CN112467922A - 一种轴向磁场电机及其冷却流道结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴向磁场电机及其冷却流道结构，该冷却流道结构用于轴向磁场电机，轴向磁场电机包括壳体以及设置于壳体内的定子铁芯，该冷却流道结构由轴向磁场电机的壳体以及定子铁芯围成，壳体的用于安装定子铁芯的安装面设置有开放槽，定子铁芯的壳体设置有与开放槽连通的进口及出口，以供冷却液进出冷却流道；定子铁芯与壳体密封配合连接以封盖开放槽形成冷却流道结构；上述冷却流道结构由定子铁芯与壳体围成，仅需要在壳体上设置开放槽，因此在生产制造壳体过程中不需要制造及使用成型砂芯，可直接在模具内浇筑成型，从而能够简化电机壳体生产工艺过程，降低生产成本，提高生产效率，并能够保证每一批次生产的壳体的一致性，提高成品率。

Description

一种轴向磁场电机及其冷却流道结构

技术领域

本发明涉及轴向磁场电机技术领域，特别涉及一种轴向磁场电机及其冷却流道结构。

背景技术

电机运行时会产生铜损和铁损，最终均转化为热量。电机的功率越高发热量越多，需要采用一定的冷却方式防止电机烧毁，冷却方式有自然冷、风冷、水冷等等。对于高功率电机一般采用水冷式，在电机壳体内设置水道，通入循环冷却液，实现电机的冷却。

现有技术中，如图1和图2所示，轴向磁场电机中冷却水道02位于壳体01内部，该种壳体在铸造时需要使用成型砂芯，固定在铸造模具内，再浇铸金属液，金属液冷却固化后，再将砂芯震碎冲出，形成壳体内的冷却水道，然而这种结构的壳体生产工艺过程复杂、成品率低，成型砂芯是一次性消耗品，每次铸造都需要制作新的成型砂芯，会造成生产成本增加，并增加产品制造工序，降低了生产效率，并且每次制造的成型砂芯容易造成每批次的产品质量不稳定，成品率低的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种用于轴向磁场电机的冷却流道结构，以简化电机壳体生产工艺过程，降低生产成本，提高生产效率，改善成品率。

本发明的第二个目的在于提供一种采用上述冷却流道结构的轴向磁场电机。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种冷却流道结构，应用于轴向磁场电机，所述轴向磁场电机包括壳体以及设置于所述壳体内的定子铁芯，所述冷却流道结构包括：

设置于所述壳体用于安装所述定子铁芯的安装面的开放槽；

设置于所述壳体与所述开放槽连通的进口及出口；

所述定子铁芯与所述壳体密封配合连接以封盖所述开放槽形成所述冷却流道结构。

优选地，所述开放槽呈环形，所述开放槽沿径向设置有一隔板，所述隔板两侧分别形成所述开放槽的首端以及尾端，所述进口以及所述出口分别与所述开放槽连接于所述隔板的两侧。

优选地，所述环形槽的底面沿周向间隔设置有多个支撑台，所述支撑台沿轴向设置有第一装配孔，所述定子铁芯沿轴向设置有第二装配孔，螺纹紧固件分别与所述第一装配孔以及所述第二装配孔配合将所述定子铁芯固定于所述壳体，所述定子铁芯的轭部底面与所述支撑台的顶部之间设置有环绕所述第一装配孔以及所述第二装配孔的密封结构。

优选地，所述定子铁芯的轭部底面与所述支撑台的顶部之间的密封结构包括设置于所述支撑台的侧壁与顶面之间的第一环形锥面以及设置于所述支撑台的顶面的环形凹槽，所述第一环形锥面与所述定子铁芯的轭部底面之间以及所述环形凹槽与所述定子铁芯的轭部底面之间填充有密封胶层。

