CN221688426U - 一种内转子无刷电机的散热结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种内转子无刷电机的散热结构，内转子无刷电机包括机壳、电调，机壳一端面穿设有旋转轴，内转子无刷电机的散热结构包括第一罩体、风扇、第二罩体、进气腔壳，第一罩体与机壳接合以在其与机壳端面之间形成第一腔室，第一罩体的顶部设有作为第一腔室进气端的通孔，在与机壳接合处设有与第一腔室连通的出气端，风扇固接于旋转轴伸出机壳端面的轴体上，且设于第一腔室内，风扇的进气端靠近第一罩体的进气端，第二罩体与第一罩体接合以在两者之间形成第二腔室，通孔连通第一腔室与第二腔室，进气腔壳内设有与第二腔室连通的进气腔，电调设于进气腔内。本实用新型能够将内转子无刷电机工作时产生的热量快速排出，保障电机的正常运行。

Description

一种内转子无刷电机的散热结构

技术领域

本实用新型涉及无刷电机散热技术领域，特别涉及一种内转子无刷电机的散热结构。

背景技术

电动机已经广泛应用在无人机上，尤其是无刷电机，无人机要求无刷电机具有高力能密度(转矩密度和功率密度)、体积小、重量轻等特点，而且为了提高结构的紧凑型，往往采用电调电机一体化设计，即将无刷电机和无刷电调整合到一起，将导致电机热负荷提高，如果无法解决温升及散热问题，严重时将导致无刷电机和电调烧毁。

目前无人机主推进采用的内转子无刷电机的结构往往比较紧凑，并且为了提高防护性能，有些无刷电机的外壳是全封闭式的，此时只能依靠电机外壳自然散热，但是电机温升快，产生的热量很难通过外壳完全发散出去，导致热量在电机内部累积，长时间运行会造成电机永磁体退磁、破坏绝缘漆、阻抗等参数波动，最终影响电机平稳运行。为此，通常采用在电机外壳上安装散热鳍片的方式进行散热，但是这种方式属于被动式散热，散热效率较低，无法将无刷电机在工作过程中产生的大量热量快速排出。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的是提供一种内转子无刷电机的散热结构，能够将内转子无刷电机在工作过程中产生的热量快速排出，延长无刷电机的正常使用寿命，避免对无刷电机造成不可逆损坏。

本实用新型提供了一种内转子无刷电机的散热结构，内转子无刷电机包括机壳、电调，机壳一端面穿设有旋转轴，内转子无刷电机的散热结构包括第一罩体、风扇、第二罩体、进气腔壳，第一罩体与机壳接合以在其与机壳端面之间形成第一腔室，第一罩体的顶部设有通孔，通孔为第一腔室的进气端，在与机壳接合处设有与第一腔室连通的出气端，风扇固接于旋转轴伸出机壳端面的轴体上，且设于第一腔室内，风扇的进气端靠近第一罩体的进气端，第二罩体与第一罩体接合以在两者之间形成第二腔室，通孔连通第一腔室与第二腔室，进气腔壳内设有与第二腔室连通的进气腔，电调设于进气腔内。

本实用新型具有以下有益效果：电机工作时，其旋转轴高速转动的同时带动风扇旋转，此时由于风扇的进气端处于低压区，大气中的空气可以依次从进气腔、第二腔室、通孔进入风扇的进气端，之后在风扇的离心作用下，气流被加速后从风扇的出气端甩出，甩出的高速气流依次经第一腔室、第一罩体的出气端流出，在气流流出的过程中首先对进气腔内的电调进行吹风散热，之后对机壳的端面进行吹风散热，并最终将电机和电调产生的热量带出至大气中。

另外，根据本实用新型上述的内转子无刷电机的散热结构，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，第一腔室内环绕风扇的旋转区域与第一罩体的出气端之间间隔设置有导流散热板，以在风扇的出气端与第一罩体的出气端之间形成导流通道。

进一步地，导流散热板以风扇旋转中心为圆心呈辐射状分布。

进一步地，导流散热板为弧形且等间隔设置。

进一步地，通孔的覆盖区域位于风扇的进气端的覆盖区域内。

进一步地，第一罩体包括第一围板、第一盖板，第一盖板固接于第一围板上，第一围板环绕机壳设置，以合围形成第一腔室，通孔设置在第一盖板上，第一围板至少设有一个连接部，以在连接部与机壳固接时形成第一罩体的出气端。

