CN115765259A - 一种轴向磁场电机及其定子冷却结构和制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轴向磁场电机定子及其冷却结构和制造方法，冷却结构包括定子机壳，定子机壳包括沿轴向拼接的上金属板、中间隔板和下金属板，定子机壳上设置有若干个周向间隔设置的铁芯安装孔，每个铁芯安装孔依次贯穿上金属板、中间隔板和下金属板；无轭铁芯安装在铁芯安装孔内并使两端暴露在定子机壳两侧；线圈套设在无轭铁芯上，无轭铁芯暴露在定子机壳两侧的两端上均套设有线圈；上金属板与中间隔板拼接的面上设置有上流道，下金属板与中间隔板拼接的面上设置有下流道，中间隔板上设置有连通上流道和下流道的中间孔，增加换热面积，提升冷却介质流动性，进而提升冷却效果。

Description

一种轴向磁场电机及其定子冷却结构和制作方法

技术领域

本发明涉及定子冷却领域，尤其涉及一种无轭铁芯的轴向磁场电机及其定子冷却结构和制作方法。

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。电机包括机壳、定子和转子，定子和转子布置于机壳内部。电机在运行过程中，定子内部会产生热量，出于安全以及电机工作效率的原因，需要排出热量。

目前是利用冷却流体通过定子，来排出热量，但由于空间及绝缘的问题，一些非绝缘冷却流体只能通过设计好的冷却路径通过定子，例如CN216056503U公开的一种易于散热的盘式电机定子，其利用在铁芯绕组之间，以及铁芯绕组的径向内外侧设置冷却路径，冷却路径包括内环流通道、外环流通道和水冷通道，冷却流体通过各水冷通道依次的在内环流通和外环流通之间来回流动，虽然能够实现冷却效果，但存在以下缺陷：

第一，铁芯产生的热量需要通过线圈传递给冷却流体，即铁芯距离冷却路径较远，使得铁芯内部散热不良。

第二，冷却路径占用线圈圆周空间，降低了槽内绕组的占用率。

第三，每个线圈被水冷通道隔开，不利于线圈连接形成绕组。

第四，冷却路径包括内环流通道、外环流通道和水冷通道，可见冷却路径复杂，铸造难度较大。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种直接包裹铁芯，且不占用线圈圆周空间，提高线圈槽满率的轴向磁场电机及其定子冷却结构和制作方法，同时降低成型难度，实现可制造性。依据本发明的一个目的，本发明还提供了一种轴向磁场电机定子冷却结构，包括：

一定子机壳，所述定子机壳包括沿轴向拼接的上金属板、中间隔板和下金属板，所述定子机壳上设置有若干个周向间隔设置的铁芯安装孔，每个所述铁芯安装孔依次贯穿所述上金属板、所述中间隔板和所述下金属板；

若干个无轭铁芯，所述无轭铁芯安装在所述铁芯安装孔内并使两端暴露在所述定子机壳两侧；

若干个线圈，所述线圈套设在所述无轭铁芯上，所述无轭铁芯暴露在所述定子机壳两侧的两端上均套设有线圈；

所述上金属板与所述中间隔板拼接的面上设置有上流道，所述下金属板与所述中间隔板拼接的面上设置有下流道，所述中间隔板上设置有连通所述上流道和所述下流道的中间孔；

所述上流道包括若干个沿径向延伸的上支水路，所述上支水路布置在相邻无轭铁芯之间并在无轭铁芯内侧留有上端口，相邻两条上支水路在无轭铁芯内侧彼此分离形成阻隔空间；

所述下流道包括若干个沿径向延伸的下支水路，所述下支水路布置在相邻无轭铁芯之间并在无轭铁芯内侧留有下端口，相邻两条下支水路在无轭铁芯内侧彼此分离形成阻隔空间；

所述中间隔板上设置有中间孔，所述中间孔在无轭铁芯内侧连通所述上支水路的上端口和所述下支水路的下端口。

作为优选的实施例，所述阻隔空间上设置有断流缝。

作为优选的实施例，所述上流道还包括进水口和进水环路，所述进水环路围绕在所述无轭铁芯的外侧，所述进水口连接所述进水环路和所述上金属板的外侧壁，所述上支水路连接进水环路；

所述下流道还包括出水口和出水环路，所述出水环路围绕在所述无轭铁芯的外侧，所述出水口连接所述出水环路和下金属板的外侧壁，所述下支水路连接出水环路。

作为优选的实施例，所述上金属板具有相对的上拼接部和上容置部，以及贯穿所述上拼接部和所述上容置部的铁芯上安装部，所述上流道设置于所述上拼接部上；

所述下金属板具有相对的下拼接部和下容置部，以及贯穿所述下拼接部和所述下容置部的铁芯下安装部，所述下流道设置于所述下拼接部上；

所述中间隔板上设置有若干个所述铁芯中安装部，以在所述中间隔板拼接于所述上拼接部和所述下拼接部之间后，所述铁芯上安装部、所述铁芯中安装部和所述铁芯下安装部对应形成铁芯安装孔，以及套设在所述无轭铁芯上的两个所述线圈，分别设置在所述上容置部和所述下容置部内。

