CN117578806A - 一种轴向磁通电机冷却结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴向磁通电机冷却结构，属于电机冷却技术领域，其包括：定子壳体，其内部固定有定子铁芯，定子铁芯上设置有多个绕组，相邻两个绕组之间留有空隙；内轴套，固定在定子铁芯内；水冷板机构，为左右对称设置的两个；外轴流机构，与水冷板机构一一对应设置，两个外轴流机构相互配合将水冷板机构与定子铁芯扣压接触，且其中一个外轴流机构与定子壳体相固定；安装孔，圆周开设在其中一个外轴流机构上，另一个外轴流机构上开设有螺孔，螺栓穿过安装孔与螺孔螺纹连接；水冷板机构能够实现定子铁芯的径向接触降温，而外轴流机构则实现定子铁芯上绕组的直接接触降温，减小了冷却液在流通中的复杂性，提高流动降温效率。

Description

一种轴向磁通电机冷却结构

技术领域

本发明属于电机冷却技术领域，具体是一种轴向磁通电机冷却结构。

背景技术

目前，为了提高盘式电机的工作效率，需给盘式电机设计冷却系统。冷却系统主要分两种，一种是风冷，另一种是液冷；相比于风冷，液冷的效率更高，且噪音小，同时液冷系统通常具有更大的热容量，对于处理电机在高负载和高温环境下产生的大量热量非常有利。现有液冷系统主要采用外部冷却方式，即通过对盘式电机机壳液冷接触实现导热降温，但其降温效率低，效果不显著；而针对盘式电机定子腔的内部降温系统，如专利号为CN202022465619.3的中国专利，其将循环通道设置在盘式电机内部，液体冷媒能够直接接触在定子铁芯上进行热交换，虽然进一步提高冷却效果，与发热源能直接接触，但由于液体冷媒易在定子腔内流动积压，导致散热不均匀，且其与发热源能接触面积变小，制造复杂，成本增加；尤其，液体冷媒流动中径向流动接触大，而绕组轴向流动接触小，延长冷却液流通速率，无法针对盘式电机绕组发热源进行主要降温。

因此，有必要提供一种轴向磁通电机冷却结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种轴向磁通电机冷却结构，其包括：

定子壳体，其内部固定有定子铁芯，所述定子铁芯上设置有多个绕组，相邻两个所述绕组之间留有空隙；

内轴套，固定在定子铁芯内；

水冷板机构，为左右对称设置的两个，两个所述水冷板机构对称固定在定子铁芯的轴向两侧；

外轴流机构，与所述水冷板机构一一对应设置，两个所述外轴流机构相互配合将水冷板机构与所述定子铁芯扣压接触，且其中一个所述外轴流机构与定子壳体相固定；

安装孔，圆周开设在其中一个所述外轴流机构上，另一个所述外轴流机构上开设有螺孔，螺栓穿过所述安装孔与螺孔螺纹连接。

进一步，作为优选，所述外轴流机构包括：

外扣板，其一侧端面周向分布有多个固定通道，所述固定通道分布在绕组之间的空隙处，并与绕组相接触；

内环道，同轴设置在外扣板内，所述外扣板上位于各固定通道处均设置有内孔，所述内环道通过内孔与固定通道相连通；

进液孔，开设在其中一个外扣板上，并与所述外扣板内的内环道相连通，另一个所述外扣板上对应开设排液孔。

进一步，作为优选，两个所述外轴流机构中固定通道的截面大小不一，且截面大的固定通道套接在截面小的固定通道外，使得所述外轴流机构相密封滑动拼接，其中一个所述外轴流机构中的外扣板与水冷板机构相固定，截面大的固定通道侧壁上开设有两组侧排孔，两组所述侧排孔分别与各水冷板机构相对应密封连通；截面小的固定通道侧壁上开设有阻孔，所述阻孔能够与侧排孔对应连通；

