本发明涉及一种轴向磁通轮毂电机。
背景技术：
目前的电动汽车大多采用集中式驱动方式，其动力传递一般需经过变速箱、差速器、传动轴和万向节等机械装置传递至驱动轮，传动链长，效率较低。而作为分布式驱动特征的动力系统，将轮毂电机直接安装在驱动轮内，具有传动链短、传动高效、结构紧凑等突出优点，受到国内外科研机构和主流车厂的广泛关注和研究。
然而受轮毂内空间限制，以及整车对轮毂电机转矩和重量的需求，轮毂电机尺寸要求紧凑，转矩密度指标高。轴向磁通轮毂电机具有轴向尺寸紧凑，输出转矩大的优点，适合用于轮毂驱动的分布式驱动式电动汽车和其他对空间约束严格的直接驱动应用场合。国内民用的轮毂电机驱动电动汽车处于技术研究阶段，而采用轮毂电机驱动的混合动力汽车技术已成为新一代车辆动力驱动技术的重要发展方向。
专利CN200980147427.1提出了一种用于带有液体冷却系统的轴向磁通电机的定子区段，定子铁芯为环形芯体，具有沿着基准轴线，该芯体沿着它的环形中心线带有多个电导体线圈，所述电导体线圈彼此间隔并且均围绕芯体，在相邻两个导电体线圈之间的间隔处安置有冷却区段，多个冷却区段并联形成液体冷却系统。虽然该专利能改善轴向电机绕组冷却条件，但冷却系统与绕组同轴缠绕在环形铁芯上，冷却区段加工复杂，冷却区段不仅占用了绕组可用面积，也增加了等效气隙，削弱了永磁磁场的强度，间接地降低了轴向磁通轮毂电机的转矩密度。
专利CN201510098576.0公开了一种液体冷却轴向磁通电机及定子内绝缘表面的形成方法。该专利将密封盖安装在电机壳的开口侧后形成一个封闭的密封腔，所述密封腔内有固定安装在电机壳内端面上的定子，所述密封腔的外侧设置有安装在密封盖外端面的转子，所述转子的安装位置正对定子，所述密封腔的外圆周面上安装冷却液进出口，所述电机壳的定子安装面上开有内外相通的沟槽。虽然该专利能通过在密封腔内通入冷却液体直接冷却电机绕组和铁芯，改善电机散热条件，但是该专利中密封腔位于定子与转子之间，在轴向气隙中，增加了等效气隙，削弱了永磁磁场，间接降低了轴向磁通轮毂电机的转矩密度。此外密封腔的密封也会带来额外的工艺难度。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术的轴向电机绕组散热不佳，现有绕组冷却系统增加电机轴向等效气隙，限制了电机转矩密度的缺点，提出一种绕组强化散热的轴向磁通轮毂电机。本发明可以进一步提升轴向磁通轮毂电机转矩密度指标。
本发明利用超导平板热管导热率约为一般金属万倍的优良传热特性，结合中间定子两边转子的轴向磁通三明治拓扑，实现定子绕组的强化散热，达到改善定子绕组传热通路，提高转矩密度的目的。
本发明的轴向磁通轮毂电机具有典型的中间定子两边转子的三明治结构。该电机由机壳、定子、转子、超导平板热管、定子支架和转轴构成。在轴向方向，定子夹在两个转子之间。转子固定在机壳上，机壳与转轴相连，转子、机壳和转轴三者一同旋转。定子和超导平板热管固定在定子支架上。
所述的定子由定子支架，Q个定子齿单元和n×Q个超导平板热管组成，Q为定子槽数，为电机相数m的整数倍，n为正整数。Q个定子齿单元在圆周方向均布。每个定子齿单元由一个定子齿铁芯和一个缠绕在定子齿铁芯上的绕组构成。每两个相邻定子齿单元之间安置有超导平板热管，超导平板热管的一端与定子齿单元的绕组紧密接触，超导平板热管的另一端与定子支架内的冷却流道接触。定子支架内部在沿轴向方向分布有冷却流道，冷却流道和定子两者在轴向方向的投影重叠。
所述的定子齿铁芯采用软磁材料构成，可采用硅钢片叠压而成或采用软磁复合粉末压制而成。所述的定子齿铁芯采用硅钢片叠压制造时，硅钢片叠压方向与电机轴向方向垂直，硅钢片平行于轴向方向。
