CN105024468A - 一种具有水冷结构的轴向磁通电机铁芯装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有水冷结构的轴向磁通电机铁芯装置，该装置包括分段加工的定子铁芯、铁芯固定块、S形弹簧片、冷却水管压板、冷却水管；铁芯前端部开有槽沟，槽沟开口一侧与所述铁芯固定块卡合连接；冷却水管贯通于所述槽沟，与槽沟另一侧紧密贴合；冷却水管压板一侧与冷却水管外壁紧密贴合，另一侧面为平面，与S形弹簧片接触；S形弹簧片固定于冷却水管压板和铁芯固定块之间，常态处于压缩状态，弹簧力压缩冷却水管压板。按照本发明，解决了目前轴向磁通电机定子铁芯冷却困难、结构复杂、加工困难和成本高等问题，同时该结构具有很好的安装扩展性能，能满足大功率轴向磁通电机的安装和冷却的要求。

Description

一种具有水冷结构的轴向磁通电机铁芯装置

技术领域

本发明属于轴向磁通电机领域，更具体地，涉及一种具有水冷结构的轴向磁通电机铁芯装置。

背景技术

现有的轴向磁通电机铁芯的加工采用“冲”、“卷”的方式，利用伺服设备控制槽距，在硅钢片上冲槽，然后卷成盘式结构。例如专利申请号为CN200810041184.0的专利文献公开了一种盘式电机定子铁芯的制造方法，该方法是将带形电工钢加工成一定宽度的电工钢卷带，安装在冲槽卷绕机床的放带盘上，放带盘将电工钢卷带定时送进送料台，由送料台将电工钢卷带送入冲压模冲出槽形，冲完槽形后的电工钢卷带在收卷盘上卷绕成铁芯盘，以上加工方法在单层卷带上单个冲槽，然后再卷绕起来，加工速度较慢，且卷绕成型后加工面光滑度差、毛刺多。专利申请号为CN200920117995.4的专利文献公开了一种大直径盘式电机铁芯自动加工设备，包括进料机构、冲槽机构和卷绕机构，进料机构首先对硅钢带进行矫平，并使用高精度伺服***将冲槽与卷绕过程同步，可以极大地降低卷绕误差。但是上述涉及的冲卷设备结构复杂，加工速度较慢，并且轴向磁通铁芯直径增大时，需要另外加工不同的卷绕工装，若直径在2米以上，硅钢带的给料机构和卷绕机构的精度难以控制，同时加工平面光滑度差，不利于集成冷却管道，因此阻碍了轴向磁通电机的推广。

发明内容

针对现有技术的缺陷，为解决现有轴向磁通铁芯冷却问题，同时方便于集中式绕组的安装，本专利提出一种具有水冷结构的轴向磁通电机铁芯装置。

该铁芯装置包括铁芯固定块、S形弹簧片、冷却水管压板、冷却水管以及铁芯，所述铁芯前端部开有槽沟，所述槽沟开口一侧与所述铁芯固定块卡合连接；所述冷却水管贯通于所述槽沟，与所述槽沟另一侧紧密贴合；所述冷却水管压板一侧面与所述冷却水管外壁紧密贴合，另一侧面为平面，与所述S形弹簧片接触；所述S形弹簧片固定于所述冷却水管压板和所述铁芯固定块之间，常态处于压缩状态，弹簧力压缩固定冷却水管压板；

