專利名稱：外轉子型電機和外轉子型輪轂電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種外轉子型電機，更具體地，涉及一種新的具有冷卻結構外轉子型 電機，所述冷卻結構用于有效地冷卻定子和轉子。本發(fā)明還涉及一種采用這種冷卻結構的 外轉子型輪轂電機。
背景技術：
通常，根據(jù)供應給電機的電流的類型將電機分為直流電機或交流電機。此外，根據(jù) 定子和轉子的安裝，電機還分為內轉子型電機或外轉子型電機。內轉子型電機具有這樣的安裝結構轉子可旋轉地安裝在定子內部；而外轉子型 電機具有這樣的安裝結構轉子可旋轉地安裝在定子的外部。在上述各種類型的的電機中，外轉子電機被應用于各種領域，如洗衣機的直接耦 合電機、電動汽車的輪轂電機或類似的設備。在上面提到的外轉子型電機中，如果冷卻效率增加，那么就可以改進輪轂電機的 性能。然而，由于傳統(tǒng)的外轉子型電機冷卻效率低，因此很難使電機效率最大化。特別地，為了改進外轉子型電機的性能，最有效的方法是提高該電機定子的冷卻 效率。然而，由于這種現(xiàn)有技術的外轉子型電機適于使用在電機轉子上形成通風開口的方 法冷卻定子，而通過這種方法獲得的冷卻效果不足以獲得充分提高的電機性能。此外，由于通風孔形成在汽車車輪輪輞安裝的區(qū)域，當車輛跑動時引入定子內的 外部的空氣很少。這樣，實際冷卻自然不好。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于解決現(xiàn)有技術中的上述問題。本發(fā)明的一個目的是提供一種新的 外轉子電機，該電機能夠獲得優(yōu)越的冷卻性能，本發(fā)明還提供一種外轉子型輪轂電機，這種 輪轂電機中采用了與所述外轉子電機相同的結構。為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種外轉子電機，該外轉子電機包括定子模塊， 該定子模塊形成為具有封閉后部的圓柱形，所述定子模塊安裝在穿過自身后部中心部分的 軸上；定子，該定子固定地安裝在所述定子模塊的外圓周表面上；主冷卻部件，該部件設在 所述定子模塊的內圓周表面上，以降低相應部分的溫度；外轉子，該外轉子可旋轉地安裝在 所述定子的外部；和外殼，該外殼具有固定在所述外轉子前圓周部分上的圓周部分和可旋 轉地安裝在所述所述軸上的內部部分。所述主冷卻部件包括一個或多個沿所述定子模塊的內圓周表面隱性形成的槽，所 述的槽以多個的形式沿軸向形成在所述定子模塊的內圓周表面上，或按螺旋形形成在所述 定子模塊的內圓周表面上。此外，所述槽的內壁表面上形成有兩凹部分。所述外轉子型電機還包括設置在所述所述外轉子的外圓周表面上輔助冷卻部件， 該輔助冷卻部件用于和外部空氣進行熱交換。
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所述輔助冷卻部件包括一個或多個沿所述外轉子外圓周表面隱性形成的槽，形成 在所述外轉子外圓周表面的多個所述的槽形成為螺旋形。此外，所述定子的后部表面上形成有多個第一通風孔，該多個通風孔用于允許所 述定子模塊的內部空間和所述定子模塊的外部空間相通。所述外殼上形成有多個第二通風孔，該多個第二通風孔用于允許所述定子模塊的 內部空間與所述外殼的外部相通。所述定子模塊上形成有流體流通道，以引導流體，例如制冷劑、水或氣體，并且，所 述流體流通道與冷卻設備相通，所述冷卻設備用于盛放然后提供冷卻劑或流體。所述外轉子型電機還包括內殼，該內殼具有周向固定在所述外轉子的后部圓周上 的圓周和可旋轉地支撐在所述定子模塊上的內部部分。此外，沿所述定子模塊的后部圓周的圓周方向上形成有接收槽，且所述內殼的內 部部分上形成有支撐在并容納于所述接收槽的接收突起。所述外轉子型電機還包括容納于所述接收槽內的密封件，該密封件用于密封當所 述接收突起容納于所述接收槽時，所述接收槽和所述接收突起之間的間隙。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種外轉子型輪轂電機，包括定子模塊，該定子 模塊形成為具有封閉后部的圓柱形，所述定子模塊安裝在穿過自身后部中心部分的軸上； 定子，該定子固定地安裝在所述定子模塊的外圓周表面上；主冷卻部件，該部件設在所述定 子模塊的內圓周表面上，以降低相應部分的溫度；外轉子，該外轉子可旋轉地安裝在所述定 子的外部；和外殼，該外殼具有固定在所述外轉子前圓周部分上的圓周部分和可旋轉地安 裝在所述所述軸上的內部部分。其中，所述外殼固定地與車輪連接，且所述軸與車身連接。
