一种具有混合冷却结构的轴向永磁辅助径向磁阻高速电机制造技术

本发明专利技术提供一种具有混合冷却结构的轴向永磁辅助径向磁阻高速电机，涉及电机技术领域。该电机在双组6/4极开关磁阻电机结构的基础上设置了风冷和水冷结构，包括机壳、前端盖、后端盖、转子和定子，定子和转子的齿间槽构成冷却风道，端盖上设有排风孔，机壳上设置冷却风进风口、冷却水的进水管开口和出水管开口、周向圆环形导风通道，定子环轭背部设置螺旋式水道管，转子两端设置自冷式风扇。本发明专利技术通过风冷转子和水冷定子相结合的冷却结构，水冷与风冷作用方向相反，冷却区域互补，有效使电机定转子温度降低，避免高速工况下电机散热困难的问题，从而保证电机长期安全稳定的运行，有效延长电机的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种具有混合冷却结构的轴向永磁辅助径向磁阻高速电机
本专利技术涉及电机
，尤其涉及一种具有混合冷却结构的轴向永磁辅助径向磁阻高速电机。
技术介绍
目前，新型高速电机已成为高效节能电机的一个重要发展方向。现有高速电机由于其冷却结构所限，采用自带风扇冷却方式(转轴带动风扇将冷却风吹向机壳和端盖外表面的散热筋，接着电机内部的热量会被散热筋带走)，但此种冷却方式无法将电机内部产生的热量充分带走，由此导致高速电机冷却性能差、适用范围有限。且高速电机旋转流体场分布较为复杂，电机转子和定子温升问题成为直接影响电机能否长期稳定运行的制约因素。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种具有混合冷却结构的轴向永磁辅助径向磁阻高速电机，能够在一定条件下降低电枢电流，以提高电机运行效率，改善其性能指标。同时通过风冷转子和水冷定子相结合的冷却结构，有效使电机定转子温度降低，避免高速工况下电机散热困难的问题，，从而保证电机长期安全稳定的运行，有效延长电机的使用寿命。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种具有混合冷却结构的轴向永磁辅助径向磁阻高速电机，包括机壳、前端盖、后端盖、转子和定子；定子为双组凸极定子，包括前端定子铁芯及其绕组、后端定子铁芯及其绕组；前端定子铁芯固定设于前端盖一侧的机壳内壁上，后端定子铁芯固定设于后端盖一侧的机壳内壁上，两端定子铁芯上均匀分布6个凸极，定子绕组集中缠绕于定子铁芯上；相邻定子铁芯凸极之间的定子槽作为定子轴向冷却风道，为定子风冷区；定子轭背部与机壳之间设有定子环轭背部螺旋式水冷通道，作为定子水冷区，定子环轭背部螺旋式水冷通道环绕于定子铁芯的轭背部，并紧贴或嵌入定子铁芯的轭背部；定子风冷方向和定子水冷方向互相垂直；转子为复合结构，设于定子内侧，包括转轴、导磁材料、永磁体、永磁体保护套和双组转子铁芯；转轴与机壳同轴设置，导磁材料包裹于转轴外侧面；永磁体为轴向环套式永磁体，嵌入导磁材料中央，用于辅助励磁，永磁体外部套有永磁体保护套；双组转子铁芯与转轴同轴旋转，包括前端转子铁芯和后端转子铁芯，分别固定装配于导磁材料前后两端的外侧面，并分别与前端定子铁芯和后端定子铁芯同心设置，定、转子铁芯之间设有气隙；两端转子铁芯上均匀分布4个凸极；前端转子铁芯的前面和后端转子铁芯的后面分别固定设有转子自冷式风扇前扇叶和转子自冷式风扇后扇叶；相邻转子铁芯凸极之间的转子槽作为转子轴向冷却风道；双组定转子的内端壁之间形成第一冷却腔，双组定转子外端壁与前后端盖内端壁之间形成第二冷却腔和第三冷却腔，定转子间气隙及定转子轴向冷却风道将第一冷却腔与第二冷却腔、第三冷却腔连通；所述机壳采用导磁材料，机壳中间开设有进风口、进水管开口和出水管开口；机壳内壁中央连接有与进风口相通的周向圆环形导风通道，周向圆环形导风通道的轴向两侧面上等间距开有若干突出的冷却孔，冷却孔将周向圆环形导风通道与第一冷却腔连通；机壳中间开设的进水管开口、出水管开口分别连接定子环轭背部螺旋式水冷通道的进水口和出水口；所述前端盖和后端盖上均设有若干排风孔，排风孔将第二冷却腔、第三冷却腔与外部空气相连通。进一步地，所述定子环轭背部螺旋式水冷通道为螺旋式水道管，由一整根水道管沿定子轭背部环绕而成，螺旋式水道管的进水口与机壳上的进水管开口连通，螺旋式水道管的出水口与机壳上的出水管开口连通；环绕定子轭背部的相邻水道管的间距相同。