CN210898689U - 一种无铁心高过载盘式电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种无铁心高过载盘式电机。包括环状的外壳、定子机构、转子机构、前端盖、转轴和后端盖；改进在于：定子机构包括圆环状的内水壳和若干定子绕组单元；内水壳包括圆环状的固定环，固定环的内圆周上沿径向均设有若干翅片；每片翅片内设有U形水道，U形水道的两个端口均位于固定环的外圆周上；所述若干定子绕组单元分别对应固定设于相邻二块翅片之间；固定环的外圆周面与外壳的内圆周面之间形成环状的空腔；空腔分割形成对称的进水腔和出水腔，外壳上设有连通进水腔的进水管和连通出水腔的出水管。工作时，外壳上的进水管和出水管串联在电机的冷却水路中，每片翅片内的U形水道中的冷却液循环流动带走定子机构上产生的热量。
Description
技术领域
本实用新型属于电动机技术领域，具体涉及一种用于旋转设备的无铁心盘式电机。
背景技术
无铁心盘式电机由于线圈绕组中没有铁心，电机具有无齿槽转矩，重量轻，过载倍数大等优点。但是传统的无铁心电机由于定子没有铁心，且采用双层分布式绕组(如图11所示)，绕组上产生的热量很难通过其它介质传导出去，因此绕组上的温升较高。电机输出功率受限于定子温升，功率密度偏低，一般维持在1～2kW/kg。
实用新型内容
为了降低定子温升、提高电机功率密度，本实用新型提供一种无铁心高过载盘式电机。
一种无铁心高过载盘式电机包括环状的外壳1、定子机构、转子机构、前端盖2、转轴4和后端盖5；所述转子机构包括一对转子，所述转子由磁轭15和永磁体14组成，一对转子结构形状相同，一对转子上相对应位置的永磁体14极性相反；定子机构固定设于外壳1上，为固定部分；转子机构通过磁轭与转轴连接件16固定设于转轴4上，为旋转部分，改进在于：
所述定子机构包括圆环状的内水壳11和若干定子绕组单元10；所述内水壳11包括圆环状的固定环，固定环的内圆周上沿径向均设有若干翅片114；每片翅片114内设有U形水道112，U形水道112的两个端口111均位于固定环的外圆周上；所述若干定子绕组单元10分别对应固定设于相邻二块翅片114之间；
所述固定环的轴向两侧的外圆周上分别设有沿径向外凸的端面筋113，两侧的端面筋113分别与外壳1的内圆周面固定连接，使固定环的外圆周面与外壳1的内圆周面之间形成环状的空腔；固定环的外圆周的中部设有环形的隔板，使空腔分割形成对称的进水腔和出水腔；所述U形水道112的一个端口111位于进水腔内，另一个端口位于出水腔内；所述外壳1上设有连通进水腔的进水管12和连通出水腔的出水管18；
工作时，外壳1上的进水管12和出水管18串联着电机的冷却水路，每片翅片114内的U形水道112中的冷却液循环流动带走定子单元上产生的热量。
进一步地，所述进水腔内通过设有轴向的短隔板分割为四个进水子腔，所述出水腔内通过设有轴向的短隔板分割为四个出水子腔，且四个进水子腔和四个出水子腔相互错开；所述固定环的内圆周上沿径向均设有十六片翅片114，四片翅片114形成一组，一组翅片上的四条U形水道112的同一侧端口111均位于进水子腔内，四条U形水道112的另一侧端口111分别位于两个相邻的出水子腔内。
本实用新型的有益技术效果体现在以下方面：
1.本实用新型将电机的冷却水路直接和电机的绕组相接触，可以有效增加电机绕组的散热面积和减小电机热路传导热阻，从而有效提高电机的散热功率，其功率密度大于6kW/kg。
2.本实用新型结构设计合理，在圆环状的内水壳11的翅片114上开有U形水道112，翅片114和定子绕组单元10紧贴在一起，定子绕组单元10上产生的热量直接传导到翅片114，再通过U形水道112中的冷却液将热量带走；翅片114既可以起到固定定子铁心和绕组的作用，又可以对电机绕组进行散热。
3.与传统液冷电机相比，本实用新型电机不需要先将绕组上产生的热量传导到定子铁心，再通过定子铁心传导到液冷壳体，而是将热量直接传导到液冷壳体上。本实用新型电机可以有效减小定子绕组和液冷管路之间的热阻，提高电机的散热效率，从而可以提高输出功率。