所述内轴套内设有气压腔，所述气压腔内滑动设置有轴环，所述轴环与外轴流机构中的外扣板相固定，所述气压腔外连接有气压管。

进一步，作为优选，所述外轴流机构上截面小的固定通道能够在外扣板轴向位移中使得阻孔与侧排孔滑动连通，此时所述水冷板机构与外轴流机构相接通，而当阻孔与侧排孔滑动错开时，所述水冷板机构与外轴流机构断开。

进一步，作为优选，所述水冷板机构包括：

内扣板，其内部周向设置有多个装配口，用于外轴流机构中固定通道滑动穿接装配，所述内扣板内设有冷却腔；

导沿筋，圆周分布在冷却腔内，且所述冷却腔内固定有挡板；

进液管，连接在内扣板外，并位于挡板一侧，所述挡板的另一侧连接有出液管；以及定位孔，开设在内扣板的内环侧壁上，所述定位孔与外轴流机构中侧排孔相密封接通。

进一步，作为优选，所述内扣板上圆周设置有多个隔衬，各所述隔衬密封滑动设置在内扣板圆周侧壁上，所述冷却腔内设有密封座，所述隔衬一端与密封座相密封接触，所述内扣板外同轴固定有液压环，所述液压环与内扣板之间形成液压腔，且所述隔衬的另一端与液压环滑动连接，并与液压环之间留有液压间隙，所述液压环侧壁上开设有内隙孔与液压间隙接通。

进一步，作为优选，多个所述隔衬配合密封座将冷却腔分隔为多个单体腔，各所述单体腔两侧分别设有进导管和出导管，所述内扣板外设有分流仓与集流仓，所述分流仓连通各进导管，所述集流仓连通各出导管。

进一步，作为优选，所述分流仓中竖直贯通设置有直通道，所述直通道通过内弹簧滑动设置有内接管，所述内接管的一端与进液管滑动连通，且所述直通道上方连接有总管，直通道侧壁开设有外流孔，所述内接管上套接有顶套，所述直通道内固定有阻环，所述内接管能够在内弹簧支撑下使得顶套与阻环相密封配合；

所述直通道内还设置有阻轴，所述阻轴的一端滑动伸入内接管中。

进一步，作为优选，当直通道内冷却液泵送压力高于内弹簧弹力时，所述内接管向下位移中使得顶套与阻环脱离配合，此时阻轴能够与内接管端部接触封堵。

进一步，作为优选，其中一个所述内扣板的一侧同轴固定有环圈，所述环圈内设有空腔结构，所述环圈能够在装配中罩接在定子铁芯外圆周侧壁；

所述环圈空腔中圆周分布有多个契板，各所述契板左右分布在环圈侧沿上，使得环圈内空腔形成蛇形通道，所述蛇形通道中固定有隔板，所述内扣板上进液管上外接有侧位管，所述侧位管的一端与环圈内空腔相连通并位于隔板一侧，所述出液管外接有侧排管，且侧排管的一端连接在空腔中隔板另一侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中采用的水冷板冷却系统能够直接接触在定子铁芯以及绕组上，扩大了热源与冷却液的接触面，在盘式电机内部构造低温空间，同时能够辅助转子间接冷却；

本发明中采用的水冷板机构能够实现定子铁芯的径向接触降温，而外轴流机构则实现定子铁芯上绕组的直接接触降温，减小了冷却液在流通中的复杂性，提高流动降温效率；

本发明中水冷板机构与外轴流机构能够相连通构成流动回路或断开形成互不干扰的两个流通路径，从而能够在电机不同状态下（启动初期、工作中期、工作后期）进行针对性降温，降低能耗。