进一步地，定子环轭背部的螺旋式水道管由导热率高而磁导率低的材料制作而成；螺旋式水道管的管道宽度为6mm，管道高度为4mm，环绕定子轭背部的相邻水道管间距为5～7mm，螺旋式水道管内部通有流速为1.5m/s的冷却水。进一步地，进水管开口设置在机壳中间的上部，出水管开口设置在机壳中间的底部；螺旋式水道管的环绕方向为，从进水管开口经由紧贴机壳内侧上部的轴向水道管通向双组定子铁芯轭背上端靠近端盖的一侧，流经螺旋式水道管后到双组定子铁芯轭背下端内侧，再通过机壳内侧底部轴向水道管汇集到机壳中间底部的出水管开口。进一步地，所述机壳内壁周向圆环形导风通道的冷却孔开孔数量与前端盖、后端盖开设排风孔的总数量相同，冷却孔尺寸略小于排风孔。进一步地，前端盖和后端盖上的排风孔分别向第二冷却腔和第三冷却腔内延伸并连接有一段开口向上的排风管，使排风孔和排风管连接后的形状为横向放置的L型。进一步地，转子自冷式风扇前扇叶和后扇叶的叶片半径高于转子铁芯凸极的半径，且低于定子铁芯轭背的半径。进一步地，定子铁芯采用硅钢片叠压而成。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术提供的一种具有混合冷却结构的轴向永磁辅助径向磁阻高速电机，采用永磁体辅助励磁结构，永磁体在磁路中励磁作用的加入间接减少定子励磁电流消耗，有效减小定子绕组的铜耗；机壳内壁周向圆环形导风通道开有供冷却风进入第一冷却腔的等间距冷却孔，冷却风进入导风通道并轴向均匀为双组定转子提供冷却风，电机定转子散热更均匀；机壳中间开有供冷却空气进入的进风口，通过冷却孔进入第一冷却腔；冷却风经第一冷却腔同时流入两侧定转子气隙及冷却风道，冷却双组转子外部、定子齿部以及气隙；电机转动后被加热的空气再由转子自冷式风扇叶片带动，最终由前后端盖上的排风孔排出，兼顾双组定转子散热的同时并使电机内部热量更充分的排出。本专利技术所采用的风冷结构为电机中间进风，两端出风，由中间向两边扩散的散热方式，而水冷结构则是由定子靠近端盖的两端水道进水口进入冷却液，通过螺旋式水道管向双组定子内侧方向冷却定子轭部，最终汇集到机壳底部中间位置，即从两端向中间扩散的散热方式。风冷与水冷分别从反方向冷却电机内部与外部，有效地增强了电机定转子的散热能力，定子区域和转子区域的最高温度明显地降低，能保证电机长期安全稳定的运行，有效延长电机的使用寿命。附图说明图1为本专利技术实施例提供的具有混合冷却结构的轴向永磁辅助径向磁阻高速电机轴向切面结构示意图；图2为专利技术实施例提供的前端定转子端面结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的机壳内部的电机部结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的定子轭背部的螺旋式水道管的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的转子自冷式风扇前扇叶或后扇叶的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的前端盖及其排风孔的结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的周向圆环形导风通道及其冷却孔的结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的具有混合冷却结构的轴向永磁辅助径向磁阻高速电机的磁路走向示意图。图中：1、机壳；2、前端盖；3、后端盖；4、前端定子铁芯；5、前端定子绕组；6、后端定子铁芯；7、后端定子绕组；8、定子轴向冷却风道；9、螺旋式水道管；10、转轴；11、导磁材料；12、永磁体；13、永磁体保护套；14、前端转子铁芯；15、后端转子铁芯；16、前扇叶；17、后扇叶；18、转子轴向冷却风道；19、第一冷却腔；20、第二冷却腔；21、第三冷却腔；22、前端盖排风孔；23、后端盖排风孔；24、冷却风进风口；25、进水管开口；26、出水管开口；27、周向圆环形导风通道；28、冷却孔。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。