进一步地，第一罩体的出气端的出气气流方向平行于机壳侧壁的长度方向。

进一步地，进气腔壳包括第二围板、第二盖板、两块第三围板，第二围板固接于所述第一围板上，两块第三围板分别固接于第二围板的两端，第二盖板固接于其两侧的第三围板上，以合围形成进气腔，电调固接于第二盖板上。

进一步地，第二罩体包括第四围板、第三盖板，第三盖板固接于第二盖板、第三围板以及第四围板上，以合围形成连通进气腔的第二腔室。

进一步地，第二盖板包括分设于其两端的倾斜段、竖直段，倾斜段远离竖直段的边缘固接于第三盖板上，竖直段的长度短于第二围板且两者的长度方向均平行于机壳侧壁的长度方向，电调固接于竖直段上。

附图说明

图1为本实用新型实施例的第一视角的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的第二视角的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的剖分立体图；

图4为本实用新型实施例中的导流散热板和风扇的结构示意图；

主要元件符号说明：

机壳110、定子铁芯120、转子铁芯130、旋转轴140、电调200、第一罩体300、第一腔室310、第一围板320、连接部321、第一盖板330、通孔331、第二罩体400、第二腔室410、第四围板420、第三盖板430、风扇500、进气腔壳600、进气腔610、第二围板620、第二盖板630、倾斜段631、竖直段632、第三围板640、导流散热板700。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的若干实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图3所示，内转子无刷电机100由外到内依次包括机壳110、定子铁芯120、转子铁芯130，转子铁芯130上绕有线圈，机壳110的其中一端面上穿设有旋转轴140，转子铁芯130固定在旋转轴140上，并且转子铁芯130上设有永磁体。由于应用于无人机上的内转子无刷电机100的体积一般较小，导致内转子无刷电机100的损耗密度大，而且往往将内转子无刷电机100和电调200整合到一起，引起内转子无刷电机100的温升过高，此外由于内转子无刷电机100的体积小，其总散热面积也比较小，永磁体会受温度的影响，并且温升过高还会导致绝缘体失效。因此，为了确保内转子无刷电机100的正常运行，需要增强其散热能力，而现有技术中一般依靠机壳110的自然散热，或者在机壳110侧壁外侧设置散热鳍片，但是这两种方式都不能很好地解决内转子无刷电机100温升高的问题。

基于此，如图1至4所示，本实用新型提供了一种内转子无刷电机的散热结构，包括第一罩体300、第二罩体400、风扇500、进气腔壳600。第一罩体300与机壳110接合，以在第一罩体300与机壳110的端面之间形成第一腔室310，第一罩体300上设有至少一个通孔331作为第一腔室310的进气端，第一罩体300与机壳110接合处设有与第一腔室310连通的出气端。第二罩体400与第一罩体300之间形成有与第一罩体300的进气端连通的第二腔室410。风扇500固接在旋转轴140伸出机壳110的端面的轴体上，且风扇500位于第一腔室310内。进气腔壳600内设有与第二腔室410连通的进气腔610，电调200安装在进气腔610内。为了保证风扇500依次通过进气腔610、第二腔室410从大气中有效吸入空气，风扇500的进气端靠近通孔331。

本实施例中的内转子无刷电机100工作时，旋转轴140的高速转动带动风扇500旋转，此时由于风扇500的上方即其进气端处于低压区，大气中的空气依次从进气腔610、第二腔室410、通孔331进入风扇500的进气端，之后在风扇500的离心作用下，气流被加速后从风扇500的旋转区域边缘即其出气端甩出，甩出的高速气流依次经第一腔室310、第一罩体300的出气端流出，在气流流出的过程中首先对进气腔610内的电调200进行吹风散热，之后对机壳110的端面进行吹风散热，并最终将热量带出至大气中。

