CN108155733B - 一种盘式电机 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种盘式电机，所述盘式电机包括内部具有安装腔的机壳、以及定子组件。所述定子组件包括两个固定板、多个定子铁芯、多个集中绕组和导热固定胶。所述两个固定板均呈中心开孔的圆形板设置，所述两个固定板之间形成有圆环形空间，所述两个固定板上对应设有多个定位槽。所述多个集中绕组，设于所述环形空间，且对应环绕安装于所述多个定子铁芯上。所述导热固定胶填充在所述环形空间中，将所述两个固定板、所述多个定子铁芯、以及所述多个集中绕组粘接固定，且所述导热固定胶的环形外侧面粘接固定于所述机壳的内侧面之间无空气隔热层，所述定子组件导热优良接于所述机壳。本发明能提高盘式电机的综合冷却效果。

Description

一种盘式电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种盘式电机。

背景技术

盘式电机具有较高转矩密度，有广阔的应用前景，盘式电机通常包括结构件如机壳、定子组件和转子组件，机壳一般包括两端端盖。盘式电机在运行的过程中会产生热量，如果热量不能及时散发出，高温可能影响到盘式电机的正常运行。现有技术中，为促进定子组件和转子组件的散热，一般在与定子组件或者转子组件相邻接的端盖上设置散热结构，来促进定子组件和转子组件的散热。然而，这种散热方式的使用显然是存在局限性的，比如对于定子内置式双转子电机中，定子组件的两侧均设有转子组件，定子组件不与端盖邻接，转子组件会阻碍定子组件的热量散发，而导致定子组件的散热效果不佳。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种盘式电机，旨在提高盘式电机的综合冷却效果。通常电机只有机壳水冷或端盖水冷，该盘式电机既有冷却定子组件的机壳水冷，又有冷却驱动端轴承的端盖水冷。

为实现上述目的，本发明提出一种盘式电机，包括内部具有安装腔的机壳、以及设于所述安装腔内的定子组件，所述定子组件包括：

两个端面朝左右向设置的固定板，所述两个固定板均呈中心开孔的圆形板设置，所述两个固定板之间形成有位于所述开孔外围的环形空间，所述两个固定板上对应设有多个定位槽；

多个定子铁芯，设于所述环形空间中，且所述多个定子铁芯的两端对应定位于所述两个固定板上的所述多个定位槽中；

多个集中绕组，设于所述环形空间，且对应环绕安装于所述多个定子铁芯上；以及，

导热固定胶，填充在所述环形空间中，将所述两个固定板、所述多个定子铁芯、以及所述多个集中绕组粘接固定，且所述导热固定胶的环形外侧面粘接固定于所述机壳的内侧面。

优选地，所述机壳包括主壳体、第一端盖和第二端盖，所述主壳体呈沿左右方向贯设有通腔的环形设置，所述第一端盖和所述第二端盖分别安装于所述主壳体的左右两端，所述第一端盖、所述第二端盖和所述主壳体合围形成所述安装腔。

优选地，所述第一端盖的内部设有第一冷却通道，所述主壳体的内部设有第二冷却通道，所述第二冷却通道通过设于所述主壳体内的轴向连接通道与所述第一冷却通道连通，所述定子组件安装于所述安装腔内，且所述定子组件与所述主壳体之间设有导热固定胶；

所述第一端盖分为两个半圆形板区，所述第一冷却通道包括分别分布在所述两个半圆形板区的两个冷却通道段，每一所述冷却通道段沿着相应所述半圆形板区的周向来回弯曲设置，所述两个冷却通道段的靠近所述第一端盖中心的一端相串联，所述两个冷却通道段的另一端呈相邻设置，且对应为第一冷却通道的入口和出口，所述第一冷却通道的入口或者出口连接于所述第二冷却通道。

优选地，所述主壳体的外侧面上设有与所述第一冷却通道的入口连通的冷却剂入口、以及与所述第二冷却通道的出口连通的冷却剂出口，所述第一冷却通道的出口连接于所述第二冷却通道的入口。

