CN115498791A - 一种轴向磁场电机定子冷却结构及轴向磁场电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轴向磁场电机定子冷却结构及轴向磁场电机，其中轴向磁场电机定子冷却结构包括壳体；若干个铁芯绕组，若干个铁芯绕组安装在壳体的环形容腔内并与壳体形成流动区域，流动区域包括入油流动区、中间流动区和出油流动区；内环换向流道组件，内环换向流道组件安装在轴套孔内，内环换向流道组件包括入油流道和出油流道，入油流道连通于入油流动区和中间流动区之间，出油流道连通于中间流动区和出油流动区之间，入油流道和出油流道分别与中间流动区连通的部位沿周向错开设置，入油流道和出油流道内的液体流动方向相反。保证冷却介质能够均匀地通过各间隙，以使冷却机制能够完全浸泡所述铁芯绕组，从而提升冷却性能。

Description

一种轴向磁场电机定子冷却结构及轴向磁场电机

技术领域

本发明涉及轴向磁场电机领域，尤其涉及一种轴向磁场电机定子冷却结构及轴向磁场电机。

背景技术

轴向磁场电机又称盘式电机，具有体积小、高转矩密度、高功率密度和高效率等优点，被广泛应用于电动汽车、通用工业等领域。电机包括外壳、定子和转子，定子和转子布置于外壳内部。电机在运行过程中都会产生各种耗损，进而引发电机发热，为了提高电机的工作效率，因此需要给电机设计冷却结构。

目前冷却结构是用于将冷却介质引入壳体内部，以对发热元件进行接触式换热，从而实现冷却降温。电机的主要发热元件为定子的铁芯绕组，各铁芯绕组沿周向间隔布置于壳体内部，并且冷却介质沿周向在壳体内部流动，以与铁芯绕组换热。但是各铁芯绕组之间，以及铁芯绕组分别与壳体的内外围板之间均存在间隙，而冷却介质是沿周向在壳体内部流动的，无法保证冷却介质均匀地在各间隙内流动，无法达到最优的冷却效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种定子冷却结构及轴向磁场电机，提供若干个流动区域，以及位于流动区域径向内侧的内环流道，通过圆周排列的喷油孔，以使冷却介质均匀的在流动区域和内环流道之间流动，实现冷却介质的流动走向能够覆盖所有铁芯绕组，并保证冷却介质均匀的通过铁芯绕组之间，以及铁芯绕组与壳体之间的间隙，从而提升冷却效果。

依据本发明的一个目的，本发明提供了一种定子冷却结构，包括：

壳体，所述壳体上设置有环形容腔和轴套孔；

若干个铁芯绕组，所述铁芯绕组包括铁芯和套在所述铁芯上的线圈，若干个铁芯绕组安装在环形容腔内并与所述壳体形成所述流动区域，所述流动区域包括入油流动区、中间流动区和出油流动区，所述入油流动区、所述中间流动区和所述出油流动区沿周向间隔排列；

内环换向流道组件，所述内环换向流道组件安装在所述轴套孔内，所述内环换向流道组件包括入油流道和出油流道，所述入油流道连通于所述入油流动区和所述中间流动区之间，所述出油流道连通于所述中间流动区和所述出油流动区之间，所述入油流道和所述出油流道分别与所述中间流动区连通的部位沿周向错开设置。

作为优选的实施例，所述入油流道包括入油进口、入油出口，及延伸连接于所述入油进口和所述入油出口之间的入油通道，所述入油进口连通所述入油流动区，所述入油进口和所述入油口沿周向错开设置，所述入油出口连通所述中间流动区；

所述出油流道包括出油进口、出油出口，及延伸连接于所述出油进口和所述出油出口之间的出油通道，所述出油进口连通所述中间流动区，所述出油进口和所述入油出口沿周向错开设置，所述出油出口连通所述出油流动区，所述出油出口和所述出油口沿周向错开设置。

作为优选的实施例，所述壳体包括外围板和内围板，所述内环换向流道组件连接于所述内围板内圈，所述内环换向流道组件和所述内围板之间形成所述入油流道和所述出油流道，所述内围板和所述外围板之间形成所述流动区域，所述外围板上设置有入油口和出油口；

若干个所述铁芯绕组沿周向间隔设置于所述外围板和所述内围板之间，所述铁芯绕组和所述外围板之间形成所述绕组外圈流道，所述铁芯绕组和所述内围板之间形成所述绕组内圈流道，相邻的两个所述铁芯绕组之间形成所述绕组间流道；

