CN115498840A - 一种轴向磁通电机直接冷却***及其定子铁心的制造方法 - Google Patents

一种轴向磁通电机直接冷却***及其定子铁心的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种轴向磁通电机直接冷却***及其定子铁心的制造方法，属于电机领域。解决传统电机无法直接对定子铁心和定子绕组进行冷却且散热不均的问题。一种轴向磁通电机直接冷却***，包括机壳外圈、电机定子及绕组总成、机壳内圈和定子夹板总成，机壳外圈和机壳内圈之间设置电机定子及绕组总成，每个定子夹板与对应侧的机壳外圈和机壳内圈均相连；电机定子及绕组总成包括定子铁心和定子齿，每个突起上对应设置一个定子齿，每个定子夹板与相应侧的定子铁心端面、定子铁心上的突起、机壳外圈以及机壳内圈围合而成冷却通道，定子铁心的顶部和底部分别设置与冷却通道相连通的冷却液进口和冷却液出口。它主要用于轴向磁通电机的降温。

Description

一种轴向磁通电机直接冷却***及其定子铁心的制造方法
技术领域
本发明属于电机领域，特别是涉及一种轴向磁通电机直接冷却***及其定子铁心的制造方法。
背景技术
随着新能源汽车技术的快速发展，对于车用驱动电机的性能要求越来越高，性能的增加必然会导致驱动电机体积的增加，但是新能源汽车的轴向空间尺寸十分有限，导致驱动电机的性能和体积的矛盾日益突出；
轴向磁通电机由于采用轴向磁场设计，相较于传统径向磁场电机其轴向尺寸短、转矩密度大、功率密度高、重量轻、效率高且可沿袭径向磁通电机控制方式，更适合于新能源汽车的车用驱动电机；
轴向磁通电机功率密度和转矩密度的提升随之也带来了电机高负荷、高发热等问题，因此解决轴向磁通电机散热冷却问题，成为提高轴向磁通电机可靠性的重要问题之一，因此设计一种直接对定子铁心和定子绕组进行冷却并提高散热均匀性的电机已经成为亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种轴向磁通电机直接冷却***及其定子铁心的制造方法,以解决传统电机无法直接对定子铁心和定子绕组进行冷却且散热不均的问题。
为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种轴向磁通电机直接冷却***，包括机壳外圈、电机定子及绕组总成、机壳内圈和定子夹板总成，所述机壳外圈和机壳内圈之间设置电机定子及绕组总成，所述定子夹板总成包括两个定子夹板，两个所述定子夹板对称设置在电机定子及绕组总成的前后两侧，每个所述定子夹板与对应侧的机壳外圈和机壳内圈均相连；所述电机定子及绕组总成包括定子铁心和定子齿，两组突起对称设置在定子铁心前后两侧，每组突起中的多个突起采用圆周均布的方式设置在对应侧的定子铁心端面上，每个突起上对应设置一个定子齿，两个所述定子夹板设置在定子铁心前后两侧，每个所述定子夹板上圆周均布贯穿设置多个与定子铁心的突起一一对应的定位槽，每个所述突起卡合在相应位置的定位槽内，每个所述定子夹板与相应侧的定子铁心端面、定子铁心上的突起、机壳外圈以及机壳内圈围合而成冷却通道，所述定子铁心的顶部和底部分别设置与冷却通道相连通的冷却液进口和冷却液出口。
更进一步的，所述电机定子及绕组总成还包括定子绕组，所述定子绕组为多个，多个定子绕组一一对应的套接在每个定子齿上。
更进一步的，所述定子绕组为一体化整体绕组。
更进一步的，以任意相邻的两个定子绕组作为起点和终点，每间隔设置的两个定子绕组通过一个汇流排相连。
更进一步的，在起点位置、终点位置和终点前一位置的所述定子绕组上设置引出线。
更进一步的，所述定子夹板为绝缘、绝磁定子夹板。