附图说明

图1为本发明的结构示意图一；

图2为本发明的结构示意图二；

图3为本发明中外轴流机构的结构示意图；

图4为本发明中外扣板的剖视图；

图5为本发明中固定通道的结构示意图；

图6为本发明中外扣板的剖视图；

图7为本发明中水冷板机构的结构示意图；

图8为本发明中内扣板的剖视图；

图9为本发明中液压环的结构示意图；

图10为本发明中分流仓的结构示意图；

图11为本发明中环圈的结构示意图；

图中：1、定子铁芯；11、绕组；12、内轴套；13、安装孔；14、螺栓；2、水冷板机构；21、内扣板；22、装配口；23、挡板；24、进液管；25、出液管；26、定位孔；27、导沿筋；3、外轴流机构；31、外扣板；32、固定通道；33、内环道；34、内孔；35、进液孔；36、侧排孔；37、阻孔；38、气压腔；39、轴环；4、液压环；41、隔衬；42、密封座；43、内隙孔；5、分流仓；51、进导管；52、直通道；53、内接管；54、总管；55、外流孔；56、阻环；57、阻轴；6、环圈；61、契板；62、隔板。

具体实施方式

请参阅图1~图11，本发明实施例中，一种轴向磁通电机冷却结构，其包括：

定子壳体，其内部固定有定子铁芯1，所述定子铁芯1上设置有多个绕组11，相邻两个所述绕组11之间留有空隙；

内轴套12，固定在定子铁芯1内；

水冷板机构2，为左右对称设置的两个，两个所述水冷板机构2对称固定在定子铁芯1的轴向两侧；

外轴流机构3，与所述水冷板机构2一一对应设置，两个所述外轴流机构3相互配合将水冷板机构2与所述定子铁芯1扣压接触，且其中一个所述外轴流机构3与定子壳体相固定；其中，水冷板机构2与外轴流机构3的板材均采用高强度铝合金，其具备高导热性，增强传热能力，无磁性，减少涡流损耗；

安装孔13，圆周开设在其中一个所述外轴流机构3上，另一个所述外轴流机构3上开设有螺孔，螺栓14穿过所述安装孔13与螺孔螺纹连接，也就是说，水冷板机构2与外轴流机构3分布在定子铁芯两侧，水冷板机构2直接接触并对定子铁芯冷却降温，从而在盘式电机内实现高效降温冷却。

本实施例中，所述外轴流机构3包括：

外扣板31，其一侧端面周向分布有多个固定通道32，所述固定通道32分布在绕组11之间的空隙处，并与绕组11相接触；

内环道33，同轴设置在外扣板31内，所述外扣板31上位于各固定通道32处均设置有内孔34，所述内环道33通过内孔34与固定通道32相连通；其中，外扣板31的壁厚不大于1.5mm，避免外扣板整体厚度过大影响装配；

进液孔35，开设在其中一个外扣板31上，并与所述外扣板31内的内环道33相连通，另一个所述外扣板31上对应开设排液孔，即通过对进液孔泵送冷却液，冷却液进入内环道并流入固定通道内，经过另一固定通道进入对应外扣板内环道中，最后经过排液孔排出，形成冷却回路，流动轨迹简单，方便进行冷却液快速流通，提高降温效果。

作为较佳的实施例，两个所述外轴流机构3中固定通道32的截面大小不一，且截面较大的固定通道32套接在截面较小的固定通道32外，使得所述外轴流机构3相密封滑动拼接，其中一个所述外轴流机构3中的外扣板31与水冷板机构2相固定，截面较大的固定通道32侧壁上开设有两组侧排孔36，两组所述侧排孔36分别与各水冷板机构2相对应密封连通；截面较小的固定通道32侧壁上开设有阻孔37，所述阻孔37能够与侧排孔36对应连通；也就是说，截面较大的固定通道对应的外扣板与两个水冷板机构相固定，此时固定通道上的侧排孔始终与两个水冷板机构分别接通，而另一外扣板则滑动安装在水冷板机构一侧；

所述内轴套12内设有气压腔38，所述气压腔38内滑动设置有轴环39，所述轴环39与外轴流机构3中的外扣板31相固定，所述气压腔38外连接有气压管，气压管供气增压下能够实现对外扣板31的轴向驱动，以便外扣板31的阻孔37能够与侧排孔36呈多种不同位置。