若干个阻隔件沿周向间隔设置于所述流动区域内，以将所述流动区域分隔形成所述入油流动区、所述中间流动区和所述出油流动区。

作为优选的实施例，还包括：

至少一导流件，所述导流件位于所述中间流动区内，所述导流件位于所述入油出口和所述出油进口之间，至少一所述导流件抵接于一所述铁芯绕组和所述内围板之间。

作为优选的实施例，所述入油通道和所述出油通道开设于所述内环换向流道组件外圈，所述入油进口、所述入油出口、所述出油进口和所述出油出口开设于所述内围板上。

作为优选的实施例，所述阻隔件插接于相邻的两个所述铁芯绕组之间，并抵接于所述外围板和所述内围板之间；

或者，所述阻隔件包括两隔板，所述内围板和所述外围板分别连接一所述隔板，所述铁芯绕组抵接于两个所述隔板之间。

作为优选的实施例，所述壳体还包括：

两底板，两所述底板分别连接于所述内环换向流道组件和所述外围板之间，所述内围板和所述铁芯绕组的轴向两端分别连接于两所述底板之间。

作为优选的实施例，所述底板上开设有若干个定位槽，两所述底板上的定位槽一一对应，所述铁芯插接于两所述底板对应的定位槽内，套设在所述铁芯外圈的线圈位于两所述底板之间。

作为优选的实施例，所述内围板的外圈和所述外围板的内圈分别设置有台阶，两所述底板分别抵接固定于所述内围板和所述外围板的台阶上。

依据本发明的另一个目的，本发明还提供了一种轴向磁场电机，包括至少一上述实施例的轴向磁场电机定子冷却结构，所述轴向磁场电机还包括至少一转子、至少一轴承和一转轴，所述转轴穿设于所述定子冷却结构的内围板内，所述转轴和所述内围板之间设置有轴承，所述定子冷却结构轴向的至少一侧气隙地保持一所述转子，所述转子固定于所述转轴上。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

通过将安装所述铁芯绕组的所述流动区域隔开形成多个流动区，然后利用所述入油流道和所述出油流道，以使冷却介质能够在各流动区之间流动，其中冷却介质可沿径向均匀地通过各所述流动区，保证冷却介质能够均匀地通过各间隙，提升冷却性能，以使冷却机制能够完全浸泡所述铁芯绕组。

通过所述入油口和所述入油进口错开，所述出油口和所述出油出口错开，以及所述入油出口和所述出油进口错开，能够使冷却介质均匀的通过各流动区，并且能够充分浸泡各铁芯绕组，从而提升冷却能力。可以将组成所述铁芯绕组的铁芯和线圈降低到更低的温度，保证电机的良好运行和确保电机的可靠性，同时也可以提高电机的运行效率和峰值功率。

所述内环换向流道组件可拼接于所述内围板内圈，以形成所述入油流道和所述出油流道，并且两者可利用胶水粘结固定，提升成型效率，降低加工难度。

以下结合附图及实施例进一步说明本发明。

附图说明

图1为本发明所述定子冷却结构中入油流道的结构示意图；

图2为本发明所述定子冷却结构中出油流道的结构示意图；

图3为本发明所述定子冷却结构的分解图；

图4为本发明所述定子冷却结构的组装示意图；

图5为本发明所述定子冷却结构的纵向剖视图；

图6为本发明所述定子冷却结构一实施例的横向剖视图；

图7为本发明所述定子冷却结构另一实施例的横向剖视图；

图8为本发明所述内环换向流道组件和内围板的组装过程示意图；

图9为本发明所述内环换向流道组件的正面图；

图10为本发明所述内环换向流道组件的背面图。

图中：100定子冷却结构、1001入油口、1002流动区域、1002a入油流动区、1002b中间流动区、1002c出油流动区、1003入油流道、1003a入油进口、1003b入油出口、1003c入油通道、1004出油流道、1004a出油进口、1004b出油出口、1004c出油通道、1005出油口、110壳体、111外围板、112内环换向流道组件、113内围板、114底板、114a定位槽、114b底板安装孔、116台阶、116a台阶安装孔、120铁芯绕组、121铁芯、122线圈、120a绕组外圈流道、120b绕组间流道、120c绕组内圈流道、130阻隔件、131隔板、150导流件、1101环形容腔、1102轴套孔。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

第一实施例

如图1和图2所示，所述轴向磁场电机定子冷却结构100，包括：

壳体110，所述壳体110上设置有环形容腔1101和轴套孔1102；

若干个铁芯绕组120，所述铁芯绕组120包括铁芯121和套在所述铁芯121上的线圈122，若干个铁芯绕组120安装在环形容腔1101内并与所述壳体110形成所述流动区域1002，所述流动区域1002包括入油流动区1002a、中间流动区1002b和出油流动区1002c，所述入油流动区1002a、所述中间流动区1002b和所述出油流动区1002c沿周向间隔排列；