更进一步的，所述冷却通道包括内圈冷却液连接流道、径向冷却液流道和外圈冷却液连接流道，每个所述内圈冷却液连接流道与对应位置的径向冷却液流道连通，每个所述径向冷却液流道与对应位置的外圈冷却液连接流道连通。
根据本发明的另一个方面，提供一种生产上述定子铁心的方法，包括以下步骤：
S1、在薄硅钢片上冲压去除两侧后进行卷绕；卷绕的同时每间隔1/6倍卷绕周长冲压内圈矩形孔，卷绕一定时间后形成环状体且每同一径向方向的多个重合的内圈矩形孔形成相应的内圈冷却液连接流道；
S2、继续卷绕并在薄硅钢片上每间隔1/24倍卷绕周长冲压等间距的齿和中间矩形孔，卷绕一定时间后每同一径向方向多个重合的齿形成相应的定子齿，每同一径向方向多个重合的中间矩形孔形成相应的径向冷却液流道；
S3、继续卷绕并在薄硅钢片上每间隔1/6倍卷绕周长冲压外圈矩形孔，卷绕一定时间后每同一径向方向重合的外圈矩形孔形成相应位置的外圈冷却液连接流道；
S4、继续卷绕并在薄硅钢片上每间隔1/2倍卷绕周长交替冲压冷却液入口矩形孔和冷却液出口矩形孔，卷绕后多个重合的冷却液入口矩形孔形成冷却液进口，多个重合的冷却液出口矩形孔形成冷却液出口。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过定子夹板与相应侧的定子铁心端面、定子铁心上的突起、机壳外圈以及机壳内圈围合而成冷却通道，通过此冷却通道能够直接对定子铁心和绕组进行冷却，提高散热效率；
2、通过冷却通道直接冷却的方式，减小了电机的体积，节省空间，能够更好的适应新能源汽车的整体设计要求；
3、由于冷却通道中的冷却液在定子齿、机壳内圈和机壳外圈的阻挡下形成不断换向流转的状态，使得每个定子齿都能够得到良好的散热，并使得散热均匀度提高。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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：
图1为本发明所述的一种轴向磁通电机直接冷却***的剖视结构示意图；
图2为本发明所述的电机定子及绕组总成结构示意图；
图3为本发明所述的冷却通道的形状结构示意图；
图4为本发明所述的定子齿的结构示意图；
图5为本发明所述的定子铁心的结构示意图；
图6为本发明所述的定子绕组、汇流排和引出线的连接结构示意图；
图7为本发明所述的定子夹板的结构示意图；
图8为本发明所述的薄硅钢片的结构示意图；
图9为本发明所述的内圈矩形孔的冲压位置结构示意图；
图10为本发明所述的齿和中间矩形孔冲压位置结构示意图；
图11为本发明所述的外圈矩形孔冲压位置结构示意图；
图12为本发明所述的冷却液入口矩形孔和冷却液出口矩形孔的冲压位置结构示意图。
机壳外圈1；电机定子及绕组总成2；定子夹板总成3；机壳内圈4；定子铁心5；定子绕组6；定子齿7；汇流排8；引出线9；定子夹板10；内圈矩形孔35；齿36；中间矩形孔37；外圈矩形孔38；冷却液入口矩形孔39；冷却液出口矩形孔40；冷却液进口41；内圈冷却液连接流道42；径向冷却液流道43；外圈冷却液连接流道44；冷却液出口45。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参见附图说明本实施方式，根据本发明的一个方面，提供一种轴向磁通电机直接冷却***，包括机壳外圈1、电机定子及绕组总成2、机壳内圈4和定子夹板总成3，所述机壳外圈1和机壳内圈4之间设置电机定子及绕组总成2，所述定子夹板总成3包括两个定子夹板10，两个所述定子夹板10对称设置在电机定子及绕组总成2的前后两侧，每个所述定子夹板10与对应侧的机壳外圈1和机壳内圈4均相连；所述电机定子及绕组总成2包括定子铁心5和定子齿7，两组突起对称设置在定子铁心5前后两侧，每组突起中的多个突起采用圆周均布的方式设置在对应侧的定子铁心5端面上，每个突起上对应设置一个定子齿7，两个所述定子夹板10设置在定子铁心5前后两侧，每个所述定子夹板10上圆周均布贯穿设置多个与定子铁心5的突起一一对应的定位槽，每个所述突起卡合在相应位置的定位槽内，每个所述定子夹板10与相应侧的定子铁心5端面、定子铁心5上的突起、机壳外圈1以及机壳内圈4围合而成冷却通道，所述定子铁心5的顶部和底部分别设置与冷却通道相连通的冷却液进口41和冷却液出口45。
