一种环形绕组轴向磁通电机定子冷却机构的制作方法

1.本发明属于电机技术领域，具体涉及一种环形绕组轴向磁通电机定子冷却机构。


背景技术：

2.轴向磁通电机在工作过程中定子上的绕组会产生热量，为避免热量累积对电机造成损害或者影响电机正常运行，往往需要针对定子设计冷却机构。对于具有环形绕组的轴向磁通电机而言，其具有结构紧凑、厚度薄的特点，冷却机构在位置设计以及与电机的结合方式上具有较高难度，传统的冷却方式要么是依靠空气自然冷却，要么需要设计臃肿的水冷结构，前者的冷却效果很差，后者不仅会增加电机体积，而且往往与环形绕组存在一定的距离，需要通过冷却定子铁芯达到间接冷却环形绕组的目的，而不能与发热源直接进行热交换，从而无法使冷却效果达到最优。
3.为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、结构紧凑、冷却效果好、实用性强的环形绕组轴向磁通电机定子冷却机构。
5.为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种环形绕组轴向磁通电机定子冷却机构，包括环形绕组轴向磁通电机定子和冷却机构，所述环形绕组轴向磁通电机定子包括定子铁芯和绕设在所述定子铁芯上的若干环形绕组，所述定子铁芯呈环形，所述环形绕组穿出所述定子铁芯外环面的部分形成外伸出段，所述环形绕组穿出所述定子铁芯内环面的部分形成内伸出段，所述冷却机构包括内冷却环管、外冷却环管和对应每个所述环形绕组设置的环形支管，所述内冷却环管与各个所述内伸出段顺次接触并相切设置，所述外环冷却管与各个所述外伸出段顺次接触并相切设置，所述环形支管贴着所述环形绕组的周向排布，所述环形支管的两端分别与所述内冷却环管和所述外冷却管连通，所述内冷却环管和所述外冷却环管上分别设置有一通液端口，两个所述通液端口从相邻的两个所述内伸出段中间出发向所述定子铁芯的中心伸出。
6.基于上述，所述内冷却环管包括第一内环管段，所述定子铁芯的内环面上对应所述第一内环管段开设有第一环形凹槽，所述第一内环管段卡设在所述第一环形凹槽内；所述外冷却环管包括第一外环管段，所述定子铁芯的外环面上对应所述第一外环管段开设有第二环形凹槽，所述第一外环管段卡设在所述第二环形凹槽内；所述环形支管包括第一支环管段，所述第一支环管段与所述环形绕组的内周面相贴，所述定子铁芯对应每个所述第一支环管段分别开设有支管环形凹槽，所述第一支环管段卡设在所述支管环形凹槽内；其中，所述第一环形凹槽、所述第二环形凹槽和所述支管环形凹槽均位于若干所述环形绕组所围成的区域内。
7.基于上述，所述环形绕组轴向磁通电机定子冷却机构包括内卡环和外卡环，所述内卡环的外周面上对应若干所述内伸出段分别开设有齿槽，所述内冷却环管包括第二内环
管段，所述内卡环的外周面上对应所述第二内环管段开设有第三环形凹槽，所述第二内环管段卡设在所述第三环形凹槽内；所述外卡环的内周面上对应若干所述外伸出段分别开设有齿槽，所述外冷却环管包括第二外环管段，所述外卡环的内周面上对应所述第二外环管段开设有第四环形凹槽，所述第二外环管段卡设在所述第四环形凹槽内；所述环形支管包括第二支环管段，所述第二支环管段与所述环形绕组的外周面相贴。
8.基于上述，所述内卡环通过螺钉安装在所述定子铁芯的环内侧，所述外卡环通过螺钉安装在所述定子铁芯的环外侧。
9.基于上述，所述环形支管周围可增设一定个数的辅助环管，所述辅助环管的两端分别与所述内冷却环管和所述外冷却管连通，所述辅助环管并列嵌插在环形支管位置中，每个所述辅助环管避开各个环形绕组并铺设在两个环形绕组中间的定子铁心上，所述定子铁心外轮廓面对应每个所述辅助环管段分别开设有辅助支管环形凹槽，所述辅助环管包括第一支辅助环管段及第二支辅助环管段；所述第一支辅助环管段两端分别连接第一内环管段及第一外环管段，所述第一支辅助环管段卡设在所述辅助支管环形凹槽内；所述第二支辅助环管段两端分别连接第二内环管段及第二外环管段，所述内卡环及所述外卡环各自端面的相邻齿槽位置中间开设有轴向管孔，所述第二支辅助环管段两端经过轴向管孔卡设在所述辅助支管环形凹槽内。
