[發明專利]一種帶內置離心風機的自扇冷軸向磁通電機

有效

• 申請號: 202011315225.8
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112383194B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 陳起旭;王群京;李國麗;卞曉林;劉霄
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: H02K9/06
• 分類號: H02K9/06;H02K9/10;H02K1/32;H02K1/16;H02K16/04;H02K5/20;H02K1/2796
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明

本發明提出一種帶內置離心風機的自扇冷軸向磁通電機，采用雙定子/單轉子拓撲，單個轉子位于兩個定子中間。包括驅動端定子、非驅動端定子、轉子、出線盒、旋轉變壓器、驅動端端蓋、非驅動端端蓋以及由內置離心風機構成的冷卻系統。其中非驅動端側的轉子背鐵作為內置離心風機的葉輪前盤、驅動端側的轉子背鐵作為內置離心風機的葉輪后盤、葉片由非驅動端側轉子背鐵的葉片和驅動端側轉子背鐵的葉片組成。內置離心風機、旋轉變壓器轉子以及轉子同軸連接。驅動端端蓋、非驅動端端蓋與機殼通過螺釘連接。旋轉變壓器的定子固定到非驅動端側蓋板上，出線盒則通過螺釘固定到機殼上。從而提高了換熱效率。實現功率密度、扭矩密度的顯著提高。

技術領域

本發明涉及一種應用于應急發電、新能源汽車領域的集成起動/發動機，具體涉及一種帶內置離心風機的自扇冷軸向磁通電機。

背景技術

在應急發電、新能源汽車領域的集成起動/發動機多為徑向磁通的交流永磁同步電動機、直流電機或者交流異步電動機，由于傳統徑向磁通電機軸向安裝尺寸較大，功率密度和效率都偏低，在應急發電領域空間要求嚴格、便攜性、功率密度要求高的場合應用受到限制。

常規的小功率軸向磁通電機，一般采用機座或者兩側端蓋上的翅片散熱，在定子鐵芯與端蓋裝配誤差較大、較大負載或者高轉速工況下，電機產生大量熱量僅僅靠機座翅片或者端蓋翅片來換熱往往不能及時將熱量散帶走，給電機絕緣、溫升帶來極大挑戰。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提出一種帶內置離心風機的自扇冷軸向磁通電機。離心風機位于轉子背鐵內部，負責排風。風路主要包含兩個支路，其中一個風路支路，從非驅動端端蓋與蓋板構成的徑向翅片溝槽進風，經非驅動端端蓋的腰形孔、非驅動端側轉子背鐵的通風孔，經離心風機的葉片，從機殼通風孔流出；另一個風路支路，從驅動端端蓋與蓋板構成的徑向翅片溝槽進風，經驅動端端蓋的腰形孔、驅動端側轉子背鐵的通風孔，經離心風機的葉片，從機殼通風孔流出。采用集成內置離心風扇散熱方案的軸向磁通電機，兩條風路支路提高了定子內外端部繞組、轉子背鐵、驅動端端蓋和非驅動端端蓋的徑向翅片表面、驅動端端蓋和非驅動端端蓋的腰形孔內圓周面的對流換熱系數，將電機產生熱量快速的散熱到外界空氣中，從而提高了換熱效率，實現功率密度、扭矩密度的顯著提高。

為了達到上述目的，本發明所采取的技術方案為：

一種帶內置離心風機的自扇冷軸向磁通電機，采用雙定子/單轉子架構，為了降低定子繞組的空間諧波和磁鋼渦流損耗，繞組采用分布繞組，極槽配合選用18槽6極或者24槽8極設計，轉子磁鋼徑向分段且圓周方向斜極設計；冷卻方案采用內置離心風扇散熱方案；電機包括非驅動端定子、驅動端定子、轉子、出線盒、旋轉變壓器；

離心風機集成于轉子內部，負責排風；非驅動端轉子背鐵設計通風孔和葉片，同理，驅動端轉子背鐵設計有通風孔和葉片；非驅動端轉子背鐵和驅動端轉子背鐵分別起到葉輪前盤和葉輪后盤的作用，兩個轉子背鐵的葉片裝配成一體，起到離心風機葉片的作用；主軸帶動離心風機旋轉，風從兩側的通風孔進風，從非驅動端轉子背鐵和驅動端轉子背鐵的外圓周甩出。

進一步地，其內置的離心風機主要實現兩條風路支路流動；其中一條風路支路，是從非驅動端端蓋上的徑向通風槽進風，流經非驅動端端蓋的腰形孔、非驅動端轉子背鐵的通風孔進入離心風機內部；另一條支路，是從驅動端端蓋上的徑向通風槽進風，流經驅動端端蓋的腰形孔、驅動端轉子背鐵的通風孔進入離心風機內部。最后兩條風支路，在離心風機作用下，從機殼的通風孔排出。

進一步地，磁路分成兩個獨立的支路，其中一個支路經過非驅動端定子、氣隙、非驅動端磁鋼和非驅動端轉子背鐵；另一個支路經過驅動端定子、氣隙、驅動端磁鋼和驅動端轉子背鐵；兩個轉子背鐵兩側相同位置的磁鋼充磁方案按N-S-S-N配置。

進一步地，非驅動端定子和驅動端定子，包括定子鐵芯，定子鐵芯由高磁導率、低損耗的硅鋼片卷繞而成。定子鐵芯上套有定子繞組，采用分布繞組設計。