CN112311126B - 一种电机冷却结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机冷却结构，涉及到电机冷却领域，包括定子支架、支架端盖和端部密封盖；所述定子支架中心套装有支架端盖，定子支架四周设置有齿形肋板，齿形肋板内置有多层肋板水道，多层肋板水道一端通过端部密封盖构成上下流通的通道，另一端通过支架端盖构成圆周方向的通道；本发明电机冷却结构为多层轴向水道结构，冷却液从进水口流入，在每个齿形肋板内轴向流动，再沿圆周方向流入相邻的齿形肋板，依次循环，对定子铁心和线圈进行充分冷却，然后从出水口流出；本发明电机冷却结构通过定子支架对电机的定子部分进行冷却，冷却效率高，可有效的降低电机工作过程的温升，提高电机的功率密度和工作效率，简化了电机结构，易于加工和装配。

Description

一种电机冷却结构

技术领域

本发明涉及电机冷却结构，尤其是一种单定子双转子轴向磁通电机的冷却水道。

背景技术

轴向磁通电机是一种高功率密度盘式电机，具有体积小、重量轻的特点，对于定子为无轭结构的单定子双转子轴向磁通电机，其定子齿和绕组线圈需要通过固定结构进行固定和散热，专利CN10236810采用环形壳体来固定定子，再加上密封盖构成空腔进行液体冷却，工艺难度很大，密封困难，而且壳体介于定、转子间的气隙中间，对气隙长度有影响；专利CN201710971588.9采用多个中空的环形件固定定子并构成冷却通道，工艺简单，这种方法对电机定子特别是端部的冷却效果较好，但对绕组线圈的径向部分的冷却效果不理想。轴向磁通无轭电机的定子结构以及冷却方法，是此类电机的一个重要技术瓶颈，一定程度上限制了电机功率密度的进一步提升。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种电机冷却结构。本发明的电机冷却结构为多层水道结构，多层水道在每个定子支架内轴向分布，再与相邻的齿形肋板内的多层水道联通，冷却液从进水口流入，在每个定子支架内轴向流动，再沿圆周方向流入相邻的齿形肋板，依次循环，实现对定子铁心和线圈进行充分冷却，然后从出水口流出。另外，电机冷却结构同时也是定子铁心和线圈的固定支架，由定子支架，支架端盖，和端部密封件三个部件拼接形成，结构简单，易于加工。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种电机冷却结构，包括定子支架、支架端盖和端部密封盖；所述定子支架中心套装有支架端盖，定子支架四周设置有齿形肋板，齿形肋板上设置有肋板水道，肋板水道末端通过端部密封盖密封；

所述支架端盖上开设有第一圆弧形水槽，且支架端盖与定子支架配合的侧面上开设有凹形弧面，所述凹形弧面与定子支架上该位置处设置的水通道连通，凹形弧面与第一圆弧形水槽之间通过通孔连通；所述定子支架上开设有第二大圆弧形水槽，第一圆弧形水槽和第二大圆弧形水槽相通；第二大圆弧形水槽与肋板水道相通。

进一步的，所述第一圆弧形水槽包括数个大圆弧形水槽和2个小圆弧形水槽，所述凹形弧面有两个，凹形弧面与小圆弧形水槽通过通孔连通；所述定子支架上设置的水通道包括进水通道和出水通道。

进一步的，所述第二大圆弧形水槽与第一圆弧形水槽交错分布。

进一步的，所述第二大圆弧形水槽均匀的分布在定子支架上。

进一步的，冷却液经所述进水通道进入凹形弧面后经通孔进入小圆弧形水槽后进入第二大圆弧形水槽再进入肋板水道，最后通过通孔流出到出水通道。

进一步的，所述支架端盖与定子支架可拆卸连接。

进一步的，所述肋板水道为两层，冷却液经第一层肋板水道的进液端流入后，在端部密封盖处回流到第二层肋板水道并经第二层肋板水道的出液端流回到支架端盖的圆弧水槽内；所述支架端盖与定子支架可拆卸连接。

