CN220087092U - 一种具有冷却环直接散热的无铁芯轴向磁场电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种具有冷却环直接散热的无铁芯轴向磁场电机，包括机壳、转轴以及设置于所述机壳内的转子和定子绕盘组，转轴与机壳转动连接，转子与转轴固定连接，定子绕盘组与机壳固定连接，还包括冷却环，冷却环固定设置于机壳内并且套设在转子的外周，定子绕盘组固定设置于两个冷却环之间，定子绕盘组与相邻转子间隔有气隙，冷却环与相邻的定子绕盘组紧密接触，冷却环内通入冷却介质以对定子绕盘组进行散热冷却。本实用新型通过在无铁芯轴向磁场电机转子的外周上设置独立于机壳的冷却环，将冷却环直接接触定子绕盘组并对其进行散热，既实现了定子的高效冷却，也显著降低了机壳的加工复杂性，简单高效，使用维护也更加方便。

Description

一种具有冷却环直接散热的无铁芯轴向磁场电机

技术领域

本实用新型涉及无铁芯轴向磁场电机技术领域，具体涉及一种具有冷却环直接散热的无铁芯轴向磁场电机。

背景技术

轴向磁场永磁电机也即盘式电机，由于结构紧凑、体积小、重量轻、转矩密度高，在市场上被广泛应用，然而其散热问题也随之而来，是该行业内亟需研究的重点。

电机在运行过程中，内部会产生许多的热量，其中大部分热量由线圈产生，导致线圈温度升高。如果线圈温度过高，会破坏线圈表面的绝缘层，漆包线之间发生短路，造成电机被烧毁的严重后果；另外转子上的永磁体也会产生一部分热量，永磁体温度过高会发生退磁，进而降低电机性能，因此电机需配备冷却结构来对电机的发热元件进行降温。对于大功率电机目前一般多采用水冷式，在电机壳体内设置水道，通入循环冷却液，实现电机的冷却。

在现有永磁电机技术中，线圈通常绕在定子铁芯上，冷却水道通常设置在定子铁芯或电机壳体内。例如，专利CN211405818U公开了一种轴向磁场电机，该电机中定子线棒与定子铁芯中产生的热量传导至定子支架，在定子支架内设置冷却通道，冷却介质围绕定子支架内部限定的冷却通道里流动，与定子支架内部进行热交换，带走定子内的热量，但是由于定子支架本身结构较复杂，在其内部再加工布设冷却管道加工难度大、成品率低；而且该定子采用拼合在一起的前蛤壳和后蛤壳组成冷却通道，拼接后采用橡胶圈密封冷却介质，这也增加了冷却介质泄露的风险，维护难度和成本较高。对于即可冷却机构而言，设有冷却水道的电机壳体在铸造时需要使用成型沙芯，然而这种结构的壳体同样存在生产工艺过程复杂、成品率低的问题。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种具有冷却环直接散热的无铁芯轴向磁场电机，通过在定子绕盘组侧边设置冷却环，通过冷却环与定子直接接触进行散热，结构简单可靠，冷却效率高。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种具有冷却环直接散热的无铁芯轴向磁场电机，包括机壳、转轴以及设置于所述机壳内的转子和定子绕盘组，所述转轴与所述机壳转动连接，所述转子与所述转轴固定连接，所述定子绕盘组与所述机壳固定连接，还包括冷却环，所述冷却环固定设置于所述机壳内并且套设在所述转子的外周，所述定子绕盘组固定设置于两个所述冷却环之间，所述定子绕盘组与相邻所述转子间隔有气隙，所述冷却环与相邻的所述定子绕盘组紧密接触，所述冷却环内通入冷却介质以对所述定子绕盘组进行散热冷却。

