CN112821644A - 一种盘式无铁芯永磁电机的水冷却系统 - Google Patents

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王爱元
姚晓东
张海燕
张超
李子金
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Abstract

本发明公开了一种盘式无铁芯永磁电机的水冷却系统，包括至少两个安装在机壳内侧壁的冷却座，冷却座为环形结构并与转轴同轴，冷却座贴靠定子绕组盘；冷却座设有沿其周长方向延伸的、用于通入冷却水的冷却水道，冷却水道具有相互错开的、处于机壳外侧壁的、与冷却水循环系统相接的冷却水进水口和冷却水出水口，冷却水进水口和冷却水出水口相互靠近。在不增大电机外部尺寸的前提下，提升散热效果，提升电机的电负荷能力，延长电机的使用寿命。

Description

一种盘式无铁芯永磁电机的水冷却系统
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体来说，是一种盘式无铁芯永磁电机的水冷却系统。
背景技术
盘式无铁芯永磁电机有单盘和多盘两种结构型式，单盘结构有两个外侧转子永磁盘和一个内侧定子绕组盘，多盘结构是单盘结构在轴向的级联，有多个定子绕组盘。因定子绕组盘无铁芯，绕线式绕组经环氧树脂灌封固化成型或印刷绕组制作成盘式的PCB绕组，主要的损耗为定子绕组盘上的铜耗和涡流损耗，是电机内的主要热源。定子绕组盘的外圆与机壳紧密相连，起机械支撑作用，也是内部损耗散热热流的主要途径。为提高电机的电负荷、功率/转矩密度，需要设置相应的冷却结构。
专利CN201911061410.6、CN201210467140.0、CN201710961289.7、CN201610020579.7提出在电机两个端盖的轴向外侧面设置冷却结构因远离热源，热阻大，冷却效果有限；专利CN201911074742.8、CN201120374677.3、CN201620056101.5提出的通风散热冷却，会产生较大的摩擦损耗，尤其对于高速电机，与外界空气交换，把电机外的湿气、盐分、腐蚀性气体带入电机内，损坏电机部件，影响使用寿命；现有技术提出的沿电机的周向外壳设置循环水道，无疑增大了电机的径向尺寸，并且电机轴向尺寸有限，散热效果有限；另一现有技术提出的在定子盘支架内设置循环油道，增大了定子绕组盘的轴向尺寸，导致永磁体用量增大，电机制造成本增大、体积增大。
发明内容
本发明的目的是提供一种盘式无铁芯永磁电机的水冷却系统，在不增大电机外部尺寸的前提下，提升散热效果，提升电机的电负荷能力，延长电机的使用寿命。
本发明的目的是这样实现的：一种盘式无铁芯永磁电机的水冷却系统，包括至少两个安装在机壳内侧壁的冷却座，所述冷却座为环形结构并与转轴同轴，所述冷却座贴靠定子绕组盘；