10.基于上述，所述第一内环管段和所述第二内环管段共用一个通液端口，所述第一外环管段和所述第二外环管段共用另一个通液端口。
11.本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明通过所述内冷却环管与若干所述内伸出段顺次接触并相切，通过所述外冷却管与若干所述外伸出段顺次接触并相切，利用所述环形支管与每个所述环形绕组相贴，两个所述通液端口分别连接进液管和出液管，冷却水先从所述内冷却环管/所述外冷却环管进入，从并联的若干环形支管中流过，再从所述外冷却环管/所述内冷却环管流出，实现与所述环形绕组的直接热交换，从而提高了冷却效果，而且相切、相贴设置保证了结构的紧凑性，保证了体积的小巧，其具有设计科学、结构紧凑、冷却效果好、实用性强的优点。
12.进一步地，将所述环形支管的内径可设置得较小，阻力比所述内冷却环管、所述外冷却环管要大，这样冷却液在进入时会先充满所述内冷却环管/所述外冷却环管，保证各环形支管中均有液体流动，避免出现局部支管形成死区。
13.进一步地，所述第一环形凹槽、所述第二环形凹槽和多个支管环形凹槽均开设在所述定子铁芯表面，所述第一内环管段、所述第一外环管段和第一支环管段分别卡入其中，从所述环形绕组内侧进行热交换，不增加定子的体积。
14.进一步地，所述内卡环和所述外卡环上的齿槽能够卡住所述环形绕组，所述第三环形凹槽开设在所述内卡环的外周面上，便于所述第二内环管段卡入其中，所述第四环形凹槽开设在所述外卡环的内周面上，便于所述第二外环管段卡入其中，所述第二支环管段与所述环形绕组的外周面相贴，正好可收纳在所述定子铁芯侧面的缝隙中，从所述环形绕组外侧进行热交换，在实现固定的同时实现收纳，尽量降低对定子体积的影响，特别在与所述第一内环管段、所述第一外环管段和第一支环管段结合使用时，能够从所述环形绕组的内外两侧同时进行热交换，从而大大提高换热效果；所述第一内环管段和所述第二内环管段共用一个通液端口，所述第一外环管段和所述第二外环管段共用另一个通液端口，能够
进一步简化冷却结构。
15.进一步地，所述辅助环管卡在所述定子铁心外轮廓面上的辅助支管环形凹槽内，在所述环形绕组轴向磁通电机定子有限的空间上，最大化利用所述定子铁心的外表面空间，增大所述内冷却环管和所述外冷却管散热面积；所述辅助环管安装形式接近于所述环形支管，其装配工艺易于实现。
附图说明
16.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
17.图1是实施例1中环形绕组轴向磁通电机定子冷却机构的立体结构图。
18.图2是实施例1中环形绕组轴向磁通电机定子冷却机构隐去定子铁芯和通液端口附近环形绕组的结构示意图。
19.图3是实施例1中环形绕组内的管路排布结构示意图。
20.图4是实施例1中环形绕组轴向磁通电机定子冷却机构隐去环形绕组后的结构示意图。
21.图5是实施例1中定子铁芯的结构示意图。
22.图6是实施例2中环形绕组轴向磁通电机定子冷却机构的正面结构图。
23.图7是实施例2中环形绕组轴向磁通电机定子冷却机构隐去定子铁芯、外卡环和内卡环后的结构示意图。
24.图8是实施例2中环形绕组轴向磁通电机定子冷却机构隐去定子铁芯和环形绕组后的结构示意图。
25.图9是实施例2中环形绕组轴向磁通电机定子冷却机构隐去定子铁芯、环形绕组和部分冷却管路后的结构示意图。
26.图10是实施例3中环形绕组轴向磁通电机定子冷却机构的正面结构图。
27.图11是实施例3中环形绕组轴向磁通电机定子冷却机构隐去定子铁芯和部分环形绕组后的结构示意图。
28.图12是实施例3中环形绕组轴向磁通电机定子冷却机构中增设辅助环管的结构示意图。