在本实施例中，所述电机定子及绕组总成2还包括定子绕组6，所述定子绕组6为多个，多个定子绕组6一一对应的套接在每个定子齿7上。
在本实施例中，所述定子绕组6为一体化整体绕组。
在本实施例中，以任意相邻的两个定子绕组6作为起点和终点，每间隔设置的两个定子绕组6通过一个汇流排8相连。
在本实施例中，在起点位置、终点位置和终点前一位置的所述定子绕组6上设置引出线9。
在本实施例中，所述定子夹板10为绝缘、绝磁定子夹板，材料具体可选用PEEK材料、PC材料、亚克力材料或电木板。
在本实施例中，所述冷却通道包括内圈冷却液连接流道42、径向冷却液流道43和外圈冷却液连接流道44，每个所述内圈冷却液连接流道42与对应位置的径向冷却液流道43连通，每个所述径向冷却液流道43与对应位置的外圈冷却液连接流道44连通。
根据本发明的另一个方面，提供一种生产上述定子铁心的方法，包括以下步骤：
S1、在薄硅钢片上冲压去除两侧后进行卷绕；卷绕的同时每间隔1/6倍卷绕周长冲压内圈矩形孔35，卷绕一定时间后形成环状体且每同一径向方向的多个重合的内圈矩形孔35形成相应的内圈冷却液连接流道42；
S2、继续卷绕并在薄硅钢片上每间隔1/24倍卷绕周长冲压等间距的齿36和中间矩形孔37，卷绕一定时间后每同一径向方向多个重合的齿36形成相应的定子齿7，每同一径向方向多个重合的中间矩形孔37形成相应的径向冷却液流道43；
S3、继续卷绕并在薄硅钢片上每间隔1/6倍卷绕周长冲压外圈矩形孔38，卷绕一定时间后每同一径向方向重合的外圈矩形孔38形成相应位置的外圈冷却液连接流道44；
S4、继续卷绕并在薄硅钢片上每间隔1/2倍卷绕周长交替冲压冷却液入口矩形孔39和冷却液出口矩形孔40，卷绕后多个重合的冷却液入口矩形孔39形成冷却液进口41，多个重合的冷却液出口矩形孔40形成冷却液出口45。
使用时，冷却液从冷却液进口41进入并通过定子铁心5进行分流，分别进入到定子铁心5前后端面所在的冷却通道内，然后在相应冷却通道内进行流动时，首先会与正对冷却液进口41的定子齿7进行接触然后在此定子齿7处进行分流，在分流的过程中分别向此定子齿7的两侧进行流动，流动过程中遇到相邻的定子齿7以及机壳内圈4后从相应位置的内圈冷却液连接流道42向对应位置的径向冷却液流道43进行流动，从径向冷却液流道43流动到相应位置的外圈冷却液连接流道44后继续向下一位置的径向冷却液流道43进行流动，行走路径呈S形，在不断换向流动重复上述流转过程后最终汇集到冷却液进口41进行排出，整个过程中，由于每个定子夹板10与相应侧的定子铁心5端面、定子铁心5上的突起、机壳外圈1以及机壳内圈4围合而成冷却通道其，其S形往复流转的形态，能够使冷却液在较小的空间内充分的与每一个定子齿7进行充分的接触，从而提高降温效果，并且保证散热降温的均匀性。
以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。

Claims (8)

