
圖5為前端蓋離心風扇的結構示意圖，端蓋中心為風扇輪14，可套裝在電機軸3上，端蓋 內側風扇輪上設有四片或四片以上的離心式風扇葉片16，端面靠近風扇輪處開有環狀進風口 17，以吸入外部冷卻空氣。冷卻空氣由進風口平行進入端蓋，由于風扇的離心作用，氣流沿 徑向分散；端蓋圓周側為封閉結構，可防止冷卻空氣流出端蓋外；圓周側壁與風扇葉片之間 留有一定間隙18，以利于冷卻空氣流向轉子鐵心和定子鐵心端部7，并經由定、轉子通風道 到達鐵心另一端。
圖6為后端蓋離心風扇的結構示意圖，與前端蓋相似，端蓋中心為風扇輪14，套裝于電 機軸3上，端蓋內側風扇輪上設有四片或四片以上的離心式風扇葉片16，端面全封閉；端蓋 圓周側壁為開放式，相鄰葉片間形成多個排風口19。從定、轉子通風道過來的帶有電機熱量 的氣流平行進入后端蓋風扇，由于離心作用，氣流沿徑向分散，由排風口排出電機體外。
風扇輪14、風扇葉片16與端蓋鑄造為一個整體，不需要其它連接部件。端蓋邊緣開有定 位孔15，用于和轉子鐵心l固定連接。
權利要求
1.一種外轉子永磁同步電機的自通風冷卻裝置，包括前端蓋、后端蓋、定子鐵心通風道和轉子鐵心通風道；前，后端蓋分別裝在電機外轉子鐵心兩端，兩端蓋內均設有風扇輪；風扇輪具有一輪轂，以及至少四片徑向朝外延伸排列在該輪轂周緣上的葉片，輪轂套在電機軸上；前端蓋的圓周與內部風扇輪的葉片具有間隙，前端蓋的端面靠近風扇輪處開有環狀進風口；后端蓋的圓周與內部風扇輪的葉片相接，后端蓋圓周上相鄰葉片間形成排風口；在定子鐵心內開有五個以上沿電機軸向的定子鐵心通風道，定子鐵心通風道在定子鐵心橫截面上呈環狀均勻分布；外轉子鐵心內側壁的轉子齒突出于永磁體，相鄰轉子齒之間形成外轉子通風道。
全文摘要
本發明提供一種外轉子永磁同步電機的自通風冷卻裝置，前，后端蓋分別裝在電機外轉子鐵心兩端，兩端蓋內均設有風扇輪；風扇輪具有一輪轂和多片葉片，輪轂套在電機軸上；前端蓋的圓周與葉片具有間隙，前端蓋的端面開有環狀進風口；后端蓋的圓周與葉片相接，后端蓋圓周上相鄰葉片間形成排風口；定子鐵心內開有多個定子鐵心通風道，外轉子鐵心內側壁的轉子齒突出于永磁體，相鄰轉子齒之間形成外轉子通風道。本發明通過前端蓋離心風扇吸入冷空氣，經由通風道，對電機進行直接風冷，最后通過后端蓋離心風扇將帶有電機內部熱量的空氣排出電機體外。本發明能夠保持冷卻空氣在電機內部的順利流動，具有良好的風冷效果，保證永磁電機的持續工作可靠性。
文檔編號H02K9/04GK101645629SQ20091030682
公開日2010年2月10日 申請日期2009年9月10日 優先權日2009年9月10日
發明者馮垚徑, 凱 楊 申請人:華中科技大學