29.图13是实施例3中环形绕组轴向磁通电机定子冷却机构中增设辅助环管并隐去部分辅助环管的结构示意图。
30.图中：1.定子铁芯；2.环形绕组；3.通液端口；301.a通液端口；302.b通液端口；303. c通液端口；304.d通液端口；305.e通液端口；306.f通液端口；4.第一支环管段；5.第一内环管段；6.第二内环管段；7.第一外环管段；8.第二外环管段；9.第一环形凹槽；10.第二环形凹槽；11.第三环形凹槽；12.第四环形凹槽；13.外卡环；14.内卡环；15.内凹螺钉；16.支管环形凹槽；17.第二支环管段；21.外伸出段；22.内伸出段；23.第一支辅助环管段；24.第二支辅助环管段；25.辅助支管环形凹槽；26.轴向管孔。
具体实施方式
31.下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
32.实施例1
33.如图1-5所示，一种环形绕组轴向磁通电机定子冷却机构，包括环形绕组轴向磁通电机定子和冷却机构，所述环形绕组轴向磁通电机定子包括定子铁芯1和绕设在所述定子铁芯1 上的若干环形绕组2，所述定子铁芯1呈环形，所述环形绕组2穿出所述定子铁芯1外环面的部分形成外伸出段21，所述环形绕组2穿出所述定子铁芯1内环面的部分形成内伸出段22，所述冷却机构包括内冷却环管、外冷却环管和对应每个所述环形绕组2设置的环形支管16，所述内冷却环管与各个所述内伸出段22顺次接触并相切设置，所述外环冷却管与各个所述外伸出段21顺次接触并相切设置，所述环形支管贴着所述环形绕组2的周向排布，所述环形支管的两端分别与所述内冷却环管和所述外冷却管连通，以便与环形绕组2直接接触、直接进行热交换。
34.为了简化进、出液结构，所述内冷却环管和所述外冷却环管上分别设置有一通液端口3，两个所述通液端口3即为a通液端口301与b通液端口302，两个所述通液端口3从相邻的两个所述内伸出段22中间出发向所述定子铁芯1的中心伸出，所述a通液端口301与b通液端口302分别用于连接定子轴上的进液管路和出液管路，从定子轴上集中引入进水和集中引出出水，冷却水先从所述内冷却环管/所述外冷却环管进入，从并联的若干环形支管中流过，再从所述外冷却环管/所述内冷却环管流出。
35.为了保证各个环形支管中均有冷却液流过，所述环形支管的内径小于所述内冷却环管内径/所述外冷却环管内径；由于环形支管更细，故其阻力比所述内冷却环管、所述外冷却环管要大，这样冷却液在进入时会先充满所述内冷却环管/所述外冷却环管，保证各环形支管中均有液体流动，避免出现局部支管形成死区。
36.本实施例主要是从环形绕组2的内侧实现冷却，具体地，所述内冷却环管包括第一内环管段5，所述定子铁芯1的内环面上对应所述第一内环管段5开设有第一环形凹槽9，所述第一内环管段5卡设在所述第一环形凹槽9内；所述外冷却环管包括第一外环管段7，所述定子铁芯1的外环面上对应所述第一外环管段7开设有第二环形凹槽10，所述第一外环管段7 卡设在所述第二环形凹槽10内；所述环形支管包括第一支环管段4，所述第一支环管段4与所述环形绕组2的内周面相贴，所述定子铁芯1对应每个所述第一支环管段4分别开设有支管环形凹槽16，所述第一支环管段4卡设在所述支管环形凹槽内16；其中，所述第一环形凹槽9、所述第二环形凹槽10和支管环形凹槽16内均位于若干所述环形绕组2所围成的区域内，这样在从所述环形绕组2内侧进行热交换的同时，能够不增加定子的体积。
37.具体使用时，需要在定子轴上设置进液管路和出液管路，将定子铁芯1安装到定子轴上，并使两个通液端口3分别与进液管路和出液管路连通，冷却水既可以先从第一内环管段5进入，也可以先从第一外环管段7进入，随后从并联的若干第一支环管段4中流过，最后从所述第一外环管段7或者第一内环管段5流出，与环形绕组2内侧直接接触、直接进行热交换，第一环形凹槽9、第二环形凹槽10和支管环形凹槽17的开设，可在完全不增加体积的情况下，实现对环形绕组2的冷却。