所述冷却座设有沿其周长方向延伸的、用于通入冷却水的冷却水道，所述冷却水道具有相互错开的、处于机壳外侧壁的、与冷却水循环系统相接的冷却水进水口和冷却水出水口，所述冷却水进水口和冷却水出水口相互靠近。
进一步地，每个定子绕组盘均设有两个冷却座，两个冷却座分别贴靠定子绕组盘的两轴端侧。
进一步地，每个定子绕组盘的两个冷却座的冷却水道的冷却水流动方向相反设置。
进一步地，每个冷却座设置为分体组合式结构。
进一步地，每个冷却座由两个相同的、同轴的单元座体沿轴向对称拼合而成，每个单元座体的拼合侧均设有凹槽，两个单元座体在拼合后两者的凹槽组合为一个冷却水道。
进一步地，每个冷却座的两个单元座体通过密封胶密封拼合连接。
进一步地，每个冷却座配套设有若干用于锁定两个单元座体的沉头螺钉。
进一步地，在每个冷却座中，所有沉头螺钉分为两组，两组沉头螺钉分处冷却水道的内侧、外侧，每组沉头螺钉环绕冷却座的中心轴线环向均布。
进一步地，所述冷却座由导热材料制成。
进一步地，所述冷却座通过导热胶贴合定子绕组盘。
本发明的有益效果在于：
1、在不增大电机外部尺寸的前提下，提升散热效果，提升电机的电负荷能力，延长电机的使用寿命；
2、电机运行时，每个定子绕组盘的两轴端侧的冷却水道中的水流方向相反，从而加速散热；
3、每个冷却座由两个相同的、同轴的单元座体沿轴向对称拼合而成，并形成密封连接，便于制造，并且利用若干沉头螺钉固定连接两个单元座体，可以使得两个单元座体能够紧密地拼合成一体。
附图说明
图1是本发明的第一种实施例的轴向剖视图。
图2是本发明的第一种实施例的外部示意图。
图3是本发明的第二种实施例的轴向剖视图。
图4是本发明的第二种实施例的外部示意图。
图5是冷却座的冷却水出入口示意图。
图6是图5中的A-A剖视图。
图7是沉头螺钉的排布示意图。
图中，1冷却座,2冷却水道，2a冷却水进水口，2b冷却水出水口，3沉头螺钉，4转轴，5永磁体，6机壳，7定子绕组盘，8定位销钉。
具体实施方式
下面结合附图1-7和具体实施例对本发明进一步说明。
如图1-7所示，一种盘式无铁芯永磁电机的水冷却系统，包括安装在机壳6内侧壁的冷却座1，冷却座1由导热材料制成，冷却座1为环形结构并与转轴4同轴，每个定子绕组盘7均设有两个冷却座1，两个冷却座1分别贴靠定子绕组盘7的两轴端侧的靠近外圆的位置，冷却座1通过导热胶贴合定子绕组盘7。
如图5、6所示，上述冷却座1设有沿其周长方向延伸的、用于通入冷却水的冷却水道2，冷却水道2具有相互错开的、处于机壳6外侧壁的、与冷却水循环系统相接的冷却水进水口2a和冷却水出水口2b，冷却水进水口2a和冷却水出水口2b相互靠近。
每个定子绕组盘7的两个冷却座1的冷却水道2的冷却水流动方向相反设置，从而加速散热。
每个冷却座1设置为分体组合式结构；每个冷却座1由两个相同的、同轴的单元座体沿轴向对称拼合而成，每个单元座体的拼合侧均设有凹槽，两个单元座体在拼合后两者的凹槽组合为一个冷却水道2；每个冷却座1的两个单元座体通过密封胶密封拼合连接，在两个单元座体之间配接橡胶密封条，对两个单元座体的拼合处进行密封，以免冷却水道2中的水外泄.
