[發(fā)明專利]一種具有混合冷卻結(jié)構(gòu)的軸向永磁輔助徑向磁阻高速電機(jī)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710591391.2
• 申請(qǐng)日: 2017-07-19
• 公開（公告）號(hào): CN107147260A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉愛(ài)民;任達(dá);婁家川;孫鵬;高智超;李家堯;李博;韋有帥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K16/00
• 分類號(hào): H02K16/00;H02K1/14;H02K1/20;H02K9/197;H02K1/32;H02K9/06;H02K5/20;H02K1/27
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司21109
• 代理人: 梁焱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有混合冷卻結(jié)構(gòu)的軸向永磁輔助徑向磁阻高速電機(jī)。

背景技術(shù)

目前，新型高速電機(jī)已成為高效節(jié)能電機(jī)的一個(gè)重要發(fā)展方向。現(xiàn)有高速電機(jī)由于其冷卻結(jié)構(gòu)所限，采用自帶風(fēng)扇冷卻方式(轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)風(fēng)扇將冷卻風(fēng)吹向機(jī)殼和端蓋外表面的散熱筋，接著電機(jī)內(nèi)部的熱量會(huì)被散熱筋帶走)，但此種冷卻方式無(wú)法將電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的熱量充分帶走，由此導(dǎo)致高速電機(jī)冷卻性能差、適用范圍有限。且高速電機(jī)旋轉(zhuǎn)流體場(chǎng)分布較為復(fù)雜，電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子溫升問(wèn)題成為直接影響電機(jī)能否長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的制約因素。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有混合冷卻結(jié)構(gòu)的軸向永磁輔助徑向磁阻高速電機(jī)，能夠在一定條件下降低電樞電流，以提高電機(jī)運(yùn)行效率，改善其性能指標(biāo)。同時(shí)通過(guò)風(fēng)冷轉(zhuǎn)子和水冷定子相結(jié)合的冷卻結(jié)構(gòu)，有效使電機(jī)定轉(zhuǎn)子溫度降低，避免高速工況下電機(jī)散熱困難的問(wèn)題，，從而保證電機(jī)長(zhǎng)期安全穩(wěn)定的運(yùn)行，有效延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種具有混合冷卻結(jié)構(gòu)的軸向永磁輔助徑向磁阻高速電機(jī)，包括機(jī)殼、前端蓋、后端蓋、轉(zhuǎn)子和定子；

定子為雙組凸極定子，包括前端定子鐵芯及其繞組、后端定子鐵芯及其繞組；前端定子鐵芯固定設(shè)于前端蓋一側(cè)的機(jī)殼內(nèi)壁上，后端定子鐵芯固定設(shè)于后端蓋一側(cè)的機(jī)殼內(nèi)壁上，兩端定子鐵芯上均勻分布6個(gè)凸極，定子繞組集中纏繞于定子鐵芯上；相鄰定子鐵芯凸極之間的定子槽作為定子軸向冷卻風(fēng)道，為定子風(fēng)冷區(qū)；定子軛背部與機(jī)殼之間設(shè)有定子環(huán)軛背部螺旋式水冷通道，作為定子水冷區(qū)，定子環(huán)軛背部螺旋式水冷通道環(huán)繞于定子鐵芯的軛背部，并緊貼或嵌入定子鐵芯的軛背部；定子風(fēng)冷方向和定子水冷方向互相垂直；

轉(zhuǎn)子為復(fù)合結(jié)構(gòu)，設(shè)于定子內(nèi)側(cè)，包括轉(zhuǎn)軸、導(dǎo)磁材料、永磁體、永磁體保護(hù)套和雙組轉(zhuǎn)子鐵芯；轉(zhuǎn)軸與機(jī)殼同軸設(shè)置，導(dǎo)磁材料包裹于轉(zhuǎn)軸外側(cè)面；永磁體為軸向環(huán)套式永磁體，嵌入導(dǎo)磁材料中央，用于輔助勵(lì)磁，永磁體外部套有永磁體保護(hù)套；雙組轉(zhuǎn)子鐵芯與轉(zhuǎn)軸同軸旋轉(zhuǎn)，包括前端轉(zhuǎn)子鐵芯和后端轉(zhuǎn)子鐵芯，分別固定裝配于導(dǎo)磁材料前后兩端的外側(cè)面，并分別與前端定子鐵芯和后端定子鐵芯同心設(shè)置，定、轉(zhuǎn)子鐵芯之間設(shè)有氣隙；兩端轉(zhuǎn)子鐵芯上均勻分布4個(gè)凸極；前端轉(zhuǎn)子鐵芯的前面和后端轉(zhuǎn)子鐵芯的后面分別固定設(shè)有轉(zhuǎn)子自冷式風(fēng)扇前扇葉和轉(zhuǎn)子自冷式風(fēng)扇后扇葉；相鄰轉(zhuǎn)子鐵芯凸極之間的轉(zhuǎn)子槽作為轉(zhuǎn)子軸向冷卻風(fēng)道；

