CN111682662A - 一种新型带有冷却通道的盘式电机 - Google Patents

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Abstract

一种新型带有冷却通道的盘式电机，包括壳体，以及前端盖和后端盖，壳体内固定设置有定子，定子包括定子铁心以及绕组，定子铁心轭部径向中间位置开设有环形燕尾槽，燕尾槽上均匀配合安装有多个燕尾槽楔，燕尾槽楔的底部开设有方形槽，燕尾槽内设置有冷却通道，冷却通道的一端设置有冷却通道入口，冷却通道的另一端设置有冷却通道出口，燕尾槽楔通过螺栓与前端盖或后端盖固定连接，定子铁心轭部径向开设有通槽，燕尾槽楔通过通槽与燕尾槽配合安装，冷却通道入口与冷却通道出口通过通槽伸至壳体外部。

Description

一种新型带有冷却通道的盘式电机
技术领域
本发明涉及电机冷却的技术领域，具体的是一种新型带有冷却通道的盘式电机，涉及非晶合金盘式电机，也涉及硅钢片盘式电机。
背景技术
第一台电机是1981年法拉第发明的，其机构就是盘式电机，但由于此类电机定转子制造及安装工艺复杂，定转子间轴向磁拉力较大，使得轴承轴向负荷较大，机械损耗增加，效率较低。因此，当1837年传统径向磁通（圆柱式）电机问世后，盘式电机便受到冷落。一百多年来，传统的径向磁通电机一直处于主导地位。
随着现代工业的发展，出现了电机小型化和扁平化的需求，结构扁平的盘式电机又重新得到重视，对这种电机的研究越来越多。盘式电机与传统径向磁通电机相比具有轴向尺寸短和功率密度高等特点，通常应用在轴向空间受限的特殊应用场合。因此在设计盘式电机时要充分利用电机自身的空间，有利于功率密度的提高。
盘式电机按照定转子的个数及相对位置可分为四类：单定子单转子结构，双定子单转子结构，双转子单定子结构和多盘结构，其中双定子单转子结构相对其他结构来说定子固定工艺要求较低。非晶合金具有损耗小的优点，用在电机上能显著提高电机效率。但非晶合金具有薄脆硬的机械特性，非晶合金定子固定方式不能采用硅钢片定子所采用的与端盖焊接的方式。针对非晶合金的特点，非晶合金定子一般采用燕尾槽和电机端盖连接。目前盘式电机常用的冷却方式有两种：一是采用在前后端盖加装冷却水套利用循环水对电机进行冷却；另一种是在端盖和机壳上加装散热鳍片，借助散热风扇进行强迫风冷，这些都增加了盘式电机的轴向或径向长度，不利于电机功率密度的提高。
公开号为CN104065211A的专利公开了一种自循环蒸发冷却盘式电机，采用将定子和绕组封闭在密封盘中的冷却方式对定子和绕组进行冷却，利用定子空腔内的冷却介质汽化，蒸汽进入冷凝器后变成液体实现热量的传递，从而给电机降温。该方式存在加工精度要求较高和外置冷凝器散热面积有限的缺点，对于高功率密度电机并不适用。
公开号为CN107579620A的专利公开了一种在盘式电机两侧端盖设置冷却通道的冷却系统，通过冷却通道中的冷却介质实现电机的冷却。此种方式结构紧凑、工艺简单和安装方面等优点，但为了在盘式电机端盖上设置冷却通道，同时又要保证电机端盖的机械强度，不可避免的要增加电机端盖的厚度。
综上所述的盘式电机冷却方式主要存在以下不足：1、冷却系统结构复杂，要求加工工艺较高，实现起来较为困难；2、冷却系统的加装会导致盘式电机轴向尺寸增加，不利于电机功率密度的提高。这就是现有技术中的不足之处。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种新型带有冷却通道的盘式电机，其结构紧凑、冷却效果好，且不明显增加电机轴向长度和加工难度。
本方案是通过如下技术措施来实现的：一种新型带有冷却通道的盘式电机，包括壳体，以及与壳体固定连接的前端盖和后端盖，所述壳体内固定设置有定子，所述定子包括定子铁心以及绕组，所述定子铁心轭部径向中间位置开设具有开口的环形燕尾槽，所述燕尾槽上均匀配合安装有多个燕尾槽楔，所述燕尾槽楔的底部开设有方形槽，所述燕尾槽内设置有冷却通道，所述冷却通道的一端设置有冷却通道入口，所述冷却通道的另一端设置有冷却通道出口，所述燕尾槽楔的底部开设有用于放置冷却通道的方形槽，所述燕尾槽楔通过螺栓与前端盖或后端盖固定连接，所述定子铁心轭部径向开设有通槽，所述燕尾槽楔通过通槽与燕尾槽配合安装，所述冷却通道入口与冷却通道出口通过通槽伸至壳体外部。
优选的，所述燕尾槽楔和冷却通道之间涂有导热硅脂，所述冷却通道和定子铁心之间涂有导热硅脂，所述燕尾槽楔和定子铁心之间涂有导热硅脂。
优选的，所述冷却通道采用扁铜管。