优选地，所述定子铁芯的内圈以及外圈与所述壳体之间分别设置有多道上下错位设置的密封结构。

优选地，所述定子铁芯的内圈设置有沿径向凸起的内环凸台，所述定子铁芯的外圈设置有沿径向凸起的外环凸台，所述开放槽的内侧壁面以及外侧壁面分别设置有与内环台阶面以及外环台阶面，所述定子铁芯的轭部底面与所述内环台阶面之间、所述定子铁芯的轭部底面与所述外环台阶面之间、所述内环凸台与所述开放槽的内侧壁面的顶部之间以及所述外环凸台与所述开放槽的外侧壁面的顶部之间分别形成有密封结构。

优选地，所述内环凸台与所述开放槽的内侧壁面的顶部之间的密封结构包括设置于所述内环台阶面与所述开放槽的内侧壁面之间的第二环形锥面以及设置于所述开放槽的内侧壁面与所述开放槽的槽口内端面之间的第三环形锥面，所述第二环形锥面与所述定子铁芯的轭部底面之间以及所述第三环形锥面与所述内环凸台之间填充有密封胶层；

所述外环凸台与所述开放槽的外侧壁面的顶部之间的密封结构包括设置于所述外环台阶面与所述开放槽的外侧壁面之间的第四环形锥面以及设置于所述开放槽的外侧壁面与所述开放槽的槽口外端面之间的第五环形锥面，所述第四环形锥面与所述定子铁芯的轭部底面之间以及所述第五环形锥面与所述外环凸台之间填充有密封胶层。

优选地，所述定子铁芯的内圈以及外圈分别设置有绝缘层，所述内环凸台形成于所述定子铁芯的内圈的绝缘层，所述外环凸台形成于所述定子铁芯的外圈的绝缘层。

优选地，所述定子铁芯的轭部底面设置有用于封挡所述定子铁芯的轭部底面上的间隙的遮挡板。

一种轴向磁场电机，包括如上任意一项的冷却流道结构。

为实现上述目的，本发明提供了一种冷却流道结构，该冷却流道结构用于轴向磁场电机，轴向磁场电机包括壳体以及设置于壳体内的定子铁芯，该冷却流道结构由轴向磁场电机的壳体以及定子铁芯围成，其中，定子铁芯的壳体的用于安装定子铁芯的安装面设置有开放槽，定子铁芯的壳体设置有与开放槽连通的进口及出口，以供冷却液进出冷却流道；定子铁芯与壳体密封配合连接以封盖开放槽形成冷却流道结构；上述冷却流道结构由定子铁芯与壳体围成，仅需要在壳体上设置开放槽，因此在生产制造壳体过程中不需要制造及使用成型砂芯，可直接在模具内浇筑成型，从而能够简化电机壳体生产工艺过程，降低生产成本，提高生产效率，并能够保证每一批次生产的壳体的一致性，提高成品率。

本发明还提供了一种轴向磁场电机，该轴向磁场电机包括如上所述的冷却流道结构，冷却流道结构的进出口分别与轴向磁场电机的冷却系统的进水水管连接，由于上述冷却流道结构具有上述技术效果，则采用该冷却流道结构的轴向磁场电机也应具有上述技术效果，在此不再赘述。

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获得其他的附图。

图1为现有技术中轴向磁场电机的壳体的结构示意图；

图2为现有技术中轴向磁场电机的壳体的剖视图；

图3为本发明实施例提供的冷却流道结构中壳体与定子铁芯的装配图；

图4为本发明实施例提供的冷却流道结构的爆炸图；

图5为本发明实施例提供的冷却流道结构的剖视图；

图6为本发明实施例提供的冷却流道结构中轴向磁场电机的壳体的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的冷却流道结构中轴向磁场电机的壳体的剖视图；

图8为本发明实施例提供的冷却流道结构中轴向磁场电机的定子铁芯的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的冷却流道结构中轴向磁场电机的定子铁芯的剖视图；

图10为本发明实施例提供的冷却流道结构中轴向磁场电机的定子铁芯的爆炸图。

图1和图2中：

01为壳体；02为冷却水道；

图3-图10中：

1为壳体；2为定子铁芯；3为开放槽；4为进口或出口；5为支撑台；6为螺纹紧固件；7为隔板；8为绝缘层；9为内环凸台；10为外环凸台；11为第一装配孔；12为第一环形锥面；13为环形凹槽；14为内环台阶面；15为第二环形锥面。16为第三环形锥面；17为外环台阶面；18为第四环形锥面；19为第五环形锥面；20为第二装配孔；21为遮挡板。

