CN116722674A - 一种轴向端部具有冷却结构的电机 - Google Patents
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Abstract
一种轴向端部具有冷却结构的电机，定子线圈两端与定子齿两端之间具有沿定子径向的容置空间，还包括热管和端环。端环填充于容置空间内，热管沿定子径向贯穿机壳，热管包括吸热段和散热段，端环上具有盲孔，热管的吸热段固定于盲孔内，热管的散热段位于机壳外。端环的一个端面与机壳内壁相贴，端环的一个侧面与定子齿和定子轭相贴，端环的其余侧面与线圈相贴。本发明的端部具有冷却结构的电机，通过线圈两端的热管导出电机内部的热量，有效增强电机的散热性能，以解决扁平类电机线圈端部散热困难的难题。陶瓷端环作为机壳、热管、线圈端部和定子铁芯端部的热量传递节点，使定子端部的热量更有效的经热管传递到电机外部。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种轴向端部具有冷却结构的电机。
背景技术
扁平型式的电机中，线圈端部(端部定义为定子的轴向端部区域)与定子铁芯之间常空出一个半圆形空间。当电机的机壳为全密封状态时，定子铁芯由于自身与机壳紧密接触，散热难度不大，线圈中部与定子铁芯相贴也可以有效散热，线圈端部由于与定子铁芯相隔一定空间则成为整个电枢线圈散热最困难的位置。航空电机常工作在较宽广的功率区间，采用扁平型式电机结构有利于提高电机功率密度，扁平型式的电机线圈端部占定子铁芯轴向长度的五分之二左右，线圈端部散热较传统电机结构更为困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轴向端部具有冷却结构的电机，以克服现有技术存在的线圈端部散热困难的缺陷。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案具体如下：
一种轴向端部具有冷却结构的电机，包括相贴合的机壳和定子，定子包括定子齿和定子轭，定子齿上具有线圈，线圈两端与定子齿两端之间具有沿定子径向的容置空间，还包括热管和端环，端环填充于容置空间内，热管沿定子径向贯穿机壳，热管包括吸热段和散热段，端环上具有盲孔，盲孔沿定子径向朝向机壳内壁，热管的吸热段固定于盲孔内形成良好传热面，热管的散热段位于机壳外；端环的一个端面与机壳内壁相贴形成良好传热面，端环的一个侧面与定子齿和定子轭相贴形成良好传热面，端环的其余侧面与线圈相贴形成良好传热面。
进一步的，所述盲孔的底部具有内螺纹，所述吸热段的前端具有外螺纹，所述热管螺接于盲孔内。
进一步的，所述吸热段除外螺纹以外的部分为前细后粗的锥形面，当所述热管螺接于盲孔内时，锥形面锁紧于盲孔内壁。
进一步的，所述端环为导热绝缘陶瓷端环。
进一步的，还包括若干散热翅片，散热翅片沿定子轴向设置，散热翅片的两端固定于定子齿两端热管的散热端。
进一步的，所述散热翅片为相互分离的条形，条形散热翅片与定子中心轴线平行，条形散热翅片的两端固定于同一定子齿两端的热管的散热端。
进一步的，所述热管中部具有锁紧螺母和密封垫圈，锁紧螺母和密封垫圈位于机壳外壁，密封垫圈位于螺母与机壳外壁之间。旋紧螺母时，端环的端面顶住机壳内壁，螺母沿定子径向由内向外拔紧热管，使热管、端环与机壳相固定。
进一步的，所述端环包括可相互滑动的A部和B部，A部位于端环底部，所述盲孔位于B部，A部为楔形板，A部和B部以楔形板上表面的斜面相贴，楔形板底面与所述定子齿和定子轭相贴，楔形板的厚端端面紧贴机壳内壁，楔形板的薄端远离机壳内壁，定子铁芯两端楔形板的扩张作用撑紧定子铁芯两端的端环B部，从而张紧线圈的两端。
进一步的，线圈是预制陶瓷绝缘铝线圈。
进一步的，定子齿和定子轭相互拼接，定子轭由若干轭块拼接而成。
与现有技术，本发明的有益技术效果：
