[发明专利]一种定子绕组设有散热装置的永磁无刷电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种定子绕组设有散热装置的永磁无刷电机，属于电机技术领域。

背景技术

永磁无刷电机具有结构简单，无励磁损耗，功率密度大，效率高等特点，在航天航空、机器人、家用电器和办公自动化领域有广泛的应用。散热问题是永磁无刷电机中存在的重要问题之一。定子绕组作为电机运行时的主要热源，其温度受到绝缘等级的限制，热量如果不能有效的散出，当绕组温度上升至电机绝缘等级规定的温度限制之上时，会带来导致电枢绕组绝缘被破坏的风险，进而引起电机短路。电机短路可能造成定子瞬时电流过大，导致绝缘的进一步破坏。同时，瞬时的强磁场还会引起永磁体失磁。此外，电机温升过高时会使永磁体出现不可逆退磁，导致三相反电势的不平衡，影响电机的输出特性，最终使电机无法正常工作。因此，永磁无刷电机的散热成为电机设计的核心问题之一。

目前永磁电机的冷却方式概括起来，主要有以下几种：

1）风扇、风机冷却

大多数永磁电机采用轴流式或离心式风扇、风机进行冷却，利用冷却介质经风道带走定子绕组产生的热量。采用该类型冷却方式时，由于定子绕组在定子槽内排列紧凑，不易与冷却介质充分接触，电机的冷却效果受到限制，可靠性低，无法满足船舶、电动汽车等对电机散热性能的要求，限制了电机的应用领域。

2）冷却器冷却

采用空-水冷却器等对永磁电机进行冷却时，冷却介质（流体和空气）能够快速的将定子绕组传导和辐射出的热量带走，电机冷却效果较好。但是，空-水冷却器体积较大，电机的功率密度难以提升，电机存在整体结构笨重，复杂等弊端；

3）其它冷却方式

大型电机定子绕组采用空心导线，并在导线内通以冷却介质进行循环冷却。这种冷却方法效果好，但是需要冷却介质循环设备，成本高，不易推广使用。

文丘里效应，也称文氏效应。这种现象以其发现者意大利物理学家文丘里（Giovanni Battista Venturi）命名。该效应表现在受限流动在通过缩小的过流断面时，流体出现流速或流量增大的现象，其流量与过流断面成反比。而由伯努力定律知流速的增大伴随流体压力的降低，即常见的文丘里现象。通俗地讲，这种效应是指在高速流动的流体附近会产生低压，从而产生吸附作用。利用这种效应可以制作出文氏管。

电机定子绕组中导线采用空心铜导线，使用空心铜导线在提高散热能力的同时可以减小定子绕组重量，降低铜材的消耗量。

发明内容

本发明的目的是解决现有永磁电机低速散热性差、体积大、重量重、功率与扭矩小、过载能力低、以及散热困难的问题，提供了一种定子绕组设有散热装置的永磁无刷电机。

本发明的技术方案：

一种定子绕组设有散热装置的永磁无刷电机，包括机壳、定子、转子、轴承组件、文丘里引风管和轴流风机，机壳为圆筒形壳体，机壳两个端面中心分别设有轴承组件，机壳上部分别设有出风口、接线盒和进风口；定子包括定子铁心、定子绕组、绕组进风管组件和绕组出风管组件，定子铁心上设有定子槽，由管状截面的空心铜导线绕制而成的定子绕组位于定子槽内，中空铜导线形成定子绕组的散热内风道，定子绕组通过导线与接线盒连接；绕组进风管组件包括绕组进风道分接管、进风道绝缘连接管和进风管，机壳上的进风管依次与进风道绝缘连接管、绕组进风道分接管和定子绕组的进风端连接，绕组出风管组件包括绕组出风道分接管、出风道绝缘连接管和文丘里引风管，定子绕组的出风端依次与绕组出风道分接管、出风道绝缘连接管和文丘里引风管的喉道分接头连接，两个绕组风道分接管的接线端分别与定子绕组连接；转子与定子绕组相配合段设有永磁体，转子与定子绕组之间设有气隙，转子两端通过轴承组件与机壳定位，轴流风机与转子固定；文丘里引风管包括入口段、收缩段、 喉道、扩散段和喉道分接头，入口段位于轴流风机扇叶上方，其扩散段端口与机壳固定。

本发明的优点是：该永磁电机定子绕组散热装置体积小、重量轻、功率与扭矩大、过载能力高，散热性能好。

附图说明

图1为定子绕组设有散热装置的永磁无刷电机结构示意图。

图2为该永磁无刷电机的定子绕组局部放大结构示意图。

图中：1.机壳 2.定子 3.转子 4.轴承组件 5.文丘里引风管 6.轴流风机7.出风口 8.接线盒 9.进风口 10.定子铁心 11.定子绕组 12.定子槽

13.绕组进风道分接管 14.进风道绝缘连接管 15.进风管16.绕组出风道分接管17.出风道绝缘连接管 18.接线端 19.永磁体 20入口段 21.收缩段