优选的，所述壳体内设置有两个对称设置的定子，两个定子上均设置有冷却通道，所述两个定子上的冷却通道串联或并联，一个定子上设置的燕尾槽楔通过螺栓与前端盖固定连接，另一个定子上设置有的燕尾槽楔通过螺栓与后端盖固定连接。
本发明与现有技术相比具有以下优点：1、冷却效果好：冷却通道通过燕尾槽楔和定子相连，使得传热路径上的热阻显著减小，大大提高了电机的冷却效果。
2、功率密度高：由于冷却通道不占用盘式电机的轴向空间，而是恰当的利用了盘式电机轭部固定部分的空间，和其他冷却方式相比，功率密度高。
3、本发明两个冷却通道分别对两个定子进行冷却，两个冷却通道并联或串联，通过冷却通道进口注入冷却介质，冷却介质完成与定转子热量交换后，从冷却通道出口将热量带走，完成了电机热交换，实现了电机的冷却，结构紧凑，工艺简单，适合大批量生产。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单介绍。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获得其他的附图。
图1为新型带有冷却通道的盘式电机的结构示意图（未示出电机中轴）；
图2为定子铁心、冷却通道、燕尾槽以及燕尾槽楔的连接结构示意图；
图3为燕尾槽楔的结构示意图。
图中：1-前端盖，2-后端盖，3-壳体，4-冷却通道入口，5-冷却通道，6-冷却通道出口，7-定子铁心，8-绕组，9-燕尾槽，10-燕尾槽楔，10.1-方形槽，10.2-螺纹孔，11-螺栓，12-通槽，13-转子。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本发明保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。
如图1-3所示，一种新型带有冷却通道的盘式电机，包括壳体3，以及与壳体3固定连接的前端盖1和后端盖2，所述壳体3内对称固定设置有两个定子，所述两个定子之间设置有一个转子13，所述转子13固定设置在电机中轴上，所述电机中轴的两端分别通过轴承与前端盖1、后端盖2可转动连接，所述定子包括定子铁芯7以及绕组8，所述定子铁心7轭部径向中间位置开设具有开口的环形的燕尾槽9，所述燕尾槽9上均匀配合安装有多个燕尾槽楔10，所述燕尾槽9内设置有冷却通道5，所述冷却通道5的一端设置有冷却通道入口4，所述冷却通道5的另一端设置有冷却通道出口6，所述燕尾槽楔10的底部开设有用于放置冷却通道5的方形槽10.1，所述燕尾槽楔10的顶部设置有螺纹孔Ⅰ，所述前端盖1和后端盖2上设置有与螺纹孔Ⅰ配合的螺纹孔Ⅱ，一个定子上的燕尾槽楔10通过螺栓11与前端盖1固定连接，另一个定子上的燕尾槽楔10通过螺栓11与后端盖2固定连接，所述定子铁心7轭部径向开设有向外的通槽12，所述燕尾槽楔10通过通槽12与燕尾槽9配合安装，所述冷却通道入口4、冷却通道出口6均通过通槽12伸至壳体3外部，所述壳体3上设置有用于冷却通道入口4与冷却通道出口6伸出壳体3的通孔。
在本技术方案中，通过冷却通道入口4将冷却介质注入，经过紧贴定子铁心7的冷却通道5完成与电机进行热量传递后，从冷却通道出口6将热量带出，实现了电机的冷却，完成了电机热交换，结构紧凑，工艺简单，冷却效果好，适合批量生产。
所述冷却通道5对盘式电机的定子直接进行冷却，弥补了非晶合金导热性能差的缺点。冷却通道5采用导热性能好、机械强度和韧性较好的扁铜管。为了实现扁铜管和定子铁心7紧密接触以及位置上的固定，在燕尾槽楔10的底部开设了方形槽10.1和扁铜管形成接触配合，也就是说燕尾槽楔10的底部压在扁铜管上，电机的热量可以通过燕尾槽楔10以及定子向冷却通道传递，实现电机的冷却。
为了减小传热路径上的热阻，在传热路径上不同部件接触不紧密的地方涂导热硅脂。燕尾槽楔10和扁铜管之间涂有导热硅脂，扁铜管和定子铁心7之间涂有导热硅脂，燕尾槽楔10和定子铁心7之间涂有导热硅脂。
本发明中的燕尾槽楔10不仅仅起到连接前端盖1和定子、后端盖2与定子的作用（具体为：前端盖1通过螺栓11与燕尾槽楔10固定连接，燕尾槽楔10通过燕尾槽9与一个定子连接；后端盖2通过螺栓11与燕尾槽楔10固定连接，燕尾槽楔10通过燕尾槽9与另一个定子连接）；同时还具有固定冷却通道5及给定子提供散热路径的作用，又不增加盘式电机的轴向长度，有利于电机功率密度的提高。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参考即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点、创造性特点相一致的最宽范围。