进一步的，所述支架端盖为圆环形结构，圆环形结构内侧壁上开设两个凹形弧面，除却凹形弧面对应位置处为小圆弧形水槽外，外侧壁上均布有数个大圆弧形水槽，凹形弧面与小圆弧形水槽之间开设有通孔；所述定子支架上与支架端盖上开设的大圆弧形水槽和小圆弧形水槽对应位置处也开设有第二大圆弧形水槽。

进一步的，所述定子支架上与第二大圆弧形水槽相对位置开设有肋板水道。

进一步的，肋板水道为四层时，中间层支架盖板先套装在定子支架上，支架端盖再装在定子支架上，在支架端盖和中间层支架盖板叠合的相同位置处开设有螺纹孔，通过螺栓将支架端盖和中间层支架盖板固定在定子支架上，且支架端盖和中间层支架盖板外侧壁上分别开设有大圆弧形水槽和中间层水道连接凹槽，支架端盖和中间层支架盖板内侧壁上相同位置处开设有凹形弧面和第二凹形弧面，所述大圆弧形水槽与凹形弧面通过通孔连通，第二凹形弧面与中间层水道连接凹槽不相通。

进一步的，所述大圆弧形水槽和中间层水道连接凹槽与第二大圆弧形水槽均相通；所述第二凹形弧面与定子支架上该位置处设置的水通道连通。

有益效果：

1.本发明的电机冷却结构为多层水道结构，多层水道在每个定子支架内轴向分布，再与相邻的齿形肋板内的多层水道联通，冷却液从进水口流入，在每个定子支架内轴向流动，再沿圆周方向流入相邻的齿形肋板，依次循环，实现对定子铁心和线圈进行充分冷却，然后从出水口流出。另外，电机冷却结构同时也是定子铁心和线圈的固定支架，由定子支架，支架端盖，和端部密封件三个部件拼接形成，结构简单，易于加工。

2.本发明的新型电机冷却水道，可以通过定子支架有效的对电机的定子部分进行冷却，冷却效率高，可有效的降低电机工作过程的温升，提高电机的功率密度和工作效率，并且结构简单，易于装配，适合大规模生产。

3.定子支架、支架端盖和端部密封件形成串联的封闭水道，通过定子支架上的进/出水口可以向封闭水道注入冷却液体，从而对电机的定子齿和线圈进行充分的冷却。

4.第二大圆弧形水槽与大圆弧形水槽或者小圆弧形水槽在径向方向上均有一定的交错重叠，使得第二大圆弧形水槽与大圆弧形水槽或者小圆弧形水槽之间形成连通的水道，这样做的目的是确保冷却液可以实现在定子支架全部范围内流动。

附图说明

图1为根据本发明实施例的电机冷却结构三维结构示意图；

图2为图1的任意角度的三维结构示意图；

图3为图1的不包括支架端盖的三维结构示意图；

图4为图1中涉及到的支架端盖三维结构示意图；

图5为本发明实施例一涉及到的双层电机水道结构示意图；

图6为图5的剖视示意图；

图7为图4的正视方向的剖视示意图；

图8为图4的俯视方向的剖视示意图；

图9为本发明实施例二涉及到的四层电机水道结构示意图；

图10为图9的剖视示意图；

图11为中间层支架盖板和支架端盖结构示意图；

图12为中间层支架盖板结构示意图。

附图标记：

1-端部密封盖；2-定子支架；3-支架端盖；5-进水通道；6-筋板水道；7-出水通道；8-中间层支架盖板；9-齿形肋板；2-1-第二大圆弧形水槽；3-1-大圆弧形水槽；3-2-小圆弧形水槽；3-3-通孔；3-4-凹形弧面；3-5-螺栓孔；4-1-第一螺栓；4-2-第二螺栓；8-1-中间层水道连接凹槽；8-2-第二凹形弧面。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的