优选地，所述盘式电机还包括穿过所述定子组件的开孔设置的转轴、以及安装于所述转轴上的两个转子组件，所述两个转子组件分设于所述定子组件的左右两侧；

沿左右方向贯穿所述第二端盖设有过孔，所述转轴穿过所述过孔设置。

优选地，所述转子组件各包括：

转子支撑盘，呈中心开孔的圆形设置，所述转子支撑盘的一端端面开设有沿周向延伸的环形安装槽，所述环形安装槽具有环形内侧壁和环形外侧壁；

环形转子铁芯，安装固定在所述环形安装槽内，所述环形转子铁芯具有朝向所述环形安装槽的内端面和朝向所述环形安装槽的槽口的外端面；

多块永磁体，固定安装在所述环形安装槽内且位于所述环形转子铁芯的外端面，所述多块永磁体均具有靠近所述转子支撑盘的中心孔的近端、以及远离所述转子支撑盘的中心孔的远端；以及，

固定环，位于所述环形安装槽且套设在所述环形内侧壁，所述固定环抵顶所述多块永磁体的近端，使得所述多块永磁体的远端与所述环形外侧壁抵触，以与所述环形外侧壁共同在径向对所述多块永磁体进行限位。

优选地，所述集中绕组包括绕设在所述定子铁芯的外侧面且沿着所述定子铁芯的长度方向螺旋绕制的多层绕线圈，所述多层绕线圈由扁线沿着其截面长度方向弯曲绕设。

优选地，所述导热固定胶包括填充在所述定子铁芯与所述集中绕组之间的内侧固定胶、以及填充在相邻层的绕线圈之间的层间固定胶。

优选地，所述定子组件包括多个连绕组件，所述多个连绕组件均由依次相邻设置的多个所述定子铁芯、以及对应绕设于所述多个定子铁芯上的多个集中绕组组成，属于同一所述连绕组件的多个所述集中绕组由一根铜扁线逐一绕设于属于该所述连绕组件的多个定子铁芯而形成。

优选地，所述两个固定板的外侧面均凸设有键，所述安装腔的内侧面上凹设有与所述键配合的限位槽，所述键设置为多个，且所述多个键沿着所述固定板的周向呈间隔分布。

本发明的技术方案中，通过在两个固定板之间填充导热固定胶，并将导热固定胶的环形外侧面粘接固定于所述机壳的内侧面，使得所述定子组件导热优良接于所述机壳，从而能够促进定子组件的散热。与通过螺栓等结构将定子组件固定在安装腔内的技术方案相比，本发明中通过导热固定胶将定子组件固定于安装腔内，安装起来更加方便。此外，与现有技术中需要在定子铁芯上设置螺栓来固定定子铁芯的技术方案相比，本发明中，通过在环形空间内填充导热固定胶，使两个固定板与多个定子铁芯得以被固定牢固，从而避免在定子铁芯上开设螺栓孔而影响定子铁芯的磁路，并且由于组装过程中不必拧紧螺栓，使组装过程得以简化，适于自动化生产。此外，本发明中，还通过在固定板上设置定位槽，便于组装人员对定子铁芯进行准确定位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的盘式电机的一实施例的整体结构剖视图；

图2为图1所示的盘式电机的部分结构分解示意图；

图3为图1所示的定子组件的整体结构示意图；

图4为图1所示的转子组件的整体结构示意图；

图5为图4所示的转子组件的整体结构剖视图；

图6为图4所示的转子组件的整体结构分解示意图；

图7为图1所示的左端盖内第一冷却通道的布设示意图；

图8为图3所示的定子组件的定子铁芯和集中绕组的连接结构示意图；

图9为图3所示的定子组件的连绕组件示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	机壳	23	定位槽
11	安装腔	24	定子铁芯
				12	第一端盖	25	集中绕组
121	第一冷却通道	26	连绕组件
				13	第二端盖	3	转轴
131	过孔	4	转子组件
				14	主壳体	41	转子支撑盘
141	轴向连接通道	411	环形安装槽
				2	定子组件	42	环形转子铁芯
21	固定板	43	永磁体
				22	环形空间	44	固定环