作为优选的实施例，所述上容置部和所述下容置部均为嵌槽，所述嵌槽内填充有灌封胶。

作为优选的实施例，所述进水口和所述出水口正对设置。

作为优选的实施例，还包括：

若干个槽楔，所述无轭铁芯的轴向两侧分别设置有所述槽楔，每一所述槽楔分别插接于相邻的两个所述无轭铁芯之间，所述线圈抵接于所述槽楔和所述定子机壳之间。

作为优选的实施例，所述无轭铁芯与所述线圈之间设置有绝缘导热件；

和/或，所述线圈与所述定子机壳之间设置有绝缘导热件。

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，所述轴向磁场电机包括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两转子，两所述转子气隙地保持于所述无轭铁芯的轴向两侧。

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定子冷却结构的制造方法，包括以下步骤：

a、提供一定子机壳，所述定子机壳上设置有若干个周向间隔设置的铁芯安装孔，所述定子机壳包括上金属板、中间隔板和下金属板，所述铁芯安装孔依次贯穿所述上金属板、中间隔板和所述下金属板，所述上金属板具有上拼接部，所述上拼接部上设置有上流道，所述下金属板具有下拼接部，所述下拼接部上设置有下流道，所述中间隔板上设置有若干个中间孔；

b、将所述中间隔板拼接于所述上拼接部和所述下拼接部之间，以使所述中间孔连通所述上流道和所述下流道；

c、在所述铁芯安装孔内插入无轭铁芯；

d、在所述无轭铁芯的轴向两侧套设线圈，并使所述线圈保持于所述定子机壳的轴向两侧。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

所述定子机壳保持于所述无轭铁芯的中段，而套设于所述无轭铁芯的两个所述线圈保持在所述定子机壳的轴向两侧，这样能够使设置在所述定子机壳内的所述上流道和所述下流道，同时与所述无轭铁芯和所述线圈进行接触换热，有效提升冷却效果。

由于套设于所述无轭铁芯的两个所述线圈保持在所述定子机壳的轴向两侧，以便于同一侧的所述线圈连接并形成绕组，相对于传统线圈布置于铁芯和定子冷却结构之间来说，避免圆周空间设计增大，以及避免槽内绕组占用率低的缺陷问题。

所述定子机壳为分体结构，以便于加工形成所述上流道和所述下流道，之后将所述上金属板、所述中间隔板和所述下金属板拼接即可，实现可制造性，降低铸造难度。并且通过在所述中间隔板上设置所述中间孔，能够使所述冷却介质在所述上流道和所述下流道之间循环，并且所述上流道和所述下流道沿所述无轭铁芯轴向排列，增加换热面积，提升流动性，进而增强冷却性能。

以下结合附图及实施例进一步说明本发明。

附图说明

图1为本发明所述轴向磁场电机定子冷却结构的结构示意图；

图2为本发明所述定子机壳的主视图；

图3为图2中沿A-A向剖视图；

图4为本发明所述中间隔板的结构示意图；

图5为本发明所述上金属板第一实施例的结构示意图；

图6为本发明所述下金属板第一实施例的结构示意图；

图7为本发明所述上流道和所述下流道组合的第一实施例原理图；

图8为本发明所述上金属板第二实施例的结构示意图；

图9为本发明所述下金属板第二实施例的结构示意图；

图10为本发明所述上流道和所述下流道组合的第二实施例原理图；

图11为本发明所述上金属板第三实施例的结构示意图；

图12为本发明所述下金属板第三实施例的结构示意图；

图13为本发明所述上流道和所述下流道组合的第三实施例原理图；

图14为本发明所述上流道和所述下流道组合的第三实施例结构示意图；

图15为本发明所述轴向磁场电机的分解图；

图16为本发明所述轴向磁场电机中沿铁芯安装孔间隙的剖面图；

图17为本发明所述轴向磁场电机中沿铁芯安装孔中心的剖面图；

图18为本发明所述定子机壳另一实施例的结构示意图；

图19为本发明所述定子中涡流路径的示意图。

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至图3所示，所述轴向磁场电机定子冷却结构，包括：

一定子机壳110，所述定子机壳110包括沿轴向拼接的上金属板111、中间隔板112和下金属板113，所述定子机壳110上设置有若干个周向间隔设置的铁芯安装孔110a，每个所述铁芯安装孔依次贯穿所述上金属板111、所述中间隔板112和所述下金属板113；

若干个无轭铁芯120，所述无轭铁芯120安装在所述铁芯安装孔110a内并使两端暴露在所述定子机壳110两侧；

若干个线圈130，所述线圈130套设在所述无轭铁芯120上，所述无轭铁芯120暴露在所述定子机壳110两侧的两端上均套设有线圈130；

所述上金属板111与所述中间隔板112拼接的面上设置有上流道111a，所述下金属板113与所述中间隔板112拼接的面上设置有下流道113a，所述中间隔板112上设置有连通所述上流道111a和所述下流道113a的中间孔112a。

当所述无轭铁芯120插设于所述铁芯安装孔110a内时，所述定子机壳110保持于所述无轭铁芯120的中段，而套设于所述无轭铁芯120的两个所述线圈130保持在所述定子机壳110的轴向两侧，这样能够使设置在所述定子机壳110内的所述上流道111a和所述下流道113a，同时与所述无轭铁芯120和所述线圈130进行接触换热，有效提升冷却效果。另外由于套设于所述无轭铁芯120的两个所述线圈130保持在所述定子机壳110的轴向两侧，以便于同一侧的所述线圈130连接并形成绕组，相对于传统线圈布置于铁芯和定子冷却结构之间来说，避免圆周空间设计增大，以及避免槽内绕组占用率低的缺陷问题。此外所述定子机壳110为分体结构，以便于加工形成所述上流道111a和所述下流道113a，之后将所述上金属板111、所述中间隔板112和所述下金属板113拼接即可，实现可制造性，降低铸造难度。并且通过在所述中间隔板112上设置所述中间孔112a，能够使所述冷却介质在所述上流道111a和所述下流道113a之间循环，并且所述上流道111a和所述下流道113a沿所述无轭铁芯120轴向排列，增加换热面积，提升流动性，进而增强冷却性能。