进一步地，所述冷却环内部沿周向布设有冷却管，所述冷却环的外周设置有进口和出口，所述进口和所述出口分别与所述冷却管的第一端和第二端连通。

进一步地，所述机壳包括左机壳、右机壳和两个中间机壳，两个所述中间机壳之间卡接一个所述冷却环。

进一步地，两个所述中间机壳分别卡接对应同一侧的所述定子绕盘组和所述冷却环。

进一步地，两个所述中间机壳对应的一侧分别设置有一个所述冷却环和一个所述定子绕盘组，所述冷却环环内均对应设置有一个转子。

进一步地，所述左机壳和右机壳均固定设置有轴承，所述转轴通过所述轴承分别与所述左机壳与右机壳转动连接。

本实用新型的上述方案有如下的有益效果：

1.本实用新型提供的无铁芯轴向磁场电机，通过在电机转子的外周上设置独立于机壳的冷却环，将冷却环散热面直接接触定子绕盘组，使用冷却介质对冷却环降温，从而实现对定子的高效散热冷却；与此同时，冷却环套设于转子的外周，同时也能对转子进行散热，防止过热的转子磁性消退，而且冷却环不会需要额外增加安装空间，保证电机整体结构紧凑安装。

2.该冷却环与机壳分离，可以单独成形，也无需依附于定子铁芯，降低了机壳的加工复杂性，降低机壳生产成本；独立冷却环的加工难度较低，冷却效率较高，使用维护便利，非常适合在大功率无铁芯轴向磁场电机中应用。

本实用新型的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型图1中沿A-A处剖视图；

图3为本实用新型爆炸安装图；

图4为本实用新型冷却环结构示意图；

图5为本实用新型图4中沿B-B处剖视图。

【附图标记说明】

1-左机壳；2-右机壳；3-转轴；4-轴承；5-冷却环；51-进口；52-冷却管；53-出口；6-转子；7-定子绕盘组；8-中间机壳。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。在具体实施方式中所描述的各个具体技术特征和各实施例，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征/实施例的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本实用新型中各个具体技术特征/实施例的各种可能的组合方式不再另行说明。

需要说明的是，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接设置、安装、连接，也可以通过居中元部件、居中结构间接设置、连接。另外，本实用新型中的“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系或常规放置状态或使用状态，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构、特征、装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型限制。

如图1～5所示，本实施例提供了一种具有冷却环直接散热的无铁芯轴向磁场电机，包括机壳、转轴3以及设置于机壳内的转子6和定子绕盘组7，其中转轴3与机壳转动连接，转子6和定子绕盘组7沿转轴3轴向设置，其中转子6与转轴3固定连接，转子6优选为永磁体材料制成；定子绕盘组7与机壳固定连接。进一步地，该轴向磁场电机还包括冷却环5，冷却环5固定设置于机壳内并且套设在转子6的外周，也即是转子6在冷却环5的环内转动，冷却环5套设在转子6的外周不需要额外增加轴向安装空间，可以保持轴向电机原本的紧凑结构，冷却环5也能够带走转子6在转动时产生的热量，防止转子6过热发生退磁现象，影响轴向电机的使用寿命。定子绕盘组7固定设置于两个冷却环5之间，冷却环5的总数比定子绕盘组7的总数多一个，可以确保每一个定子绕盘组7的两侧均对应有相邻紧靠的冷却环5进行散热冷却，定子绕盘组7的冷却效率更有保障。定子绕盘组7与相邻转子6间隔有气隙，由定子绕盘组7通电后产生的磁场驱动永磁体转子6转动，从而带动转轴3转动输出动力，冷却环5与相邻的定子绕盘组7紧密接触，向冷却环5内通入冷却介质对冷却环实时降温，从而实现通过冷却环5对于定子绕盘组7进行散热冷却。该轴向电机结构避免了常规采用机壳或者定子铁芯等进行散热的结构复杂程度，采用独立的冷却环5来进行冷却降温，不仅冷却效率高，而且大大降低了机壳或者定子的加工难度，维护简便，使用成本也会更低。

