基于散热铜管的风冷永磁电机的制作方法

1.本发明涉及永磁电机散热技术领域，具体涉及一种基于散热铜管的风冷永磁电机。


背景技术：

2.随着永磁电机性能的不断提高，功率密度的持续增大，使得永磁电机面临运行时绕组损耗大，引起电机发热量明显增大，电机温升显著，导致永磁体退磁、电机效率下降、寿命缩短、环氧膨胀开裂等严重影响电机使用性能的问题。目前的永磁电机的散热一般采用风冷方式进行散热，但传统的风冷散热的散热效率不佳，难以适应目前永磁电机的率散需求。有鉴于此，如何开发一种高效率散热结构的永磁电机成为函待解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了提供一种能够有效的永磁电机的散热效率，有效防止因电机温升过高而出现的永磁体退磁、电机效率下降、寿命缩短、环氧膨胀开裂严重影响电机使用性能的问题的基于散热铜管的风冷永磁电机。
4.本发明的技术方案是：一种基于散热铜管的风冷永磁电机，包括电机外壳、风机、位于电机外壳内的定子、散热风道及散热铜管组件，所述电机外壳的后端设有出风口，散热风道包括若干设置在定子外周面上的环形风道及设置在定子外周面上的定子导流风道，定子导流风道沿电机外壳的前后方向延伸分布，定子导流风道与各环形风道相连通，且定子导流风道与出风口连通，风机朝定子外周面吹风，且风机吹入电机外壳内的风通过出风口排出；散热铜管组件包括散热铜管网及若干与散热铜管网连接的散热铜管，所述散热铜管插入定子轭部，用于吸收定子产生的热量，所述散热铜管网靠近出风口。
5.本方案的基于散热铜管的风冷永磁电机，其充分利用散热铜管导热系数高的特点，通过插入定子轭部的散热铜管（该散热铜管接近绕组），将定子产生的热量高效的传递到定子外部的散热铜管网上；同时，由于散热铜管网靠近出风口，风机吹入电机外壳内的风通过出风口排出的过程中，将对吸收了大量热量的散热铜管网进行强迫对流散热，从而有效提高永磁电机的散热效率。更重要的是，风机朝定子外周面吹风，并且定子外周面上设置有定子导流风道及若干环形风道，定子导流风道沿电机外壳的前后方向延伸分布，定子导流风道与各环形风道相连通，定子导流风道与出风口连通；如此，风机朝定子外周面吹风产生的气流将沿环形风道流动，对定子外周面进行高效风冷；接着，气流通过定子导流风道引流到电机外壳后端，流经散热铜管网后通过出风口排出，从而再次对散热铜管网进行风冷散热；也就是说，本方案通过同一个风机产生的气流先后对定子外周面进行风冷，然后在对散热铜管网进行风冷，实现了对定子内外部分的二次高效风冷，从而有效提风机的高风冷散热效率，进一步的提高有效提高永磁电机的散热效率，有效防止因电机温升过高而出现的永磁体退磁、电机效率下降、寿命缩短、环氧膨胀开裂严重影响电机使用性能的问题。另
一方面，由于散热铜管网是一个网板，可以方便的布置在定子与后端盖之间，占用的空间很小，几乎不会增大永磁电机的体积。
6.作为优选，定子的定子铁芯包括若干依次交替排列的第一定子叠片与第二定子叠片组成，且第一定子叠片的外径大于第二定子叠片外径，以使任意相邻分布的两个第一定子叠片间形成一个开口朝向定子铁芯外侧的环形槽，该环形槽构成所述的环形风道。如此，可以在定子铁芯成型后，直接在定子的外周面上形成若干环形风道，且任意相邻分布的两个第一定子叠片间都将形成一个环形风道，如此，不仅省去了环形风道的机加工程序，而且能够在定子的外周面上形成密集、均匀分布的环形风道，进一步增大了散热面积，风机朝定子外周面吹风时，使气流对定子直接进行散热，进一步的提高换热效率。