如图2至图6、图8、图9、图11、图12和图15所示，所述上金属板111具有相对的上拼接部1112和上容置部1111，以及贯穿所述上拼接部1112和所述上容置部1111的若干个铁芯上安装部1113，所述下金属板113具有相对的下拼接部1132和下容置部1131，以及贯穿所述下拼接部1132和所述下容置部1131的若干个铁芯下安装部1133，所述中间隔板112上设置有若干个所述铁芯中安装部1123和若干个中间孔112a，所述铁芯中安装部1123与所述中间孔112a间隔设置。以在所述中间隔板112拼接于所述上拼接部1112和所述下拼接部1132之间后，所述铁芯上安装部1113、所述铁芯中安装部1123和所述铁芯下安装部1133对应形成铁芯安装孔110a，并且所述中间孔112a连通于所述上流道111a和所述下流道113a。

具体地，所述上金属板111、所述中间隔板112和所述下金属板113大致呈片状，以组装形成盘状的所述定子机壳110，即所述定子机壳100的轴向尺寸小，以体现轴向磁场电机轴向尺寸小的特性。所述中间隔板112最薄，可采用金属或非金属材质，而其中所述定子机壳110的外轮廓可呈圆形或方形等，并且所述定子机壳110的中心开设通孔，用于设置转轴300和轴承400，参考图15。另外所述铁芯上安装部1113、所述铁芯中安装部1123和所述铁芯下安装部1133的形状一致，均呈梯形，并对应形成梯形的所述铁芯安装孔110a，以适配安装呈梯形的所述无轭铁芯120，参考图2和图15，其中所述铁芯安装孔110a的梯形上底朝内设置，所述铁芯安装孔110a的梯形下底朝外设置。

更具体地，所述上金属板111上设置有上流道开口槽111a0，所述中间隔板112盖住所述上流道开口槽111a0形成所述上流道111a，所述下金属板113上设置有下流道开口槽113a0，所述中间隔板112盖住所述下流道开口槽113a0形成所述下流道113a。

通过在所述上金属板111暴露在外的所述上拼接部1112加工所述上流道开口槽111a0，以及在所述下金属板113暴露在外的所述下拼接部1132加工所述下流道开口槽113a0，之后将所述中间隔板112拼接于所述上金属板111和所述下金属板113之间即可，以形成所述上流道111a和所述下流道113a。而所述中间孔112a分别与所述上流道开口槽111a0、所述下流道开口槽113a0相接并连通所述上流道开口槽111a0和下流道开口槽113a0。另外所述上金属板111、所述中间隔板112和所述下金属板113还可通过冲压成型，降低铸造难度，同时便于所述暴露的上流道开口槽111a0和下流道开口槽113a0所述进行清洁，相当于传统内置水道的方式来说，水道加工形成后，其内壁粗糙而无法进行清洁，容易发生堵塞等问题。

参考图3，所述中间隔板112分别与所述上金属板111和所述下金属板113之间密封连接，密封连接包括设置密封胶、密封圈或焊接。以所述上金属板111和所述中间隔板112为例，所述中间隔板112和所述上金属板111的所述上拼接部1112之间设置有密封胶，保证两者之间的密封性，避免冷却介质(包括冷却水、冷却油或冷却气体)泄漏。

所述中间隔板112为柔性材料板，例如橡胶板等，所述上金属板111和所述下金属板113为导热金属板，提升其支撑和换热能力。

参考图1，所述上金属板111、所述中间隔板112和所述下金属板113沿所述无轭铁芯120的轴向排列设置，所述上容置部1111用于布置所述线圈130，所述上拼接部1112上设置的所述上流道111a能够对所述上容置部1111内的所述线圈130冷却，同样地，所述下拼接部1132上设置的所述下流道113a对所述下容置部1131内的所述线圈130进行冷却，而所述上流道111a和所述下流道113a能同时对所述无轭铁芯120进行冷却，合理利用空间，有效保证对所述线圈130和所述无轭铁芯120的冷却能力。

需要说明的是，所述上流道111a和所述下流道113a通过所述中间隔板112隔开，仅通过所述中间孔112a连通，能够使冷却介质充分通过所述上流道111a和所述下流道113a，提升冷却效果。

如图1和图15所示，所述轴向磁场电机定子冷却结构100还包括：

若干个槽楔140，所述无轭铁芯120的轴向两侧分别设置有所述槽楔140，每一所述槽楔140分别插接于相邻的两个所述无轭铁芯120之间，所述线圈130抵接于所述槽楔140和所述定子机壳110之间。

具体地，所述无轭铁芯120的周向两侧分别设置于铁芯插槽121，所述槽楔140沿径向分别插接于相邻两所述无轭铁芯120的铁芯插槽121内，以将所述线圈130固定于所述槽楔140和所述定子机壳110之间。

参考图1和图3，所述上容置部1111和所述下容置部1131均为嵌槽，以使所述线圈130能够内嵌于所述上容置部1111和所述下容置部1131内，并且所述线圈130抵接于所述嵌槽底部和所述槽楔140之间。其中所述无轭铁芯120、所述槽楔140分别与所述定子机壳110的轴向侧面大致齐平，而所述线圈130与所述嵌槽的侧壁之间存在间隙，可用于填充灌封胶，即所述上容置部1111和所述下容置部1131内填充有灌封胶，以使所述定子机壳110、所述线圈130、所述无轭铁芯120等固定。

