CN212627350U

CN212627350U - 一种软磁复合材料定子电机

Info

Publication number: CN212627350U
Application number: CN202021092276.4U
Authority: CN
Inventors: 王韶鹏; 刘成成; 汪友华; 王硕
Original assignee: Hebei University of Technology
Current assignee: Hebei University of Technology
Priority date: 2020-06-12
Filing date: 2020-06-12
Publication date: 2021-02-26
Anticipated expiration: 2030-06-12

Abstract

本实用新型公开了一种软磁复合材料定子电机，该电机包括转子铁心、定子铁心、永磁体、电枢绕组，所述定子铁心为软磁复合材料模压而成，电枢绕组设置在定子铁心上；在转子铁心的与定子铁心相对的侧面上设置有永磁体，且永磁体与定子铁心之间有一圈气隙；所述电机上设置有一圈冷却槽，所述冷却槽位于定子铁心上；在冷却槽内铺设冷却导管。通过使冷却媒介从冷却导管的一端输入，沿冷却导管流动并从冷却导管的另一端输出，带走定子铁心上产生的热量，达到冷却电机的目的。采用可塑性高的软磁复合材料压制而成的定子铁心模块，并在定子铁心上开槽，不但可用于复杂结构的电机中，可大批量生产，且不影响电机内部磁通的流动。

Description

一种软磁复合材料定子电机

技术领域

本实用新型涉及软磁复合材料电机技术领域，尤其涉及一种软磁复合材料定子电机。

背景技术

随着新型磁性材料的发展，电机结构的更新，电机制造已经不局限于仅利用硅钢片制作电机的铁心，而在有些结构复杂，尤其涉及三维磁路的电机铁心中，硅钢片已经不满足电机设计的需求。软磁复合材料利用其各向同性的特点，以及可通过磨具压制成各种复杂结构的优势，越来越多的被应用在电机制造中。新型材料的应用，也为电机的冷却提供了新的思路。在传统的电机冷却方法中，大多采取通过在电机外部或机壳上安装冷却装置间接对电机进行冷却，冷却效果差，效率低。也有少量电机采用在定子铁心周向打通若干个轴向的空间，将冷却管道穿在打通的空间中，通过注水或注冷却油对定子铁心进行降温的方法。传统的冷却方法会受电机结构的限制，在轴向预留通孔，冷却导管必将从轴向进入和伸出，在轴向电机中定、转子之间气隙较小，并不适合导管的安装，会导致很多问题的产生。

在传统电机制造材料中，例如硅钢片，在定子铁心内部开槽会改变原来不开槽时磁通的路径，磁通路径的改变伴随着磁通会垂直穿过硅钢片，即存在垂直分量，会产生额外的涡流损耗，提高铁心的温度。

实用新型内容

为克服现有技术的不足，本实用新型提供一种软磁复合材料定子电机。以软磁复合材料电机为例，利用软磁复合材料的高度可塑性，将冷却导管埋于电机定子铁心内部，提高冷却效果。除软磁复合材料，该方法在硅钢片等其他电机制造材料中也可使用。而定子铁心采用内部开槽，利用软磁复合材料的高度可塑性以及三维导磁性能，在对定子铁心进行模压时，在定子铁心模块的拼接面开槽，使得冷却水管可以埋于定子铁心内部，从而更直接，更高效的对电机实现冷却。

本实用新型解决所述技术问题的技术方案是，设计一种软磁复合材料定子电机，该电机包括转子铁心、定子铁心、永磁体、电枢绕组，所述定子铁心为软磁复合材料模压而成，电枢绕组设置在定子铁心上；在转子铁心的与定子铁心相对的侧面上设置有永磁体，且永磁体与定子铁心之间有一圈气隙；所述电机上设置有一圈冷却槽，所述冷却槽位于定子铁心上。所述冷却槽内铺设有冷却导管。

与现有技术相比，本实用新型有益效果在于：本实用新型采用可塑性高的软磁复合材料压制而成的定子铁心模块，并在定子铁心上开槽，不但可用于复杂结构的电机中，可大批量生产，且由于软磁复合材料具有三维导磁性能，在其上开槽不影响电机内部磁通的流动。通过将冷却管道设置在定子铁心上的环形槽或U型槽中，使冷却媒介从冷却导管的一端输入，沿冷却导管流动并从冷却导管的另一端输出，带走定子铁心模块上产生的热量，达到冷却电机的目的。通过持续的往冷却导管中输入冷却媒介可使电机持续降温。

