一种外置式定子冷却结构及轴向磁场电机的制作方法

1.本实用新型涉及轴向磁场电机领域，尤其涉及一种外置式定子冷却结构及轴向磁场电机。


背景技术：

2.电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，它的主要作用是产生驱动转矩，作为电器或各种机械的动力源。其中电机可分为径向磁场电机和轴向磁场电机，轴向磁场电机也称为盘式电机，其具有体积小、重量轻、轴向尺寸短和功率密度高等特点，可在多数薄型安装场合使用，因此被广泛使用。
3.电机包括定子和转子，以及容纳定子和转子的壳体，定子是电动静止不动的部分，主要由定子铁芯、定子绕组组成，定子的作用是产生旋转磁场，以使转子在磁场中被磁力线切割而产生电流。根据定子和转子数量的不同，电机还可分为单定子单转子电机、双定子单转子电机、单定子双转子电机等。
4.但无论哪种电机，电机在运行过程中都会产生各种各样的耗损，进而引起电机发热。为了提高电机的工作效率，因此需要给电机设计冷却结构，目前冷却结构是在壳体内部开设通道，通过在通道内引入冷却介质，以与发热元件直接或间接接触，该发热元件通常为定子铁芯，从而实现冷却降温的效果。但是现有的通道与定子均同侧设置，需要使用多种防泄漏手段来预防冷却介质可能导致的定子绝缘问题，并且不易于维护和制造。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种便于维护和制造，提高成品率，降低生产成本的外置式定子冷却结构及轴向磁场电机。
6.根据本实用新型的一个目的，本实用新型提供一种外置式定子冷却结构，包括：
7.一壳体，所述壳体包括一底板、一外侧板和一内侧板，所述内侧板和所述外侧板同向连接于所述底板的内外周缘，以使所述内侧板和所述外侧板之间形成安装定子的定子槽；
8.一冷却通道，所述冷却通道包括一圆周冷却流道，所述圆周冷却流道以背离所述定子槽的方式被外置于所述底板上，并且所述圆周冷却流道延伸至所述外侧板内部。
9.作为优选的技术方案，所述圆周冷却流道具有多个连通的所述圆周流道槽，所述圆周流道槽沿所述外侧板的轴向方向延伸，并被暴露于所述底板背离所述定子槽的外端面上。
10.作为优选的技术方案，所述外侧板的外壁上开设有一第一进出口和一第二进出口，所述第一进出口和所述第二进出口各连通一圆周流道槽，并且所述第一进出口和所述第二进出口连通的所述圆周流道槽之间被阻隔。
11.作为优选的技术方案，所述冷却通道还包括一端面冷却流道，所述端面冷却流道以背离所述定子槽的方式被外置于所述底板上，并且位于所述圆周冷却流道围成的区域
内。
12.作为优选的技术方案，所述端面冷却流道具有一端面左端和一端面右端，以及连通所述端面左端和所述端面右端的端面流道本体，其中所述端面左端和所述端面右端通过挡流台阻隔并相对，以使所述端面流道本体呈环形。
13.作为优选的技术方案，所述端面左端和所述端面右端各对应一所述圆周流道槽，并且所述端面左端和所述端面右端对应的两所述圆周流道槽被阻隔；
14.所述壳体上开设有一连通相对应的所述端面左端和所述圆周流道槽的左贯通口，以及一连通相对的所述端面右端和所述圆周流道槽的右贯通口，并且所述左贯通口和所述右贯通口以相邻的方式布置于所述挡流台两侧。
15.作为优选的技术方案，所述端面冷却流道内分别设置有多个定子固定台和多组扰流组件。
16.作为优选的技术方案，还包括一端盖，所述端盖固定于所述底板背离所述定子槽的外端面上，以封闭所述冷却通道。
17.作为优选的技术方案，还包括一密封件，所述密封件位于所述端盖和所述底板之间。
18.根据本实用新型的另一目的，本实用新型还提供了一种轴向磁场电机，所述轴向磁场电机包括两个上述实施例的外置式定子冷却结构；
19.所述轴向磁场电机还包括两定子和一转子，两所述外置式定子冷却结构以所述定子槽相对的方式抵接，以使两所述定子和所述转子位于两所述外置式定子冷却结构之间，并且每一所述外置式定子冷却结构的定子槽内均布置一所述定子，且抵接于所述底板上，以使所述转子气隙地保持在两个所述定子之间。