7.作为优选，定子的前后两端均采用环氧灌封，并在定子的前后两端形成灌封环氧部，定子后端的灌封环氧部上设有环氧部导流风道，定子导流风道与出风口通过环氧部导流风道连通。如此，定子通过前后两端的灌封环氧部来阻隔空气，同时，风机朝定子外周面吹风产生的气流将通过定子导流风道和环氧部导流风道引流到电机外壳后端，流经散热铜管网后通过出风口排出，不影响气流流通。
8.作为优选，环氧部导流风道沿定子轴向延伸并贯穿定子后端的灌封环氧部。如此有利于气流通过环氧部导流风道引流到电机外壳后端。
9.作为优选，电机外壳的前端设有前端盖，电机外壳的后端设有后端盖，所述定子轭部设有与散热铜管一一对应的定子管孔，所述前端盖上设有与定子管孔一一对应的端盖管孔，所述散热铜管穿过定子前后两端的灌封环氧部，且散热铜管嵌设在对应的定子管孔与端盖管孔内。如此，散热铜管可以同时吸收前端盖、定子及灌封环氧部内的热量并传递到散热铜管网，然后通过对散热铜管网进行强迫对流散热，来有效的对前端盖、定子及灌封环氧部进行散热。
10.作为优选，定子的外周面上还设有切口，该切口与电机外壳的内壁之间形成导风腔，所述风机通过导风腔朝定子外周面吹风，所述环形风道与导风腔相连通。如此，有利于风机将外界的气流通过导风腔吹入到电机外壳内，从而提高电机外壳内的气流流动效率。
11.作为优选，定子后端的灌封环氧部上设有环氧部排风道，环氧部排风道连通导风腔与出风口。如此，有利于定子前后两端的灌封环氧部之间的气流通过环氧部排风道排出到电机外壳的后部，并由出风口排出。
12.作为优选，电机外壳的后端设有后端盖，出风口设置在后端盖上，定子与后端盖之间形成排风腔，所述散热铜管网位于排风腔内，风机朝定子外周面吹风并通过排风腔与出风口排出。如此，既有利于保护散热铜管，又不影响散热铜管网的强迫对流散热。同时，散热铜管网是一个网板，可以方便的布置在排风腔内，占用的空间很小，几乎不会增大永磁电机的体积。
13.作为优选，散热铜管网靠近后端盖，且散热铜管网通过锁紧件固定在后端盖上。如此，有利于经过出风口排出的气流对散热铜管网进行强迫对流散热。
14.作为优选，电机外壳的前端设有前端盖，电机外壳的后端设有后端盖，所述定子轭部设有与散热铜管一一对应的定子管孔，所述前端盖上设有与定子管孔一一对应的端盖管孔，散热铜管嵌设在对应的定子管孔与端盖管孔内。如此，散热铜管可以同时吸收前端盖与定子热量并传递到散热铜管网，然后通过对散热铜管网进行强迫对流散热，来有效的对前
端盖及定子进行散热。
15.本发明的有益效果是：其一，充分利用散热铜管导热系数高的特点，通过插入定子轭部的散热铜管（该散热铜管接近绕组），将定子产生的热量高效的传递到定子外部的散热铜管网上；同时，由于散热铜管网靠近出风口，风机吹入电机外壳内的风通过出风口排出的过程中，将对吸收了大量热量的散热铜管网进行强迫对流散热，从而有效提高永磁电机的散热效率。
16.其二，风机朝定子外周面吹风产生的气流将沿环形风道流动，对定子外周面进行高效风冷；接着，气流通过定子导流风道引流到电机外壳后端，流经散热铜管网后通过出风口排出，从而再次对散热铜管网进行风冷散热；本方案通过同一个风机产生的气流先后对定子外周面进行风冷，然后在对散热铜管网进行风冷，实现了对定子内外部分的二次高效风冷，从而有效提风机的高风冷散热效率，进一步的提高有效提高永磁电机的散热效率，有效防止因电机温升过高而出现的永磁体退磁、电机效率下降、寿命缩短、环氧膨胀开裂严重影响电机使用性能的问题。
附图说明
17.图1是本发明的基于散热铜管的风冷永磁电机的一种三维结构示意图。
18.图2是本发明的基于散热铜管的风冷永磁电机在去除电机外壳后的一种三维结构示意图。
19.图3是本发明的基于散热铜管的风冷永磁电机的定子的一种三维结构示意图。
20.图4是本发明的基于散热铜管的风冷永磁电机的散热铜管组件的一种三维结构示意图。