另外所述线圈130的接线部131位于其径向外侧，并且所述接线部131位于所述线圈130与所述嵌槽的侧壁之间的间隙内，可在所述间隙内进行同侧所述线圈130间的接线。具体地，可逐一在各个所述无轭铁芯120上套设线圈130，然后在所述线圈130与所述嵌槽侧壁之间进行所述线圈130之间的接线，这样能够便于线圈130连接形成绕组。当然同一侧的线圈130可先通过所述接线部131连接形成整体，再一同下线至所述无轭铁芯120上。

如图1所示，所述无轭铁芯120与所述线圈130之间设置有绝缘导热件，所述绝缘导热件可以为陶瓷片或绝缘纸，这样能够保证两者之间的绝缘导热，避免涡流损耗，而影响电机运行性能。具体地，可现在所述无轭铁芯120的外周包裹绝缘纸，然后在所述绝缘纸外套设所述线圈130，以实现所述无轭铁芯120与所述线圈130之间的绝缘。需要说明的是，所述无轭铁芯120的轴向两端面为气隙面，所述绝缘纸应该避免遮挡。

并且所述线圈130与所述定子机壳110之间也可设置有绝缘导热件，所述绝缘导热件设置在所述线圈130和所述嵌槽底部之间，以实现所述线圈130和所述定子机壳110之间的绝缘。

第二实施例

第二实施例的轴向磁场电机定子冷却结构与第一实施例的不同在于，参考图4至图6，所述上流道111a包括上主流道111a1和上分流道111a2，所述上主流道111a1布置成一端与上分流道111a2相连通，另一端与外界水道连通，所述上分流道111a2环绕所述无轭铁芯120布置并在所述无轭铁芯120内侧形成流道缺口1110a；

所述下流道113a包括下主流道113a1和下分流道113a2，所述下主流道113a1布置成一端与下分流道113a2相连通，另一端与外界水道连通，所述下分流道113a2环绕所述无轭铁芯120布置并在所述无轭铁芯120内侧形成流道缺口1110a；

所述中间孔112a在所述流道缺口1110a侧连通所述上分流道111a2和所述下分流道113a2。

所述上分流道111a2和所述下分流道113a2的数量均为多个，所述上主流道111a1连通外界水道，并将外界引入的冷却介质引入至多个所述上分流道1111a，然后各所述上分流道1111a分别通过所述中间孔112a将冷却介质引入至所述下分流道113a2，随后冷却介质流入至所述下主流道113a1，最后通过所述下主流道113a1连接的外接水道排出。其中所述上流道111a和所述下流道113a沿所述无轭铁芯120轴向间隔设置，并且所述上分流道111a2和所述下分流道113a2分别环绕所述无轭铁芯120布置，增加换热面积，并且使冷却介质均匀的通过所述上流道111a和所述下流道113a，进而提升冷却效果。

如图4和图6所示，所述上分流道111a2在所述流道缺口1110a的两端分别通过两个中间孔112a与所述下分流道113a2连通，所述上主流道111a1与所述上分流道111a2在所述无轭铁芯120外侧处连通；所述下主流道113a1与所述下分流道113a2，在所述无轭铁芯120外侧处连通。

其中所述上主流道111a1位于所述无轭铁芯120的径向外侧，所述下主流道113a1也位于所述无轭铁芯120的径向外侧，所述上分流道111a2和所述下分流道113a2间隔设置，并且所述上分流道111a2和所述下分流道113a2分别环绕所述无轭铁芯120布置，另外由于所述流道缺口1110a位于所述无轭铁芯120的径向内侧，增加了所述上分流道111a2和所述下分流道113a2分别与所述无轭铁芯120的换热面积，进而提升冷却性能。

如图5和图6所示，所述上主流道111a1包括进水口111a11和进水环路111a12，所述进水环路111a12围绕在所述无轭铁芯120的外侧，所述进水口111a11连接所述进水环路111a12和所述上金属板111的外侧壁，所述上分流道111a2连接进水环路111a12；

所述下主流道113a1包括出水口113a11和出水环路113a12，所述出水环路113a12围绕在所述无轭铁芯120的外侧，所述出水口113a11连接所述出水环路113a12和下金属板113的外侧壁，所述下分流道113a2连接出水环路113a12。

所述进水口111a11和所述出水口113a11用于连通外界水道，包括连接外接水管等以连通外界水道。所述进水口111a11用于引入冷却介质，所述出水口113a11用于排出冷却介质，作为优选地，当所述中间隔板112拼接于所述上金属板111和所述下金属板113之间后，所述进水口111a1和所述出水口113a1正对设置，便于集中外接管路和管理。所述进水环路111a12和所述出水环路113a12为依次首尾连接的环路。

继续参考图5和图6，所述上分流道111a2包括进水支路111a21、铁芯外圈上支路111a22和铁芯间上支路111a23，所述进水支路111a21连接于所述进水环路111a12和所述铁芯外圈上支路111a22之间，所述铁芯外圈上支路111a22的两端分别连接所述铁芯间上支路111a23，所述铁芯间上支路111a23设置于相邻的两个所述无轭铁芯120之间，并在所述无轭铁芯120内侧的两个所述铁芯间上支路111a23之间形成所述流道缺口1110a；