实施例一：双层电机冷却水道

一种电机冷却结构，包括定子支架2、支架端盖3和端部密封盖1；所述定子支架2中心套装有支架端盖3，定子支架2四周设置有齿形肋板9，齿形肋板9上设置有肋板水道6，肋板水道6末端通过端部密封盖1密封；所述支架端盖3为圆环形结构，圆环形结构内侧壁上开设两个凹形弧面3-4，除却凹形弧面3-4对应位置处为小圆弧形水槽3-2外，外侧壁上均布有数个大圆弧形水槽3-1；所述凹形弧面3-4与小圆弧形水槽3-2之间开设有通孔3-3；定子支架2上与支架端盖3上开设的大圆弧形水槽3-1和小圆弧形水槽3-2对应位置处也开设有第二大圆弧形水槽2-1；第二大圆弧形水槽2-1均与大圆弧形水槽3-1和小圆弧形水槽3-2相通，第二大圆弧形水槽2-1肋板水道6相通。所述肋板水道6为两层，冷却液经第一肋板水道的进液端流入后，在端部密封盖1处回流到第二肋板水道并经第二肋板水道的出液端流回到出水通道6。

双层电机冷却水道，结合附图6所示，电机水道包括端部密封盖1、定子支架2和支架端盖3；定子支架2包括进水通道5、出水通道6及设置在齿形肋板9上的筋板水道6；支架端盖3包括大圆弧形水槽3-1、小圆弧形水槽3-2、与水通道5、出水通道6的进水口与出水口连接处的通孔3-3、与进出水口配合的凹形弧面3-4和螺栓孔3-5；定子支架2与端部密封盖1通过凸台与凹槽配合并通过第二螺栓4-2连接，定子支架2与端部密封盖1通过凸台与凹槽配合使筋板水道6的上下层连通；定子支架2与支架端盖3通过与进水通道5、出水通道6配合的凹形弧面3-4定位，并通过第一螺栓4-1连接，定子支架2内表面开设的第二大圆弧形水槽2-1与支架端盖3侧面的大圆弧形水槽3-1、小圆弧形水槽3-2、筋板水道6、进水通道5、出水通道6构成串联的闭合水道，支架端盖3与进水通道5、出水通道6所导通的小圆弧形水槽3-2及下层筋板水道口相连通；冷却液由定子支架2的进水通道5的进水口流入，经过进水口与支架端盖3间的通孔3-3流入支架端盖3上的小圆弧形水槽3-2，从而流入到筋板水道6的下层水道，由定子支架2与端部密封盖1形成的闭合空间流入上层水道，汇入定子支架2的第二大圆弧形水槽2-1中，由相邻的上层水道，经过定子支架2与端部密封盖1形成的闭合空间流入下层水道；以此按上下的顺序流动，构成串联水道，最后由支架端盖3上的小圆弧形水槽3-2经过支架端盖3上的通孔3-3经出水通道6出水口流出。

实施例二：四层电机冷却水道

一种电机冷却结构，包括定子支架2、支架端盖3和端部密封盖1；所述定子支架2中心套装有支架端盖3，定子支架2四周设置有齿形肋板9，齿形肋板9上设置有肋板水道6，肋板水道6末端通过端部密封盖1密封；所述支架端盖3为圆环形结构，圆环形结构内侧壁上开设两个凹形弧面3-4，除却凹形弧面3-4对应位置处为小圆弧形水槽3-2外，外侧壁上均布有数个大圆弧形水槽3-1，凹形弧面3-4与小圆弧形水槽3-2之间开设有通孔3-3；所述定子支架2上与支架端盖3上开设的大圆弧形水槽3-1和小圆弧形水槽3-2对应位置处也开设有第二大圆弧形水槽2-1；第二大圆弧形水槽2-1均与大圆弧形水槽3-1和小圆弧形水槽3-2相通，第二大圆弧形水槽2-1肋板水道6相通。

