CN108448822A - 一种盘式电机定子水冷结构及电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盘式电机定子水冷结构及电机，盘式电机定子水冷结构包括：冷却壳和呈圆盘形的密封盖板，冷却壳包括呈圆盘状的冷却底板和呈圆环状的冷却侧板，冷却底板的外圆面同冷却侧板的内圆面接触，形成定子铁芯安装空间和冷却空间；冷却底板上设有轴承孔，冷却底板上设置呈辐射状分布的多个加强筋，加强筋一个端面同轴承孔接触，加强筋另一个端面同冷却侧板接触，加强筋将冷却空间分为多个扇形的冷却子空间；在靠近轴承孔的加强筋下方开有连通槽；密封盖板的外圆面同冷却壳中冷却侧板内圆面配合，实现对冷却空间的密封。由于将冷却流道的一部分设置在定子铁芯侧，充分利用了电机内部空间，使得电机结构紧凑，同时提升了轴承的冷却效果。

Description

一种盘式电机定子水冷结构及电机

技术领域

本发明属于电机领域，更具体地，涉及一种盘式电机定子水冷结构及电机。

背景技术

盘式电机气隙磁场为轴向分布，定、转子均为圆盘结构，具有较大的半径，转动惯量大，运行平稳，可以方便设计成多盘式结构，容易实现电机转矩和功率的提升。永磁盘式电机结合了永磁电机和盘式电机的特点，具有轴向尺寸短、结构紧凑、转子涡流损耗小、机电时间常数小、功率密度高，广泛应用于运输设备及伺服系统的驱动电机，但是高功率密度的电机体积较小，使得电机的散热比传统电机更困难，这在一定程度上限制了电机的功率密度。盘式永磁电机相对于传统的径向磁通电机，轴向圆周的散热面积有限，仅采用轴向圆周面的液冷效果不佳，而高功率密度、小体积、轻重量是驱动电机发展的趋势，因此开发一种轻型高效紧凑的电机冷却结构显得至关重要。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种盘式电机定子水冷结构及电机，旨在实现盘式电机更好的散热和更轻的冷却结构，进一步提升盘式电机的转矩密度和功率密度。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种盘式电机定子水冷结构，包括：冷却壳和呈圆盘形的密封盖板，冷却壳包括呈圆盘状的冷却底板和呈圆环状的冷却侧板，冷却底板的外圆面同冷却侧板的内圆面接触，形成定子铁芯安装空间和冷却空间；

冷却底板上设有轴承孔，冷却底板上设置呈辐射状分布的多个加强筋，加强筋一个端面同轴承孔接触，加强筋另一个端面同冷却侧板接触，加强筋将冷却空间分为多个扇形的冷却子空间；在靠近轴承孔的加强筋下方开有连通槽；

密封盖板的外圆面同冷却壳中冷却侧板内圆面配合，实现对冷却空间的密封。

优选地，在冷却底板的靠近定子铁芯安装空间侧设有同心布置的第一传热环和第二传热环，第一传热环、第二传热环同第一传热环和第二传热环之间的冷却底板部分用于同定子铁芯接触，实现定子铁芯热量传递。

优选地，在每个加强筋上设置有安装孔，用于将定子铁芯固定到定子水冷结构上。

优选地，在冷却底板上设有沿轴承孔呈辐射状分布的多个Y型分隔条和沿冷却侧板呈辐射状分布的多个条型分隔条，其中，一个Y型分隔条和一个条型分隔条相对布置，使得冷却子空间中水流通道宽度相同。

优选地，沿冷却侧板外圆面设有多个安装凸耳，且安装凸耳与加强筋共线。

优选地，定子水冷结构材料为铝合金。

按照本发明的另一方面，提供了一种基于上述的定子水冷结构的盘式电机，包括：定子及转子，定子包括定子水冷结构和绕有电枢绕组的定子铁芯；定子铁芯安装于定子铁芯安装空间内。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、本发明所提出的技术方案与现有的盘式电机定子水冷壳相比，由于将冷却流道的一部分设置在定子铁芯一侧，充分利用了电机内部空间，使得整个电机结构更加紧凑，同时提升了轴承的冷却效果；