20.作为优选的技术方案，两所述外置式定子冷却结构上的圆周冷却流道分别连通或阻隔。
21.与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：
22.所述圆周冷却流道以背离所述定子槽的方式外置于所述底板的外端面上，以使所述圆周冷却流道内的冷却介质和安装在所述定子槽内的定子完全隔离，避免冷却介质泄漏导致定子绝缘的问题。并且由于所述圆周冷却流道外置于所述底板的外端面上，便于对其维护和制造，降低了加工难度和成本，能够实现产品的一致性，从而提高成品率。另外所述圆周冷却流道延伸至所述外侧板内部，增加其在所述壳体上的面积，有效提升对定子的冷却效果。通过所述端面冷却流道和所述圆周冷却流道结合，有效提升对定子的冷却效果。所述定子固定台用于通过紧固件，以将所述定子固定在定子槽内，所述扰流组件对冷却介质进行紊流，来提升冷却性能，同时提升固定效果。
23.以下结合附图及实施例进一步说明本实用新型。
附图说明
24.图1为本实用新型所述外置式定子冷却结构的立体图；
25.图2为本实用新型所述外置式定子冷却结构的主视图；
26.图3为本实用新型所述端盖与壳体装配的结构示意图。
具体实施方式
27.以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。
28.如图1和图2所示，所述外置式定子冷却结构100，包括：
29.一壳体110，所述壳体110包括一底板111、一外侧板112和一内侧板，所述内侧板和所述外侧板112同向连接于所述底板111的内外周缘，以使所述内侧板和所述外侧板112之间形成安装定子的定子槽；
30.一冷却通道，所述冷却通道包括一圆周冷却流道130，所述圆周冷却流道 130以背离所述定子槽的方式被外置于所述底板111上，并且所述圆周冷却流道 130延伸至所述外侧板112内部。
31.所述圆周冷却流道130以背离所述定子槽的方式外置于所述底板111的外端面上，以使所述圆周冷却流道130内的冷却介质和安装在所述定子槽内的定子完全隔离，避免冷却介质泄漏导致定子绝缘的问题。并且由于所述圆周冷却流道130外置于所述底板111的外端面上，便于对其维护和制造，降低了加工难度和成本，能够实现产品的一致性，从而提高成品率。另外所述圆周冷却流道130 延伸至所述外侧板112内部，增加其在所述壳体110上的面积，有效提升对定子的冷却效果。
32.如图1和图2所示，所述圆周冷却流道130具有多个连通的所述圆周流道槽131，所述圆周流道槽131沿所述外侧板112的轴向方向延伸，并被暴露于所述底板111背离所述定子槽的外端面上。
33.通过设置所述圆周流道槽131，以使所述冷却介质沿着所述外侧板112的轴向方向流动，增加了所述圆周冷却流道130的面积，提升其对定子的冷却性能。
34.如图1所示，所述外侧板112的外壁上开设有一第一进出口140和一第二进出口150，所述第一进出口140和所述第二进出口150各连通一圆周流道槽 131，并且所述第一进出口140和所述第二进出口150连通的所述圆周流道槽 131之间被阻隔，以使冷却介质不可逆地通过圆周冷却流道130。
35.如图1和图2所示，所述冷却通道还包括一端面冷却流道120，所述端面冷却流道120以背离所述定子槽的方式被外置于所述底板111上，并且位于所述圆周冷却流道130围成的区域内。
36.通过设置所述端面冷却流道120，以对直接接触底板111的定子进行直接散热，与所述圆周冷却流道130配合，进一步提升对所述定子的冷却效果，以保证定子的可靠运行。另外所述端面冷却流道120同样外置于所述底板111的外端面上，同样实现便于维护、制造和降低成本等优点。