所述下分流道113a2包括出水支路113a21、铁芯外圈下支路113a22和铁芯间下支路113a23，所述出水支路113a21连接于所述出水环路113a12和所述铁芯外圈下支路113a22之间，所述铁芯外圈下支路113a22两端分别连接所述铁芯间下支路113a23，所述铁芯间下支路113a23设置于相邻的两个所述无轭铁芯120之间，并在所述无轭铁芯120内侧的两个所述铁芯间下支路113a23之间形成所述流道缺口1110a。

所述上分流道111a2和所述下分流道113a2的数量为多个，当所述中间隔板112拼接于所述上金属板111和所述下金属板113之间后，所述上分流道111a2和所述下分流道113a2间隔设置，保证各所述无轭铁芯120都能被流道环绕布置，并且使冷却介质均匀通过。

如图5所示，位于所述无轭铁芯120内侧，且在相邻的两个所述铁芯间上支路111a23之间形成所述流道缺口1110a。如图6所述，位于所述无轭铁芯120内侧，且在相邻的两个所述铁芯间下支路113a23之间形成所述流道缺口1110a。

如图4至图7所示，冷却介质通过所述进水口111a11引入，然后沿着所述进水环路111a12，并通过若干个所述进水支路111a21流入至其连接的所述铁芯外圈上支路111a22，然后铁芯外圈上支路111a22内的冷却介质流入至其连接的两所述铁芯间上支路111a23，随后通过所述中间孔112a流入至其对应的所述铁芯间下支路113a23，所述铁芯间下支路113a23内的冷却介质依次通过所述铁芯外圈下支路113a22，直至流入至所述出水环路113a21内，最后汇总并从所述出水口113a11排出，合理设计冷却流道路径，不仅增加换热面积，提升冷却介质的流动性，避免冷却路径的设计限制导致部分热量不能被及时排出或导致温度梯度较大，进而造成对定子产生不利影响或不能使电机达到满意的输出能力。

如图18所示，所述流道缺口1110a上设置有断流缝1110a1，所述断流缝1110a1沿轴向贯穿所述定子机壳110，且连通所述铁芯安装孔110a和定子机壳110的内侧壁，并且每个所述铁芯安装孔110a分别对应连通一所述断流缝1110a1，所述断流缝1110a1沿径向延伸，以阻断其所在的定子涡流路径1001，参考图19。进一步说明，每个所述铁芯120分别产生定子涡流路径1001，所述定子涡流路径1001由内至外排列的多个椭圆形回路路径组成，所述断流缝1110a1指的是沿径向设置，且沿轴向贯穿所述定子机壳110的缝隙，而该缝隙阻断各椭圆形回路路径，进而达到降低涡流损耗的效果。另外还可在所述定子机壳110的内侧壁增设封闭环，封闭环可为金属材质的封闭环，并且所述定子机壳110和所述封闭环之间可增设绝缘件，保证结构强度，同时实现绝缘效果。

第三实施例

第三实施例的轴向磁场电机定子冷却结构与第二实施例的不同在于，参考图8至图10，所述上流道111a包括若干个沿径向延伸的上支水路111a3，所述上支水路111a3布置在相邻无轭铁芯120之间并在无轭铁芯120内侧留有上端口111a31，相邻两条上支水路111a3在无轭铁芯120内侧彼此分离形成阻隔空间1110b；

所述下流道113a包括若干个沿径向延伸的下支水路113a3，所述下支水路113a3布置在相邻无轭铁芯120之间并在无轭铁芯120内侧留有下端口113a31，相邻两条下支水路113a3在无轭铁芯120内侧彼此分离形成阻隔空间1110b；

所述中间隔板112上设置有中间孔112a，所述中间孔112a在无轭铁芯120内侧连通所述上支水路111a3的上端口111a31和所述下支水路113a3的下端口113a31。

当所述中间隔板112拼接于所述上金属板111和所述下金属板113之间后，所述上支水路111a3和所述下支水路113a3一一对应。通过设置所述阻隔空间1110b，以使相对应的所述上支水路111a3和所述下支水路113a3通过所述中间孔112a连通。其中所述上端口111a31和所述下端口113a31均位于所述无轭铁芯120的径向内侧，保证换热面积，提升冷却性能。

参考图8和图9，所述上流道111a还包括进水口111a11和进水环路111a12，所述进水环路111a12围绕在所述无轭铁芯120的外侧，所述进水口111a11连接所述进水环路111a12和所述上金属板111的外侧壁，所述上支水路111a3连接进水环路111a12；

所述下流道113a还包括出水口113a11和出水环路113a12，所述出水环路113a12围绕在所述无轭铁芯120的外侧，所述出水口113a11连接所述出水环路113a12和下金属板113的外侧壁，所述下支水路113a3连接出水环路113a12。

如图8至图10所示，冷却介质通过所述进水口111a11引入，然后沿着所述进水环路111a12，并通过若干个所述铁芯间上支路111a3，所述铁芯间上支路111a3内的冷却介质通过所述中间孔112a流入至所述铁芯间下支路113a3，然后流入至所述出水环路113a12内，最后汇总并从所述出水口113a11排出，合理设计冷却流道路径，不仅增加换热面积，提升冷却介质的流动性，避免冷却路径的设计限制导致部分热量不能被及时排出或导致温度梯度较大，进而造成对定子产生不利影响或不能使电机达到满意的输出能力。

