[发明专利]一种带散热器的高功率密度永磁同步电机

说明书

技术领域

本发明属于永磁同步电机结构技术领域，具体涉及永磁同步电机的散热器结构。

背景技术

目前随着稀土永磁材料的广泛应用，凭借现代先进的加工成型和充磁工艺，永磁电机已经成为电机行业发展的主要方向。特别是永磁同步电机具有精确可控、高效、功率大、可运行速度范围宽、结构简单免维护等优点，广泛应用于伺服电机、新能源汽车起动发电一体机、驱动电机和轮毂电机等领域。永磁同步电机由于采用永磁体作为磁场源，相比电励磁电机在同样的体积下能提供更强的磁场，因此相同功率等级的永磁同步电机能做到更高的功率密度、更小的体积以及更轻的质量。但是随着功率密度的提高，永磁同步电机的电、磁损耗也在不断增加，而永磁同步电机体积却变得更小了。采用传统的自然冷却方式已经无法满足永磁同步电机的热平衡，一旦热量聚集在永磁同步电机内部，就会使永磁同步电机持续升温，对永磁同步电机造成损害。由此永磁同步电机的散热问题已经成为了阻碍永磁同步电机的发展的一个瓶颈。

现有的永磁同步电机，包括定子、转子、前端盖、后端盖等。其定子由机壳、定子绕组、定子铁心等组成；其转子由永磁磁钢、转子铁心、轴等组成。其机壳、前端盖、后端盖和轴构成一个封闭的外壳，将定子铁心、定子绕组、转子铁心、磁钢等隔离在电机内部。机壳的材料为铝合金或钢。现有永磁同步电机的散热器，如公开号为CN 101873034 A的“一种具有散热结构的纯电动汽车驱动电机”专利。公开的散热器包括散热齿，带密封水套的电机外壳体，冷却水道和进、出水嘴；所述散热齿分布在电机外壳体的表面；在电机外壳体内侧压装有起密封作用的水套；冷却水道为螺旋形，分布在电机的内壳体表面，由电机外壳体内侧的水套进行密封，可拆卸式进、出水嘴安装在电机外壳体上分别于冷却水道连通作为电机的进水口和出水口。该散热器同时具有电机机壳的功能。

现有永磁同步电机散热器的主要缺点是：

1.现有永磁同步电机散热器的水道由内、外壳体压装而成，其接触面无法保证绝对的密封而回造成水道壁漏水，水道壁漏水则会严重影响电机散热，因此该电机只能用于低水压的散热条件，只适用于对散热能力要求较低的普通电机。不能用于高功率密度永磁同步电机的散热条件。

2. 现有永磁同步电机散热器的水道为单螺旋，进、出水口分在两端，进水口温度低、出水口温度高，造成壳体温度分布不均匀，电机各部分散热效果差异大，使电机局部温度过高会对电机绕组、磁钢等造成损坏。

3. 现有永磁同步电机散热器的组成元件较多结构复杂，水嘴安装在外壳体侧面，对外连接安装比较占用体积；并且水嘴为独立部件增加了电机总体重量，从而导致成本增加，制造工艺复杂，不便于推广应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有永磁同步电机散热器的不足，提供一种带散热器的高功率密度永磁同步电机。具有功率密度高，散热能力强，散热水压高，导热均匀，结构简单，体积小等特点，能完全满足高功率密度永磁同步电机的散热要求。

实现本发明述目的的技术方案是：一种带散热器的高功率密度永磁同步电机，主要包括由定子铁心、定子绕组、机壳、前端盖、后端盖组成的定子和由转子铁心、轴等组成的转子。其特征是：本发明的散热器主要由装设于所述机壳壁内的呈双螺旋形的铜管或铝合金管水道和装设于所述前端盖上的进、出水嘴构成。

所述机壳为长100mm～300mm、外径为200mm～600mm、壁厚为30mm～70mm的圆柱形。在圆柱形机壳的壁内中部设置了两个沿逆时针方向旋转的且沿轴向相距二分之一螺距的螺旋形水道。所述的两个螺旋形水道由内径为8mm～20mm、壁厚为1mm～4mm、螺距为30mm～60mm、轴向长度超过所述定子铁心的轴向长度5mm～10mm的铜管或铝合金管制成。在所述两个螺旋形水道后端的连接处焊接了一个180°的弯头，在前端分别连接一个沿轴向引出的进、出水口，形成一个双螺旋形水道。在所述机壳的外圆周面上，并对应于所述机壳壁内的双螺旋形水道的部分设置为波纹状，用以增大散热面，提高散热效果。所述机壳的前端面上，对应于所述双螺旋形水道的进、出水口处，分别设置孔径与所述水道的内径相匹配的、孔深为10mm～30mm的通孔。所述的两个通孔的后端分别与所述的双螺旋形水道的进、出水口连通。在所述两个通孔的前端分别通过密封圈与所述前端盖的进、出水嘴连通。在所述机壳的前后端面上，分别均匀设置了6～14个孔深为8mm～25mm的螺纹盲孔，所述机壳的前、后端分别通过螺纹盲孔和螺栓与所述前、后端盖固接。