1.一种轴向磁通电机直接冷却***，其特征在于：包括机壳外圈(1)、电机定子及绕组总成(2)、机壳内圈(4)和定子夹板总成(3)，所述机壳外圈(1)和机壳内圈(4)之间设置电机定子及绕组总成(2)，所述定子夹板总成(3)包括两个定子夹板(10)，两个所述定子夹板(10)对称设置在电机定子及绕组总成(2)的前后两侧，每个所述定子夹板(10)与对应侧的机壳外圈(1)和机壳内圈(4)均相连；所述电机定子及绕组总成(2)包括定子铁心(5)和定子齿(7)，两组突起对称设置在定子铁心(5)前后两侧，每组突起中的多个突起采用圆周均布的方式设置在对应侧的定子铁心(5)端面上，每个突起上对应设置一个定子齿(7)，两个所述定子夹板(10)设置在定子铁心(5)前后两侧，每个所述定子夹板(10)上圆周均布贯穿设置多个与定子铁心(5)的突起一一对应的定位槽，每个所述突起卡合在相应位置的定位槽内，每个所述定子夹板(10)与相应侧的定子铁心(5)端面、定子铁心(5)上的突起、机壳外圈(1)以及机壳内圈(4)围合而成冷却通道，所述定子铁心(5)的顶部和底部分别设置与冷却通道相连通的冷却液进口(41)和冷却液出口(45)。
2.根据权利要求1所述的一种轴向磁通电机直接冷却***，其特征在于：所述电机定子及绕组总成(2)还包括定子绕组(6)，所述定子绕组(6)为多个，多个定子绕组(6)一一对应的套接在每个定子齿(7)上。
3.根据权利要求2所述的一种轴向磁通电机直接冷却***，其特征在于：所述定子绕组(6)为一体化整体绕组。
4.根据权利要求2所述的一种轴向磁通电机直接冷却***，其特征在于：以任意相邻的两个定子绕组(6)作为起点和终点，每间隔设置的两个定子绕组(6)通过一个汇流排(8)相连。
5.根据权利要求4所述的一种轴向磁通电机直接冷却***，其特征在于：在起点位置、终点位置和终点前一位置的所述定子绕组(6)上设置引出线(9)。
6.根据权利要求1所述的一种轴向磁通电机直接冷却***，其特征在于：所述定子夹板(10)为绝缘、绝磁定子夹板。
7.根据权利要求1所述的一种轴向磁通电机直接冷却***，其特征在于：所述冷却通道包括内圈冷却液连接流道(42)、径向冷却液流道(43)和外圈冷却液连接流道(44)，每个所述内圈冷却液连接流道(42)与对应位置的径向冷却液流道(43)连通，每个所述径向冷却液流道(43)与对应位置的外圈冷却液连接流道(44)连通。
8.一种生产权利要求1-7中任一项所述定子铁心的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、在薄硅钢片上冲压去除两侧后进行卷绕；卷绕的同时每间隔1/6倍卷绕周长冲压内圈矩形孔(35)，卷绕一定时间后形成环状体且每同一径向方向的多个重合的内圈矩形孔(35)形成相应的内圈冷却液连接流道(42)；
S2、继续卷绕并在薄硅钢片上每间隔1/24倍卷绕周长冲压等间距的齿(36)和中间矩形孔(37)，卷绕一定时间后每同一径向方向多个重合的齿(36)形成相应的定子齿(7)，每同一径向方向多个重合的中间矩形孔(37)形成相应的径向冷却液流道(43)；
S3、继续卷绕并在薄硅钢片上每间隔1/6倍卷绕周长冲压外圈矩形孔(38)，卷绕一定时间后每同一径向方向重合的外圈矩形孔(38)形成相应位置的外圈冷却液连接流道(44)；
S4、继续卷绕并在薄硅钢片上每间隔1/2倍卷绕周长交替冲压冷却液入口矩形孔(39)和冷却液出口矩形孔(40)，卷绕后多个重合的冷却液入口矩形孔(39)形成冷却液进口(41)，多个重合的冷却液出口矩形孔(40)形成冷却液出口(45)。
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CN115940450A (zh) * 2022-12-27 2023-04-07 沈阳工业大学 一种永磁电机复合定子水冷结构

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