所述铁芯采用多个轴向定子叠片叠加组成，所述定子叠片具有通孔，用于定子叠片的叠加固定；所述定子叠片还具有另外一个通孔，叠片上的该通孔叠加后组成为铁芯装置的槽沟；

所述铁芯装置还包括位于铁芯装置上侧的内部绝缘端盖和下侧外部绝缘端盖，用于所述铁芯装置的集成安装；

所述定子叠片上还具有定位孔，用于所述内部绝缘端盖和外部绝缘端盖的固定定位；

进一步地，所述槽沟为燕尾型的，所述铁芯固定装置为燕尾型榫头；

进一步地，所述冷却水管采用铜管制成，所述冷却水管压板的一端开有与铜管相同半径的弧形槽口，和冷却水管以圆弧面接触；

进一步地，所述S形弹簧片采用弹簧钢制成；

进一步地，所述内外部绝缘端盖采用绝缘不导磁材料制成，与铁芯装置接触的一侧为平面，另一侧为弧面；

进一步地，所述平面侧设计有定位凸台，用于安装时的定位。

总而言之，本发明所采用的轴向磁通电机铁芯水冷总体结构设计具有简单可靠、加工容易、制造成本低和冷却效果好等优点，解决了目前轴向磁通电机定子铁芯冷却困难、结构复杂、加工困难和成本高等问题，同时该结构具有很好的安装扩展性能，能满足大功率轴向磁通电机的安装和冷却的要求。

附图说明

图1为按照本发明的具有水冷结构的轴向磁通电机铁芯的总体结构示意图；

图2为铁芯定子叠片的结构示意图；

图3为铁芯的整体结构示意图；

图4a为开有螺纹孔的铁芯固定装置的结构示意图；

图4b为不开有螺纹孔的铁芯固定装置的结构示意图；

图5a为冷却水管的结构示意图；

图5b为冷却水管压板的结构示意图；

图6为S形弹簧片的结构示意图；

图7a为内外部绝缘端盖的结构示意图；

图7b为内外部绝缘端盖的结构示意图。

其中：

1—铁芯固定块；2—S形弹簧片；3—冷却水管压板；4—冷却水管；5—内部绝缘端盖；6—铁芯；7—外部绝缘端盖；8、10—通孔；9—定位孔；11—槽口；12—定位凸台；13—槽沟

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

图1按照本发明的具有水冷结构的轴向磁通电机铁芯的总体结构示意图。如图1所示，该铁芯包括铁芯固定块1、S形弹簧片2、冷却水管压板3、冷却水管4、内部绝缘端盖5、铁芯6和外部绝缘端盖7，铁芯6上开有特定形状的槽沟13，槽沟13一侧设计为燕尾形，与燕尾形铁芯固定块1连接；另一侧设计为圆弧形，冷却水管4贯通于槽口弧形侧，与铁芯6紧密贴合。冷却水管压板3一端设计为弧形接触面，与冷却水管4外壁紧密贴合，另一端面设计为平面，与S形弹簧2接触。S形弹簧2固定于冷却水管压板3和铁芯固定块1之间，常态处于压缩状态，弹簧力压缩冷却水管压板，增大冷却水管与压板和铁芯之间的压力，利用摩擦力固定冷却水管，防止运行过程中，冷却水管的窜动，减弱振动和噪声。

铁芯定子叠片的结构组成具体如图2所示，铁芯采用轴向叠片组成，每个叠片上开有相应的孔和槽，定子叠片如图2所示，其作用如下：通孔8和通孔10，可用螺栓紧固硅钢片；定位孔9，用于内部绝缘端盖和外部绝缘端盖的定位；槽口11用于叠加后形成铁芯装置的槽沟13安放冷却水管4和固定铁芯固定块1。

由于铁芯沿着定子固定盘表面圆周分布，所以铁芯的形状也应该成径向分布，如图3所示，这样使得最后成型的每一片组成硅钢片大小不同，本专利采用两种加工方法来制造这样的铁芯：方法一是将硅钢片的大小做成一样，叠成铁芯后在整体进行铣销加工，使铁芯整体最后一次成型；方法二是将硅钢片大小做成不一样，按照实际成型尺寸计算相应半径位置的硅钢片大小尺寸，以此为标准加工硅钢片，最后将不同大小的硅钢片按相应规律叠成铁芯，铁芯也可以采用复合软磁材料（SMC）压制而成。

铁芯固定装置为燕尾型榫头，根据固定方式可有两种结构形式：第一种为开有螺纹孔的榫头，铁芯固定装置与定子固定盘通过螺栓固定，如图4(a）所示；第二种为不开螺纹孔的榫头，铁芯固定装置与定子固定盘焊接固定，如图4(b)所示。使用开有螺纹孔的榫头是，铁芯组件通过螺钉固定在机壳；使用不开螺纹孔的榫头时，榫头焊接在机壳上或者机壳铸造时加工。