所述軸通過鉤舌與所述車身連接。所述軸與所述鉤舌形成為一體。上述本發(fā)明所述的外轉子型電機具有以下各種優(yōu)勢首先，由于本發(fā)明所述的外轉子型電機不需要附加的冷卻裝置，其優(yōu)勢在于，這樣 可以簡化所述外轉子型電機的整體結構，并能減輕使用所述外轉子型電機的設備的重量。第二，由于本發(fā)明所述的外轉子型電機設有用于冷卻定子的冷卻部件，增強了冷 卻定子的冷卻效果。因此，其優(yōu)勢在于，這樣可以增強所述電機的性能。特別地，上述冷卻部件具有最簡單的結構，能獲得最大的冷卻效果，并且還能得到 質量輕的電機。第三，由于本發(fā)明所述的外轉子型電機可以獲得優(yōu)越的冷卻效率和穩(wěn)定操作，當 將這些特征應用于輪轂電機時也是有利的。第四，根據(jù)本發(fā)明所述的外轉子型電機，由于所述冷卻結構形成在外轉子的外圓 周表面上，其優(yōu)勢在于，所述電機的性能能顯著增加。第五，根據(jù)本發(fā)明所述的外轉子型電機，由于冷卻液由外加冷卻設備提供然后使 之流過定子模塊，其優(yōu)勢在于，能夠獲得優(yōu)越的冷卻效果的同時增強電機的性能。


通過下述詳細描述并結合附圖，將能更明白地理解本發(fā)明的上述和其他目的、特 征以及優(yōu)勢。其中
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圖1是用于描述本發(fā)明的第一個實施例所述外轉子型電機外部構造的透視圖；圖2是用于描述第一個實施例所述的外轉子型電機內部機構的局部剖視圖；圖3是用于描述第一個實施例所述的外轉子型電機內部結構的剖視圖；圖4是用于描述本發(fā)明所述的第二實施例中的外轉子型電機的內部結構的剖視 圖；圖5是展示第一個實施例所述的外轉子電機作為輪轂電機并應用在汽車車輪中 的一個狀態(tài)的局部剖切透視圖；圖6是剖視圖，展示的是第一個實施例所述的外轉子型電機作為輪轂電機并應用 在汽車車輪中的一個狀態(tài)；和圖7和8是用于描述將第一個實施例所述的外轉子型電機作為輪轂電機，并使用 鉤舌將其連接的剖視圖。
具體實施例方式下文中，將參考圖1至圖4詳細描述本發(fā)明所述的外轉子型電機的一個優(yōu)選實施 例。根據(jù)本發(fā)明第一個實施例所述的外轉子型電機(下文中，稱之為“電機”)包括定 子模塊100，定子200，主冷卻部件300，外轉子400和外殼500。下面詳細描述每個部件。首先，所述定子模塊100是所述電機內部主體的一部分，且為后部表面封閉的圓 柱形。這時，軸110穿過所述定子模塊100的內部中心部分，到達所述定子模塊100后部 以固定地安裝在所述定子模塊100的后部上，并且所述軸110的后部固定地安裝在所述電 機安裝的物體上。接下來，所述定子200是接受外部電能供應并產(chǎn)生電磁力的零件，并且所述定子 200沿所述定子模塊100的外圓周表面上固定地安裝。然后，所述主冷卻部件300是能降低所述定子模塊100的溫度的零件，并通過降低 所述定子100的溫度使得所述定子200溫度降低，從而提高所述電機性能。前面提到的主冷卻部件300設在所述定子模塊100的內圓周表面上。特別地，本 發(fā)明實施例中的主冷卻部件300包括槽310，該槽310沿所述定子模塊100的內圓周表面隱 性地形成。當然，所述主冷卻部件300可以包括從所述定子模塊100內圓周表面上突出形成 的突出部。然而，這樣所述電機的重量可能會增加，而且減少了形成在所述定子模塊100內 圓周表面上的流動通道，這樣不能顯著提高實質的冷卻性能。相應地，優(yōu)選地，所述主冷卻部件300可以包括槽310以減輕所述電機的總體重