为降低涡流损耗，可同样在所述阻隔空间1110b上设置有断流缝1110a1。具体内容可参考第二实施例的断流缝1110a1，在此不作赘述。

第四实施例

第四实施例的轴向磁场电机定子冷却结构与第二实施例的不同在于，参考图11至图14，所述上流道,111a包括上主流道111a1、第一上分流道111a4和第二上分流道111a5，所述上主流道111a1与第一上分流道111a4连通，所述第二上分流道111a5独立设置，所述第一上分流道111a4和第二上分流道111a5环绕所述无轭铁芯120布置并在所述无轭铁芯120内侧形成流道缺口1110a；

所述下流道113a包括下主流道113a1、第一下分流道113a4和第二下分流道113a5，所述下主流道113a1与第一下分流道113a4连通，所述第二下分流道113a5独立设置，所述第一下分流道113a4和第二下分流道113a5环绕所述无轭铁芯120布置并在所述无轭铁芯120内侧形成流道缺口1110a；

所述中间隔板112上设置有中间孔112a，所述中间孔112a布置在所述流道缺口1110a两侧，所述第一上分流道111a4和第二下分流道113a5通过中间孔112a连通，所述第二上分流道111a5和第一下分流道113a4通过中间孔112a连通，所述第二上分流道111a5和第二下分流道113a5通过中间孔112a连通。

所述上主流道111a1用于引流冷却介质至其连通的所述第一上分流道111a4，然后所述第一上分流道111a4通过所述中间孔112a将冷却介质引至所述第二下分流道113a5，所述第二下分流道113a5通过所述中间孔112a将冷却介质引至所述第二上分流道111a5，所述第二上分流道111a5通过所述中间孔112a将冷却介质引至第一下分流道113a4，最后通过所述下主流道113a1将冷却介质排出。

可见，所述第一上分流道111a4、所述第二下分流道113a5、所述第二上分流道111a5、所述第一下分流道113a4依次连通。并且当所述中间隔板112拼接于所述上金属板111和所述下金属板113之间后，依次相连通的所述第一上分流道111a4、所述第二下分流道113a5、所述第二上分流道111a5、所述第一下分流道113a4在周向方向上依次部分错开并延伸，保证各所述无轭铁芯120周围均布置水道，保证冷却效果。

参考图11和图12，所述第二上分流道111a5包括彼此独立的多个，所述第一上分流道111a4包括彼此独立的多个。同理所述第二下分流道113a5包括彼此独立的多个，所述第一下分流道113a4包括彼此独立的多个。

具体地，所述第一上分流道111a4的数量为两个，且分别连接于所述上主流道111a1的两端，所述第二下分流道113a5的数量为四个，每个所述第一上分流道111a4分别对应两个所述第二下分流道113a5，以使所述第一上分流道111a4两侧分别通过一所述第二下分流道113a5连通所述第二上分流道111a5。

继续参考图11和图12，所述第一上分流道111a4包括第一进水支路111a41、第一铁芯外圈上支路111a42和第一铁芯间上支路111a43，所述第一进水支路111a41连接所述上主流道111a1和所述第一铁芯外圈上支路111a42之间，所述第一铁芯外圈上支路111a42连接两个所述第一铁芯间上支路111a43，第一铁芯间上支路111a43设置于相邻的两个所述无轭铁芯120之间；

所述第二上分流道111a5包括第二铁芯外圈上支路111a52和第二铁芯间上支路111a53，所述第二铁芯外圈上支路111a52连接三个所述第二铁芯间上支路111a53，所述第二铁芯间上支路111a53设置于相邻的两个所述无轭铁芯120之间；

所述第一下分流道113a4包括第一出水支路113a41、第一铁芯外圈下支路113a42和第一铁芯间下支路113a43，所述第一出水支路113a41连接所述下主流道113a1和所述第一铁芯外圈下支路113a42，所述第一出水支路113a41连接所述第一铁芯外圈下支路113a42中心，所述第一铁芯外圈下支路113a42连接四个所述第一铁芯间下支路113a43，所述第一铁芯间下支路113a43设置于相邻的两个所述无轭铁芯120之间；

所述第二下分流道113a5包括第二铁芯外圈下支路113a52和第二铁芯间下支路113a53，所述第二铁芯外圈下支路113a52连接两个所述第二铁芯间下支路113a53，所述第二铁芯间下支路113a53设置于相邻的两个所述无轭铁芯120之间。

所述上主流道111a1包括进水口111a11和进水环路111a12，所述进水环路111a12围绕在所述无轭铁芯120的外侧，所述进水口111a11连接所述进水环路111a12和所述上金属板111的外侧壁，所述第一上分流道111a4连接进水环路111a12；

所述下主流道113a1包括出水口113a11和出水环路113a12，所述出水环路113a12围绕在所述无轭铁芯120的外侧，所述出水口113a11连接所述出水环路113a12和下金属板113的外侧壁，所述第一下分流道113a4连接出水环路113a12。

所述进水环路111a12和所述出水环路113a12为半环形的环路，其弧度大致为90°。所述进水环路111a12和所述出水环路113a12沿周向错开设置，其中所述出水环路113a12相对所述进水环路111a12偏离90°，以使两个所述第一进水支路111a41的中心连线与两个所述第一出水支路113a41的中心连线相垂直。这样所述第一进水支路111a41引入的冷却介质分为两路径，并且每个路径在所述定子机壳110上的路径角度为90°，能够使冷却介质均匀的通过，提升冷却效果。