具体实施方式

本发明的核心之一在于提供一种用于轴向磁场电机的冷却流道结构，该冷却流道结构的设计能够达到简化电机壳体生产工艺过程，降低生产成本，提高生产效率，改善成品率的目的。

本发明的另一核心在于提供一种基于上述冷却流道结构的轴向磁场电机。

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做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。

请参阅图3-图5，图3为本发明实施例提供的冷却流道结构中壳体与定子铁芯的装配图，图4为本发明实施例提供的冷却流道结构的爆炸图，图5为本发明实施例提供的冷却流道结构的剖视图。

本发明实施例提供的一种冷却流道结构，该冷却流道结构应用于轴向磁场电机，轴向磁场电机包括壳体1以及设置于该壳体1内的定子铁芯2，该冷却流道结构由轴向磁场电机的壳体1以及定子铁芯2围成，其中，定子铁芯2的壳体1的用于安装定子铁芯2的安装面设置有开放槽3，该开放槽3可以为本案实施例中图4所示的环形，也可以采用其他形状，定子铁芯2的壳体1设置有与开放槽3连通的进口及出口，以与轴向磁场电机的冷却系统的管路对接，供冷却液进出冷却流道；定子铁芯2与壳体1密封配合连接以封盖开放槽3形成冷却流道结构。

与现有技术相比，本发明提供的冷却流道结构由定子铁芯2与壳体1围成，仅需要在壳体1上设置开放槽3，因此在生产制造壳体1过程中不需要制造及使用成型砂芯，可直接在模具内浇筑成型，从而能够简化电机壳体1生产工艺过程，降低生产成本，提高生产效率，并能够保证每一批次生产的壳体1的一致性，提高成品率。

作为优选地，如图6和图7所示，在本发明实施例中，开放槽3呈环形，该开放槽3的设置位置与壳体1上用于与定子铁芯2接触的位置相符，并且环形开放槽3的径向尺寸略小于定子铁芯2的轭部的径向尺寸，以使定子铁芯2的轭部能够封挡开放槽3的槽口。

进一步地，如图6所示，开放槽3沿径向设置有一隔板7，隔板7两侧分别形成开放槽3的首端以及尾端，使开放槽3形成首尾相接的结构，进口以及出口分别与开放槽3连接于隔板7的两侧，这样，冷却液从进口进入后能够在水压的作用下沿开放槽3流动一周，从出口流出，避免冷却前的冷却液与冷却后的冷却液混合，保证冷却效果。

作为优选地，为便于定子铁芯2与壳体1的组装，如图6-图9所示，上述环形槽的底面沿周向间隔设置有多个支撑台5，支撑台5沿轴向设置有第一装配孔11，定子铁芯2沿轴向设置有第二装配孔20，螺纹紧固件6分别与第一装配孔11以及第二装配孔20配合将定子铁芯2固定于壳体1，定子铁芯2的轭部底面与支撑台5的顶部接触配合且两者之间设置有环绕第一装配孔11以及第二装配孔20的密封结构，这样支撑台5既可以为定子铁芯2提供支撑，又可以实现连接的功能。

支撑台5可以设置于开放槽3底面的任意位置，比如，该支撑台5可以设置于开放槽3的两侧，与开放槽3的侧壁面贴合或者间隔一定的间隙，或者支撑台5可以设置于开放槽3的中间，开放槽3的两侧壁与支撑台5之间留出供冷却液流过的间隙。

支撑台5的横截面可以采用多种形状，其周向壁面应当尽量采用无棱角的结构以减小对冷却液的阻力，如圆形、椭圆形、船形、水滴形等等，在本发明实施例中，支撑台5的横截面为圆形。

当然需要说明的是，并不一定通过在开放槽3内设置支撑台5的方式实现定子铁芯2与壳体1的装配，也可以在壳体1上开放槽3的内侧与外侧分别设置第一装配孔11，该第一装配孔11并不经过开放槽3，在定子铁芯2的轭部对应位置开设第二装配孔20，然后通过螺纹紧固件6将两者连接。