Claims (4)

1.一种新型带有冷却通道的盘式电机，包括壳体，以及与壳体固定连接的前端盖和后端盖，所述壳体内固定设置有定子，所述定子包括定子铁心以及绕组，其特征是：所述定子铁心轭部径向中间位置开设具有开口的环形燕尾槽，所述燕尾槽上均匀配合安装有多个燕尾槽楔，所述燕尾槽内设置有冷却通道，所述冷却通道的一端设置有冷却通道入口，所述冷却通道的另一端设置有冷却通道出口，所述燕尾槽楔的底部开设有用于放置冷却通道的方形槽，所述燕尾槽楔通过螺栓与前端盖或后端盖固定连接，所述定子铁心轭部径向开设有通槽，所述燕尾槽楔通过通槽与燕尾槽配合安装，所述冷却通道入口与冷却通道出口通过通槽伸至壳体外部。
2.根据权利要求1所述的新型带有冷却通道的盘式电机，其特征是：所述燕尾槽楔和冷却通道之间涂有导热硅脂，所述冷却通道和定子铁心之间涂有导热硅脂，所述燕尾槽楔和定子铁心之间涂有导热硅脂。
3.根据权利要求1所述的新型带有冷却通道的盘式电机，其特征是：所述冷却通道采用扁铜管。
4.根据权利要求1所述的新型带有冷却通道的盘式电机，其特征是：所述壳体内设置有两个对称设置的定子，另个定子之间设置有一个转子，两个定子上均设置有冷却通道，所述两个定子上的冷却通道串联或并联，一个定子上设置的燕尾槽楔通过螺栓与前端盖固定连接，另一个定子上设置有的燕尾槽楔通过螺栓与后端盖固定连接。
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