如图11至图14所示，冷却介质通过所述进水口111a11引入，然后沿着所述进水环路111a12，并通过两个所述第一进水支路111a41流入至其连接的所述第一上分流道111a4，然后所述第一上分流道111a4通过所述中间孔112a将冷却介质引至所述第二下分流道113a5，所述第二下分流道113a5通过所述中间孔112a将冷却介质引至所述第二上分流道111a5，所述第二上分流道111a5通过所述中间孔112a将冷却介质引至第一下分流道113a4，最后通过所述下主流道113a1将冷却介质排出，合理设计冷却流道路径，不仅增加换热面积，提升冷却介质的流动性，避免冷却路径的设计限制导致部分热量不能被及时排出或导致温度梯度较大，进而造成对定子产生不利影响或不能使电机达到满意的输出能力。

第五实施例

如图15至图17所示，所述轴向磁场电机，所述轴向磁场电机包括第一至第四任一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两转子200，两所述转子200气隙地保持于所述无轭铁芯120的轴向两侧。

由于所述轴向磁场电机采用了上述实施例的轴向磁场电机定子冷却结构100，因此所述轴向磁场电机的有益效果参考上述实施例的所述轴向磁场电机定子冷却结构100。

继续参考图12和图17，所述轴向磁场电机还包括一转轴300和至少一轴承400，所述转轴300穿设于所述定子机壳110的中心，所述转轴300和所述定子机壳110之间设置有所述轴承400，所述转子200固定于所述转轴300上，且所述转子200与所述定子100气隙地保持。

如图15所示，所述转子200包括一转子盘210和若干个磁钢220，若干个所述磁钢220呈圆周间隔设置于所述转子盘210上，所述磁钢220与所述无轭铁芯120气隙地保持。当所述磁钢220设置于所述转子盘210上后，所述磁钢220略微突出于所述转子盘210表面，以与所述铁芯130气隙配合。

所述转子200还包括若干个压板230，相邻的两个所述磁钢220之间设置有一压板230，所述压板230通过紧固件固定在所述磁钢容置槽，并利用斜面与所述磁钢220的周向侧面适配，以对所述磁钢220进行轴向和周向定位。

所述磁钢220由若干个硅钢片沿径向堆叠而成，相邻的两个所述硅钢片之间形成断流面，所述断流面能够阻断所述磁钢涡流路径，达到抑制涡流损耗的效果。

所述磁钢220呈梯形，其数量与无轭铁芯120的数量相一致，并且所述磁钢220的梯形上底朝内设置，所述磁钢220的梯形下底朝外设置。即组成所述磁钢220的若干个所述硅钢片221，其宽度沿径向从内至外增大。

如图15所示，所述定子100的数量为一个，所述转子200的数量为两个，两个所述转子200气隙地保持于所述定子100的轴向两侧，以形成单定子双转子的轴向磁场电机。当然可根据数量不同，得到单定子单转子，或者双定子单转子等轴向磁场电机。

第六实施例

如图1至图3所示，所述轴向磁场电机定子冷却结构的制造方法，用于制造第一至第三任一实施例的轴向磁场电机定子冷却结构100，所述方法包括以下步骤：

a、提供一定子机壳110，所述定子机壳110上设置有若干个周向间隔设置的铁芯安装孔110a，所述定子机壳110包括上金属板111、中间隔板112和下金属板113，所述铁芯安装孔110a依次贯穿所述上金属板111、中间隔板112和所述下金属板113，所述上金属板111具有上拼接部1112，所述上拼接部1112上设置有上流道111a，所述下金属板113具有下拼接部1132，所述下拼接部1132上设置有下流道113a，所述中间隔板112上设置有若干个中间孔112a；

b、将所述中间隔板112拼接于所述上拼接部1112和所述下拼接部1132之间，以使所述中间孔112a连通所述上流道111a和所述下流道113a；

c、在所述铁芯安装孔110内插入无轭铁芯120；

d、在所述无轭铁芯120的轴向两侧套设线圈130，并使所述线圈130保持于所述定子机壳110的轴向两侧。

所述上流道111a和所述下流道113a的形状参考第一至第三实施例，在此不作赘述。所述定子机壳110为分体结构，以便于加工形成所述上流道111a和所述下流道113a，之后将所述上金属板111、所述中间隔板112和所述下金属板113拼接即可，实现可制造性，降低铸造难度。同时便于所述暴露在所述上拼接部1112上的上流道111a，以及暴露在所述下拼接部1132上的下流道113a的进行清洁。

在所述步骤b中，将所述中间隔板112密封连接于所述上金属板111和所述下金属板113之间，以增加密封性。密封连接包括设置密封胶、密封圈或焊接。

所述上金属板111上贯穿设置有铁芯上安装部1113，所述下金属板113上贯穿设置有铁芯下安装部1133，所述中间隔板贯穿设置有铁芯中安装部1123，进而在所述步骤b中，所述铁芯上安装部1113、所述铁芯中安装部1123和所述铁芯下安装部1133对应形成铁芯安装孔110a。

在所述步骤d之后，所述方法还包括：

在相邻的两个所述无轭铁芯120之间插接槽楔140，以使所述线圈130抵接于所述槽楔140和所述定子机壳110之间。

所述上金属板111上设置有上容置部1111，所述下金属板113上设置有下容置部1131，在内嵌所述线圈130的上容置部1111和所述下容置部1131内填充灌封胶，以使所述定子机壳110、所述线圈130、所述无轭铁芯120等固定。

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：

一定子机壳(110)，所述定子机壳(110)包括沿轴向拼接的上金属板(111)、中间隔板(112)和下金属板(113)，所述定子机壳(110)上设置有若干个周向间隔设置的铁芯安装孔(110a)，每个所述铁芯安装孔依次贯穿所述上金属板(111)、所述中间隔板(112)和所述下金属板(113)；