作为优选地，为保证冷却流道的密封效果，定子铁芯2的轭部底面与支撑台5的顶部之间的密封结构最好包括多个密封位，如图7所示，在本发明实施例中，定子铁芯2的轭部底面与支撑台5的顶部之间的密封结构包括两个密封位，包括设置于支撑台5的侧壁与顶面之间的第一环形锥面12以及设置于支撑台5的顶面的环形凹槽13，第一环形锥面12与定子铁芯2的轭部底面之间以及环形凹槽13与定子铁芯2的轭部底面之间填充有密封胶层。

作为优选地，定子铁芯2的内圈以及外圈与壳体1之间同样需要进行良好的密封，为提高密封效果，定子铁芯2的内圈以及外圈与壳体1之间分别设置有多道上下错位设置的密封结构。

如图8和图9所示，在本发明实施例中，定子铁芯2的内圈设置有沿径向凸起的内环凸台9，定子铁芯2的外圈设置有沿径向凸起的外环凸台10，内环凸台9与外环凸台10可以位于同一水平面，也可以为位于不同的水平面，内环凸台9与外环凸台10的下表面，即远离定子铁芯2齿部的表面与定子铁芯2的轭部的地面之间具有一定的落差，相应地，开放槽3的内侧壁面以及外侧壁面分别设置有与内环台阶面14以及外环台阶面17，定子铁芯2的轭部底面与内环台阶面14之间、定子铁芯2的轭部底面与外环台阶面17之间、内环凸台9与开放槽3的内侧壁面的顶部之间以及外环凸台10与开放槽3的外侧壁面的顶部之间分别形成有密封结构，这样定子铁芯2轭部两侧边缘与开放槽3两侧边缘之间分别形成了两道上下错位的密封结构，结合定子铁芯2的轭部底面与支撑台5之间双密封位的密封结构，能够使定子铁芯2与壳体1之间的密封效果更好，更可靠，避免泄漏的问题。

具体地，如图7所示，内环凸台9与开放槽3的内侧壁面的顶部之间的密封结构包括设置于内环台阶面14与开放槽3的内侧壁面之间的第二环形锥面15以及设置于开放槽3的内侧壁面与开放槽3的槽口内端面之间的第三环形锥面16，第二环形锥面15与定子铁芯2的轭部底面之间以及第三环形锥面16与内环凸台9之间填充有密封胶层；外环凸台10与开放槽3的外侧壁面的顶部之间的密封结构包括设置于外环台阶面17与开放槽3的外侧壁面之间的第四环形锥面18以及设置于开放槽3的外侧壁面与开放槽3的槽口外端面之间的第五环形锥面19，第四环形锥面18与定子铁芯2的轭部底面之间以及第五环形锥面19与外环凸台10之间填充有密封胶层。

作为优选地，在本发明实施例中，定子铁芯2的内圈以及外圈分别设置有绝缘层8，该绝缘层8可以仅设置于定子铁芯2的轭部的内外两侧，也可以包裹于定子铁芯2的轭部外，内环凸台9形成于定子铁芯2的内圈的绝缘层8，外环凸台10形成于定子铁芯2的外圈的绝缘层8。

目前定子铁芯2一般由硅钢片冲卷成型或者采用分体式结构，轭部与齿部组装构成，不论定子铁芯2采用何种结构，都可能导致定子铁芯2的轭部存在间隙，为避免该间隙造成冷却液泄漏，在本发明实施例中，如图10所示，定子铁芯2的轭部底面设置有用于封挡定子铁芯2的轭部底面上的间隙的遮挡板21，当然，即使定子铁芯2的轭部不存在间隙，也可以设置遮挡板21，该遮挡板21不仅可以遮挡定子铁芯2轭部的间隙，还可以避免定子铁芯2直接与冷却液接触。

本发明实施例还提供了一种轴向磁场电机，该轴向磁场电机包括如上述实施例所述的冷却流道结构，冷却流道结构的进出口分别与轴向磁场电机的冷却系统的进水水管连接，由于轴向磁场电机采用了上述实施例中的冷却流道结构，因此轴向磁场电机的技术效果请参考上述实施例。