由于风扇500将从通孔331吸入的空气加速后沿其径向甩出，第一腔室310四周的临近罩体处压强较高，风扇500的上方压强较低，空气会部分回流到风扇500的上方，从而影响风扇500的进风，在一些可选实施例中，如图3所示，通孔331的覆盖区域位于风扇500的进气端的覆盖区域内，即此时风扇500的尺寸大于通孔331的尺寸，如此设置可以将风扇500上方的低压区和风扇500径向的高压区隔开，增加风扇500径向出气端的压强，降低风扇500上方的进气端的压强，进而提高第一腔室310到第一罩体300的出气端这一散热风道流通的风量。可以理解的是，如果有多个通孔331，则多个通孔331的覆盖区域均位于风扇500的进气端的覆盖区域内。

为了防止风扇500径向出气端甩出的气流之间相互影响而形成涡流，影响第一腔室310到第一罩体300的出气端这一散热风道的散热效率，在一些可选实施例中，如图3、4所示，第一腔室310内环绕风扇500的旋转区域与第一罩体300的出气端之间间隔设置有导流散热板700，通过设置导流散热板700，不仅可以在风扇500的出气端与第一罩体300的出气端之间形成导流通道，保证风扇500径向出气端甩出的气流有序地通过该导流通道后从第一罩体300的出气端排出，而且导流散热板700可以提高机壳100传导热量的能力。优选地，导流散热板700以风扇500的旋转中心为圆心呈辐射状分布。

同时，为了减小气流流经该导流通道所遇到的阻力，减少压力损失和气流流动过程中产生的涡流，以及将气流均匀地吹向四周，在一些可选实施例中，如图4所示，将导流散热板700设置为弧形且等间隔设置。

在一些可选实施例中，如图1、3所示，第一罩体300包括第一围板320、第一盖板330，第一盖板330的周向边缘固定在第一围板320的一端边缘上，第一围板320环绕机壳110设置，第一围板320、第一盖板330以及机壳110的端面合围形成第一腔室310，第一盖板330的中部设有一个通孔331以形成第一罩体300的进气端。示例性的，第一围板320周向等间隔设有四个连接部321，装配时通过这些连接部321将第一围板320固接在机壳110上，且靠近机壳110的端面处，如此第一围板320与机壳110之间形成的四个间隙形成第一罩体300的出气端，经风扇500作用的一部分气流经过导流散热板700后从这四个间隙处排出，从而将电机产生的热量排至大气中。

本实施例中，由于风扇500将从通孔331吸入的空气加速后沿其径向甩出，第一腔室310内四周临近罩体处压强较高，风扇500的上方压强较低，空气会部分回流到风扇500的上方，从而影响风扇500的进风，优选地，此通孔331位于风扇500的正上方，且其尺寸小于风扇500的径向尺寸。优选地，通孔331为圆形，当然也可以是其他形状，同理通孔331也可以设置为多个，只需要保证风扇500可以顺利地从进气腔610、第二腔室410、通孔331这一气流流通通道吸气，同时不影响风扇500的出风。

在一些可选实施例中，如图3所示，第一罩体300的出气端的出气气流方向平行于机壳110侧壁的长度方向，即从第一围板320与机壳110之间形成的四个间隙处排出的空气沿机壳110侧壁的长度方向喷出。如此设置，一方面，喷出的高速气流还可以对机壳110的侧壁进行吹扫降温，从而进一步提高了电机的散热效率；另一方面，由于相对内转子无刷电机100而言气流方向是向下的，因此可以在无人机进行爬升和巡航时，避免与其移动方向相反的气流发生冲突而影响第一腔室310内的热空气从间隙处排出。

在一些可选实施例中，如图1、3所示，进气腔壳600包括第二围板620、第二盖板630、两块第三围板640，第二围板640的侧壁部分区域固接在第一围板620上，两块第三围板640分别固安装在第二围板620的两端，第二盖板630的两侧边缘固接在位于其两侧的第三围板640上，第二围板620、第二盖板630、两块第三围板640共同合围形成进气腔610，电调200固接在第二盖板630上。可以理解的是，为了保证气流可以顺利地从进气腔610流进，安装电调200时需要在进气腔610内留有一定的流通空间，使得气流可以从该流通空间内经过。

在一些可选实施例中，如图1、3所示，第二罩体400包括第四围板420、第三盖板430，第三盖板430的周向边缘固接在第二盖板630、第三围板640以及第四围板420上，四者合围形成连通进气腔610的第二腔室410。

