具有混合冷却系统的永磁电机的制作方法

本技术涉及电机散热，尤其是涉及一种具有混合冷却系统的永磁电机。

背景技术：

1、永磁电机因其高效率和结构紧凑等优点，被广泛应用于各类工业场合。然而，电机的性能与可靠性在很大程度上受到温升的影响，尤其是永磁体的温升。当永磁体温度超过一定限值时，可能发生部分退磁，从而导致电机效率下降。此外，电机整体温升过高还会显著缩短绝缘系统的使用寿命。

2、为控制电机的温升，当前已提出多种冷却结构。传统的冷却结构通常在机座内部设置水套，以实现对定子和机座的冷却。虽然该结构在一定程度上能够降低温度，但其散热能力有限，尤其对于高功率密度电机而言，冷却效果并不理想。另一种常见结构是在机座内部设置水套的同时，在机座顶部安装外置冷却单元，通过冷却器进一步增强散热性能。然而，该方案需要较大的安装空间，且冷却单元体积较大，不利于设备的紧凑化设计。

3、因此，本实用新型致力于对现有技术进行一处或多处改进。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本实用新型提出一种具有改进的混合冷却系统的永磁电机，能够获得更高的热传递效率以及更好的冷却效果，降低永磁体发生退磁的风险，进而延长永磁电机的使用寿命。

2、为此，本实用新型提供一种具有混合冷却系统的永磁电机，该永磁电机包括圆筒形机座，该机座限定出用于容纳定子和转子的内部腔室，转子安装在转子轴上并与定子之间形成气隙；机座的外周面设有散热结构和盖板，盖板密封连接至机座的外周面并覆盖散热结构，从而在机座外侧限定出外部通风通道，其中外部通风通道与内部腔室流体连通；机座的内部设有冷却水套，用于对机座和定子进行液体冷却；且转子包括贯穿转子铁芯的多个轴向通孔；其中永磁电机还设有气流驱动装置，用于引导所述内部腔室中的空气沿外部通风通道、多个轴向通孔以及气隙循环流动，以与冷却水套配合实现混合冷却。

3、在上述永磁电机中，机座内部的冷却水套不仅可以对机座和相邻的定子进行冷却，并且还可以对设置在机座外侧的散热结构进行冷却。并且盖板覆盖散热结构形成与永磁电机的内部腔室流体连通的通风通道，其结合转子轴向通孔和气隙循环空气流动，实现空气冷却，有助于进一步带走转子及定子周围的热量。

4、根据本实用新型的一个优选方案，散热结构在机座的外周面上形成多个沿周向间隔设置的散热区，每个散热区包括多个并排布置的散热构件。并且散热构件固定连接（例如通过螺钉连接）至所述机座的外周面。每个散热构件包括基板和多个散热翅片，其中基板具有内表面和外表面，所述多个散热翅片位于该外表面并沿所述基板的整个轴向长度平行延伸；基板具有与机座的外周面相适配的圆弧形横截面，使得基板的内表面与机座的外周面紧密贴合；并且基板的轴向长度小于盖板的轴向长度。优选地，每个散热区配备一个盖板，并且盖板的尺寸和形状选择成适于覆盖相应的散热区。例如，盖板的轴向长度优选等于机座的轴向长度。

5、散热机构采用散热翅片的形式，增加了整体散热面积，基板的内表面与机座外周面紧密贴合，保证热量能够有效从机座传递到散热构件，减少热阻，进一步提升散热效果。

6、在本实用新型的一个方案中，散热结构包括沿机座直径方向相对设置的第一散热区和第二散热区，其中第一散热区和所述第二散热区包含相同数量或不同数量的所述散热构件。散热区如此配置，使机座两侧的热量能够均匀分散，避免局部过热，提高整体热管理均衡性。应当理解，取决于机座外部的结构，散热翅片可以沿机座的外周面的均匀分布，也可以非均匀分布。