肋板水道6为四层时，中间层支架盖板8先套装在定子支架2上，支架端盖3再装在定子支架2上，在支架端盖3和中间层支架盖板8叠合的相同位置处开设有螺纹孔，通过螺栓将支架端盖3和中间层支架盖板8固定在定子支架2上，且支架端盖3和中间层支架盖板8外侧壁上分别开设有大圆弧形水槽3-1和中间层水道连接凹槽8-1，支架端盖3和中间层支架盖板8内侧壁上相同位置处开设有凹形弧面3-4和第二凹形弧面8-2，所述大圆弧形水槽3-1与凹形弧面3-4通过通孔3-3连通，第二凹形弧面8-2与中间层水道连接凹槽8-1不相通。

本发明所述的四层电机冷却水道，结合附图9和10所示，定子支架2与端部密封盖1通过凸台与凹槽配合，并通过第二螺栓4-2连接，定子支架2的凸台在四条水道的中间设有挡板，从而使每个筋板水道6的上下层分别与中间水道的上下层连通；定子支架2与支架端盖3由与进水通道5和出水通道7配合的凹形弧面3-4定位，通过第一螺栓4-1连接，定子支架2内表面的第二大圆弧形水槽2-1与支架端盖3侧面的大圆弧形水槽3-1、中间层水道连接凹槽8-1、筋板水道6、进水通道5和出水通道7构成串联的闭合水道，支架端盖3与进水通道5和出水通道7所导通的小圆弧形水槽3-2与一个下层筋板水道口相连，其余与两个水道口相连；冷却液由定子支架2的进水通道5流入，经过进水口与支架端盖3间的通孔3-3流入支架端盖3上的小圆弧形水槽3-2，从而流入筋板水道6的最下层水道，由定子支架2与端部封盖1形成的闭合空间流入中间层支架盖板8水道的下层水道，汇入到中间层水道连接凹槽8-1，从而流入中间层水道的上层水道，经过定子支架2与端部密封盖1形成的闭合空间汇入到定子支架2上的第二大圆弧形水槽2-1中，再由相邻的上层水道，经过定子支架2与端部封盖1形成的闭合空间流入中间层水道，经过中间两层水道后汇入下层的大圆弧形水槽3-1；以此按上中下的顺序流动，构成串联水道，最后由支架端盖3上的小圆弧形水槽3-2经过支架端盖3与出水水道间的通孔3-3由定子支架2的出水通道7出水口流出。

进一步说明的是：肋板水道6进水口或者出水口高于第二大圆弧形水槽2-1的高度，这样设计的目的是冷却液可以从大圆弧形水槽3-1或者小圆弧形水槽3-2进入肋板水道6内，肋板水道6内的冷却液也可以直接进入大圆弧形水槽3-1或者小圆弧形水槽3-2内，使得冷却液可以在定子支架2内充分循环，从而使得定子和线圈得到充分冷却；第二大圆弧形水槽2-1与大圆弧形水槽3-1或者小圆弧形水槽3-2在径向方向上均有一定的交错重叠，使得第二大圆弧形水槽2-1与大圆弧形水槽3-1或者小圆弧形水槽3-2之间形成连通的水道，这样做的目的是确保冷却液可以实现在定子支架全部范围内流动。

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发明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。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种电机冷却结构，其特征在于，包括定子支架(2)、支架端盖(3)和端部密封盖(1)；所述定子支架(2)中心套装有支架端盖(3)，定子支架(2)四周设置有齿形肋板(9)，齿形肋板(9)内设置有肋板水道(6)，肋板水道(6)末端通过端部密封盖(1)密封；