一种具有混合冷却结构的轴向永磁辅助径向磁阻高速电机，如图1所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有混合冷却结构的轴向永磁辅助径向磁阻高速电机，其特征在于：包括机壳、前端盖、后端盖、转子和定子；定子为双组凸极定子，包括前端定子铁芯及其绕组、后端定子铁芯及其绕组；前端定子铁芯固定设于前端盖一侧的机壳内壁上，后端定子铁芯固定设于后端盖一侧的机壳内壁上，两端定子铁芯上均匀分布6个凸极，定子绕组集中缠绕于定子铁芯上；相邻定子铁芯凸极之间的定子槽作为定子轴向冷却风道，为定子风冷区；定子轭背部与机壳之间设有定子环轭背部螺旋式水冷通道，作为定子水冷区，定子环轭背部螺旋式水冷通道环绕于定子铁芯的轭背部，并紧贴或嵌入定子铁芯的轭背部；定子风冷方向和定子水冷方向互相垂直；转子为复合结构，设于定子内侧，包括转轴、导磁材料、永磁体、永磁体保护套和双组转子铁芯；转轴与机壳同轴设置，导磁材料包裹于转轴外侧面；永磁体为轴向环套式永磁体，嵌入导磁材料中央，用于辅助励磁，永磁体外部套有永磁体保护套；双组转子铁芯与转轴同轴旋转，包括前端转子铁芯和后端转子铁芯，分别固定装配于导磁材料前后两端的外侧面，并分别与前端定子铁芯和后端定子铁芯同心设置，定、转子铁芯之间设有气隙；两端转子铁芯上均匀分布4个凸极；前端转子铁芯的前面和后端转子铁芯的后面分别固定设有转子自冷式风扇前扇叶和转子自冷式风扇后扇叶；相邻转子铁芯凸极之间的转子槽作为转子轴向冷却风道；双组定转子的内端壁之间形成第一冷却腔，双组定转子外端壁与前后端盖内端壁之间形成第二冷却腔和第三冷却腔，定转子间气隙及定转子轴向冷却风道将第一冷却腔与第二冷却腔、第三冷却腔连通；所述机壳采用导磁材料，机壳中间开设有进风口、进水管开口和出水管开口；机壳内壁中央连接有与进风口相通的周向圆环形导风通道，周向圆环形导风通道的轴向两侧面上等间距开有若干突出的冷却孔，冷却孔将周向圆环形导风通道与第一冷却腔连通；机壳中间开设的进水管开口、出水管开口分别连接定子环轭背部螺旋式水冷通道的进水口和出水口；所述前端盖和后端盖上均设有若干排风孔，排风孔将第二冷却腔、第三冷却腔与外部空气相连通。...

【技术特征摘要】
1.一种具有混合冷却结构的轴向永磁辅助径向磁阻高速电机，其特征在于：包括机壳、前端盖、后端盖、转子和定子；定子为双组凸极定子，包括前端定子铁芯及其绕组、后端定子铁芯及其绕组；前端定子铁芯固定设于前端盖一侧的机壳内壁上，后端定子铁芯固定设于后端盖一侧的机壳内壁上，两端定子铁芯上均匀分布6个凸极，定子绕组集中缠绕于定子铁芯上；相邻定子铁芯凸极之间的定子槽作为定子轴向冷却风道，为定子风冷区；定子轭背部与机壳之间设有定子环轭背部螺旋式水冷通道，作为定子水冷区，定子环轭背部螺旋式水冷通道环绕于定子铁芯的轭背部，并紧贴或嵌入定子铁芯的轭背部；定子风冷方向和定子水冷方向互相垂直；转子为复合结构，设于定子内侧，包括转轴、导磁材料、永磁体、永磁体保护套和双组转子铁芯；转轴与机壳同轴设置，导磁材料包裹于转轴外侧面；永磁体为轴向环套式永磁体，嵌入导磁材料中央，用于辅助励磁，永磁体外部套有永磁体保护套；双组转子铁芯与转轴同轴旋转，包括前端转子铁芯和后端转子铁芯，分别固定装配于导磁材料前后两端的外侧面，并分别与前端定子铁芯和后端定子铁芯同心设置，定、转子铁芯之间设有气隙；两端转子铁芯上均匀分布4个凸极；前端转子铁芯的前面和后端转子铁芯的后面分别固定设有转子自冷式风扇前扇叶和转子自冷式风扇后扇叶；相邻转子铁芯凸极之间的转子槽作为转子轴向冷却风道；双组定转子的内端壁之间形成第一冷却腔，双组定转子外端壁与前后端盖内端壁之间形成第二冷却腔和第三冷却腔，定转子间气隙及定转子轴向冷却风道将第一冷却腔与第二冷却腔、第三冷却腔连通；所述机壳采用导磁材料，机壳中间开设有进风口、进水管开口和出水管开口；机壳内壁中央连接有与进风口相通的周向圆环形导风通道，周向圆环形导风通道的轴向两侧面上等间距开有若干突出的冷却孔，冷却孔将周向圆环形导风通道与第一冷却腔连通；机壳中间开设的进水管开口、出水管开口分别连接定子环轭背部螺旋式水冷通道的进水口和出水口；所述前端盖和后端盖上均设有若干排风孔，排风孔将第二冷却腔、第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘爱民，任达，娄家川，孙鹏，高智超，李家尧，李博，韦有帅，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21