量，并能確保有足夠的空氣流動空間。特別地，本發(fā)明第個一實施例提議所述槽310可以以多個的形式沿所述定子模塊 100的周向形成在所述定子模塊100的內圓周表面，這樣能進一步提高熱交換性能。很明 顯，槽310可以形成為連接所述定子模塊100的內圓周表面前部與后部的螺旋形。此外，更優(yōu)選地，所述槽310的內壁表面上形成有兩凹部分。這是因為所述槽310將與外部空氣接觸的表面區(qū)域被最大化，這樣就能通過槽310獲得更強化的熱交換性能。 這時，所述兩凹部分可以通過多種方式形成，例如，通過額外形成多個突起，形成粗糙的內 壁表面，或這形成總體的、重復的凹坑和突起。接下來，所述外轉子400是和所述定子200 —起用于組成所述電機的零件，并且所 述外轉子400可旋轉地安裝在所述定子200的外部。此時，所述外轉子400包括圓柱轉子框410和沿所述轉子框410內圓周表面安裝 的多個磁體420。特別地，在本發(fā)明的第一個實施例中，在所述轉子400的轉子框410的外圓周表面 上還設置有輔助冷卻部件430。此時，所述輔助冷卻部件430包括沿所述轉子框410圓周方向內凹地形成在所述 轉子框410的外圓周表面上的槽431。此處，在所述轉子框410上可以由多個槽431，也可 以是一個螺旋形的槽431。如上所述輔助冷卻部件430用于增加關于所述外轉子400的熱交換區(qū)，從而提高 所述電機的冷卻性能，并提高所述電機的效率。此外，所述輔助冷卻部件能夠減輕所述轉子 框410的重量，從而減輕所述電機的整體重量。當然，如同所述主冷卻部件300的槽410的內壁表面，所述槽431的內壁表面頁更 優(yōu)選形成有兩凹部分以提高冷卻性能。接下來，所述外殼500是用于可旋轉地支撐所述外轉子400的零件。所述外殼的 圓周部固定在所述外轉子400的前圓周部分，且所述外殼500的內部部分可旋轉地安裝在 所述軸110上。此處，所述外殼500的內部部分繞所述定子200和所述定子模塊100的前表面形 成，并且所述外殼的中間部形成由轂510，該轂510圍繞所述軸110并被所述軸110支撐。此時，在所述轂510的內圓周表面和所述軸110的外圓周表面之間安裝有多個軸 承520和530，這樣所述轂510可以關于所述軸110平穩(wěn)地旋轉。同樣，在本發(fā)明第一個實施例中，用于允許所述定子模塊100內部空間與所述外 殼的外部相通的多個第一通風孔540形成在所述外殼500上定位所述定子模塊100的內部 空間的部分上。所述多個第一通風孔540將允許所述電機外部的空氣引入所述定子模塊100的內 部空間，或在所述外轉子旋轉時允許所述定子模塊100內部空間里的空氣從所述電機內流 出，這樣，冷卻效率被進一步提高。此外，在本發(fā)明第一個實施例中，進一步在前文中所述的定子模塊100的后部表 面上還形成有多個第二通風孔120，所述多個第二通風孔120用于允許所述定子模塊100的 內部空間與所述電機的外部相通。連同前面所述第一通風孔540，所述第二通風孔120允許空氣被平滑地引入或流 出，因此，導致對所述電機的定子200冷卻效率最大化。此時，所述第一通風孔540和所述第二通風孔120可以形成為多種形狀。例如，所 有的第一通風孔540和第二通風孔120可以可以形成為圓形或橢圓形或多邊形。當然，最 優(yōu)選地，每個所述孔540和孔120的形狀應當使空氣即使是在所述外殼500轉動也能被平 滑地引入和流出。
同時，根據(jù)本發(fā)明第一個實施例，所述電機還包括內殼600。所述內殼600是用于在所述外轉子400旋轉時更穩(wěn)定地支撐所述外轉子并阻止多 種雜質被引入所述定子200的零件。所述內殼600形成為具有內部部分開放的環(huán)形。所述內殼600形成為具有固定在 所述外轉子400的后部圓周部分上的圓周部分和可旋轉地支撐于所述定子模塊100的內部 部分。