若干个无轭铁芯(120)，所述无轭铁芯(120)安装在所述铁芯安装孔(110a)内并使两端暴露在所述定子机壳两侧；

若干个线圈(130)，所述线圈(130)套设在所述无轭铁芯(120)上，所述无轭铁芯暴露在所述定子机壳(110)两侧的两端上均套设有线圈(130)；

所述上金属板(111)与所述中间隔板(112)拼接的面上设置有上流道(111a)，所述下金属板(113)与所述中间隔板(112)拼接的面上设置有下流道(113a)，所述中间隔板(112)上设置有连通所述上流道(111a)和所述下流道(113a)的中间孔(112a)；

所述上流道(111a)包括若干个沿径向延伸的上支水路(111a3)，所述上支水路(111a3)布置在相邻无轭铁芯(120)之间并在无轭铁芯(120)内侧留有上端口(111a31)，相邻两条上支水路(111a3)在无轭铁芯(120)内侧彼此分离形成阻隔空间(1110b)；

所述下流道(113a)包括若干个沿径向延伸的下支水路(113a3)，所述下支水路(113a3)布置在相邻无轭铁芯(120)之间并在无轭铁芯(120)内侧留有下端口(113a31)，相邻两条下支水路(113a3)在无轭铁芯(120)内侧彼此分离形成阻隔空间(1110b)；

所述中间隔板(112)上设置有中间孔(112a)，所述中间孔(112a)在无轭铁芯(120)内侧连通所述上支水路(111a3)的上端口(111a31)和所述下支水路(113a3)的下端口(113a31)。

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，所述阻隔空间(1110b)上设置有断流缝(1110a1)。

3.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，所述上流道(111a)还包括进水口(111a11)和进水环路(111a12)，所述进水环路(111a12)围绕在所述无轭铁芯(120)的外侧，所述进水口(111a11)连接所述进水环路(111a12)和所述上金属板(111)的外侧壁，所述上支水路(111a3)连接进水环路(111a12)；

所述下流道(113a)还包括出水口(113a11)和出水环路(113a12)，所述出水环路(113a12)围绕在所述无轭铁芯(120)的外侧，所述出水口(113a11)连接所述出水环路(113a12)和下金属板(113)的外侧壁，所述下支水路(113a3)连接出水环路(113a12)。

4.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，所述上金属板(111)具有相对的上拼接部(1112)和上容置部(1111)，以及贯穿所述上拼接部(1112)和所述上容置部(1111)的铁芯上安装部(1113)，所述上流道(111a)设置于所述上拼接部(1112)上；

所述下金属板(113)具有相对的下拼接部(1132)和下容置部(1131)，以及贯穿所述下拼接部(1132)和所述下容置部(1131)的铁芯下安装部(1133)，所述下流道(113a)设置于所述下拼接部(1132)上；

所述中间隔板(112)上设置有若干个所述铁芯中安装部(1123)，以在所述中间隔板(112)拼接于所述上拼接部(1112)和所述下拼接部(1132)之间后，所述铁芯上安装部(1113)、所述铁芯中安装部(1123)和所述铁芯下安装部(1133)对应形成铁芯安装孔(110a)，以及套设在所述无轭铁芯(120)上的两个所述线圈(130)，分别设置在所述上容置部(1111)和所述下容置部(1131)内。

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，所述上容置部(1111)和所述下容置部(1131)均为嵌槽，所述嵌槽内填充有灌封胶。

6.如权利要求3所述的轴向磁场电机定子冷却结构(100)，其特征在于，所述进水口(111a1)和所述出水口(113a1)正对设置。

7.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，还包括：

若干个槽楔(140)，所述无轭铁芯(120)的轴向两侧分别设置有所述槽楔(140)，每一所述槽楔(140)分别插接于相邻的两个所述无轭铁芯(120)之间，所述线圈(130)抵接于所述槽楔(140)和所述定子机壳(110)之间。

8.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，所述无轭铁芯(120)与所述线圈(130)之间设置有绝缘导热件；

和/或，所述线圈(130)与所述定子机壳(110)之间设置有绝缘导热件。

9.一种轴向磁场电机，其特征在于，包括如权利要求1至8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两转子(200)，两所述转子(200)气隙地保持于所述无轭铁芯(120)的轴向两侧。

10.一种轴向磁场电机定子冷却结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、提供一定子机壳(110)，所述定子机壳(110)上设置有若干个周向间隔设置的铁芯安装孔(110a)，所述定子机壳(110)包括上金属板(111)、中间隔板(112)和下金属板(113)，所述铁芯安装孔(110a)依次贯穿所述上金属板(111)、中间隔板(112)和所述下金属板(113)，所述上金属板(111)具有上拼接部(1112)，所述上拼接部(1112)上设置有上流道(111a)，所述下金属板(113)具有下拼接部(1132)，所述下拼接部(1132)上设置有下流道(113a)，所述中间隔板(112)上设置有若干个中间孔(112a)；

b、将所述中间隔板(112)拼接于所述上拼接部(1112)和所述下拼接部(1132)之间，以使所述中间孔(112a)连通所述上流道(111a)和所述下流道(113a)；

c、在所述铁芯安装孔(110)内插入无轭铁芯(120)；

d、在所述无轭铁芯(120)的轴向两侧套设线圈(130)，并使所述线圈(130)保持于所述定子机壳(110)的轴向两侧。

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