内环换向流道组件112，所述内环换向流道组件112安装在所述轴套孔1102内，所述内环换向流道组件112包括入油流道1003和出油流道1004，所述入油流道1003连通于所述入油流动区1002a和所述中间流动区1002b之间，所述出油流道1004连通于所述中间流动区1002b和所述出油流动区1002c之间，所述入油流道1003和所述出油流道1004分别与所述中间流动区1002b连通的部位沿周向错开设置，所述入油流道1003和所述出油流道1004内的液体流动方向相反。

所述壳体110的外周设置有入油口1001和出油口1005，冷却介质(包括但不限于冷却油)通过所述入油口1001引入至所述入油流动区1002a内，并沿径向从外至内流动，直至通过所述入油流道1003流动至所述中间流动区1002b内，由于所述入油流道1003和所述出油流道1004分别与所述中间流动区1002b连通的部位沿周向错开设置，因此冷却介质能够实现覆盖所述中间流动区1002b，然后再流至所述出油流道1004内，其中从所述入油流道1003与所述中间流动区1002b连通的部位引入的冷却介质，其沿径向从内至外流动，同时沿周向流动至所述出油流道1004分别与所述中间流动区1002b连通的部位，直至流至所述出油流道1004，并通过所述出油流道1004流动至所述出油流动区1002c内，随后冷却介质在所述出油流动区1002c内沿径向从内至外流动，最后在所述出油口1005汇总，并通过所述出油口1005排出。通过将安装所述铁芯绕组120的所述流动区域1002隔开形成多个流动区，然后利用所述入油流道1003和所述出油流道1004，以使冷却介质能够在各流动区之间流动，其中冷却介质可沿径向均匀地通过各所述流动区，保证冷却介质能够均匀地通过各间隙，提升冷却性能，以使冷却机制能够完全浸泡所述铁芯绕组120，相比于在壳体内部开设通道，并引入冷却水来说，冷却介质浸泡所述铁芯绕组120的方式，可以将组成所述铁芯绕组120的铁芯121和线圈122降低到更低的温度，参考图3，保证电机的良好运行和确保电机的可靠性，同时也可以提高电机的运行效率和峰值功率。

需要说明的是，并且所述中间流动区1002b被分为左右两个流动区，其中所述入油流道1003连通所述入油流动区1002a和右流动区，所述出油流道1004连通所述左流动区和出油流动区1002c，由于所述冷却介质在所述入油流道1003和所述出油流道1004内的流动方向相反，因此冷却介质在所述入油流动区1002a和右流动区之间的流动方向相反，以及所述冷却介质在所述左流动区和出油流动区1002c的流动方向相反，其中所述冷却介质沿径向从外至内通过所述入油流动区1002a，冷却介质沿径向从内至外通过所述右流动区，冷却介质沿径向从外至内通过所述左流动区，冷却介质沿径向从内至外通过所述出油流动区1002c，直至从出油口1005排出，保证冷却介质均匀的通过各流动区，从而提升冷却能力。如图1至图8所示，所述壳体110包括外围板111和内围板113，所述内围板113连接于所述内环换向流道组件112外圈，所述内环换向流道组件112和所述内围板113之间形成所述入油流道1003和所述出油流道1004，所述内围板113和所述外围板111之间形成所述流动区域1002，所述入油口1001和所述出油口1005连通于所述外围板111上，所述内围板113上开设有所述入油进口1003a、所述入油出口1003b、所述出油进口1004a和所述出油出口1004b；

若干个所述铁芯绕组120沿周向间隔设置于所述外围板111和所述内围板113之间，所述铁芯绕组120和所述外围板111之间形成所述绕组外圈流道120a，所述铁芯绕组120和所述内围板113之间形成所述绕组内圈流道120c，相邻的两个所述铁芯绕组120之间形成所述绕组间流道120b；

若干个所述阻隔件130沿周向间隔设置于所述流动区域1002内，以将所述流动区域1002分隔形成所述入油流动区1002a、所述中间流动区1002b和所述出油流动区1002c。