所述的超导平板热管具有热管高传热的优点，其形状为扁平平板型。所述的超导平板热管依靠其内部介质在一个低压甚至接近真空的封闭空间中循环相变而传递热量，其工作原理是：当热量自高温热源传入热管时，处于热管加热段内的介质随即被激活，吸热汽化变成蒸汽，蒸汽瞬间流向热管另一端，到达另一端时遇冷放出潜热后凝结成液体，冷凝液体经传输段回流到汽化段，循环相变而实现热量传递。超导热管的超强导热系数是一般金属的万倍左右。
本发明具有以下的优点：
本发明中电机相邻两个定子齿单元之间安置超导平板热管，能有效的将定子绕组温度传递至定子支架的冷却流道中，极大地改善了绕组散热条件。
本发明的超导平板热管在改善绕组散热条件的同时，不占用轴向气隙空间，避免增加轴向等效气隙长度。
本发明中采用超导平板热管，利用超导平板热管约为一般金属万倍导热系数的特性，将绕组热量高效迅速地传递至定子冷却流道，实现绕组强化散热。此外超导平板热管密度低，能有效避免电机质量的明显增加。
本发明的电机基于传统中间定子两边转子的三明治轴向电机工艺，装配技术成熟度高。
附图说明
图1a本发明实施例1的结构图，图中：1机壳，2转子，3定子，4超导平板热管，5定子支架，6转轴；
图1b本发明实施例1的主要部件爆炸图；
图2a本发明实施例1的定子齿单元示意图；
图2b本发明实施例1的定子齿铁芯示意图；
图3本发明实施例1的定子与超导平板热管和定子支架的装配关系；
图4本发明实施例1的超导平板热管示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
本发明绕组强化散热的轴向磁通电机包括机壳1、转子2、定子3、超导平板热管4、定子支架5和转轴6，如图1a所示。在电机在轴向方向上采用中间定子两边转子的三明治结构，电机装配工艺沿用成熟的轴向电机工艺。在轴向方向，定子3夹在两个转子2之间。机壳1、转子2、定子3、超导平板热管4和定子支架5的爆炸图如图1b所示。机壳1由两个端盖101和一个壳体102组成，转子2由环形导磁铁芯201和磁钢202组成。转子2固定在机壳1上，机壳1与转轴6相连，转子2、机壳1与转轴6三者一同旋转。定子3和超导平板热管4固定在定子支架5上。
定子3由Q个定子齿单元301构成，Q为定子槽数，为电机相数m的整数倍。定子齿单元301在圆周方向上环形排布，如图2所示。每个定子齿单元包含一个定子齿铁芯3011和缠绕在定子齿上的绕组3012。定子齿采用常见硅钢片制成，多片定子齿铁芯硅钢片叠压制成定子齿铁芯。定子齿硅钢片叠压方向与轴向垂直，定子齿硅钢片与轴向方向平行。
由Q个定子齿单元301在圆周方向环形均布构成定子3。定子3环形的内圈与定子支架5接触，定子支架5内部沿轴向方向分布有冷却流道501，冷却流道501和定子3两者在轴向方向的投影存在重叠。如图1、图3所示。相邻两个定子齿单元301之间安置超导平板热管4，所述的超导平板热管4为扁平平板型。超导平板热管4的一端夹在相邻的两个定子齿单元301之间，与定子齿单元的绕组3012紧密接触，超导平板热管4的另一端与定子支架内的冷却流道501紧密接触。超导平板热管有n×Q个，Q为定子槽数，n为整数。定子3、超导平板热管4和定子支架5装配完成后，可采用绝缘灌封材料将三者整体灌封进行加固。
所采用的超导平板热管4如图4所示，具有热管高传热的优点，形状为扁平平板型，能与定子绕组充分接触。超导平板热管内部一个低压甚至接近真空的封闭空间401，封闭空间401中有导热介质，利用该导热介质的受热汽化，遇冷液化的特点，实现高效迅速换热，可达到远高于一般金属的超高导热率。