此時，在所述定子模塊100的后部圓周部的的圓周方向上形成有接收槽130，并且 在所述內殼的內部上形成有容納于并支撐于所述接收槽130的接收突起610。特別地，為了封閉所述接收槽130容納所述接收突起610 二者之間的縫隙，在所述 接收槽130內設有密封件131。設置所述密封材料131是為了阻止?jié)駳夂透鞣N雜質通過所 述接收槽130和所述接收突起610之間的間隙被引入。在下文中，將描述上述本發(fā)明第一個實例所述的電機的操作。首先，如果給所述電機供電，所述定子200產(chǎn)生的電磁力將轉動所述外轉子400的 轉子框410。此時，所述轉子框410連接在所述外殼500和所述內殼600上，且所述外殼500的 轂510可旋轉地安裝在所述軸110上。此外，所述內殼600的接收突起610容納于所述定 子模塊100的接收槽130?？紤]到前文所述，所述轉子框410在被所述軸110和所述定子組 將100支撐的同時被所述外殼500和所述內殼600旋轉。特別地，在一連串上述過程中，所述電機外部的空氣通過形成在所述外殼500上 的所述第一通風孔被引入所述定子模塊100的內部空間。隨后，被引入的空氣通過所述定 子模塊100的內部空間，然后繼續(xù)通過形成在所述定子模塊100后部表面的所述第二通風 孔120和所述內殼600e的開放內側，并且最終流出到所述電機的外部。此時，通過所述第一通風孔540被引入所述定子模塊100的內部空間的空氣通過 形成在所述定子模塊100內圓周表面上的主冷卻部件300與所述定子模塊100產(chǎn)生熱交 換，從而降低所述定子模塊100的溫度。相應地，由于所述定子200的溫度也被降低從而提 高了所述電機的性能。此外，在所述外轉子400旋轉時，所述外轉子通過形成在所述轉子框外圓周表面 的輔助冷卻部件與外部空氣產(chǎn)生熱交換，從而防止了所述外轉子溫度升高影響所述定子 200溫度升高的問題。同時，圖4說明了根據(jù)本發(fā)明第二個實施例所述的外轉子型電機的結構。本發(fā)明的第二個實施例將提高對所述定子200的冷卻效率，并使用附加冷卻設備 700作為冷卻循環(huán)顯著降低所述定子模塊100的溫度。就是說，在所述定子模塊100上沿著鄰近所述主冷卻部件300的部分上形成有用 于引導流體流，如制冷劑、水或氣體的流體通道140，并且所述流體通道140設定為與所述 冷卻設備700相通，所述冷卻設備700冷卻并供應制冷劑。此時，考慮到所述定子模塊100處于固定狀態(tài)，將所述定子模塊100可以通過各種 管710 (如制冷管)與所述冷卻設備700相連。此外，圖5至8證明了一個實施例，在該實施例中，根據(jù)本發(fā)明第一個實施例中的 外轉子型電機被用作用于燃料電池車輛的輪轂電機。
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就是說，當根據(jù)本發(fā)明第一個實施例中的外轉子型電機被用作輪轂電機的情況 下，所述外殼500固定地與輪20的輪輞21結合，如圖5和圖6所示。此時，所述輪20的輪 胎22沿所述輪轂電機的外轉子400的外圓周部分安裝。此外，如圖7和圖8所示，所述軸110的后部表面通過鉤舌30固定在車身(未示 出)上。此時，所述鉤舌30與所述軸110之間的連接可以通過多種方法獲得。例如，所述鉤舌30可以通過焊接與驅動軸連接，或通過熱裝法或如圖7中使用銷 或栓連接?？蛇x地，如圖8所示，所述鉤舌30可以通過型模鑄造的方法與所述驅動軸110 形成為一體。同時，將所述驅動軸連接到車身上的結構并不是必須按所述的那樣通過所述鉤舌 30獲得。例如，所述軸110的后部表面可以直接固定在車身上，或所述軸110可以通過附加 法蘭固定在車身上。外形可以根據(jù)車輛的用途變化。優(yōu)選地，采取與車輛用途相適應的外 形。相應地，如果所述輪轂電機運行，由所述外殼400的旋轉而導致的所述外殼500的 旋轉會引起所述輪輞21轉動，并且，相應地，導致所述輪20滾動。在所述輪20滾動的過程 中，所述輪轂電機外部的空氣重復地被引入然后通過形成在所述輪輞21上的開口從所述 輪轂電機的內部空間流出，這樣空氣與所述主冷卻部件300產(chǎn)生熱交換，從而降低所述定 子200的溫度。