附图说明

图1为本实用新型第一种实施例的电机立体结构示意图；

图2为本实用新型第一种实施例的电机的定子铁心模块的立体结构示意图；

图3为本实用新型第一种实施例的电机的定子铁心模块的设置有U型槽道的侧面的结构示意图；

图4为本实用新型第二种实施例的电机立体结构示意图；

图5为本实用新型第二种实施例的电机的定子铁心模块的立体结构示意图；

图6为本实用新型第二种实施例的电机的定子铁心模块的内侧面的结构示意图；

图7为本实用新型第三种实施例的电机立体结构示意图；

图8为本实用新型第三种实施例的电机的定子铁心模块的立体结构示意图；

图9为本实用新型第三种实施例的电机的定子铁心模块的设置有U型槽道的侧面的结构示意图；

附图标记如下：

其中：1-转子铁心；2-定子铁心；3-永磁体；4-电枢绕组。

具体实施方式

为对本实用新型做进一步的了解，下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式做进一步描述。

本实用新型提供一种软磁复合材料定子电机，该电机包括转子铁心、定子铁心、永磁体、电枢绕组，所述定子铁心为软磁复合材料模压而成，电枢绕组设置在定子铁心上；在转子铁心的与定子铁心相对的侧面上设置有永磁体，且永磁体与定子铁心之间有一圈气隙；所述电机上设置有一圈冷却槽，所述冷却槽位于定子铁心上。所述冷却槽内铺设有冷却导管。

通过往如上所述的电机的冷却导管的一端输入冷却媒介，使冷却媒介沿冷却导管流动并从冷却导管的另一端输出，带走定子铁心上产生的热量，达到冷却电机的目的。

作为第一种实施例，所述电机包括转子铁心1、定子铁心2、永磁体3、电枢绕组4，所述定子铁心2为多个定子铁心模块围成的环形结构；定子铁心2的两侧均设置有一个转子铁心1，在转子铁心1的与定子铁心2相对的侧面上设置有永磁体3，且永磁体3与定子铁心2之间有一圈气隙；转子铁芯1的内径与外径与定子铁心2的内径与外径相同；在定子铁心模块的内侧端面、外侧端面以及两个与转子铁心1相对的侧面上设置有一圈凹槽，电枢绕组4安装在该凹槽内。在两个定子铁心模块相对的侧面上径向朝内均设置有U型槽道，该两个相对的侧面相配合，形成一个U型的冷却槽；冷却导管根据冷却槽的尺寸、形状以及两个冷却槽的两个相邻槽口之间的距离布置，使得冷却导管从同一个冷却槽的一端进入，另一端绕出，并从相邻冷却槽的相邻槽口绕进，从该冷却槽的另一端绕出，并绕进下一个相邻的冷却槽的相邻槽口内且从该冷却槽的另一个槽口绕出；冷却导管以上述的布置方式，绕环形结构布置一周；冷却媒介从冷却导管的一端输入，沿冷却导管流动并从冷却导管的另一端输出，带走定子铁心上产生的热量，达到冷却电机的目的。所述电机为轴向磁通电机，永磁体轴向充磁，且相邻永磁体充磁方向相反，其结构参见图1-3。

作为第二种实施例，所述电机包括转子铁心1、定子铁心2、永磁体3、电枢绕组4，所述定子铁心2包括两块轴向叠放的爪极结构定子铁心模块，转子铁心1套装在定子铁心的外侧；在转子铁心1的与定子铁心2相对的侧面上设置有永磁体4，且永磁体4与定子铁心2之间有一圈气隙；电枢绕组4设置在爪极结构定子铁心模块之间，在两个爪极结构定子铁心模块的相对的面的内侧边缘处设置有一圈槽道，两个爪极结构定子铁心模块上的槽道相互配合形成一个环形的冷却槽；该冷却槽上设置有输入端与输出端，冷却导管从输入端进入，并沿环形的冷却槽环绕布置，从输出端绕出；冷却媒介从冷却导管的一端输入，沿冷却导管流动并从冷却导管的另一端输出，带走定子铁心上产生的热量，达到冷却电机的目的。所述电机为爪极电机，永磁体径向充磁且相邻两永磁体充磁方向相反，其结构参见图4-6。

作为第三种实施例，所述电机包括转子铁心1、定子铁心2、永磁体3、电枢绕组4，所述定子铁心2为多个定子铁心模块沿周向拼接成的一个完整的环形结构；转子铁心1为与定子铁心2等轴向长度的环形结构且其外径小于定子铁心的内径，转子铁心1位于定子铁心2的内部；在转子铁心1的与定子铁心2相对的侧面上设置有永磁体3，且永磁体3与定子铁心之2间有一圈气隙；定子铁心模块内侧的两侧沿径向均设置有一个“T”形安装部，每一个“T”形安装部与相邻定子铁心模块上的相邻“T”形安装部为一组，电枢绕组4缠绕在每一组“T”形安装部的中部；在两个定子铁心模块相对的侧面上径向朝内均设置有U型槽道，该两个相对的侧面相配合，形成一个U型的冷却槽；冷却导管根据冷却槽的尺寸、形状以及两个冷却槽的两个相邻槽口之间的距离布置，使得冷却导管从同一个冷却槽的一端进入，另一端绕出，并从相邻冷却槽的相邻槽口绕进，从该冷却槽的另一端绕出，并绕进下一个相邻的冷却槽的相邻槽口内且从该冷却槽的另一个槽口绕出；冷却导管以上述的布置方式，绕环形结构布置一周；冷却媒介从冷却导管的一端输入，沿冷却导管流动并从冷却导管的另一端输出，带走定子铁心上产生的热量，达到冷却电机的目的。所述电机为径向磁通电机，永磁体径向充磁且相邻两永磁体充磁方向相反，其结构参见图7-9。