在一些可选实施例中，如图1至3所示，第二盖板630包括分设于其两端的倾斜段631、竖直段632，倾斜段631远离竖直段632的边缘固接在第三盖板430上，竖直段632与第二围板620的长度方向均平行于机壳侧壁的长度方向。当第二围板620、第二盖板630、两块第三围板640共同合围形成进气腔610时，由于倾斜段631的存在，从进气腔610进入第二腔室410内的气流发生转向。需要说明的是，电调200未接触竖直段632的一侧与第二围板620之间间隙设置，如此设置可以保证进气腔610内的气流可以顺利地从该间隙处流过。本实例中，由于从大气环境中进入进气腔610的气流方向平行于机壳侧壁的长度方向，相对内转子无刷电机100而言气流方向是向下的，如此可以在无人机进行爬升和巡航时，方便大气环境中的空气流进进气腔610内。此外，为了防止进入进气腔610的气流与从第二围板620与第一围板320间隙处流出的气流发生冲突，沿机壳侧壁的长度方向竖直段632设置为较短，沿机壳侧壁的长度方向第二围板620设置为较长，此时竖直段632与第二围板320之间的连接面背离机壳110侧壁呈倾斜设置。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种内转子无刷电机的散热结构，内转子无刷电机包括机壳、电调，所述机壳一端面穿设有旋转轴，其特征在于，所述内转子无刷电机的散热结构包括：

第一罩体，与所述机壳接合以在其与所述机壳端面之间形成第一腔室，所述第一罩体的顶部设有通孔，所述通孔为所述第一腔室的进气端，在与所述机壳接合处设有与所述第一腔室连通的出气端；

风扇，固接于所述旋转轴伸出所述机壳端面的轴体上，且设于所述第一腔室内，所述风扇的进气端靠近所述第一罩体的进气端；

第二罩体，与所述第一罩体接合以在两者之间形成第二腔室，所述通孔连通所述第一腔室与所述第二腔室；

进气腔壳，其内设有与所述第二腔室连通的进气腔，所述电调设于所述进气腔内。

2.根据权利要求1所述的内转子无刷电机的散热结构，其特征在于，所述第一腔室内环绕所述风扇的旋转区域与所述第一罩体的出气端之间间隔设置有导流散热板，以在所述风扇的出气端与所述第一罩体的出气端之间形成导流通道。

3.根据权利要求2所述的内转子无刷电机的散热结构，其特征在于，所述导流散热板以所述风扇旋转中心为圆心呈辐射状分布。

4.根据权利要求3所述的内转子无刷电机的散热结构，其特征在于，所述导流散热板为弧形且等间隔设置。

5.根据权利要求1至4任一项所述的内转子无刷电机的散热结构，其特征在于，所述通孔的覆盖区域位于所述风扇的进气端的覆盖区域内。

6.根据权利要求1至4任一项所述的内转子无刷电机的散热结构，其特征在于，所述第一罩体包括第一围板、第一盖板，所述第一盖板固接于所述第一围板上，所述第一围板环绕所述机壳设置，以合围形成所述第一腔室，所述通孔设置在所述第一盖板上，所述第一围板至少设有一个连接部，以在所述连接部与所述机壳固接时形成所述第一罩体的出气端。

7.根据权利要求6所述的内转子无刷电机的散热结构，其特征在于，所述第一罩体的出气端的出气气流方向平行于所述机壳侧壁的长度方向。

8.根据权利要求6所述的内转子无刷电机的散热结构，其特征在于，所述进气腔壳包括第二围板、第二盖板、两块第三围板，所述第二围板固接于所述第一围板上，两块所述第三围板分别固接于所述第二围板的两端，所述第二盖板固接于其两侧的所述第三围板上，以合围形成所述进气腔，所述电调固接于所述第二盖板上。

9.根据权利要求8所述的内转子无刷电机的散热结构，其特征在于，所述第二罩体包括第四围板、第三盖板，所述第三盖板固接于第二盖板、所述第三围板以及所述第四围板上，以合围形成连通所述进气腔的所述第二腔室。

10.根据权利要求9所述的内转子无刷电机的散热结构，其特征在于，所述第二盖板包括分设于其两端的倾斜段、竖直段，所述倾斜段远离所述竖直段的边缘固接于所述第三盖板上，所述竖直段的长度短于所述第二围板且两者的长度方向均平行于所述机壳侧壁的长度方向，所述电调固接于所述竖直段上。