7、在本实用新型的一个优选方案中，沿机座的外周面分布的多个散热区的总覆盖角度为120°至160°，并且散热构件由铝合金材料制成。在具体实施时，可以通过计算永磁电机需要散发的热量来计算散热区的总散热面积，将多个散热区的总覆盖角度选择为120°至160°不会导致风阻过大而流量过小影响散热。

8、根据本实用新型的一个优选方案，散热翅片的横截面为从所述基板的外表面向外渐缩的楔形，其最大宽度为3mm至8mm，最小宽度为2mm至3mm；相邻的两个所述散热翅片在所述外表面处的间距为3mm至5mm；所述基板的内表面至所述散热翅片的末端的径向距离为22mm至40mm。相邻散热翅片在外表面处保持3mm至5mm的间距，保证空气能够均匀流经每个散热翅片，避免局部滞流或散热死角，提高风冷效果的均匀性。基板内表面至散热翅片末端的径向距离为22mm至40mm，既保证散热面积足够满足热量传导需求，又避免翅片过长造成空气阻力增大或结构空间占用过大，实现散热效率与结构紧凑性的平衡。然而，应当理解，上述给出的尺寸数据仅仅是示例性的，根据实际需要，也可以选择其它合适的尺寸，同样涵盖在本申请的范围内。

9、在本实用新型的一个方案中，机座具有第一端和相对的第二端，其中该第一端设有第一通风口，该第二端设有第二通风口，外部通风通道经由第一通风口和第二通风口与所述内部腔室流体连通。如此配置通风口，使得来自外部通风通道的温度较低的空气从永磁电机的内部腔室的一轴向侧经过多个轴向通孔和气隙到内部腔室的另一轴向侧，有助于均匀带走定子和转子周围的热量，减少局部热点，提高电机温度分布的均匀性。

10、在本实用新型的一个优选方案中，气流驱动装置为设置在所述转子轴的驱动端的径向风扇，用于将来自所述多个轴向通孔和所述气隙的热空气经由所述第二通风口驱动入外部通风通道。径向风扇随转子轴转动，能够将转子的轴向通孔以及转子和定子之间的气隙中的热空气高效抽出并引导入外部通风通道，形成强制空气循环，提高机座内部的风冷效率。

11、在本实用新型的一个优选方案中，多个轴向通孔沿转子铁芯的周向均匀间隔布置；且每个所述轴向通孔的横截面为扇环形。扇环形设计兼顾通孔面积与结构强度，使空气流动阻力较小，同时保持转子铁芯的机械强度，实现散热效率与结构稳定性的平衡。

12、有利的是，多个轴向通孔的数量和尺寸被选择为使得经所述多个轴向通孔流动的空气流量占经所述多个轴向通孔和所述气隙流动的总空气流量的75%至85%，优选80%。合理选择多个轴向通孔的数量和尺寸，使大部分空气流经轴向通孔，可高效带走转子内部热量，优化气流分布，均衡温度，提高电机散热效率与可靠性。

13、所述冷却水套通过设置在所述机座上的进液端口和出液端口与外部液体循环系统流体连通，形成冷却液体的外循环回路。

1.一种具有混合冷却系统的永磁电机，该永磁电机(100)包括圆筒形的机座(1)，该机座限定出用于容纳定子(2)和转子(3)的内部腔室(10)，所述转子(3)安装在转子轴(4)上并与所述定子(2)之间形成气隙(s)；

2.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的永磁电机，其特征在于，

4.根据权利要求2所述的永磁电机，其特征在于，

5.根据权利要求2所述的永磁电机，其特征在于，

6.根据权利要求1至5中任一项所述的永磁电机，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的永磁电机，其特征在于，

8.根据权利要求1至5中任一项所述的永磁电机，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的永磁电机，其特征在于，

10.根据权利要求1至5中任一项所述的永磁电机，其特征在于，