进一步地，冷却环5内部沿周向布设有冷却管52，冷却环5的外周设置有进口51和出口53，进口51和出口53分别与冷却管52的第一端和第二端连通，在轴线电机使用时冷却介质通过泵送控制从进口51进入冷却管52内，然后从出口53流出，冷却环5采用导热材料制成，其与定子绕盘组7直接接触的面为换热面，定子绕盘组7产生的热量通过换热面交换给冷却管52内流动的冷却介质，从而将热量带出实现冷却。其中，冷却介质可以使用常用的冷却媒介如水、氟利昂等。

在本实施例中，机壳包括左机壳1、右机壳2和两个中间机壳8，左机壳1、两个中间机壳8和右机壳2依次组合固定连接形成一个电机内容腔，左机壳1和右机壳2均固定设置有轴承4，转轴3通过轴承4分别与左机壳1与右机壳2转动连接。其中两个中间机壳8之间卡接一个冷却环5；两个中间机壳8分别卡接与其同一侧的定子绕盘组7和冷却环5。在本实施例中，无铁芯轴向磁场电机优选设置有三组转子6、三组冷却环5和两组定子绕盘组7，两个相邻中间机壳8对应的一侧分别设置有一个冷却环5和一个定子绕盘组7，两个机壳8的中间卡接一个冷却环5，冷却环5的环内均对应设置有一个转子6，确保了每一个定子绕盘组7的两侧均对应有冷却环5的换热面相接触进行散热，也保证了每一个转子6的外周均有对应的冷却环5进行散热。在其他实施例中，还可以根据需要对于转子6、定子绕盘组7和冷却环5的组数进行调整，以满足不同轴向电机的输出力矩设计需求。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有冷却环直接散热的无铁芯轴向磁场电机，包括机壳、转轴(3)以及设置于所述机壳内的转子(6)和定子绕盘组(7)，所述转轴(3)与所述机壳转动连接，所述转子(6)与所述转轴(3)固定连接，所述定子绕盘组(7)与所述机壳固定连接，其特征在于，还包括冷却环(5)，所述冷却环(5)固定设置于所述机壳内并且套设在所述转子(6)的外周，所述定子绕盘组(7)固定设置于两个所述冷却环(5)之间，所述定子绕盘组(7)与相邻所述转子(6)间隔有气隙，所述冷却环(5)与相邻的所述定子绕盘组(7)紧密接触，所述冷却环(5)内通入冷却介质以对所述定子绕盘组(7)进行散热冷却。

2.根据权利要求1所述具有冷却环直接散热的无铁芯轴向磁场电机，其特征在于，所述冷却环(5)内部沿周向布设有冷却管(52)，所述冷却环(5)的外周设置有进口(51)和出口(53)，所述进口(51)和所述出口(53)分别与所述冷却管(52)的第一端和第二端连通。

3.根据权利要求1所述具有冷却环直接散热的无铁芯轴向磁场电机，其特征在于，所述机壳包括左机壳(1)、右机壳(2)和两个中间机壳(8)，两个所述中间机壳(8)之间卡接一个所述冷却环(5)。

4.根据权利要求3所述具有冷却环直接散热的无铁芯轴向磁场电机，其特征在于，两个所述中间机壳(8)分别卡接对应同一侧的所述定子绕盘组(7)和所述冷却环(5)。

5.根据权利要求4所述具有冷却环直接散热的无铁芯轴向磁场电机，其特征在于，两个所述中间机壳(8)对应的一侧分别设置有一个所述冷却环(5)和一个所述定子绕盘组(7)，所述冷却环(5)环内均对应设置有一个转子(6)。

6.根据权利要求3所述具有冷却环直接散热的无铁芯轴向磁场电机，其特征在于，所述左机壳(1)和右机壳(2)均固定设置有轴承(4)，所述转轴(3)通过所述轴承(4)分别与所述左机壳(1)与右机壳(2)转动连接。