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种盘式电机，图1至图9为本发明提供的盘式电机的一实施例。所述盘式电机包括内部具有安装腔11的机壳1、以及设于所述安装腔11内的定子组件2。所述定子组件2包括两个端面朝左右向设置的固定板21、多个定子铁芯24、多个集中绕组25和导热固定胶。所述两个固定板21均呈中心开孔的圆形板设置，所述两个固定板21之间形成有位于所述开孔外围的环形空间22，所述两个固定板21上对应设有多个定位槽23。所述多个定子铁芯24设于所述环形空间22中，且所述多个定子铁芯24的两端对应定位于所述两个固定板21上的所述多个定位槽23中。所述多个集中绕组25，设于所述环形空间22，且对应环绕安装于所述多个定子铁芯24上。所述导热固定胶填充在所述环形空间22中，将所述两个固定板21、所述多个定子铁芯24、以及所述多个集中绕组25粘接固定，且所述导热固定胶的环形外侧面粘接固定于所述机壳1的内侧面，所述定子组件2导热优良接于所述机壳1。

本实施例中，通过在两个固定板21之间填充导热固定胶，并将导热固定胶的环形外侧面粘接固定于所述机壳1的内侧面，使得所述定子组件2导热优良接于所述机壳1，从而能够促进定子组件2的散热。与通过螺栓等结构将定子组件2固定在安装腔11内的技术方案相比，本实施例中通过导热固定胶就能将定子组件2固定于安装腔11内，安装起来更加方便，诚然，本发明也可以同时采用导热固定胶和螺栓来固定定子组件，使固定更加牢固。此外，与现有技术中需要在定子铁芯24上设置螺栓来固定定子铁芯24的技术方案相比，本实施例中，通过在环形空间22内填充导热固定胶，使两个固定板21与多个定子铁芯24得以被固定牢固，从而避免在定子铁芯24上开设螺栓孔而影响定子铁芯24的磁路，并且由于组装过程中不必拧紧螺栓，使组装过程得以简化，适于自动化生产。此外，本实施例中，还通过在固定板21上设置定位槽23，便于组装人员对定子铁芯24进行准确定位。

本实施例中，所述导热固定胶优选为同时具备导热性能和绝缘性能的导热胶，固定导热胶的绝缘性能提高定子组件的安全性。

本实施例中，所述固定板21为peek板。peek材料，也被称为聚醚醚酮，具有高强度、高模量、高断裂韧性以及优良的尺寸稳定性。本实施例中，固定板21为peek板，能在保证定子组件2强度的同时减小定子组件2的重量，进而实现电机的轻量化。本实施例中，所述导热固定胶为环氧胶，环氧胶具有粘附力强且固化方便的特点，因而优选作为导热固定胶使用。

为方便对机壳1进行制造，如图1所示，本实施例中，所述机壳1包括主壳体14、第一端盖12和第二端盖13，所述主壳体14呈沿左右方向贯设有通腔的环形设置，所述第一端盖12和所述第二端盖13分别安装于所述主壳体14的左右两端，所述第一端盖12、所述第二端盖13和所述主壳体14合围形成所述安装腔。

具体地，可将第一端盖12设于主壳体14的左端，而将第二端盖13设于主壳体14的右端。也可以将可将第一端盖12设于主壳体14的右端，而将第二端盖13设于主壳体14的左端。