本发明的一种轴向端部具有冷却结构的电机，通过线圈两端的热管导出电机内部的热量，增加电机的散热性能，以解决扁平电机线圈端部散热困难的难题。导热绝缘的陶瓷端环填充于线圈端部与定子齿两端的空间内，陶瓷端环可以张紧线圈端部，且陶瓷端环作为机壳、热管、线圈端部和定子铁芯端部的热量传递节点，使定子端部的热量更有效的经热管传递到电机外部。陶瓷端环分离为以斜面相贴的两部分，当线圈采用预制陶瓷绝缘铝线圈时，可相互滑动的两部分始终张紧线圈端部，可以巧妙的解决铝线圈与陶瓷端环热膨胀系数相差过大的问题。
附图说明
图1是本发明实施例1的一种轴向端部具有冷却结构的电机外部结构示意图；
图2是本发明实施例1中定子结构示意图；
图3是图2中的定子去掉线圈后的示意图(局部)；
图4是本发明实施例1中热管与端环的装配方法示意图；
图5是本发明实施例2中的定子铁芯结构示意图；
图6是本发明实施例2中的端环结构示意图；
图7是本发明实施例2中热管与端环装配方法示意图；
图8是本发明实施例2中定子铁芯两端的端环A部、B部相对位置示意图。
具体实施方式：
下面将结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
如图1-4所示，一种轴向端部具有冷却结构的电机，包括相贴合的机壳1和定子，以及必要的控制器、轴承、固定件等，定子包括定子齿2、定子轭3、热管4和端环5。定子齿2上具有线圈6，线圈6两端与定子齿2两端之间具有沿定子径向的容置空间。端环5填充于容置空间内，端环5的一个端面与机壳1内壁相贴，端环5的一个侧面与定子齿2和定子轭3相贴，端环5的其余侧面与线圈6相贴以张紧线圈6的端部。端环5的材质为氧化铝或者陶瓷。
热管4沿定子径向贯穿机壳1，热管4包括吸热段和散热段，端环5上具有盲孔7，盲孔7沿定子径向朝向机壳1内壁。热管4的吸热段固定于盲孔7内，热管4的散热段位于机壳1外。优选的，盲孔7的底部具有内螺纹701，吸热段的前端具有外螺纹401，通过内外螺纹配合将热管4螺接于盲孔7内。吸热段除外螺纹以外的部分为前细后粗的锥形面402，当热管4螺接于盲孔7内时，锥形面402锁紧于盲孔7内壁。
热管4中部具有锁紧螺母403和密封垫圈404，锁紧螺母403与机壳1外壁相贴，密封垫圈404位于锁紧螺母403与机壳1之间。旋紧锁紧螺母403时，端环5的端面顶住机壳1内壁，锁紧螺母403沿定子径向由内向外拔紧热管4，使热管4、端环5与机壳1相固定。端环5作为机壳1、热管4、线圈6端部和定子铁芯端部的热量传递节点，使定子端部的热量更有效的经热管4传递到电机外部。
还包括若干散热翅片405，散热翅片405为相互分离的条形，条形散热翅片405与定子中心轴线平行，条形散热翅片405沿定子轴向设置。条形散热翅片405的两端固定于同一定子齿两端的热管4的散热端。通过条形散热翅片405扩展热管4的散热段，增强散热段的散热效率。
实施例2
如图5所示，一种全封闭的轴向端部具有冷却结构的航空电机，本实施例在实施例1的基础上，定子齿2和定子轭3相互拼接，定子轭3由若干轭块301拼接而成，线圈6采用预制线圈，优选的，线圈6采用预制陶瓷绝缘铝线圈。预制陶瓷绝缘铝线圈的制作方法，在绕线膜上将裸铝扁线绕制成铝线圈；沿线圈轴向拉伸铝线圈使铝线圈为弹簧状，对弹簧状铝线圈进行TECO处理，使铝导线表面生成TECO陶瓷绝缘膜层；压缩TECO处理后的铝线圈，即得预制陶瓷绝缘铝线圈。端环采用导热且绝缘的氮化铝陶瓷端环。由于线圈采用预制陶瓷绝缘铝线圈，端环5采用氮化铝陶瓷端环，氮化铝陶瓷端环与预制陶瓷绝缘铝线圈的热膨胀系数相差比较大，当电机在运行时，预制陶瓷绝缘铝线圈的受热膨胀幅度大于氮化铝陶瓷端环，此时线圈端部空间变大，线圈端部与陶瓷端环侧面具有分离倾向。