所述冷却媒介为冷却水、导热油或致冷性气体；

所述转子铁心由硅钢片叠制而成，所述永磁体采用铁氧体材料，

电枢绕组为铜线。

本实用新型方法针对定子铁心上均设置有电枢绕组的电机，采用软磁复合材料模压定子铁心并预留冷却槽，并将冷却导管布置在冷却槽内，通过不断往冷却导管内输入冷却媒介，带走电机运行过程中产生的热量，达到电机冷却的目的。由于缠绕有电枢绕组的定子铁心部分在电机运行过程中温度最高，所以对该部分的直接冷却能够起到良好的冷却效果。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。

Claims

1.一种软磁复合材料定子电机，其特征在于，该电机包括转子铁心、定子铁心、永磁体、电枢绕组，所述定子铁心为软磁复合材料模压而成，电枢绕组设置在定子铁心上；在转子铁心的与定子铁心相对的侧面上设置有永磁体，且永磁体与定子铁心之间有一圈气隙；所述电机上设置有一圈冷却槽，所述冷却槽位于定子铁心上；所述冷却槽内铺设有冷却导管。

2.根据权利要求1所述的一种软磁复合材料定子电机，其特征在于，所述电机为轴向磁通电机，永磁体轴向充磁，且相邻永磁体充磁方向相反。

3.根据权利要求2所述的一种软磁复合材料定子电机，其特征在于，所述轴向磁通电机包括转子铁心、定子铁心、永磁体、电枢绕组，所述定子铁心为多个定子铁心模块围成的环形结构；定子铁心的两侧均设置有一个定子铁心；转子铁芯的内径与外径与定子铁心的内径与外径相同；在定子铁心模块的内侧端面、外侧端面以及两个与转子铁心相对的侧面上设置有一圈凹槽，电枢绕组安装在该凹槽内；在两个定子铁心模块相对的侧面上径向朝内均设置有U型槽道，该两个相对的侧面相配合，形成一个U型的冷却槽；冷却导管根据冷却槽的尺寸、形状以及两个冷却槽的两个相邻槽口之间的距离布置，使得冷却导管从同一个冷却槽的一端进入，另一端绕出，并从相邻冷却槽的相邻槽口绕进，从该冷却槽的另一端绕出，并绕进下一个相邻的冷却槽的相邻槽口内且从该冷却槽的另一个槽口绕出；冷却导管以上述的布置方式，绕环形结构布置一周。

4.根据权利要求1所述的一种软磁复合材料定子电机，其特征在于，所述电机为爪极电机，永磁体径向充磁且相邻两永磁体充磁方向相反。

5.根据权利要求4所述的一种软磁复合材料定子电机，其特征在于，所述电机包括转子铁心、定子铁心、永磁体、电枢绕组，所述定子铁心包括两块轴向叠放的爪极结构定子铁心模块，转子铁心套装在定子铁心的外侧；电枢绕组设置在爪极结构定子铁心模块之间，在两个爪极结构定子铁心模块的相对的面的内侧边缘处设置有一圈槽道，两个爪极结构定子铁心模块上的槽道相互配合形成一个环形的冷却槽；该冷却槽上设置有输入端与输出端，冷却导管从输入端进入，并沿环形的冷却槽环绕布置，从输出端绕出。

6.根据权利要求1所述的一种软磁复合材料定子电机，其特征在于，所述电机为径向磁通电机，永磁体径向充磁且相邻两永磁体充磁方向相反。

7.根据权利要求6所述的一种软磁复合材料定子电机，其特征在于，所述径向磁通电机包括转子铁心、定子铁心、永磁体、电枢绕组，所述定子铁心为多个定子铁心模块沿周向拼接成的一个完整的环形结构；转子铁心为与定子铁心等轴向长度的环形结构且其外径小于定子铁心的内径，转子铁心位于定子铁心的内部；定子铁心模块内侧的两侧沿径向均设置有一个“T”形安装部，每一个“T”形安装部与相邻定子铁心模块上的相邻“T”形安装部为一组，电枢绕组缠绕在每一组“T”形安装部的中部；在两个定子铁心模块相对的侧面上径向朝内均设置有U型槽道，该两个相对的侧面相配合，形成一个U型的冷却槽；冷却导管根据冷却槽的尺寸、形状以及两个冷却槽的两个相邻槽口之间的距离布置，使得冷却导管从同一个冷却槽的一端进入，另一端绕出，并从相邻冷却槽的相邻槽口绕进，从该冷却槽的另一端绕出，并绕进下一个相邻的冷却槽的相邻槽口内且从该冷却槽的另一个槽口绕出；冷却导管以上述的布置方式，绕环形结构布置一周。

8.根据权利要求1所述的一种软磁复合材料定子电机，其特征在于，所述转子铁心由硅钢片叠制而成。