为提高所述盘式电机结构的紧凑性且为了提高盘式电机的散热效果，如图1和图2所示，本实施例中，所述第一端盖12的内部设有第一冷却通道121，所述主壳体14的内部设有第二冷却通道，所述第二冷却通道通过设于所述主壳体14内的轴向连接通道141与所述第一冷却通道121连通，所述定子组件2安装于所述安装腔11内，且所述定子组件2与所述主壳体14之间设有导热固定胶，以使所述定子组件2导热优良接于所述主壳体14。所述第一端盖12分为两个半圆形板区，所述第一冷却通道121包括分别分布在所述两个半圆形板区的两个冷却通道段，每一所述冷却通道段沿着相应所述半圆形板区的周向来回弯曲设置，所述两个冷却通道段的靠近所述第一端盖12中心的一端相串联，所述两个冷却通道段的另一端呈相邻设置，且对应为第一冷却通道121的入口和出口，所述第一冷却通道121的入口或者出口连接于所述第二冷却通道。本实施例中，第一冷却通道121和第二冷却通道的设置有利于促进盘式电机的散热，来回曲折设置的冷却通道段能增大冷却剂在第一端盖12内的换热面积，从而提高盘式电机驱动端轴承的散热效果。

具体地，第二冷却通道具体可以为迷宫形冷却通道。所述冷却液可以为水等，在此不作限定。具体地，本实施例中，所述第一冷却通道121设置有一个入口和一个出口；所述第二冷却通道也设有一个入口和一个出口。可根据需要在安装腔11内所述定子组件2的左侧和右侧中一侧设置转子组件4，也可以在安装腔11内所述定子组件2的左侧和右侧均设置转子组件4。

为进一步提高所述盘式电机内部散热结构的紧凑性，所述主壳体14的外侧面上设有与所述第一冷却通道121的入口连通的冷却剂入口、以及与所述第二冷却通道的出口连通的冷却剂出口，所述第一冷却通道121的出口连接于所述第二冷却通道的入口。

为提高所述盘式电机的输出功率，如图1和图2所示，本实施例中，所述盘式电机还包括依次穿过所述两个固定板21的开孔设置的转轴3、以及安装于所述转轴3上的两个转子组件4，所述两个转子组件4分设于所述定子组件2的左右两侧。沿左右方向贯穿所述第二端盖13设有过孔131，所述转轴3穿过所述过孔131设置。本实施例中，通过在定子组件2的左右两侧均设置转子组件4，使盘式电机的输出功率得以提高。

如图4至图6所示，本实施例中，所述转子组件4各包括转子支撑盘41、环形转子铁芯42、多块永磁体43以及固定环44。所述转子支撑盘41呈中心开孔的圆形设置，所述转子支撑盘41的一端端面开设有沿周向延伸的环形安装槽411，所述环形安装槽411具有环形内侧壁和环形外侧壁。所述环形转子铁芯42安装固定在所述环形安装槽411内，所述环形转子铁芯42具有朝向所述环形安装槽411的内端面和朝向所述环形安装槽411的槽口的外端面。所述多块永磁体43固定安装在所述环形安装槽411内且位于所述环形转子铁芯42的外端面，所述多块永磁体43均具有靠近所述转子支撑盘41的中心孔的近端、以及远离所述转子支撑盘41的中心孔的远端。所述固定环44位于所述环形安装槽411且套设在所述环形内侧壁，所述固定环44抵顶所述多块永磁体43的近端，使得所述多块永磁体43的远端与所述环形外侧壁抵触，以与所述环形外侧壁共同在径向对所述多块永磁体43进行限位。

本实施例中的技术方案，与现有技术中将永磁体43和环形转子铁芯42通过螺栓固定连接的方案相比，通过设置环形安装槽411将永磁体43牢牢固定于环形转子铁芯42，并通过设置固定环44将环形转子铁芯42和多块永磁体43牢牢固定于转子支撑盘41的环形安装槽411内，避免了在永磁体43或者环形转子铁芯42上开设螺栓孔而影响永磁体43或者环形转子铁芯42的磁路，并且由于组装过程中不必拧紧螺栓，使组装过程得以简化，适于自动化生产。此外，由于环形转子铁芯42可以起到导磁的作用，环形转子铁芯42被永磁体43磁化后，可以加强电机的转子组件4所形成磁场。