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见即可。

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的情况下，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相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种冷却流道结构，应用于轴向磁场电机，所述轴向磁场电机包括壳体以及设置于所述壳体内的定子铁芯，其特征在于，所述冷却流道结构包括：

设置于所述壳体用于安装所述定子铁芯的安装面的开放槽；

设置于所述壳体与所述开放槽连通的进口及出口；

所述定子铁芯与所述壳体密封配合连接以封盖所述开放槽形成所述冷却流道结构。

2.根据权利要求1所述的冷却流道结构，其特征在于，所述开放槽呈环形，所述开放槽沿径向设置有一隔板，所述隔板两侧分别形成所述开放槽的首端以及尾端，所述进口以及所述出口分别与所述开放槽连接于所述隔板的两侧。

3.根据权利要求2所述的冷却流道结构，其特征在于，所述环形槽的底面沿周向间隔设置有多个支撑台，所述支撑台沿轴向设置有第一装配孔，所述定子铁芯沿轴向设置有第二装配孔，螺纹紧固件分别与所述第一装配孔以及所述第二装配孔配合将所述定子铁芯固定于所述壳体，所述定子铁芯的轭部底面与所述支撑台的顶部之间设置有环绕所述第一装配孔以及所述第二装配孔的密封结构。

4.根据权利要求3所述的冷却流道结构，其特征在于，所述定子铁芯的轭部底面与所述支撑台的顶部之间的密封结构包括设置于所述支撑台的侧壁与顶面之间的第一环形锥面以及设置于所述支撑台的顶面的环形凹槽，所述第一环形锥面与所述定子铁芯的轭部底面之间以及所述环形凹槽与所述定子铁芯的轭部底面之间填充有密封胶层。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的冷却流道结构，其特征在于，所述定子铁芯的内圈以及外圈与所述壳体之间分别设置有多道上下错位设置的密封结构。

6.根据权利要求5所述的冷却流道结构，其特征在于，所述定子铁芯的内圈设置有沿径向凸起的内环凸台，所述定子铁芯的外圈设置有沿径向凸起的外环凸台，所述开放槽的内侧壁面以及外侧壁面分别设置有与内环台阶面以及外环台阶面，所述定子铁芯的轭部底面与所述内环台阶面之间、所述定子铁芯的轭部底面与所述外环台阶面之间、所述内环凸台与所述开放槽的内侧壁面的顶部之间以及所述外环凸台与所述开放槽的外侧壁面的顶部之间分别形成有密封结构。

7.根据权利要求6所述的冷却流道结构，其特征在于，所述内环凸台与所述开放槽的内侧壁面的顶部之间的密封结构包括设置于所述内环台阶面与所述开放槽的内侧壁面之间的第二环形锥面以及设置于所述开放槽的内侧壁面与所述开放槽的槽口内端面之间的第三环形锥面，所述第二环形锥面与所述定子铁芯的轭部底面之间以及所述第三环形锥面与所述内环凸台之间填充有密封胶层；

所述外环凸台与所述开放槽的外侧壁面的顶部之间的密封结构包括设置于所述外环台阶面与所述开放槽的外侧壁面之间的第四环形锥面以及设置于所述开放槽的外侧壁面与所述开放槽的槽口外端面之间的第五环形锥面，所述第四环形锥面与所述定子铁芯的轭部底面之间以及所述第五环形锥面与所述外环凸台之间填充有密封胶层。

8.根据权利要求6或7所述的冷却流道结构，其特征在于，所述定子铁芯的内圈以及外圈分别设置有绝缘层，所述内环凸台形成于所述定子铁芯的内圈的绝缘层，所述外环凸台形成于所述定子铁芯的外圈的绝缘层。

9.根据权利要求1-4及6-7任意一项所述的冷却流道结构，其特征在于，所述定子铁芯的轭部底面设置有用于封挡所述定子铁芯的轭部底面上的间隙的遮挡板。

10.一种轴向磁场电机，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项的冷却流道结构。

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