本实施例中，所述外轴流机构3上截面较小的固定通道32能够在外扣板31轴向位移中使得阻孔37与侧排孔36滑动连通，此时所述水冷板机构2与外轴流机构3相接通，而当阻孔37与侧排孔36滑动错开时，所述水冷板机构2与外轴流机构3断开，此中当水冷板机构2与外轴流机构3相接通，通过对外扣板31轴向位移精调，使得阻孔37与侧排孔36完全重合或局部错开，从而实现冷却液在固定通道32轴向流动与进入水冷板机构2径向流动的流动比例，以便在盘式电机不同工作阶段进行不同点位针对性冷却降温。

本实施例中，所述水冷板机构2包括：

内扣板21，其内部周向设置有多个装配口22，用于外轴流机构3中固定通道32滑动穿接装配，所述内扣板21内设有冷却腔；

导沿筋27，圆周分布在冷却腔内，且所述冷却腔内固定有挡板23；

进液管24，连接在内扣板21外，并位于挡板23的一侧，所述挡板23的另一侧连接有出液管25；以及定位孔26，开设在内扣板21的内环侧壁上，所述定位孔26与外轴流机构3中的侧排孔36相密封接通，即冷却液能够通过进液管进入冷却腔中，此时在导沿筋27阻隔下形成蛇形流通路径，最后经过出液管外排形成回路，其中需要注意的是，内扣板21上圆周分布的内沿板一一对应接触定子铁芯，并能够达到中心覆盖。

本实施例中，所述内扣板21上圆周设置有多个隔衬41，各所述隔衬41密封滑动设置在内扣板21圆周侧壁上，所述冷却腔内设有密封座42，所述隔衬41一端与密封座42相密封接触，所述内扣板21外同轴固定有液压环4，所述液压环4与内扣板21之间形成液压腔，且所述隔衬41的另一端与液压环4滑动连接，并与液压环4之间留有液压间隙，所述液压环4侧壁上开设有内隙孔43与液压间隙接通，可通过对液压腔注液控制，使得隔衬能够液压推动下与隔衬密封接触。

作为较佳的实施例，多个所述隔衬41配合密封座42将冷却腔分隔为多个单体腔，各所述单体腔两侧分别设有进导管51和出导管，所述内扣板21外设有分流仓5与集流仓，所述分流仓5连通各进导管51，所述集流仓连通各出导管，即当隔衬41将冷却腔分隔为多个单体腔时，此时分流仓5能够通过各进导管51进行冷却液注送，而集流仓则通过各出导管进行冷却液回收，以此进行各单体腔中冷却液循环。

本实施例中，所述分流仓5中竖直贯通设置有直通道52，所述直通道52通过内弹簧滑动设置有内接管53，所述内接管53的一端与进液管24滑动连通，且所述直通道52上方连接有总管54，直通道52侧壁开设有外流孔55，所述内接管53上套接有顶套，所述直通道52内固定有阻环56，所述内接管53能够在内弹簧支撑下使得顶套与阻环56相密封配合；

所述直通道52内还设置有阻轴57，所述阻轴57的一端滑动伸入内接管53中。

本实施例中，当直通道52内冷却液泵送压力高于内弹簧弹力时，所述内接管53向下位移中使得顶套与阻环56脱离配合，此时阻轴57能够与内接管53端部接触封堵，当冷却腔均匀分隔为多个单体腔时，此时直通道52内冷却液泵送压力需高于内弹簧弹力，以便各进导管51进行冷却液分布输送，而当冷却腔为整体时，通过控制冷却液泵送压力以实现冷却腔中冷却液低速、慢循环流动或高速、快循环流动；而其中，当水冷板机构2与外轴流机构3相接通（阻孔与侧排孔连通），外轴流机构3一方面自循环构成轴向冷却回路，另一方面通过定位孔26进入冷却腔中形成径向冷却回路，此时主要针对定子铁芯整体进行冷却，而外轴流机构3单独运作中，能够针对定子铁芯绕组进行冷却；具有多调节模式，且冷却液流动复杂性弱，达到高速、高效、低能耗的有效结合；尤其在工作初期，电机发热低，但存在积热现象，多数电机采用中期降温以降低能耗，导致降温不及时，热积累严重，本装置中能够在电机工作初期水冷板机构2与外轴流机构3提供径流与轴流的流通结合，达到整体降温，具备低能耗；