21.图中：电机外壳1，前端盖1.1，后端盖1.2；风机2；出风口3；定子4，第一定子叠片4.0，定子管孔4.1；散热铜管组件5，散热铜管网5.1，散热铜管5.2；灌封环氧部6；散热风道7，环形风道7.1，定子导流风道7.2；环氧部导流风道8；切口9；环氧部排风道10。
具体实施方式
22.下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：具体实施例一：如图1 、图2、图3、图4所示，一种基于散热铜管的风冷永磁电机，包括电机外壳1、风机2、位于电机外壳内的定子4、散热风道7及散热铜管组件5。电机外壳的前端设有前端盖1.1，电机外壳的后端设有后端盖1.2。电机外壳的后端设有出风口3，本实施例中，出风口设置在后端盖上。
23.散热风道7包括若干设置在定子铁芯的外周面上的环形风道7.1及设置在定子外周面上的定子导流风道7.2。各环形风道沿定子轴向依次分布。定子导流风道为一道或多道，本实施例中，定子导流风道为多道，各定子导流风道沿定子的周向依次分布。定子导流风道沿电机外壳的前后方向延伸分布，本实施例中，定子导流风道沿定子轴向延伸并贯穿定子前后两端。定子导流风道与各环形风道相连通，且定子导流风道与出风口连通。风机朝定子外周面吹风，具体的，风机固定在电机外壳的外侧壁上，电机外壳的侧壁上设有进风口，风机通过进风口朝定子外周面吹风。风机吹入电机外壳内的风通过出风口排出。风机为一个或两个，本实施例中风机为两个，两个风机分布在电机外壳的相对两侧，电机外壳的侧壁上的进风口为两个，且风机与进风口一一对应。
24.散热铜管组件5包括散热铜管网5.1及若干与散热铜管网连接的散热铜管5.2。散热铜管插入定子轭部（即定子铁芯轭部），用于吸收定子产生的热量。散热铜管网靠近出风口。散热铜管网位于电机外壳内部或位于电机外壳外侧，本实施例中，散热铜管网位于电机外壳内部。
25.本实施例的基于散热铜管的风冷永磁电机，其充分利用散热铜管导热系数高的特点，通过插入定子轭部的散热铜管（该散热铜管接近绕组），将定子产生的热量高效的传递到定子外部的散热铜管网上；同时，由于散热铜管网靠近出风口，风机吹入电机外壳内的风通过出风口排出的过程中，将对吸收了大量热量的散热铜管网进行强迫对流散热，从而有效提高永磁电机的散热效率。更重要的是，风机朝定子外周面吹风，并且定子外周面上设置有定子导流风道及若干环形风道，定子导流风道沿电机外壳的前后方向延伸分布，定子导流风道与各环形风道相连通，定子导流风道与出风口连通；如此，风机朝定子外周面吹风产生的气流将沿环形风道流动，对定子外周面进行高效风冷；接着，气流通过定子导流风道引流到电机外壳后端，流经散热铜管网后通过出风口排出，从而再次对散热铜管网进行风冷散热；也就是说，本方案通过同一个风机产生的气流先后对定子外周面进行风冷，然后在对散热铜管网进行风冷，实现了对定子内外部分的二次高效风冷，从而有效提风机的高风冷散热效率，进一步的提高有效提高永磁电机的散热效率，有效防止因电机温升过高而出现的永磁体退磁、电机效率下降、寿命缩短、环氧膨胀开裂严重影响电机使用性能的问题。另一方面，由于散热铜管网是一个网板，可以方便的布置在定子与后端盖之间，占用的空间很小，几乎不会增大永磁电机的体积。
26.具体的，如图1、图2所示，定子的前后两端均采用环氧灌封，并在定子的前后两端形成灌封环氧部6。定子与后端盖之间形成排风腔，具体而言是，定子后端的灌封环氧部与后端盖之间形成排风腔。风机朝定子外周面吹风并通过排风腔与出风口排出。