37.具体地，所述端面冷却流道120具有一端面左端121和一端面右端122，以及连通所述端面左端121和所述端面右端122的端面流道本体123，其中所述端面左端121和所述端面右端122通过挡流台124阻隔并相对，以使所述端面流道本体123呈环形。以使冷却介质不可逆地流过所述端面流道本体123，同时增加了所述端面冷却流道120在底板上的面积，提升冷却性能。
38.其中，所述挡流台124的宽度尽可能的短，增加所述端面冷却流道120的面积，以提升所述端面冷却流道120对定子的换热效果。
39.更具体地，所述端面左端121和所述端面右端122各对应一所述圆周流道槽131，并且所述端面左端121和所述端面右端122对应的两所述圆周流道槽 131被阻隔；
40.所述壳体110上开设有一连通相对应的所述端面左端121和所述圆周流道槽131的左贯通口125，以及一连通相对的所述端面右端122和所述圆周流道槽131的右贯通口126，并且所述左贯通口125和所述右贯通口126以相邻的方式布置于所述挡流台124两侧。这样，所述端面冷却流道120和所述圆周冷却流道130能够串联，以使冷却介质不可逆的且依次通过所述端面冷却流道120 和所述圆周冷却流道130，其中冷却介质通过所述端面冷却流道120和所述圆周冷却流道130的顺序，其由所述第一进出口140和所述第二进出口150决定。
41.在一个实施例中，所述第一进出口140为进口，所述第二进出口150为出口为例，其中，冷却介质从所述第一进出口140进入流至所述圆周冷却流道130 内，由于所述第一进出口140和所述第二进出口150被阻隔，因此冷却介质逆时针流动至圆周冷却流道130的右端，并通过所述右贯通口126流动至所述端面右端122，然后顺时针流过所述端面流道本体123，直至流到所述端面左端 121，通过所述左贯通口125流动至所述圆周冷却流道130的左端，随后逆时针流过所述圆周冷却流道130，直至流动至与所述第二进出口150相对的圆周冷却流道130处，最后通过所述第二进出口150排出，以实现换热冷却作业。所述冷却介质包括水或油等液体。此时冷却介质首先对所述定子与所述底板111接触的端面进行冷却，随后通过外侧板112上的圆周冷却流道130，并对其冷却。
42.在另一个实施例中，所述第一进出口140为出口，所述第二进出口150为进口时，冷却介质从所述第二进出口150进入，由于所述第一进出口140和所述第二进出口150被阻隔，因此冷却介质顺时针流动至所述圆周冷却流道130 的右端，并通过所述右贯通口126流动至所述端面左端121，然后逆时针流过所述端面流道本体123，直至流到面右端122，通过所述右贯通口126流动至所述圆周冷却流道130的右端，随后顺时针流动至与所述第一进出口140相对的所述圆周冷却流道130处，最后通过所述第一进出口140排出。此时冷却介质首先通过所述外侧板112的圆周冷却流道130，最后通过所述底板111的端面冷却流道120。
43.如图1和图2所示，所述端面冷却流道120内分别设置有多个定子固定台 127和多组扰流组件128。所述定子固定台127用于通过紧固件，以将所述定子固定在定子槽内，所述扰流组件128对冷却介质进行紊流，来提升冷却性能，同时提升固定效果。
44.具体地，多个所述定子固定台127一体连接于所述端面冷却流道120的外壁上，并且多个所述定子固定台127等距间隔排列，相邻的两所述定子固定台127之间设置有一组扰流组件128。
45.所述定子固定台127用于固定定子，具体地，所述定子固定台127包括一固定圆柱部和一固定连接部，所述固定连接部一体连接于所述端面冷却流道120 的外壁，并且所述固定圆柱部和所述端面冷却流道120的内壁之间存在间隙，其中所述固定圆柱部的中心开设有通孔，当所述定子安装于所述定子槽上后，螺栓穿过通孔螺接所述定子，以使所述定子固定于所述底板111上。