所述内环换向流道组件112可拼接于所述内围板113内圈，以形成所述入油流道1003和所述出油流道1004，并且所述内围板113和所述内环换向流道组件112之间可利用胶水粘结固定，提升成型效率，降低加工难度。参考图1和图3，所述铁芯绕组120分别与所述内围板113和所述外围板111之前存在间隙，以分别形成所述绕组内圈流道120c和所述绕组外圈流道120a，并保证绝缘。其中所述内围板113可采用高强度非金属材质，高强度非金属材质包括玻纤复合材料、碳纤复合材料或者塑料等，塑料包括PPS、PPA、PA、PEEK等，以保证所述内围板113的强度，还能够缩小所述铁芯绕组120和所述内围板113之间的距离，保证整体径向尺寸小的优势，从而增加安装环境的适用性。而所述外围板111和所述内环换向流道组件112除了可采用高强度非金属材质外，还可采用高强度金属材质，高强度金属材质包括合金钢或铝合金等。

所述内环换向流道组件112、所述外围板111和所述内围板113可均呈环形，这样所述绕组内圈流道120c、所述绕组外圈流道120a呈大致环形，当然所述内环换向流道组件112、所述外围板111和所述内围板113还可呈其它形状，在此不受限制。

如图1和图3所示，若干个所述铁芯绕组120绕着定子中心线呈周向等距间隔排列，相邻的两个所述铁芯绕组120之间形成所述绕组间流道120b。所述铁芯绕组120包括一铁芯121和一线圈122，所述线圈122绕设于所述铁芯121外圈。所述铁芯121可由若干个硅钢片沿径向叠压而成，或者由SMC(软磁符合材料)模压而成。其中所述铁芯121可呈梯形，所述铁芯121的梯形上底朝内设置，所述铁芯121的梯形下底朝外设置。所述线圈122可为圆铜线或扁铜线。

所述阻隔件130用于将所述流动区域1002分隔并形成相应数量的流动区，参考图1，所述阻隔件130的数量为三个，此时所述流动区域1002被分隔为三个流动区，分别为所述入油流动区1002a、所述中间流动区1002b和所述出油流动区1002c，可见所述阻隔件130、所述流动区和所述流道的数量相互关联，即所述阻隔件130与所述流动区的数量一致，而所述相邻的两个所述流动区可通过一所述流道进行连通。所述阻隔件130可采用高强度非金属材质，以保证绝缘，所述阻隔件130还可具有以下两种实施例：

在一个实施例中，所述阻隔件130插接于相邻的两个所述铁芯绕组120之间，并抵接于所述外围板111和所述内围板113之间，参考图7。

在另一个实施例中，所述阻隔件130包括两隔板131，所述内围板113和所述外围板111分别连接一所述隔板131，所述铁芯绕组120抵接于两个所述隔板131之间，参考图1和图6。由于所述铁芯绕组120分别至所述内围板113和外围板111之间的距离可不等，因此组成所述阻隔件130的隔板131尺寸可不相等，例如位于所述铁芯绕组120和所述内围板113之间的隔板131长度较短，而位于所述铁芯绕组120和所述外围板111之间的隔板131长度较长。

参考图1，所述入油流动区1002a用于连通所述入油口1001，所述出油流动区1002c用于连通所述出油口1005，所述中间流动区1002b通过所述入油流道1003和所述出油流道1004，能够使冷却介质在各流动区内流动。所述入油流动区1002a和所述出油流动区1002c的数量可仅为一个，而所述中间流动区1002b的数量可为多个，或者所述中间流动区1002b可被继续分隔。其中所述中间流动区1002b位于所述入油流动区1002a和所述出油流动区1002c之间，而所述入油流动区1002a和所述出油流动区1002c的周向尺寸明显小于所述中间流动区1002b，由于将所述流动区域1002分隔为若干个流动区，并通过将所述入油口1001和所述出油口1005，分别与所述流道错开的布置在所述流动区域1002的径向内外侧，以使冷却介质能够沿径向的在各所述流动区内均匀流动，进而能够完全覆盖各间隙，从而提升冷却性能。

如图1和图2所示，所述中间流动区1002b可通过导流件150分隔，其中所述导流件150位于所述中间流动区1002b内，所述导流件150位于所述入油出口1003b和所述出油进口1004a之间，当所述导流件150数量为一个时，所述导流件150抵接于一所述铁芯绕组120和所述内围板113之间。其中所述出油进口1004a和所述入油出口1003b位于所述中间流动区1002b的径向内侧，且分设于所述中间流动区1002b的周向的左右两侧，这样从所述入油出口1003b引入的冷却介质，在所述绕组内圈流道120c向左移动，同时通过各所述绕组间流道120b流动至所述绕组外圈流道120a，并在所述绕组外圈流道120a向左移动，由于所述导流件150抵接于所述铁芯绕组120和所述内围板113之间，以阻挡所述绕组内圈流道120c内的冷却介质通过，即所述导流件150能够将所述中间流动区1002b继续分隔为两个区，其中位于右侧区内的冷却介质是沿径向从内至外流动，而位于左侧区内的冷却机制是沿径向从外至内流动，直至通过所述出油进口1004a流动至所述出油流道1004内。