如图8所示，本实施例中，所述集中绕组25包括绕设在所述定子铁芯24的外侧面且沿着所述定子铁芯24的长度方向螺旋绕制的多层绕线圈，所述多层绕线圈由扁线沿着其截面长度方向弯曲绕设。由于本实施例中的集中绕组25由扁线绕成且所述多层绕线圈由扁线沿着其宽度方向弯曲绕设，扁线之间空隙较小，因而能提高电机的满槽率，进而能提高电机的功率密度。所述扁线为优选为薄膜烧结扁线，薄膜烧结线具有绝缘强度高、耐热性好、耐电晕能力强等优点，适宜于用于制造集中绕组25。

为使集中绕组25沿定子铁芯24的轴向上的伸缩尺寸可控，且为使得集中绕组25不易散开，本实施例中，所述导热固定胶包括填充在所述定子铁芯24与所述集中绕组25之间的内侧固定胶、以及填充在相邻层的绕线圈之间的层间固定胶。内侧固定胶的设置还能起到使定子铁芯24与集中绕组25之间连接牢固的作用。

现有技术中，通常采用如下方式组装定子组件2：先在多个定子铁芯24上分别绕设扁线，以形成所述多个定子铁芯24上的多个集中绕组25，再通过将扁线端部电性连接(比如焊接等方式)，以实现不同定子铁芯24上的集中绕组25之间的极间铜扁线连接。这样在组装定子组件2的过程中，需要进行多次将扁线端部连接的操作过程，组装过程比较复杂。如图9所示，本实施例中，所述定子组件2包括多个连绕组件26，所述多个连绕组件26均由依次相邻设置的多个所述定子铁芯24、以及对应绕设于所述多个定子铁芯24上的多个集中绕组25组成，属于同一所述连绕组件26的多个所述集中绕组25由一根扁线逐一绕设于属于该所述连绕组件26的多个定子铁芯24而形成。本实施例中，由于同一所述连绕组件26的多个所述集中绕组25由一根扁线绕成，从而在组装定子组件2的过程中，可以避免属于同一所述连绕组件26的多个所述集中绕组25之间的极间铜扁线连接操作，进而简化定子组件2的组装过程。

具体地，如图9所示，本实施例中，定子组件2中定子铁芯24的个数为3的倍数，每依次相邻的3个定子铁芯24以及3个定子铁芯24上的集中绕组25形成一个连绕组件26，所述定子组件2包括多个连绕组件26。

为了提高定子组件2相对于机壳1内定位的准确性，且为了提高电机运行过程中定子组件2的稳定性，本实施例中，所述两个固定板21的外侧面均凸设有键，所述安装腔11的内侧面上凹设有与所述键配合的限位槽，所述键设置为多个，且所述多个键沿着所述固定板21的周向呈间隔分布。本实施例中，通过键与限位槽的配合，利于将定子组件2准确定位与机壳1内。并且，由于电机运行过程中，固定板21承受的外力可以通过键传递至机壳1，因而键与限位槽的设置能提高电机运行过程中定子组件2的稳定性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种盘式电机，其特征在于，包括内部具有安装腔的机壳、以及设于所述安装腔内的定子组件，所述定子组件包括：

两个端面朝左右向设置的固定板，所述两个固定板均呈中心开孔的圆形板设置，所述两个固定板之间形成有位于所述开孔外围的环形空间，所述两个固定板上对应设有多个定位槽；

多个定子铁芯，设于所述环形空间中，且所述多个定子铁芯的两端对应定位于所述两个固定板上的所述多个定位槽中；

多个集中绕组，设于所述环形空间，且对应环绕安装于所述多个定子铁芯上；以及，

导热固定胶，填充在所述环形空间中，将所述两个固定板、所述多个定子铁芯、以及所述多个集中绕组粘接固定，且所述导热固定胶的环形外侧面粘接固定于所述机壳的内侧面；

所述机壳包括主壳体、第一端盖和第二端盖，所述主壳体呈沿左右方向贯设有通腔的环形设置，所述第一端盖和所述第二端盖分别安装于所述主壳体的左右两端，所述第一端盖、所述第二端盖和所述主壳体合围形成所述安装腔；