本实施例中，其中一个所述内扣板21的一侧同轴固定有环圈6，所述环圈6内设有空腔结构，所述环圈6能够在装配中罩接在定子铁芯1外圆周侧壁；

所述环圈6空腔中圆周分布有多个契板61，各所述契板61左右分布在环圈6侧沿上，使得环圈6内空腔形成蛇形通道，所述蛇形通道中固定有隔板62，所述内扣板21上进液管24上外接有侧位管，所述侧位管的一端与环圈6内空腔相连通并位于隔板62一侧，所述出液管25外接有侧排管，且侧排管的一端连接在空腔中隔板62另一侧，也就是说，进液管24在对内扣板21冷却腔进行冷却液输送时，冷却液也能够经过侧位管进入环圈中，从而能够针对绕组圆周外沿进行降温冷却，覆盖性强，使得两个水冷板机构2进行不同流路的冷却液输送，从而在工作前期仅需采用一个水冷板机构2进行定子铁芯径向降温与绕组圆周外沿降温即可实现整体近乎70%覆盖降温，冷却液流速低能够适应电机前期低温工作状态，不会对电机造成过度冷却，减少能源损耗。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轴向磁通电机冷却结构，其特征在于，其包括：

定子壳体，其内部固定有定子铁芯（1），所述定子铁芯（1）上设置有多个绕组（11），相邻两个所述绕组（11）之间留有空隙；

内轴套（12），固定在定子铁芯（1）内；

水冷板机构（2），为左右对称设置的两个，两个所述水冷板机构（2）对称固定在定子铁芯（1）的轴向两侧；

外轴流机构（3），与所述水冷板机构（2）一一对应设置，两个所述外轴流机构（3）相互配合将水冷板机构（2）与所述定子铁芯（1）扣压接触，且其中一个所述外轴流机构（3）与定子壳体相固定；

安装孔（13），圆周开设在其中一个所述外轴流机构（3）上，另一个所述外轴流机构（3）上开设有螺孔，螺栓（14）穿过所述安装孔（13）与螺孔螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的一种轴向磁通电机冷却结构，其特征在于，所述外轴流机构（3）包括：

外扣板（31），其一侧端面周向分布有多个固定通道（32），所述固定通道（32）分布在绕组（11）之间的空隙处，并与绕组（11）相接触；

内环道（33），同轴设置在外扣板（31）内，所述外扣板（31）上位于各固定通道（32）处均设置有内孔（34），所述内环道（33）通过内孔（34）与固定通道（32）相连通；

进液孔（35），开设在其中一个外扣板（31）上，并与所述外扣板（31）内的内环道（33）相连通，另一个所述外扣板（31）上对应开设排液孔。

3.根据权利要求2所述的一种轴向磁通电机冷却结构，其特征在于，两个所述外轴流机构（3）中固定通道（32）的截面大小不一，且截面大的固定通道（32）套接在截面小的固定通道（32）外，使得所述外轴流机构（3）相密封滑动拼接，其中一个所述外轴流机构（3）中的外扣板（31）与水冷板机构（2）相固定，截面大的固定通道（32）侧壁上开设有两组侧排孔（36），两组所述侧排孔（36）分别与各水冷板机构（2）相对应密封连通；截面小的固定通道（32）侧壁上开设有阻孔（37），所述阻孔（37）能够与侧排孔（36）对应连通；

所述内轴套（12）内设有气压腔（38），所述气压腔（38）内滑动设置有轴环（39），所述轴环（39）与外轴流机构（3）中的外扣板（31）相固定，所述气压腔（38）外连接有气压管。