46.所述扰流组128用于实现紊流，以提升冷却介质的流速，增加冷却介质与定子的接触面积，提升热传度效果。
47.具体地，每组所述扰流组件128包括至少一内扰流台1281、至少一中扰流台1282和至少一外扰流台1283，所述内扰流台1281和所述外扰流台1283依次错开分别连接所述端面冷却流道120的内壁和外壁，所述内扰流台1281和所述外扰流台1283之间设置一中扰流台1282，所述中扰流台1282分别至所述端面冷却流道120的内壁和外壁之间均存在间隙。
48.如图3所示，所述外置式定子冷却结构100还包括一端盖170，所述端盖 170固定于所述底板111背离所述定子槽的外端面上，以封闭所述冷却通道，由于所述冷却通道外置于所述底板的外端面上，以便于所述端盖170与所述底壳 110的装配，同时防止冷却介质泄露。如图1所示，所述底板111背离外侧板 112的一侧上开设有紧固件螺接的多个外固定孔1291和多个内固定孔1292，以将所述端盖通过紧固件固定于所述底板111上。
49.继续参考图3，所述外置式定子冷却结构100还包括一密封件160，所述密封件160位于所述端盖170和所述底板111之间，以增强所述端盖170和所述底壳110之间的密封性进一步防止泄露。其中所述密封件160可为环形密封垫等。
50.所述壳体110，及布置于所述壳体110上的所述端面冷却流道120和所述圆周冷却流道130，可一体铸造成型，不仅使得成型工艺简单，成本品率高，还有效降低批量生产成本。
51.综上所述，所述圆周冷却流道130以背离所述定子槽的方式外置于所述底板111的外端面上，以使所述圆周冷却流道130内的冷却介质和安装在所述定子槽内的定子完全隔离，避免冷却介质泄漏导致定子绝缘的问题。并且由于所述圆周冷却流道130外置于所述底板111的外端面上，便于对其维护和制造，降低了加工难度和成本，能够实现产品的一致性，从而提高成品率。另外所述圆周冷却流道130延伸至所述外侧板112内部，增加其在所述壳体110上的面积，有效提升对定子的冷却效果。通过所述端面冷却流道120和所述圆周冷却流道 130结合，有效提升对定子的冷却效果。所述定子固定台127用于通过紧固件，以将所述定子固定在定子槽内，所述扰流组件128对冷却介质进行紊流，来提升冷却性能，同时提升固定效果。
52.本实用新型还提供了一种轴向磁场电机，所述轴向磁场电机包括两个上述实施例的外置式定子冷却结构100；
53.所述轴向磁场电机还包括两定子和一转子，两所述外置式定子冷却结构100 以所述定子槽相对的方式抵接，以使两所述定子和所述转子位于两所述外置式定子冷却结构100之间，并且每一所述外置式定子冷却结构100的定子槽内均布置一所述定子，且抵接于所述底板111上，以使所述转子气隙地保持在两个所述定子之间。
54.由于所述轴向磁场电机采用了上述实施例的外置式定子冷却结构100，所述轴向磁场电机由所述外置式定子冷却结构100带来的有益效果参考上述实施例。
55.其中两个所述外置式定子冷却结构100的外侧板112对齐抵接，并通过紧固件连结，以使两个所述外置式定子冷却结构100固定。具体地，所述紧固件的数量为多个，且沿着电机周缘布置，并且每一所述紧固件沿着所述电机轴向拉结两个所述外置式定子冷却结构100。
56.在一个实施例中，两个所述外置式定子冷却结构100上的圆周冷却流道130 连通，以实现两者的串联。
57.在另一个实施例中，两个所述外置式定子冷却结构100上的圆周冷却流道 130阻
隔，以实现两者的并联，即两个所述外置式定子冷却结构100的均独立流向。
58.以上所述的实施例仅用于说明本实用新型的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本实用新型的专利采用范围，即凡依本实用新型所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本实用新型的专利范围内。