權利要求
1.一種外轉子電機，包括定子模塊，該定子模塊形成為具有封閉后部的圓柱形，所述定子模塊安裝在穿過自身 后部中心部分的軸上；定子，該定子固定地安裝在所述定子模塊的外圓周表面上；主冷卻部件，該部件設在所述定子模塊的內圓周表面上，以降低相應部分的溫度；外轉子，該外轉子可旋轉地安裝在所述定子的外部；和外殼，該外殼具有固定在所述外轉子前圓周部分上的圓周部分和可旋轉地安裝在所述 所述軸上的內部部分。
2.如權利要求1所述的外轉子型電機，其中，所述主冷卻部件包括一個或多個沿所述 定子模塊的內圓周表面隱性形成的槽，所述的槽以多個的形式沿軸向形成在所述定子模塊 的內圓周表面上，或按螺旋形形成在所述定子模塊的內圓周表面上。
3.如權利要求1所述的外轉子型電機，其中，所述槽的內壁表面上形成有兩凹部分。
4.如權利要求1所述的外轉子型電機，其中，該電機還包括設置在所述所述外轉子的 外圓周表面上輔助冷卻部件，該輔助冷卻部件用于和外部空氣進行熱交換。
5.如權利要求4所述的外轉子型電機，其中，所述輔助冷卻部件包括一個或多個沿所 述外轉子外圓周表面隱性形成的槽，形成在所述外轉子外圓周表面的多個所述的槽形成為 螺旋形。
6.如權利要去1所述的外轉子型電機，其中，所述定子的后部表面上形成有多個第一 通風孔，該多個通風孔用于允許所述定子模塊的內部空間和所述定子模塊的外部空間相
7.如權利要求6所述的外轉子型電機，其中，所述外殼上形成有多個第二通風孔，該多 個第二通風孔用于允許所述定子模塊的內部空間與所述外殼的外部相通。
8.如權利要求1所述的外轉子型電機，其中，所述定子模塊上形成有流體流通道，以引 導流體，例如制冷劑、水或氣體，并且，所述流體流通道與冷卻設備相通，所述冷卻設備用于 盛放然后提供冷卻劑或流體。
9.如權利要求1-8中任意一項所述的外轉子型電機，其中，所述外轉子型電機還包括 內殼，該內殼具有周向固定在所述外轉子的后部圓周上的圓周和可旋轉地支撐在所述定子 模塊上的內部部分。
10.如權利要求9所述的外轉子型電機，其中，沿所述定子模塊的后部圓周的圓周方 向上形成有接收槽，且所述內殼的內部部分上形成有支撐在并容納于所述接收槽的接收突 起。
11.如權利要求10所述的外轉子型電機，其中，該外轉子型電機還包括容納于所述接 收槽內的密封件，該密封件用于密封當所述接收突起容納于所述接收槽時，所述接收槽和 所述接收突起之間的間隙。
12.—種外轉子型輪轂電機，包括定子模塊，該定子模塊形成為具有封閉后部的圓柱形，所述定子模塊安裝在穿過自身 后部中心部分的軸上；定子，該定子固定地安裝在所述定子模塊的外圓周表面上；主冷卻部件，該部件設在所述定子模塊的內圓周表面上，以降低相應部分的溫度；外轉子，該外轉子可旋轉地安裝在所述定子的外部；和外殼，該外殼具有固定在所述外轉子前圓周部分上的圓周部分和可旋轉地安裝在所述 所述軸上的內部部分。其中，所述外殼固定地與車輪連接，且所述軸與車身連接。
13.如權利要求12所述的外轉子型輪轂電機，其中，所述軸通過鉤舌與所述車身連接。
14.如權利要求13所述的外轉子型電機，其中，所述軸與所述鉤舌形成為一體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種外轉子型電機，該電機包括定子模塊、定子、主冷卻部件、外轉子和外殼。所述定子模塊形成為具有封閉后部的圓柱形。所述定子模塊安裝在穿過自身后部中心部分的軸上。所述定子固定地安裝在所述定子模塊的外圓周表面上。所述主冷卻部件設置在所述定子模塊的內圓周表面上，該主冷卻部件用于降低相應部分的溫度。所述外轉子可旋轉地安裝在所述定子的外部，并且所述外殼具有固定在所述外轉子前圓周部分上的圓周部分。
文檔編號H02K21/22GK102007676SQ200880128662
公開日2011年4月6日 申請日期2008年5月26日 優(yōu)先權日2008年4月18日
發(fā)明者姜秉周, 樸光株, 樸城玟, 河炳吉, 漁基龍, 白圭福, 金度亨 申請人:創(chuàng)動機產(chǎn)業(yè)株式會社