如图6、7所示，每个冷却座1配套设有若干用于锁定两个单元座体的沉头螺钉3，其中，靠近定子绕组盘7一侧的单元座体的拼合侧开设盲孔结构的螺纹孔，另一个单元座体开设通孔，沉头螺钉3穿过上述通孔后与螺纹孔配合并拧紧，从而锁定两个单元座体，沉头螺钉3的螺头部与开设通孔的单元座体的轴端侧表面齐平，沉头螺钉3的位置与定子绕组盘7的绕组错开；在每个冷却座1中，所有沉头螺钉3分为两组，两组沉头螺钉3分处冷却水道2的内侧、外侧，每组沉头螺钉3环绕冷却座1的中心轴线环向均布，使得每个冷却座1的两个单元座体能够紧密地拼合成一体。
如图1-2所示为第一种实施例，电机设有一个定子绕组盘7和两组永磁体5，冷却座1设有两个，冷却座1一侧通过导热胶贴合定子绕组盘7，从而达到良好的散热效果，由图2可知，两个冷却水道2的冷却水进水口2a、冷却水出水口2b相互错开，不处于同一侧，从而使得两个冷却座1的冷却水道2的冷却水流动方向相反；由图1可知，每个冷却座1均对应多个定位销钉8，定位销钉8沿径向穿入机壳6侧壁并与开设于机壳6侧壁的螺纹孔配合，在定位销钉8拧入后，定位销钉8的螺纹部抵靠冷却座1另一侧，从而对冷却座1的轴向形成锁定作用，防止冷却座1在轴向上产生偏移。
如图3-4所示为第二种实施例，电机设有两个定子绕组盘7和三组永磁体5，冷却座1设有四个，从而达到良好的散热效果，由图4可知，两个相邻的冷却水道2的冷却水进水口2a、冷却水出水口2b相互错开，不处于同一侧，从而使得相邻两个冷却座1的冷却水道2的冷却水流动方向相反；由图3所示，每个冷却座1均对应多个定位销钉8，定位销钉8沿径向穿入机壳6侧壁并与开设于机壳6侧壁的螺纹孔配合，在定位销钉8拧入后，定位销钉8的螺纹部抵靠冷却座1另一侧，从而对冷却座1的轴向形成锁定作用，防止冷却座1在轴向上产生偏移。
以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，比如冷却座1的截面形状、冷却水道2的截面形状，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种盘式无铁芯永磁电机的水冷却系统，其特征在于，包括至少两个安装在机壳(6)内侧壁的冷却座(1)，所述冷却座(1)为环形结构并与转轴(4)同轴，所述冷却座(1)贴靠定子绕组盘(7)；
所述冷却座(1)设有沿其周长方向延伸的、用于通入冷却水的冷却水道(2)，所述冷却水道(2)具有相互错开的、处于机壳(6)外侧壁的、与冷却水循环系统相接的冷却水进水口(2a)和冷却水出水口(2b)，所述冷却水进水口(2a)和冷却水出水口(2b)相互靠近。
2.根据权利要求1所述的一种盘式无铁芯永磁电机的水冷却系统，其特征在于：每个定子绕组盘(7)均设有两个冷却座(1)，两个冷却座(1)分别贴靠定子绕组盘(7)的两轴端侧。
3.根据权利要求2所述的一种盘式无铁芯永磁电机的水冷却系统，其特征在于：每个定子绕组盘(7)的两个冷却座(1)的冷却水道(2)的冷却水流动方向相反设置。
4.根据权利要求2所述的一种盘式无铁芯永磁电机的水冷却系统，其特征在于：每个冷却座(1)设置为分体组合式结构。
5.根据权利要求4所述的一种盘式无铁芯永磁电机的水冷却系统，其特征在于：每个冷却座(1)由两个相同的、同轴的单元座体沿轴向对称拼合而成，每个单元座体的拼合侧均设有凹槽，两个单元座体在拼合后两者的凹槽组合为一个冷却水道(2)。
6.根据权利要求5所述的一种盘式无铁芯永磁电机的水冷却系统，其特征在于：每个冷却座(1)的两个单元座体通过密封胶密封拼合连接。
7.根据权利要求5所述的一种盘式无铁芯永磁电机的水冷却系统，其特征在于：每个冷却座(1)配套设有若干用于锁定两个单元座体的沉头螺钉(3)。
8.根据权利要求7所述的一种盘式无铁芯永磁电机的水冷却系统，其特征在于：在每个冷却座(1)中，所有沉头螺钉(3)分为两组，两组沉头螺钉(3)分处冷却水道(2)的内侧、外侧，每组沉头螺钉(3)环绕冷却座(1)的中心轴线环向均布。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的一种盘式无铁芯永磁电机的水冷却系统，其特征在于：所述冷却座(1)由导热材料制成。
10.根据权利要求9所述的一种盘式无铁芯永磁电机的水冷却系统，其特征在于：所述冷却座(1)通过导热胶贴合定子绕组盘(7)。
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