[发明专利]一种外转子电机冷却结构

说明书

本发明属于电机技术领域，涉及一种外转子电机冷却结构，包括定子冷却组件和转子冷却组件，所述定子冷却组件包括安装在定子铁心靠近定子槽的热管，所述热管的一端位于定子铁心靠近定子槽位置的冷却孔内，热管的另一端位于电机端盖外部的散热片内，所述转子冷却组件包括位于转子铁心端部的转子风扇。本发明具有在不明显增加电机加工工艺难度和制造成本的基础上，可提高对电机定转子的冷却效果的优点。

技术领域

本发明属于电机技术领域，涉及一种外转子电机冷却结构。

背景技术

在工矿企业、车船码头等需要皮带机的场合，传统对皮带机的驱动方式为异步电动机配合减速机，以实现低速大扭矩。此种驱动效率低，维护工作量大，运行成本高。随着永磁电机及其驱动控制的快速发展，低速大转矩直驱永磁电机被研发出来并得到快速推广，在工矿、码头等场合正逐步取代传统的异步电动机，实现驱动系统的高效、直驱、节能等良好效果。其中，外转子低速大转矩永磁滚筒直驱电机由于省去了内转子永磁直驱电机与皮带机连接器部分，可彻底实现单台电机低速直驱功能，使整个驱动系统结构得到显著简化，驱动系统的效率和可靠性均得到进一步提高，因此，近几年国内外工矿企业普遍采用外转子低速大转矩永磁滚筒直驱电机。

同时，随着电机工业的发展，各种工业领域对电机的性能要求越来越高，促使电机向着高功率密度的方向发展，外转子低速大转矩永磁滚筒直驱电机也不例外，此种电机生产企业也在朝着提高电机功率密度和效率的方向进行科技攻关，其中，效果优良的冷却系统是电机功率密度提高的前提及保障。目前，此种电机的冷却经常采用冷却水套的方式进行，这就需要在电机旁放置体积较大的冷却水箱，存在占地面积较大、成本较高，且安装较困难的问题。因此，提出一种新的切实可行的电机冷却系统成为此种电机亟需解决的任务。

另外，经研究发现，目前此种永磁电机温升较高的地方主要分布在定子铁心、定子绕组和转子磁钢位置，这些位置温升过高将会导致绕组绝缘老化甚至损坏、永磁退磁等不良后果，将大大缩短电机的使用寿命，甚至导致电机损坏，影响工业正常生产，造成经济损失。因此，设计合理的冷却系统，快速及时的将定转子热量传递出去，合理控制电机温升是电机在允许温升范围内正常运行的保障。

热管技术是美国洛斯阿拉莫斯（Los Alamos）国家实验室的乔治格罗佛(GeorgeGrover)发明的一种称为“热管”的传热元件，其充分利用热传导原理与相变工质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，且导热能力超过任何已知金属的导热能力。一般的，热管由铜、铝等材料制成，将管内抽成负压后充入适量的冷却介质，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满相变工质后密封。热管的一端为蒸发段（加热段)，另一端为冷凝段（冷却段），当热管的一端受热时毛细芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细吸力的作用流回蒸发段。如此循环，热量由热管的一端传至另—端。热管超强的导热性能使其导热系数是一般金属的千倍左右，且热管传导以接近音速的速度传递，导热性能极好。同时采用热管技术后，无需外加循环泵，仅靠热管自身的毛细吸力作用就能实现相变工质在管中往复流动，可使电机冷却系统的可靠性得到显著提高。

中国专利CN104377891A，公开了一种伺服电机的热管冷却装置，其采用的热管技术是通过在定子外圆周上开设四个槽，在槽内放置热管，然后把四根热管在后端盖处汇成一圆形热管实现散热。以及，在电机轴的轴心内轴向设置一热管为转子提供散热通道。此种方法虽然能对定子进行冷却，但由于热管在转轴内，永磁体的热量需要经过转子铁心传递到转轴热管，由于电机轴和转子铁心接触面积有限，且电机轴和转子铁心接触面之间存在间隙，使得这种冷却方式传热路径上的热阻较大，实际使用中对转子的冷却效果并不明显。

中国专利CN103427560A，公开了一种使用导热管增强电机冷却效果的结构，利用热管形状可塑性强的特点，提出可以针对电机温度较高的点放置热管，如在定子绕组端部绑定热管。但是，热管和绕组端部很难形成面接触，这种方式在实际使用中对降低绕组温升作用并不大。