其中，所述第一端盖的内部设有第一冷却通道，所述主壳体的内部设有第二冷却通道，所述第二冷却通道通过设于所述主壳体内的轴向连接通道与所述第一冷却通道连通，所述定子组件安装于所述安装腔内，且所述定子组件与所述主壳体之间设有导热固定胶；

所述第一端盖分为两个半圆形板区，所述第一冷却通道包括分别分布在所述两个半圆形板区的两个冷却通道段，每一所述冷却通道段沿着相应所述半圆形板区的周向来回弯曲设置，所述两个冷却通道段的靠近所述第一端盖中心的一端相串联，所述两个冷却通道段的另一端呈相邻设置，且对应为第一冷却通道的入口和出口，所述第一冷却通道的入口或者出口连接于所述第二冷却通道，所述第二冷却通道为迷宫形冷却通道；

所述定子组件包括多个连绕组件，所述多个连绕组件均由依次相邻设置的多个所述定子铁芯、以及对应绕设于所述多个定子铁芯上的多个集中绕组组成，属于同一所述连绕组件的多个所述集中绕组由一根铜扁线逐一绕设于属于该所述连绕组件的多个定子铁芯而形成；

所述盘式电机还包括穿过所述定子组件的开孔设置的转轴、以及安装于所述转轴上的两个转子组件，所述两个转子组件分设于所述定子组件的左右两侧；沿左右方向贯穿所述第二端盖设有过孔，所述转轴穿过所述过孔设置所述转子组件各包括：

转子支撑盘，呈中心开孔的圆形设置，所述转子支撑盘的一端端面开设有沿周向延伸的环形安装槽，所述环形安装槽具有环形内侧壁和环形外侧壁；

环形转子铁芯，安装固定在所述环形安装槽内，所述环形转子铁芯具有朝向所述环形安装槽的内端面和朝向所述环形安装槽的槽口的外端面；

多块永磁体，固定安装在所述环形安装槽内且位于所述环形转子铁芯的外端面，所述多块永磁体均具有靠近所述转子支撑盘的中心孔的近端、以及远离所述转子支撑盘的中心孔的远端；以及，

固定环，位于所述环形安装槽且套设在所述环形内侧壁，所述固定环抵顶所述多块永磁体的近端，使得所述多块永磁体的远端与所述环形外侧壁抵触，以与所述环形外侧壁共同在径向对所述多块永磁体进行限位。

2.如权利要求1所述的盘式电机，其特征在于，所述主壳体的外侧面上设有与所述第一冷却通道的入口连通的冷却剂入口、以及与所述第二冷却通道的出口连通的冷却剂出口，所述第一冷却通道的出口连接于所述第二冷却通道的入口。

3.如权利要求1所述的盘式电机，其特征在于，所述集中绕组包括绕设在所述定子铁芯的外侧面且沿着所述定子铁芯的长度方向螺旋绕制的多层绕线圈，所述多层绕线圈由扁线沿着其截面的长度方向弯曲绕设。

4.如权利要求3所述的盘式电机，其特征在于，所述导热固定胶包括填充在所述定子铁芯与所述集中绕组之间的内侧固定胶、以及填充在相邻层的绕线圈之间的层间固定胶。

5.如权利要求1所述的盘式电机，其特征在于，所述两个固定板的外侧面均凸设有键，所述安装腔的内侧面上凹设有与所述键配合的限位槽，所述键设置为多个，且所述多个键沿着所述固定板的周向呈间隔分布。

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