需要说明的是，所述导流件150的数量为奇数，相邻的两个所述导流件150间隔设置于所述铁芯绕组120径向内外侧，其中分别靠近所述入油出口1003b和所述出油进口1004a的所述导流件150，其是设置于所述铁芯绕组120的径向内侧，即抵接于所述铁芯绕组120和所述内围板113之间，而位于所述铁芯绕组120径向外侧的所述导流件150，其是抵接于所述铁芯绕组120和所述外围板111之间，这样所述冷却介质能够沿S型通过各所述所述导流件150分隔的区，并且所述冷却介质能够沿径向均匀地通过各个区，从而能够使所述铁芯绕组能够被冷却介质浸泡，从而达到更优的冷却效果。

所述导流件150和所述阻隔件130均采用高强度非金属材料，其中所述导流件150和所述阻隔件130的数量之和可为2N，即两者数量之和为偶数，此时分隔形成区的数量也可2N，而连通两个区之间的流道数量为1/2N，其中N＝1,2,3…。

如图1和图2所示，所述入油流道1003包括入油进口1003a、入油出口1003b，及延伸连接于所述入油进口1003a和所述入油出口1003b之间的入油通道1003c，所述入油进口1003a连通所述入油流动区1002a，所述入油进口1003a和所述入油口1001沿周向错开设置，所述入油出口1003b连通所述中间流动区1002b。

具体地，所述入油口1001和所述入油进口1003a对应连通所述入油流动区1002a，所述入油口1001和所述入油进口1003a分设于所述入油流动区1002a的径向外内侧，且同时分设于所述入油流动区1002a的周向两侧，这样从所述入油口1001引入的冷却介质能够沿周向通过所述入油流动区1002a，并通过所述入油进口1003a流动至所述入油通道1003c内，使得冷却介质能够均匀地通过所述入油流动区1002a。当然所述入油进口1003a和所述入油出口1003b的数量也可为多个。其中由所述入油口1001引入的冷却介质从右至左在所述入油流动区1002a内流动，而从所述入油进口1003a引入所述入油通道1003c的冷却介质，其从左至右流动至所述入油出口1003b处，并通过所述入油出口1003b引入至所述中间流动区1002b内。

如图1和图2所示，所述出油流道1004包括出油进口1004a、出油出口1004b，及延伸连接于所述出油进口1004a和所述出油出口1004b之间的出油通道1004c，所述出油进口1004a连通所述中间流动区1002b，所述出油进口1004a和所述入油出口1003b沿周向错开设置，所述出油出口1004b连通所述出油流动区1002c，所述出油出口1004b和所述出油口1005沿周向错开设置。

具体地，由所述出油进口1004a引入至所述出油通道1004c内的冷却介质，其从左至右流动至所述出油出口1004b处，并通过所述出油出口1004b流动至所述出油流动区1002c，其中所述出油出口1004b和所述出油口1005沿周向错开设置，因此从所述出油出口1004b引入至所述出油流动区1002c的冷却介质，其从右至左流动至所述出油口1005处并汇总，直至通过所述出油口1005排出。所述出油进口1004a和所述出油出口1004b的数量也可为多个。

如图8所示，所述入油进口1003a、所述入油出口1003b、所述出油进口1004a和所述出油出口1004b可呈方形或圆形等，通过调整各开口的数量、位置和大小等尺寸，可以调节流量大小，从而设计出符合要求的流量大小和冷却效果，并且各开口的形状和尺寸等可各不相同。

参考图1，所述入油进口1003a在逆时针方向上位于所述入油口1001下游，这样所述冷却介质在所述入油流动区1002a内为逆时针流动，因此可通过改变安装方向，可调节冷却介质的流动方向。继续参考图1和图2，本实施例的所述冷却介质在所述入油流道1003内为顺时针流动，所述冷却介质在所述中间流动区为顺时针流动，所述冷却介质在所述出油流道1004内为逆时针流动，所述冷却介质在所述出油流动区1002c内为逆时针流动。同理通过调整安装方向，能够进一步调节冷却介质在各区的流动方向。