雙組定轉(zhuǎn)子的內(nèi)端壁之間形成第一冷卻腔，雙組定轉(zhuǎn)子外端壁與前后端蓋內(nèi)端壁之間形成第二冷卻腔和第三冷卻腔，定轉(zhuǎn)子間氣隙及定轉(zhuǎn)子軸向冷卻風(fēng)道將第一冷卻腔與第二冷卻腔、第三冷卻腔連通；

所述機(jī)殼采用導(dǎo)磁材料，機(jī)殼中間開設(shè)有進(jìn)風(fēng)口、進(jìn)水管開口和出水管開口；機(jī)殼內(nèi)壁中央連接有與進(jìn)風(fēng)口相通的周向圓環(huán)形導(dǎo)風(fēng)通道，周向圓環(huán)形導(dǎo)風(fēng)通道的軸向兩側(cè)面上等間距開有若干突出的冷卻孔，冷卻孔將周向圓環(huán)形導(dǎo)風(fēng)通道與第一冷卻腔連通；機(jī)殼中間開設(shè)的進(jìn)水管開口、出水管開口分別連接定子環(huán)軛背部螺旋式水冷通道的進(jìn)水口和出水口；

所述前端蓋和后端蓋上均設(shè)有若干排風(fēng)孔，排風(fēng)孔將第二冷卻腔、第三冷卻腔與外部空氣相連通。

進(jìn)一步地，所述定子環(huán)軛背部螺旋式水冷通道為螺旋式水道管，由一整根水道管沿定子軛背部環(huán)繞而成，螺旋式水道管的進(jìn)水口與機(jī)殼上的進(jìn)水管開口連通，螺旋式水道管的出水口與機(jī)殼上的出水管開口連通；環(huán)繞定子軛背部的相鄰水道管的間距相同。

進(jìn)一步地，定子環(huán)軛背部的螺旋式水道管由導(dǎo)熱率高而磁導(dǎo)率低的材料制作而成；螺旋式水道管的管道寬度為6mm，管道高度為4mm，環(huán)繞定子軛背部的相鄰水道管間距為5～7mm，螺旋式水道管內(nèi)部通有流速為1.5m/s的冷卻水。

進(jìn)一步地，進(jìn)水管開口設(shè)置在機(jī)殼中間的上部，出水管開口設(shè)置在機(jī)殼中間的底部；螺旋式水道管的環(huán)繞方向?yàn)椋瑥倪M(jìn)水管開口經(jīng)由緊貼機(jī)殼內(nèi)側(cè)上部的軸向水道管通向雙組定子鐵芯軛背上端靠近端蓋的一側(cè)，流經(jīng)螺旋式水道管后到雙組定子鐵芯軛背下端內(nèi)側(cè)，再通過(guò)機(jī)殼內(nèi)側(cè)底部軸向水道管匯集到機(jī)殼中間底部的出水管開口。

進(jìn)一步地，所述機(jī)殼內(nèi)壁周向圓環(huán)形導(dǎo)風(fēng)通道的冷卻孔開孔數(shù)量與前端蓋、后端蓋開設(shè)排風(fēng)孔的總數(shù)量相同，冷卻孔尺寸略小于排風(fēng)孔。

進(jìn)一步地，前端蓋和后端蓋上的排風(fēng)孔分別向第二冷卻腔和第三冷卻腔內(nèi)延伸并連接有一段開口向上的排風(fēng)管，使排風(fēng)孔和排風(fēng)管連接后的形狀為橫向放置的L型。