如图6-8所示，端环5包括可相互滑动的A部和B部，A部位于端环5底部，盲孔7位于B部，A部为楔形板501，A部和B部以楔形板501上表面的斜面相贴，楔形板501底面与定子齿2和定子轭3相贴，楔形板501的厚端端面紧贴机壳1内壁，楔形板501的薄端远离机壳1内壁。装配时，B部的薄端端面与机壳内壁贴近并相隔1mm左右的距离。当锁紧螺母403沿定子径向由内向外拔紧热管4时，定子铁芯两端的B部沿斜面向机壳1内壁具有微小的位移，由于两个楔形板501顶住机壳内壁不动，楔形板501的斜面将B部推向远离定子铁芯端部的方向，楔形板501斜面扩张应力的作用下，定子铁芯两端的B部扩张，从而张紧线圈的端部。此外，通过锁紧螺母403和密封垫圈404还起到密封热管贯穿处的作用。在电机开始运行时，预制陶瓷绝缘铝线圈的受热膨胀，在楔形板501斜面应力的作用下，定子铁芯两边的B部继续扩张，使B部的侧面继续紧贴线圈端部，同时，A部继续与定子铁芯和机壳相贴，A部与B部通过斜面紧贴，最终使端环5继续作为机壳、热管、线圈端部和定子铁芯端部的热量传递节点，继续进行有效的热传递。采用扁铝线可以将槽内空间利用率由54％提高至81％，从而可以将铝导线的电阻降低至60％(传统铜导线电阻率比铝导线低60％)。采用热管加陶瓷端环可以将线圈温度梯度降低约45％，最终铝导线电机线圈损耗与传统铜导线相当，同时铝导线重量只有铜导线的三分之一左右，使航空电机具有高功率密度高温度范围优异性能。
Claims (10)
1.一种轴向端部具有冷却结构的电机，包括相贴合的机壳和定子，定子包括定子齿和定子轭，定子齿上具有线圈，其特征在于，线圈两端与定子齿两端之间具有沿定子径向的容置空间，还包括热管和端环，端环填充于容置空间内，热管沿定子径向贯穿机壳，热管包括吸热段和散热段，端环上具有盲孔，盲孔朝向定子径向，热管的吸热段固定于盲孔内，热管的散热段位于机壳外；端环的一个端面与机壳内壁相贴，端环的一个侧面与定子齿和定子轭相贴，端环的其余侧面与线圈相贴。
2.根据权利要求1所述的一种轴向端部具有冷却结构的电机，其特征在于，所述盲孔的底部具有内螺纹，所述吸热段的前端具有外螺纹，所述热管螺接于盲孔内。
3.根据权利要求2所述的一种轴向端部具有冷却结构的电机，其特征在于，所述吸热段除外螺纹以外的部分为前细后粗的锥形面，当所述热管螺接于盲孔内时，锥形面锁紧于盲孔内壁。
4.根据权利要求1所述的一种轴向端部具有冷却结构的电机，其特征在于，所述端环为导热绝缘陶瓷端环。
5.根据权利要求1所述的一种轴向端部具有冷却结构的电机，其特征在于，还包括若干散热翅片，散热翅片沿定子轴向设置，散热翅片的两端固定于定子齿两端热管的散热端。
6.根据权利要求5所述的一种轴向端部具有冷却结构的电机，其特征在于，所述散热翅片为相互分离的条形，条形散热翅片与定子中心轴线平行，条形散热翅片的两端固定于同一定子齿两端的热管的散热端。
7.根据权利要求1所述的一种轴向端部具有冷却结构的电机，其特征在于，所述热管中部具有锁紧螺母和密封垫圈，密封垫圈位于螺母与机壳外壁之间，旋紧螺母时，端环的端面顶住机壳内壁，螺母沿定子径向由内向外拔紧热管，使热管、端环与机壳相固定。
8.根据权利要求1所述的一种轴向端部具有冷却结构的电机，其特征在于，所述端环包括可相互滑动的A部和B部，A部位于端环底部，所述盲孔位于B部，A部为楔形板，A部和B部以楔形板上表面的斜面相贴，楔形板底面与所述定子齿和定子轭相贴，楔形板的厚端端面紧贴机壳内壁，楔形板的薄端远离机壳内壁。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种轴向端部具有冷却结构的电机，其特征在于，所述线圈为预制陶瓷绝缘铝线圈。
10.根据权利要求1-8任一所述的一种轴向端部具有冷却结构的电机，其特征在于，所述定子齿和定子轭相互拼接，所述定子轭由若干轭块拼接而成。
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| CN117277649A (zh) * | 2023-11-21 | 2023-12-22 | 西比里电机技术(苏州)有限公司 | 一种轻量化航空电机 |
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2023
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