综上，所述入油出口1003b为所述入油流道1003和所述中间流动区1002b的连通部位，所述出油进口1004a为所述出油流道1004和所述中间流动区1002b的连通部位。通过所述入油口1001和所述入油进口1003a错开，所述出油口1005和所述出油出口1004b错开，以及所述入油出口1003b和所述出油进口1004a错开，能够使冷却介质均匀的通过各流动区，并且能够充分浸泡各铁芯绕组120，从而提升冷却能力。

如图5、图8至图10，所述入油通道1003c和所述出油通道1004c开设于所述内环换向流道组件112外圈，所述入油通道1003c和所述出油通道1004c沿轴向间隔排列。通过在所述内环换向流道组件112外圈开设所述入油通道1003c和所述出油通道1004c，然后在所述内环换向流道组件112外圈拼接所述内围板113即可，以在所述入油通道1003c和所述内围板113之间形成入油流道1003，以及在所述出油通道1004c和所述内围板113之间形成所述出油流道1004，降低加工难度，同时保证结构的稳定和可靠性。

如图3所示，所述壳体110还包括：

两底板114，两所述底板114分别连接于所述内环换向流道组件112和所述外围板111之间，所述内围板113和所述铁芯绕组120的轴向两端分别连接于两所述底板114之间。

具体地，所述内环换向流道组件112的外圈和所述外围板111的内圈分别设置有台阶116，两所述底板114分别抵接固定于所述内环换向流道组件112和所述外围板111的台阶116上，以进行预固定，然后可通过螺栓固定。例如所述底板114上开设有底板安装孔114b，所述台阶116上开设有台阶安装孔116a，当所述底板114分别抵接于所述内环换向流道组件112和所述外围板111的台阶116上后，所述底板安装孔114b和所述台阶安装孔116a相对，最后将螺栓穿过所述底板安装114b，并螺接于所述台阶安装孔116a内。

所述底板114上开设有若干个定位槽114a，两所述底板114上的定位槽114a一一对应，所述铁芯121插接于两所述底板114对应的定位槽114a内，套设在所述铁芯121外圈的线圈122位于两所述底板114之间。其中所述定位槽114a与所述铁芯121的形状相适配，均呈梯形，所述铁芯121可通过胶水加强固定于所述定位槽114a内，保证结合强度，进而提升提结构的稳定性。并且通过所述定位槽114a，可使所述铁芯绕组120能够定位安装于所述底板114，以提升安装效率，同时确保安装位置。

所述内围板113可利用胶水固定于两所述底板114上。

所述底板114采用非金属材质，具备高强度、不导磁、不导电的特性，目的是降低由于磁场穿透所产生的涡流以及提供高强度支撑。同时所述底板114的厚度较薄，保证所述铁芯绕组120轴向的至少一端能够分别与转子气隙配合，进而装配得到单定子双转子，或者多定子多转子级联式等轴向磁场电机。

如图3至图5所示，两所述底板114套设于所述内环换向流道组件112外，且抵接于所述底板114外圈的台阶116上，此时两所述底板114分别与所述内环换向流道组件112轴向两端大致齐平，而一所述底板114内嵌于所述外围板111内部，可在所述底板114背离所述铁芯绕组120的一侧安装减速结构等，并且所述减速结构能够部分或全部内嵌于所述外围板111围成的区域内，合理利用空间，保证整体结构紧凑，且体积小的优势。由于所述减速结构安装于所述底板外表面，因此能够利用在两个所述底板114之间流动的冷却介质进行换热。其中所述内环换向流道组件112内部穿设转轴，转轴与所述围板板112之间设置轴承，以使连接在所述转轴上的转子能够相对铁芯绕组转动，安装于所述内环换向流道组件112内的轴承也能通过冷却机制进行换热，合理利用安装空间，提升冷却能力。

所述定子冷却结构100的组装方法如下：

分别将所述内环换向流道组件112、外围板111、内围板113、铁芯绕组120、阻隔件130和导流件150安装如图1至图7所示布置于一底板114上。然后将另一底板114封闭于所述内环换向流道组件112和外围板111等另一侧，组装方便且快捷。

参考图1和图2，所述冷却介质在所述定子冷却结构100的流动方式如下：

冷却介质由入油口1001引入至所述入油流动区1002a内，然后在所述入油流动区1002a逆时针流动，同时沿径向从外至内充满位于所述入油流动区1002a中的绕组外圈流道120a、绕组间流道120b和绕组内圈流道120c，直至从所述绕组内圈流道120c处的所述入油进口1003a，流动至所述入油流道1003内。