所述支架端盖(3)上开设有第一圆弧形水槽，且支架端盖(3)与定子支架(2)配合的侧面上开设有凹形弧面(3-4)，所述凹形弧面(3-4)与定子支架(2)配合位置处设置的水通道连通，凹形弧面(3-4)与第一圆弧形水槽之间通过通孔(3-3)连通；所述定子支架(2)上开设有第二大圆弧形水槽(2-1)，第一圆弧形水槽和第二大圆弧形水槽(2-1)相通；第二大圆弧形水槽(2-1)与肋板水道(6)相通，所述肋板水道(6)为多层，冷却液经进水通道(5)进入凹形弧面(3-4)后经通孔(3-3)进入小圆弧形水槽(3-2)后进入第二大圆弧形水槽(2-1)再进入肋板水道(6)，最后通过通孔(3-3)流出到出水通道(7)。

2.根据权利要求1所述的电机冷却结构，其特征在于，所述第一圆弧形水槽包括数个大圆弧形水槽(3-1)和2个小圆弧形水槽(3-2)，所述凹形弧面(3-4)有两个，凹形弧面(3-4)与小圆弧形水槽(3-2)通过通孔(3-3)连通；所述定子支架(2)上设置的水通道包括进水通道(5)和出水通道(7)。

3.根据权利要求1或者2任一项所述的电机冷却结构，其特征在于，所述第二大圆弧形水槽(2-1)与第一圆弧形水槽在径向方向上依次交错分布。

4.根据权利要求3所述的电机冷却结构，其特征在于，所述第二大圆弧形水槽(2-1)均匀的分布在定子支架(2)上。

5.根据权利要求1所述的电机冷却结构，其特征在于，所述肋板水道(6)为两层，冷却液经第一层肋板水道的进液端流入后，在端部密封盖(1)处回流到第二层肋板水道并经第二层肋板水道的出液端流回到支架端盖(3)的圆弧水槽内；所述支架端盖(3)与定子支架(2)可拆卸连接。

6.根据权利要求1所述的电机冷却结构，其特征在于，所述支架端盖(3)为圆环形结构，圆环形结构内侧壁上开设两个凹形弧面(3-4)，除却凹形弧面(3-4)对应位置处为小圆弧形水槽(3-2)外，外侧壁上均布有数个大圆弧形水槽(3-1)，凹形弧面(3-4)与小圆弧形水槽(3-2)之间开设有通孔(3-3)；所述定子支架(2)上与支架端盖(3)上开设的大圆弧形水槽(3-1)和小圆弧形水槽(3-2)对应位置处也开设有第二大圆弧形水槽(2-1)。

7.根据权利要求6所述的电机冷却结构，其特征在于，所述定子支架(2)上与第二大圆弧形水槽(2-1)相对位置开设有肋板水道(6)。

8.根据权利要求1所述的电机冷却结构，其特征在于，肋板水道(6)为四层时，中间层支架盖板(8)先套装在定子支架(2)上，支架端盖(3)再装在定子支架(2)上，在支架端盖(3)和中间层支架盖板(8)叠合的相同位置处开设有螺纹孔，通过螺栓将支架端盖(3)和中间层支架盖板(8)固定在定子支架(2)上，且支架端盖(3)和中间层支架盖板(8)外侧壁上分别开设有大圆弧形水槽(3-1)和中间层水道连接凹槽(8-1)，支架端盖(3)和中间层支架盖板(8)内侧壁上相同位置处开设有凹形弧面(3-4)和第二凹形弧面(8-2)，所述大圆弧形水槽(3-1)与凹形弧面(3-4)通过通孔(3-3)连通，第二凹形弧面(8-2)与中间层水道连接凹槽(8-1)不相通。

9.根据权利要求8所述的电机冷却结构，其特征在于，所述大圆弧形水槽(3-1)和中间层水道连接凹槽(8-1)与第二大圆弧形水槽(2-1)均相通；所述第二凹形弧面(8-2)与定子支架(2)配合位置处设置的水通道连通。

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