2、本发明所提出的技术方案增设的第一传热环、第二传热环与冷却壳是等温体，通过第一传热环、第二传热环与环形定子铁芯内外圆柱面的接触，对电机定子的冷却效果提升明显；

3、本发明所提出的技术方案中的加强筋与凸耳在同一径向上，对水冷壳的机械强度提升明显，在一定程度上克服盘式电机固有的较大的轴向力，特别适用电机垂直安装需要承受较大轴向力的场合，使盘式电机适用范围更加广泛。

4、本发明涉及的电机定子水冷壳和密封盖板采用导热系数很高、密度很小的铝合金制成，浇铸铣削等加工工艺比较容易，使得电机散热效果较好、电机的重量较轻。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种盘式电机定子水冷结构中冷却壳100的一方向的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种盘式电机定子水冷结构中冷却壳100的主视图；

图3为本发明实施例提供的一种盘式电机定子水冷结构中冷却壳100另一方向的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种盘式电机定子水冷结构中冷却壳100剖面图；

图5为本发明实施例提供的一种盘式电机定子水冷结构的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的盘式电机定子水冷结构包括冷却壳100和密封盖板200，冷却壳100包括冷却底板110和冷却侧板120，其中，冷却底板110呈圆盘状，冷却侧板120呈圆环状，冷却底板110的外圆面同冷却侧板120的内圆面接触，形成定子铁芯安装空间140和冷却空间130。冷却底板110上设有轴承孔115，冷却底板110上设置呈辐射状分布的多个加强筋111，加强筋111一个端面同轴承孔115接触，加强筋111另一个端面同冷却侧板120接触，加强筋111将冷却空间130分为多个扇形的冷却子空间，在冷却底板110上同时设有沿轴承孔115呈辐射状分布的多个Y型分隔条112和沿冷却侧板120呈辐射状分布的多个条型分隔条113，其中，一个Y型分隔条112和一个条型分隔条113相对布置，使得冷却子空间中水流通道宽度相同，使得水流均匀。为了使每个冷却子空间之间相互连通，沿着轴承孔115在每两个Y型分隔条112之间设有连通槽116，连通槽116由加强筋111的下方穿过，在保证两个冷却子空间的相互连通同时保持冷却壳100的机械性能。在加强筋111上设有安装孔117，用于安装定子铁芯。

如图3所示，在冷却底板110的另一侧设有同心布置的第一传热环118和第二传热环119，第一传热环118、第二传热环119同第一传热环118和第二传热环119之间的冷却底板110部分同定子铁芯接触，可以将定子铁芯上的热量传递冷却空间。

如图4所示，连通槽116的一部分位于水冷壳安装定子铁芯一侧且靠近轴承外圈座115，以充分利用电极内部剩余空间，即环形定子铁芯内圆内部的剩余空间，让整个电机结构更加紧凑。

如图5所示，密封盖板200同冷却壳100的冷却空间侧配合，构成冷却水流通道，使得冷却水在由冷却水流通道中流动，定子铁芯的热量通过第一传热环118、第二传热环119同第一传热环118和第二传热环119之间的冷却底板110部分，传递至冷却水中，并由冷却水带走，实现定子铁芯冷却。

