CN210958008U - 带有冷却结构的无铁芯盘式电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种带有冷却结构的无铁芯盘式电机，其特征在于：本实用新型在左或右端盖上开有一进风孔；在左、右转子盘上开有若干个用于通风散热的通风孔；将转轴的后半部分制成中空轴，并在中空轴的侧壁上沿径向开有若干个通风孔。左端盖或右端盖上的进风孔、左右转子盘上的通风孔和中空轴上的通风孔形成用于散热的风道。冷空气从左端盖或右端盖上的进风孔进入盘式电机内，流经电机左、右转子盘以及内部空间，携带定子绕组盘产生的热量经转子盘上的通风孔、中空轴，从中空轴上的通风孔流出，通过空气流动带走热量。本实用新型公开的冷却结构不占用定子绕组盘的空间，既不增大电机的有效气隙长度，又有效提高电机散热效果，进而提升电机性能。

Description

带有冷却结构的无铁芯盘式电机

技术领域

本实用新型涉及一种无铁芯盘式电机，特别涉及一种带有冷却结构的无铁芯盘式电机。

背景技术

由于无铁芯盘式电机具有过载能力强、效率高、转矩脉动低、轴向尺寸小、重量轻、输出功率/体积比高等优点，日益被广泛地应用于各领域，是一种具有较好应用前景的新型永磁电机。

如图1所示，常见的无铁芯盘式电机由左端盖1、右端盖2、左转子盘3、右转子盘4、定子绕组盘5和转轴6构成。定子绕组被制成圆盘状，通过螺钉被夹紧固定在左、右端盖1和2之间。左、右转子盘3和4对称分布于定子绕组盘5的两侧，在左右转子盘上交替分布有若干N、S永磁体。左、右转子盘3、4套在转轴6上，并通过螺栓固定在转轴6上。

盘式电机工作时，定子绕组通电会产生大量的热量，由于盘式电机体积小，定子绕组两侧与转子盘之间的气隙(即空隙)很小，其热量主要是通过机壳导出，散热效果差。如果盘式电机长时间工作在高温状态下，对电机的耐热性、电机使用寿命以及机械强度等性能都有较大影响，故，为解决盘式电机散热问题，业内技术人员普遍采用导热性能良好的材料制作定子，同时配备散热风扇；或者，在盘式电机内增设水冷管道或液冷管道对电机进行冷却

在盘式电机内增设水冷管道或液冷管道进行冷却，确实能够达到散热、降温的目的，其缺点是：1、增大了盘式电机的体积，大大削减了盘式电机体积小的优点；2、减少了盘式电机定子绕组的有效利用率、增大了电机的有效气隙长度，造成电机性能下降，同时直接影响了电机定子绕组盘的结构强度，冷却方式设计不得当甚至可能会得不偿失。

实用新型内容

鉴于上述原因，为解决无铁芯盘式电机定子绕组散热问题，本实用新型的目的是提供一种带有冷却结构的无铁芯盘式电机。该无铁芯盘式电机的冷却结构不占用定子绕组盘的空间，既不会增大电机的有效气隙长度，又不增大盘式电机的体积，却能够有效地提高电机散热效果，进而提升电机性能。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种带有冷却结构的无铁芯盘式电机，它由左端盖、右端盖、固定在左右端盖之间的定子绕组盘、对称分布于定子绕组盘两侧的左转子盘和右转子盘、以及转轴构成，其特征在于：所述左端盖或右端盖上开有一进风孔；

所述左转子盘和右转子盘上开有若干个用于通风散热的通风孔；

所述转轴由合金钢制成，其前半部分为实心输出轴，其后半部分为中空轴，并在所述中空轴的侧壁上沿径向开有若干个通风孔；

所述左端盖或右端盖上的进风孔、所述左右转子盘上的通风孔和所述中空轴上的通风孔形成用于散热的风道。

进一步地，所述实心输出轴长度小于等于总长度的三分之一，所述中空轴长度大于等于总长度的三分之二；所述中空轴的壁厚为5-7mm。

进一步地，所述定子绕组盘外圆周上覆盖有一层高导热表面层。

所述高导热表面层的厚度为0.1mm～0.3mm，该高导热表面层为石墨层或银石墨层或碳化硅层。

进一步地，所述定子绕组盘上的定子绕组为双层集中绕组，双层集中绕组一左一右交叉分布。

冷空气从左端盖或右端盖上的进风孔进入盘式电机内，流经电机左、右转子盘以及内部空间，携带定子绕组盘产生的热量经转子盘上的通风孔、中空轴，从中空轴上的通风孔流出，通过空气流动带走热量。

由于本实用新型在盘式电机内未增加任何管道，只是在右端盖/或左端盖上、左右转子盘和转轴上开有通风孔，将转轴非输出轴部分设计成中空轴，形成一用于散热的风道，通过空气流动将定子绕组盘产生的热量带走，散热，故，本实用新型公开的冷却结构不占用定子绕组盘的空间，既不会增大电机的有效气隙长度，又能够有效提高电机散热效果，进而提升电机性能。