冷却介质在所述入油流道1003内顺时针流动，即从所述入油进口1003a流动至所述入油出口1003b处，并引入至所述中间流动区1002b。

所述中间流动区1002b通过所述导流件150分隔为左右两侧，由所述入油出口1003b引入至所述中间流动区1002b的冷却介质，其整体在所述中间流动区1002b逆时针流动，而冷却介质在所述中间流动区1002b右侧是沿径向从内至外流动，在所述中间流动区1002b左侧是沿径向从外至内流动，直至从所述绕组内圈流道120c处的出油进口1004a流动至所述出油流道1004内。

冷却介质在所述出油流道1004内逆时针流动，即从所述出油进口1004a流动至所述出油出口1004b处，并引入至所述出油流动区1002c。

冷却介质在所述出油流动区1002c逆时针流动，同时沿径向从内至外充满位于所述出油流动区1002c中的绕组外圈流道120a、绕组间流道120b和绕组内圈流道120c，直至从所述绕组内圈流道120c处的所述出油口1005排出。

综上所述，通过将安装所述铁芯绕组120的所述流动区域1002隔开形成多个流动区，然后利用所述入油流道1003和所述出油流道1004，以使冷却介质能够在各流动区之间流动，其中冷却介质可沿径向均匀地通过各所述流动区，保证冷却介质能够均匀地通过各间隙，提升冷却性能，以使冷却机制能够完全浸泡所述铁芯绕组120，相比于在壳体内部开设通道，并引入冷却水来说，冷却介质浸泡所述铁芯绕组120的方式，可以将组成所述铁芯绕组120的铁芯121和线圈122降低到更低的温度，保证电机的良好运行和确保电机的可靠性，同时也可以提高电机的运行效率和峰值功率。通过所述入油口1001和所述入油进口1003a错开，所述出油口1005和所述出油出口1004b错开，以及所述入油出口1003b和所述出油进口1004a错开，能够使冷却介质均匀的通过各流动区，并且能够充分浸泡各铁芯绕组120，从而提升冷却能力。所述内环换向流道组件112可拼接于所述内围板11内圈，以形成所述入油流道1003和所述出油流道1004，并且两者可利用胶水粘结固定，提升成型效率，降低加工难度。

第二实施例

本发明还提供了一种轴向磁场电机，包括至少一上述实施例的轴向磁场电机定子冷却结构100，所述轴向磁场电机还包括至少一转子，所述定子冷却结构100轴向的至少一侧气隙地保持一所述转子。

由于所述轴向磁场电机采用了上述实施例的定子冷却结构100，因此所述轴向磁场电机的有益效果可参考所述定子冷却结构100。

根据所述转子及定子数量的不同，所述轴向磁场电机可分为单定子双转子，或者多定子双转子的轴向磁场电机。其中单定子双转子轴向磁场电机中，所述定子冷却结构100气隙地保持于两个所述转子之间。

所述轴向磁场电机还包括至少一轴承和一转轴，所述转轴穿设于所述定子冷却结构100的内环换向流道组件112内，并且所述转轴和所述内环换向流道组件112之间设置有轴承，所述转子固定于所述转轴上。

以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利采用范围，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (10)

1.一种轴向磁场电机定子冷却结构(100)，其特征在于，包括：

壳体(110)，所述壳体(110)上设置有环形容腔(1101)和轴套孔(1102)；

若干个铁芯绕组(120)，所述铁芯绕组(120)包括铁芯(121)和套在所述铁芯(121)上的线圈(122)，若干个铁芯绕组(120)安装在环形容腔(1101)内并与所述壳体(110)形成所述流动区域(1002)，所述流动区域(1002)包括入油流动区(1002a)、中间流动区(1002b)和出油流动区(1002c)，所述入油流动区(1002a)、所述中间流动区(1002b)和所述出油流动区(1002c)沿周向间隔排列；

内环换向流道组件(112)，所述内环换向流道组件(112)安装在所述轴套孔(1102)内，所述内环换向流道组件(112)包括入油流道(1003)和出油流道(1004)，所述入油流道(1003)连通于所述入油流动区(1002a)和所述中间流动区(1002b)之间，所述出油流道(1004)连通于所述中间流动区(1002b)和所述出油流动区(1002c)之间，所述入油流道(1003)和所述出油流道(1004)分别与所述中间流动区(1002b)连通的部位沿周向错开设置。

2.如权利要求1所述的轴向磁场电机定子冷却结构(100)，其特征在于，所述入油流道(1003)包括入油进口(1003a)、入油出口(1003b)，及延伸连接于所述入油进口(1003a)和所述入油出口(1003b)之间的入油通道(1003c)，所述入油进口(1003a)连通所述入油流动区(1002a)，所述入油进口(1003a)和所述入油口(1001)沿周向错开设置，所述入油出口(1003b)连通所述中间流动区(1002b)；