38.实施例2
39.如图6-9所示，本实施例与实施例1的区别在于，主要是从环形绕组2的外侧实现冷却；具体地，该环形绕组轴向磁通电机定子冷却机构包括内卡环14和外卡环13，所述内卡环14 的外周面上对应若干所述内伸出段22分别开设有齿槽，所述内冷却环管包括第二内环
管段6，所述内卡环14的外周面上对应所述第二内环管段6开设有第三环形凹槽11，所述第二内环管段6卡设在所述第三环形凹槽11内；所述外卡环13的内周面上对应若干所述外伸出段21 分别开设有齿槽，所述外冷却环管包括第二外环管段8，所述外卡环13的内周面上对应所述第二外环管段8开设有第四环形凹槽12，所述第二外环管段8卡设在所述第四环形凹槽12 内；所述环形支管包括第二支环管段17，所述第二支环管段17与所述环形绕组2的外周面相贴，正好可收纳在所述定子铁芯1侧面的缝隙中，不影响其总体厚度。
40.具体使用时，仍需要在定子轴上设置进液管路和出液管路，将所述内卡环14安装到定子轴上，两个所述通液端口3在本实施例中即为c通液端口303与d通液端口304，使c通液端口303与进液管路连通，d通液端口304与出液管路连通，冷却水既可以先从所述第二内环管段6进入，也可以先从所述第二外环管段8进入，随后从并联的若干所述第二支环管段17 中流过，最后从所述第二外环管段8或者所述第二内环管段6流出，与所述环形绕组2外侧直接接触、直接进行热交换，所述内卡环14和所述外卡环13在对冷却水管实现固定的同时实现收纳，尽量降低对定子体积的影响。
41.为了方便安装，所述内卡环14通过螺钉安装在所述定子铁芯1环内侧，所述外卡环13 通过螺钉安装在所述定子铁芯1环外侧，其中螺钉具体采用内凹螺钉15，这样可保持表面的光滑和尽可能的小巧，便于与定子轴连接。
42.实施例3
43.如图10和图11所示，本实施例是将实施例1和实施例2中的冷却管路结合起来，从环形绕组2的内外两侧同时进行热交换，从而达到更好的换热效果，为了进一步精简进出液结构，所述第一内环管段5和所述第二内环管段6共用一个通液端口3，则所述第一外环管段7 和所述第二外环管段8共用另一个通液端口3，两个通液端口3即为e通液端口305与f通液端口306。
44.如图12和图13所示，为进一步提升冷却机构冷却效果，在不增加该电机体积情况下，所述环形支管周围可增设一定个数的辅助环管，所述辅助环管的两端分别与所述内冷却环管和所述外冷却管连通，辅助环管具有一定环形支管的换热作用，该辅助环管包括第一支辅助环管段23及第二支辅助环管段24；具体地，所述第一支辅助环管段23利用了实施例1中每两个所述第一支环管段4中间的所述定子铁心1的外轮廓表面，所述定子铁心1外轮廓面对应每个所述第一支辅助环管段23分别开设有辅助支管环形凹槽25；所述第二支辅助环管段 24利用了实施例2中每两个所述第二支环管段17中间的所述定子铁心1的外轮廓表面，所述定子铁心1外轮廓面对应每个所述第二支辅助环管段24分别开设有辅助支管环形凹槽25，所述内卡环14及所述外卡环13各自端面的相邻齿槽位置中间开设有轴向管孔26，所述第二支辅助环管段24两端经过轴向管孔26卡设在所述辅助支管环形凹槽25内。
45.以上仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。以上仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本技术的保护范围，如实施例3仅对一般情况下两种辅助环管形式进行说明，所述辅助环管对应两端连接的所述外冷却环管及所述内冷却环管各具有两种形式，所述辅助环管每端可连接一种或者两种形式，除去所述第一支辅助环管段及所述第二支辅助环管段两种结构外，则所述辅
助环管还可形成其它七种形式结构，七种形式结构认为是实施例3中辅助环管形式的变型。