27.散热铜管网5.1位于排风腔内。散热铜管网为一层，或者散热铜管网多层，且多层散热铜管网沿定子轴向依次分布。本实施例中，散热铜管网为一层，且散热铜管网与定子轴向相垂直。将散热铜管网布置在排风腔内，既有利于保护散热铜管，又不影响散热铜管网的强迫对流散热。同时，散热铜管网是一个网板，可以方便的布置在排风腔内，占用的空间很小，几乎不会增大永磁电机的体积。
28.散热铜管网靠近后端盖，且散热铜管网通过锁紧件固定在后端盖上。如此，有利于经过出风口排出的气流对散热铜管网进行强迫对流散热。
29.如图1、图2所示，定子后端的灌封环氧部上设有环氧部导流风道8。环氧部导流风
道为一道或多道，本实施例中，环氧部导流风道为多道，且环氧部导流风道与定子导流风道一一对应。环氧部导流风道沿定子轴向延伸并贯穿定子后端的灌封环氧部。环氧部导流风道的前端与对应的定子导流风道的后端连通，环氧部导流风道的后端与排风腔相连通，从而实现定子导流风道与出风口通过对应的环氧部导流风道连通。风机朝定子外周面吹入电机外壳内的风说形成的气流，沿环形风道流动，然后，通过定子导流风道、环氧部导流风道流入到排风腔，并通过出风口排出。
30.如图1、图2、图3所示，定子的外周面上还设有切口9，该切口与电机外壳的内壁之间形成导风腔。切口所在的侧壁沿定子轴向延伸。风机通过导风腔朝定子外周面吹风。环形风道与导风腔相连通。如此，有利于风机将外界的气流通过导风腔吹入到电机外壳内，从而提高电机外壳内的气流流动效率。本实施例中，切口为两个，两个切口分布在定子的相对两侧，切口与电机外壳的内壁之间形成导风腔也对应的为两个。导风腔与风机一一对应。
31.定子后端的灌封环氧部上设有环氧部排风道10，环氧部排风道连通导风腔与出风口。如此，有利于定子前后两端的灌封环氧部之间的气流通过环氧部排风道排出到排风腔，并通过出风口排出。
32.如图1、图2、图3所示，定子轭部设有与散热铜管一一对应的定子管孔4.1。前端盖上设有与定子管孔一一对应的端盖管孔。本实施例中，散热铜管沿定子轴向延伸，相应的，定子管孔与端盖管孔也均沿定子轴向延伸。各散热铜管沿定子的周向均分分布。散热铜管穿过定子前后两端的灌封环氧部，且散热铜管嵌设在对应的定子管孔与端盖管孔内。定子的前后两端均采用环氧灌封，将散热铜管中的一份灌封在定子的前后两端的灌封环氧部内，隔绝空气加强散热。如此，散热铜管可以同时吸收前端盖、定子及灌封环氧部内的热量并传递到散热铜管网，然后通过对散热铜管网进行强迫对流散热，来有效的对前端盖、定子及灌封环氧部进行散热。
33.散热铜管与定子管孔过盈配合，散热铜管与端盖管孔过盈配合；例如， 定子管孔和端盖管孔的直径均为4.8mm，则散热铜管直径为5mm，如此，让散热铜管与定子管孔和端盖管孔充分接触更好的传递热量。当然，考虑到实际加工工艺的影响，为了进一步保证散热铜管与定子管孔和端盖管孔的内壁紧密贴合，在散热铜管插入定子管孔和端盖管孔内之前，在散热铜管外壁上涂抹高导热系数的导热胶，以使散热铜管与定子管孔和端盖管孔之间更好的传递热量。
34.如图2、图3所示，定子4的定子铁芯包括若干依次交替排列的第一定子叠片4.0与第二定子叠片组成。第一定子叠片的外径大于第二定子叠片外径，以使任意相邻分布的两个第一定子叠片间形成一个开口朝向定子铁芯外侧的环形槽，该环形槽构成所述的环形风道。如此，可以在定子铁芯成型后，直接在定子的外周面上形成若干环形风道，且任意相邻分布的两个第一定子叠片间都将形成一个环形风道，如此，不仅省去了环形风道的机加工程序，而且能够在定子的外周面上形成密集、均匀分布的环形风道，进一步增大了散热面积，风机朝定子外周面吹风时，使气流对定子直接进行散热，进一步的提高换热效率。
35.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。