冷却水管的材料采用铜管制成，如图5（a）所示，铜延展性能好，易加工，同时铜的导热特性优良冷却效果好。冷却水管压板，一端开有与铜管相同半径的弧形槽口，如图5（b）所示，可以和冷却水管以圆弧面接触，接触面积大，施加一定的压力，即可利用接触面之间的摩擦力来固定水管，防止水管沿水管轴向上下窜动，防止水管的振动和噪声。

S形弹簧片2材料用弹簧钢，具有很好的韧性，利用薄钢片，制成S形（也称波浪形）弹簧片，如图6所示。S形弹簧片，通过对S表面施加一定的挤压力，弹簧片产生弹性变形，这样就产生弹性回力，这样就可以用来紧固机械部件。

内外部绝缘端盖5、7采用绝缘不导磁材料制成，平面侧设计有定位凸台12，在安装时用于定位，能够使安装简便而且更为精准，另一侧设计为弧形，能够使线圈在此缠绕时平滑过渡，减小折弯应力。内外绝缘端盖设计一致，只是大小不同，图7(a)(b)展示的是内绝缘块。其中内部绝缘端盖放置在铁芯小端面处，外部绝缘端盖放置在铁芯的大端面处，最后经绕组缠绕成为一个整体。内外端绝缘盖亦可以由其他形状的材料代替。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有水冷结构的轴向磁通电机铁芯装置，其特征在于：该铁芯装置包括铁芯固定块(1)、S形弹簧片(2)、冷却水管压板(3)、冷却水管(4)以及铁芯(6)，所述铁芯(6)前端部开有槽沟(13)，所述槽沟(13)开口一侧与所述铁芯固定块(1)卡合连接；所述冷却水管(4)贯通于所述槽沟(13)，与所述槽沟(13)另一侧紧密贴合；所述冷却水管压板(3)一侧面与所述冷却水管(4)外壁紧密贴合，另一侧面为平面，与所述S形弹簧片(2)接触；所述S形弹簧片(2)固定于所述冷却水管压板(3)和所述铁芯固定块(1)之间，常态处于压缩状态，弹簧力压缩冷却水管压板(3)从而固定冷却水管(4)。

2.如权利要求1所述的具有水冷结构的轴向磁通电机铁芯装置，其特征在于，所述铁芯（6）采用多个轴向定子叠片叠加组成，各个定子叠片具有通孔(8)、(10)，用于定子叠片的叠加固定；所述定子叠片还具有槽口(11)，叠片上的槽口(11)叠加后组成为所述槽沟(13)。

3.如权利要求2所述的具有水冷结构的轴向磁通电机铁芯装置，其特征在于，该铁芯装置还包括位于所述铁芯装置上侧的内部绝缘端盖(5)和下侧的外部绝缘端盖(7)，用于所述铁芯装置的集成安装。

4.如权利要求3所述的具有水冷结构的轴向磁通电机铁芯装置，其特征在于，各个定子叠片上还具有定位孔(9)，用于所述内部绝缘端盖(5)和外部绝缘端盖(7)的固定定位。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的具有水冷结构的轴向磁通电机铁芯装置，其特征在于，所述冷却水管压板(3)的一端面开有与冷却水管(4)相同半径的弧形槽口，和冷却水管以圆弧面紧密接触。

6.如权利要求1-4中任意一项所述的具有水冷结构的轴向磁通电机铁芯装置，其特征在于，所述槽口(13)为燕尾型，所述铁芯固定块（1）为燕尾型榫头。

7.如权利要求1-4中任意一项所述的具有水冷结构的轴向磁通电机铁芯装置，其特征在于，所述S形弹簧片采用弹簧钢制成。

8.如权利要求3或4中所述的具有水冷结构的轴向磁通电机铁芯装置，其特征在于，所述内外部绝缘端盖（5）（7）采用绝缘不导磁材料制成，与所述铁芯装置接触的一侧面为平面，另一侧面为弧面。