4.根据权利要求3所述的一种轴向磁通电机冷却结构，其特征在于，所述外轴流机构（3）上截面小的固定通道（32）能够在外扣板（31）轴向位移中使得阻孔（37）与侧排孔（36）滑动连通，此时所述水冷板机构（2）与外轴流机构（3）相接通，而当阻孔（37）与侧排孔（36）滑动错开时，所述水冷板机构（2）与外轴流机构（3）断开。

5.根据权利要求3所述的一种轴向磁通电机冷却结构，其特征在于，所述水冷板机构（2）包括：

内扣板（21），其内部周向设置有多个装配口（22），用于外轴流机构（3）中固定通道（32）滑动穿接装配，所述内扣板（21）内设有冷却腔；

导沿筋（27），圆周分布在冷却腔内，且所述冷却腔内固定有挡板（23）；

进液管（24），连接在内扣板（21）外，并位于挡板（23）的一侧，所述挡板（23）的另一侧连接有出液管（25）；以及定位孔（26），开设在内扣板（21）的内环侧壁上，所述定位孔（26）与外轴流机构（3）中的侧排孔（36）相密封接通。

6.根据权利要求5所述的一种轴向磁通电机冷却结构，其特征在于，所述内扣板（21）上圆周设置有多个隔衬（41），各所述隔衬（41）密封滑动设置在内扣板（21）圆周侧壁上，所述冷却腔内设有密封座（42），所述隔衬（41）一端与密封座（42）相密封接触，所述内扣板（21）外同轴固定有液压环（4），所述液压环（4）与内扣板（21）之间形成液压腔，且所述隔衬（41）的另一端与液压环（4）滑动连接，并与液压环（4）之间留有液压间隙，所述液压环（4）侧壁上开设有内隙孔（43）与液压间隙接通。

7.根据权利要求6所述的一种轴向磁通电机冷却结构，其特征在于，多个所述隔衬（41）配合密封座（42）将冷却腔分隔为多个单体腔，各所述单体腔两侧分别设有进导管（51）和出导管，所述内扣板（21）外设有分流仓（5）与集流仓，所述分流仓（5）连通各进导管（51），所述集流仓连通各出导管。

8.根据权利要求7所述的一种轴向磁通电机冷却结构，其特征在于，所述分流仓（5）中竖直贯通设置有直通道（52），所述直通道（52）通过内弹簧滑动设置有内接管（53），所述内接管（53）的一端与进液管（24）滑动连通，且所述直通道（52）上方连接有总管（54），直通道（52）侧壁开设有外流孔（55），所述内接管（53）上套接有顶套，所述直通道（52）内固定有阻环（56），所述内接管（53）能够在内弹簧支撑下使得顶套与阻环（56）相密封配合；

所述直通道（52）内还设置有阻轴（57），所述阻轴（57）的一端滑动伸入内接管（53）中。

9.根据权利要求8所述的一种轴向磁通电机冷却结构，其特征在于，当直通道（52）内冷却液泵送压力高于内弹簧弹力时，所述内接管（53）向下位移中使得顶套与阻环（56）脱离配合，此时阻轴（57）能够与内接管（53）端部接触封堵。

10.根据权利要求5所述的一种轴向磁通电机冷却结构，其特征在于，其中一个所述内扣板（21）的一侧同轴固定有环圈（6），所述环圈（6）内设有空腔结构，所述环圈（6）能够在装配中罩接在定子铁芯（1）外圆周侧壁；

所述环圈（6）空腔中圆周分布有多个契板（61），各所述契板（61）左右分布在环圈（6）侧沿上，使得环圈（6）内空腔形成蛇形通道，所述蛇形通道中固定有隔板（62），所述内扣板（21）上进液管（24）上外接有侧位管，所述侧位管的一端与环圈（6）内空腔相连通并位于隔板（62）一侧，所述出液管（25）外接有侧排管，且侧排管的一端连接在空腔中隔板（62）另一侧。