附图说明

图1为传统的无铁芯盘式电机结构示意图；

图2为本实用新型带有冷却结构的无铁芯盘式电机外形结构示意图；

图3为本实用新型带有冷却结构的无铁芯盘式电机剖面结构示意图；

图4A为本实用新型左端盖主视图；

图4B为本实用新型左端盖局部剖面图；

图5A为本实用新型左转子盘主视图；

图5B为本实用新型左转子盘剖面图；

图6为本实用新型电机转轴剖面结构示意图；

图7为本实用新型风冷原理图；

图8A为本实用新型定子绕组盘主视图；

图8B为本实用新型定子绕组盘双层集中绕组端部接线结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的结构特征作进一步描述。

为解决无铁芯盘式电机定子绕组散热问题，如图2-图6所示，本实用新型在盘式电机的左端盖1或右端盖2上开有一进风孔7，在左、右转子盘3和4上开有若干个用于通风散热的通风孔8。

为保证电机转轴6的机械强度和通风散热效果，构成本实用新型的转轴6材质为硬质合金钢，其前段为实心输出轴，其后段为中空轴61。实心输出轴的长度小于等于总长度的三分之一，中空轴的长度大于等于总长度的三分之二。中空轴61的壁厚为5-7mm，并在中空轴的侧壁上沿径向开有若干个通风孔62。通风孔62配合端盖上的进风孔7、转子盘上的通风孔8形成用于散热的风道。

在本实用新型的具体实施例中，所述转轴6的前三分之一段为实心输出轴，后三分之二段为中空轴。中空轴的壁厚与电机输出功率、转轴材质、热处理工艺等因素有关。在本实用新型具体实施例中，输出功率为50KW的盘式电机，所述转轴6由40Cr合金钢经HBS250-290热处理后制成，其壁厚为7mm。

如图7所示，冷空气从左端盖1或右端盖2上的进风孔7进入盘式电机内，流经电机左、右转子盘3、4以及内部空间，携带定子绕组盘5产生的热量经转子盘3、4上的通风孔8、中空轴61，从转轴6上的通风孔62流出，通过空气流动带走热量。

为保证散热效果，在装配时，尽量保证转轴上的通风孔62和两转子盘上的通风孔8相互通畅。

由于本实用新型在盘式电机内未增加任何管道，只是在右端盖/或左端盖上、左右转子盘和转轴上开有通风孔，将转轴非输出轴部分设计成中空轴，形成一用于散热的风道，通过空气流动将定子绕组盘产生的热量带走，散热，故，本实用新型公开的冷却结构不占用定子绕组盘的空间，既不会增大电机的有效气隙长度，盘式电机的体积，又能够有效提高电机散热效果，进而提升电机性能。

为进一步提升盘式电机的散热效果，增加定子绕组盘和电机机壳的热传导，本实用新型定子绕组支架由环氧树脂材料制成，在定子绕组盘5制成后，在定子绕组盘外圆周51(参见图8A)处附上一层高导热表面层,厚度0.1mm～0.3mm左右，该高导热材料包括但不限于石墨、银石墨、碳化硅等。该高导热表面层具有高导热特性，能够进一步提高定子绕组盘的热传导效率，将绕组产生的热量传导至端盖，随之对流散热至环境。

另外，为充分利用盘式电机内空间，在不增大电机有效气隙长度的情况下，如图8B所示，本实用新型电机定子绕组为双层集中绕组，双层集中绕组一左一右交叉分布在定子盘的两侧，避免双层集中绕组交叉重叠，与非集中绕组而言，双层集中绕组将会获得更高的绕组系数，提高盘式电机功率密度和输出功率。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种带有冷却结构的无铁芯盘式电机，它由左端盖、右端盖、固定在左右端盖之间的定子绕组盘、对称分布于定子绕组盘两侧的左转子盘和右转子盘、以及转轴构成，其特征在于：

所述左端盖或右端盖上开有一进风孔；

所述左转子盘和右转子盘上开有若干个用于通风散热的通风孔；

所述转轴由合金钢制成，其前段为实心输出轴，其后段为中空轴，所述中空轴的侧壁上沿径向开有若干个通风孔；

所述左端盖或右端盖上的进风孔、所述左、右转子盘上的通风孔和所述中空轴上的通风孔形成用于散热的风道。

2.根据权利要求1所述的带有冷却结构的无铁芯盘式电机，其特征在于：所述实心输出轴长度小于等于总长度的三分之一，所述中空轴长度大于等于总长度的三分之二；

所述中空轴的壁厚为5-7mm。

3.根据权利要求2所述的带有冷却结构的无铁芯盘式电机，其特征在于：所述定子绕组盘外圆周上覆盖有一层高导热表面层。

4.根据权利要求3所述的带有冷却结构的无铁芯盘式电机，其特征在于：所述高导热表面层的厚度为0.1mm～0.3mm，该高导热表面层为石墨层或银石墨层或碳化硅层。

5.根据权利要求1-4之一所述的带有冷却结构的无铁芯盘式电机，其特征在于：所述定子绕组盘上的定子绕组为双层集中绕组，所述双层集中绕组一左一右交叉分布在定子盘的两侧。

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