4.传统的电机输出功率65kw，扭矩700Nm，电机整机重量为37kg，而采用本实用新型中的电机，在输出功率和扭矩保持相同的前提下，电机整机重量仅为22.5kg，而电机有效重量仅为9.5kg，因此采用本实用新型电机，可以有效提高电机的功率密度。
附图说明
图1为本实用新型装配示意图；
图2为内水壳结构示意图；
图3为壳体和定子装配图；
图4为图3的A-A剖视图；
图5为内水壳的径向剖视图；
图6为内水壳上一侧水腔的轴向剖视图；
图7为转子机构的径向剖视图；
图8为磁轭与转轴连接件零件图；
图9为转子结构示意图；
图10为绕组单元零件图；
图11为目前常用的分布式双层绕组无铁心盘式电机绕组图。
上图中序号：外壳1，前端盖2，转轴4，后端盖5，转子6，安装轴7，进水管9，定子绕组单元10，内水壳11，进水管12，固定片13，永磁体14，磁轭15，磁轭与转轴连接件16，出水管17，U形水道111，端口112，端面筋113，翅片114，短隔板115，隔板116。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地描述。
实施例1：
参见图1，一种无铁心高过载盘式电机包括环状的外壳1、定子机构、转子机构、前端盖2、转轴4和后端盖5。参见图7，转子机构包括一对转子6、磁轭与转轴连接件16和转轴4，转轴4固定在磁轭与转轴连接件16内，见图8。参见图9，转子6由磁轭15和永磁体14组成，一对转子结构形状相同，一对转子上相对应位置的永磁体14极性相反。定子机构固定安装于外壳1上，为固定部分；转子机构为旋转部分，转子机构相对于定子机构旋转时带动被驱动设备旋转。
参见图3，定子机构包括圆环状的内水壳11和若干定子绕组单元10。参见图2，内水壳11包括圆环状的固定环，固定环的内圆周上沿径向均固定安装有18片翅片114；每片翅片114内开设有U形水道112，U形水道112的两个端口111均位于固定环的外圆周上；相邻二块翅片114之间通过固定片13安装着定子绕组单元10。
参见图5，固定环的轴向两侧的外圆周上分别设有沿径向外凸的端面筋113，两侧的端面筋113分别与外壳1的内圆周面固定连接，使固定环的外圆周面与外壳1的内圆周面之间形成环状的空腔，见图4；固定环的外圆周的中部设有环形的隔板116，使空腔分割形成对称的进水腔和出水腔，外壳1上安装有连通进水腔的进水管12和连通出水腔的出水管17。
参见图2和图6，进水腔内通过设有轴向的短隔板115分割为三个进水子腔，出水腔内通过设有轴向的短隔板分割为三个出水子腔，且三个进水子腔和三个出水子腔相互错开。固定环上的十八片翅片114分成三组，每组由六片翅片114组成，一组翅片中的三条U形水道112的同一侧端口111均位于进水子腔内，三条U形水道112的另一侧端口111分别位于相邻的出水子腔内；一组翅片中的另三条U形水道112的同一侧端口111均位于出水子腔内，另三条U形水道112的另一侧端口111分别位于相邻的进水子腔内，见图10。
工作时，外壳1上的进水管12和出水管17串联着位于外部的电机的冷却水路，参见图10，冷却液从进水管12一侧流入，先从端口111进入U形水道112，再从另外一侧端口111流出，由于端面筋113、环形的隔板116、轴向的短隔板115的阻挡作用，冷却液在3路并联的U形水道112中交替从一端流到另外一端。
每片翅片114内的U形水道112中的冷却液循环流动带走定子机构上产生的热量。
本实施例1盘式电机的重量10kg，峰值功率65kW，外形尺寸Φ230mm×120mm，峰值扭矩150Nm，电机的功率密度6.5kW/kg。未改进的传统电机的重量26kg，峰值功率55kW，外形尺寸Φ240mm×140mm，峰值扭矩120Nm，电机功率密度2.12kW/kg。
实施例2
未改进的传统电机的重量32kg，峰值功率90kW，电机功率密度2.8kW/kg。
通过改进结构，结构改进方案同实施例1，改进后电机的重量15kg，峰值功率92kW，电机的功率密度6.1kW/kg。
以上所述，仅为本实用新型中的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本实用新型的包含范围之内。
Claims (2)