本发明提供的盘式电机，包括：定子及转子，定子包括上述定子水冷结构和绕有电枢绕组的定子铁芯；定子铁芯安装于定子铁芯安装空间内。

定子冷却壳100和密封盖板200采用导热系数很高、密度很小的铝合金制成，浇铸铣削等加工工艺比较容易，使得电机散热效果较好、电机的重量较轻。具体尺寸参数(冷却流道大小、加强筋的粗细等)根据盘式电机需要确定，环形定子铁芯300通过水冷壳的电机定子安装孔117固定在水冷壳的一侧，水冷壳通过安装凸耳150固定到基座上，加强筋111位于水冷壳的另一侧，加强筋与安装凸耳的中心线位于同一径向上，以增加整个壳体的机械强度，使液冷结构能承受较大的轴向力，扩展了盘式电机的适用范围，密封盖板通过焊接的方式与冷却空间形成冷却流道，冷却流道的首尾与进出水孔160、170相通，第一传热环118和第二传热环119是与水冷壳一体的，形成一个等温体，增加对电机定子的冷却面积，显著提升电机的冷却效果。

本发明提供的盘式电机定子铁芯结构，第一传热环118和第二传热环119分别包围环形定子铁芯的内外圆，与定子铁芯内外圆柱面直接接触或通过导热介质间接接触提高冷却效果，同时由于第一传热环118和第二传热环119的厚度很薄，能够降低定子在第一传热环118和第二传热环119中产生涡流大小，使得电机性能保持不变。

另外，盘式电机定子水冷壳的冷却流道靠近轴承外圈座的部分是在壳体的定子铁芯侧，穿过加强筋，以利用环形定子铁芯内圆内部的剩余空间，同时并未破坏加强筋的支撑作用，提高冷却壳的机械强度；同时提升轴承冷却效果。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种盘式电机定子水冷结构，其特征在于，包括：冷却壳(100)和呈圆盘形的密封盖板，冷却壳(100)包括呈圆盘状的冷却底板(110)和呈圆环状的冷却侧板(120)，冷却底板(110)的外圆面同冷却侧板(120)的内圆面接触，形成定子铁芯安装空间和冷却空间(130)；

冷却底板(110)上设有轴承孔(115)，冷却底板(110)上设置呈辐射状分布的多个加强筋(111)，加强筋(111)一个端面同轴承孔(115)接触，加强筋(111)另一个端面同冷却侧板(120)接触，加强筋(111)将冷却空间(130)分为多个扇形的冷却子空间；在靠近轴承孔(115)的加强筋(111)下方开有连通槽(116)；

密封盖板的外圆面同冷却壳(100)中冷却侧板(120)内圆面配合，实现对冷却空间的密封。

2.如权利要求1所示的盘式电机定子水冷结构，其特征在于，在冷却底板(110)的靠近定子铁芯安装空间侧设有同心布置的第一传热环(118)和第二传热环(119)，第一传热环(118)、第二传热环(119)同第一传热环(118)和第二传热环(119)之间的冷却底板(110)部分用于同定子铁芯接触，实现定子铁芯热量传递。

3.如权利要求1或2所述的盘式电机定子水冷结构，其特征在于，在每个加强筋(111)上设置有安装孔，用于将定子铁芯固定到定子水冷结构上。

4.如权利要求1至3任一项所述的盘式电机定子水冷结构，其特征在于，在冷却底板(110)上设有沿轴承孔(115)呈辐射状分布的多个Y型分隔条(112)和沿冷却侧板(120)呈辐射状分布的多个条型分隔条(113)；

其中，一个Y型分隔条(112)和一个条型分隔条(113)相对布置，使得冷却子空间中水流通道宽度相同。

5.如权利要求1至4任一项所述的盘式电机定子水冷结构，其特征在于，沿冷却侧板(120)外圆面设有多个安装凸耳(150)，且安装凸耳(150)与加强筋(111)共线。

6.如权利要求1至5任一项所述的盘式电机定子水冷结构，其特征在于，定子水冷结构材料为铝合金。

7.一种基于权利要求1至6任一项所述的定子水冷结构的盘式电机，其特征在于，包括：定子及转子，定子包括如权利要求1至6任一项所述的定子水冷结构和绕有电枢绕组的定子铁芯；定子铁芯安装于定子铁芯安装空间内。