[发明专利]一种用于垂直轴盘式外转子电机的散热结构

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种用于垂直轴外转子电机的散热结构，同时还涉及采用该散热结构的垂直轴盘式外转子电机。

背景技术

盘式外转子电机是一种应用广泛的电机，如电动自行车电动机，无齿轮曳引电动机，风力发电机等。在应用中，盘式外转子电机的旋转轴经常被垂直放置，称为垂直轴（立式）盘式外转子电机。

转子在旋转过程中，定子内线圈中的电流流动以及机械摩擦产生大量的热量。但由于现有的盘式转子电机普遍存在散热困难的问题，盘式转子电机的功率难以进一步提高。

在专利号为ZL 200920115365.3的中国实用新型专利中，针对单一风冷结构难以满足兆瓦级以上盘式转子电机在冷却上的要求，提供了一种冷却效果好的空-水冷却装置。该装置包括设置在电机即可外币的水冷却夹层，夹层上部设有进水口，夹层下部设有出水口，夹层内沿风力发电机机壳外壁径向分隔成多个独立的径向水流通道，多个水流通道在进水口和出水口处连通，风力发电机内部转轴上至少一侧设有风扇。该实用新型能够提供更大的制冷量，有助于增加电机内部热空气与水冷机座的冷热交换，但存在结构较为复杂，安装和维修不方便等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于垂直轴盘式外转子电机的散热结构。

为了实现这个目的，本发明提供了如下的散热结构，其特征在于包括：

上通风孔，其位于转子上端盖轴承和中间定子之间部位的周向上，用于贯通定、转子内部空间和轴内空间；

下通风孔，其位于转子下端盖轴承和中间定子之间部位的周向上，用于贯通定、转子内部空间和轴内空间；以及

转轴内换热器；其连接于转轴内上通风孔与下通风孔之间，由风道、风扇和空-空换热片组成。

转子上端盖和定子之间，转子下端盖和定子之间形成在外侧连通的薄盘形通风道。该通风道既是风路，又是热交换的部件。热量由风道内空气传给端盖内表面，并由端盖通过热传导传递到端盖的外表面，再由外表面通过对流作用把热量传递到外界空气，从而实现散热。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，在附图1中，示出了根据本发明的散热结构的结构性示意图，其中，箭头方向表示气流方向。

具体实施方式

在图1中，垂直轴盘式外转子电机包括转轴1、定子2、转子上端盖3、转子下端盖4、用于支撑转子上端盖的上轴承7、用于支撑外转子下端盖的下轴承8、由轭铁9和永磁体10构成的转子。

在定子2中有线圈，线圈发出的热量通过表面传递到端盖和定子之间的空气。如果热量不能及时有效地传递出去，在电机内会产生比较高的温度，影响电机的效率。为了能够将热量散发出去，在转子上端盖轴承和中间定子之间部位的周向上设置了上通风口11，在转子下端盖轴承和中间定子之间部位的周向上设置了下通风口12，在上通风口11和下通风口12之间设置了位于转轴内的转轴内换热器（包括风扇5和空-空散热片6）。转子上端盖和定子之间，转子下端盖和定子之间形成在外侧连通的薄盘形通风道。该通风道既是风路，又是热交换的部件。

上通风口11和下通风口12可以分别有一个或多个，可以是圆形的、椭圆形的、矩形的或其他形状。

设置在转轴1内并与上通风口11连通的风扇5将端盖和定子之间的热空气送到转轴内空-空换热片6。热空气把热量传递到换热器的换热片后，再进入到电机端盖和定子之间的空间。冷空气13在转轴内从下向上流动，被内部空气加热后的换热片再把热量传递给转轴内的冷空气，把热量交换给转轴内的冷空气。冷空气13被加热后成为热空气14，通过自然对流和外界大气进行热交换。空-空换热片的作用是把内部的空气的热量传递给外部空气，但内、外空气没有介质的交换。

转子上端盖和定子之间，转子下端盖和定子之间形成在外侧连通的薄盘形通风道15和16。该通风道既是风路，又是热交换的部件。热量由风道内空气传给端盖内表面，并由端盖通过热传导传递到端盖的外表面，再由外表面通过对流作用把热量传递到外界空气。

这样，一方面电机的损耗热量通过内部气隙传递到端盖，再传递到外界空气；另一方面电机的损耗热量通过轴内换热器把热量传递到转轴内的空气，转轴内的空气把热量再带到外界。