1.一种无铁心高过载盘式电机，包括环状的外壳(1)、定子机构、转子机构、前端盖(2)、转轴(4)和后端盖(5)；所述转子机构包括一对转子，所述转子由磁轭(15)和永磁体(14)组成，一对转子结构形状相同，一对转子上相对应位置的永磁体(14)极性相反；定子机构固定设于外壳(1)上，为固定部分；转子机构通过磁轭与转轴连接件(16)固定设于转轴(4)上，为旋转部分，其特征在于：
所述定子机构包括圆环状的内水壳(11)和若干定子绕组单元(10)；所述内水壳(11)包括圆环状的固定环，固定环的内圆周上沿径向均设有若干翅片(114)；每片翅片(114)内设有U形水道(112)，U形水道(112)的两个端口(111)均位于固定环的外圆周上；所述若干定子绕组单元(10)分别对应固定设于相邻二块翅片(114)之间；
所述固定环的轴向两侧的外圆周上分别设有沿径向外凸的端面筋(113)，两侧的端面筋(113)分别与外壳(1)的内圆周面固定连接，使固定环的外圆周面与外壳(1)的内圆周面之间形成环状的空腔；固定环的外圆周的中部设有环形的隔板，使空腔分割形成对称的进水腔和出水腔；所述U形水道(112)的一个端口(111)位于进水腔内，另一个端口位于出水腔内；所述外壳(1)上设有连通进水腔的进水管(12)和连通出水腔的出水管(18)；
工作时，外壳(1)上的进水管(12)和出水管(18)串联着电机的冷却水路，每片翅片(114)内的U形水道(112)中的冷却液循环流动带走定子机构上产生的热量。
2.根据权利要求1所述一种无铁心高过载盘式电机，其特征在于：所述进水腔内通过设有轴向的短隔板分割为四个进水子腔，所述出水腔内通过设有轴向的短隔板分割为四个出水子腔，且四个进水子腔和四个出水子腔相互错开；所述固定环的内圆周上沿径向均设有十六片翅片(114)，四片翅片(114)形成一组，一组翅片上的四条U形水道(112)的同一侧端口(111)均位于进水子腔内，四条U形水道(112)的另一侧端口(111)分别位于两个相邻的出水子腔内。
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| CN202020056361.9U CN210898689U (zh) | 2020-01-13 | 2020-01-13 | 一种无铁心高过载盘式电机 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111864933A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-10-30 | 华中科技大学 | 一种具有冷却结构的轴向磁通电机定子及轴向磁通电机 |
| WO2023089095A3 (de) * | 2021-11-19 | 2023-10-12 | Schoone David | Elektromotor, insbesondere für den einbau in einen radkörper eines motorrades |
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2020
- 2020-01-13 CN CN202020056361.9U patent/CN210898689U/zh active Active
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| CN111864933B (zh) * | 2020-07-29 | 2021-08-31 | 华中科技大学 | 一种具有冷却结构的轴向磁通电机定子及轴向磁通电机 |
| WO2023089095A3 (de) * | 2021-11-19 | 2023-10-12 | Schoone David | Elektromotor, insbesondere für den einbau in einen radkörper eines motorrades |
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