所述出油流道(1004)包括出油进口(1004a)、出油出口(1004b)，及延伸连接于所述出油进口(1004a)和所述出油出口(1004b)之间的出油通道(1004c)，所述出油进口(1004a)连通所述中间流动区(1002b)，所述出油进口(1004a)和所述入油出口(1003b)沿周向错开设置，所述出油出口(1004b)连通所述出油流动区(1002c)，所述出油出口(1004b)和所述出油口(1005)沿周向错开设置。

3.如权利要求2所述的轴向磁场电机定子冷却结构(100)，其特征在于，所述入油通道(1003c)和所述出油通道(1004c)沿轴向间隔排列，所述入油进口(1003a)、所述出油出口(1004b)、所述入油出口(1003b)和所述出油进口(1004a)依次沿逆时针间隔排列，所述入油通道(1003c)沿顺时针流通于所述入油进口(1003a)和所述入油出口(1003b)之间，所述出油通道(1004c)沿逆时针连通于所述出油进口(1004a)和所述出油出口(1004b)之间。

4.如权利要求2所述的轴向磁场电机定子冷却结构(100)，其特征在于：

所述壳体(110)包括外围板(111)和内围板(113)，所述内环换向流道组件(112)连接于所述内围板(113)内圈，所述内环换向流道组件(112)和所述内围板(113)之间形成所述入油流道(1003)和所述出油流道(1004)，所述内围板(113)和所述外围板(111)之间形成所述流动区域(1002)，所述外围板(111)上设置有入油口(1001)和出油口(1005)；

若干个所述铁芯绕组(120)沿周向间隔设置于所述外围板(111)和所述内围板(113)之间，所述铁芯绕组(120)和所述外围板(111)之间形成所述绕组外圈流道(120a)，所述铁芯绕组(120)和所述内围板(113)之间形成所述绕组内圈流道(120c)，相邻的两个所述铁芯绕组(120)之间形成所述绕组间流道(120b)；

若干个阻隔件(130)沿周向间隔设置于所述流动区域(1002)内，以将所述流动区域(1002)分隔形成所述入油流动区(1002a)、所述中间流动区(1002b)和所述出油流动区(1002c)。

5.如权利要求4所述的轴向磁场电机定子冷却结构(100)，其特征在于，还包括：

至少一导流件(150)，所述导流件(150)位于所述中间流动区(1002b)内，所述导流件(150)位于所述入油出口(1003b)和所述出油进口(1004a)之间，至少一所述导流件(150)抵接于一所述铁芯绕组(120)和所述内围板(113)之间。

6.如权利要求4所述的轴向磁场电机定子冷却结构(100)，其特征在于，所述入油通道(1003c)和所述出油通道(1004c)开设于所述内环换向流道组件(112)外圈，所述入油进口(1003a)、所述入油出口(1003b)、所述出油进口(1004a)和所述出油出口(1004b)开设于所述内围板(113)上。

7.如权利要求4所述的轴向磁场电机定子冷却结构(100)，其特征在于，所述阻隔件(130)插接于相邻的两个所述铁芯绕组(120)之间，并抵接于所述外围板(111)和所述内围板(113)之间；

或者，所述阻隔件(130)包括两隔板(131)，所述内围板(113)和所述外围板(111)分别连接一所述隔板(131)，所述铁芯绕组(120)抵接于两个所述隔板(131)之间。

8.如权利要求4所述的轴向磁场电机定子冷却结构(100)，其特征在于，所述壳体(110)还包括：

两底板(114)，两所述底板(114)分别连接于所述内环换向流道组件(112)和所述外围板(111)之间，所述内围板(113)和所述铁芯绕组(120)的轴向两端分别连接于两所述底板(114)之间。

9.如权利要求8所述的轴向磁场电机定子冷却结构(100)，其特征在于，所述底板(114)上开设有若干个定位槽(114a)，两所述底板(114)上的定位槽(114a)一一对应，所述铁芯(121)插接于两所述底板(114)对应的定位槽(114a)内，套设在所述铁芯(121)外圈的线圈(122)位于两所述底板(114)之间。

10.一种轴向磁场电机，其特征在于，包括至少一如权利要求1至9任一项所述的轴向磁场电机定子冷却结构(100)，所述轴向磁场电机还包括至少一转子、至少一轴承和一转轴，所述转轴穿设于所述定子冷却结构(100)的内围板(111)内，所述转轴和所述内围板(111)之间设置有轴承，所述定子冷却结构(100)轴向的至少一侧气隙地保持一所述转子，所述转子固定于所述转轴上。

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