一种高功率密度直接冷却式轴向磁通电机的制作方法

本实用新型属于电动机技术领域，具体涉及一种用于新能源电动汽车的驱动电机。

背景技术：

电机的拓扑结构主要有径向磁通和轴向磁通两种类型。轴向磁通分块铁心无磁轭电机属于盘式电机的一种，由于其独特的拓扑结构，具有功率密度高，效率高等优点，在新能源电动汽车等领域具有广泛的应用前景。但是由于该种电机不存在磁轭，很难集成冷却系统。目前是通过在集中绕组单元背部集成铜管的方式进行散热，如图9所示。但是该种冷却方式铜管和绕组的接触面积小，散热效率低，严重限制了电机的输出功率。根据文献报道，目前采用该种冷却方式的轴向磁通分块铁心无磁轭电机功率密度一般小于4kw/kg。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，通过结构改进，本实用新型提供一种高功率密度直接冷却式轴向磁通。

一种高功率密度直接冷却式轴向磁通电机包括前端盖1、外壳11、定子机构、转子机构、转轴3、磁轭与转轴连接件7和后端盖13，所述转子机构包括一对转子、转轴3和磁轭与转轴连接件7，所述转子由磁轭5和永磁体6组成，一对转子结构形状相同，一对转子上相对应位置的永磁体6极性相反；定子机构固定设于外壳11上，为固定部分；转子机构为旋转部分，改进在于：

所述定子机构包括圆环状的内水壳4和若干定子单元，每个定子单元由定子铁心9和定子绕组10构成；所述内水壳11包括圆环状的固定环，固定环的内圆周上沿径向均设有若干翅片45；每片翅片45内设有u形水道42，u形水道42的两个端口44均位于固定环的外圆周上；所述若干定子单元分别对应固定设于相邻二块翅片45之间；

所述固定环的的外圆周面和外壳11的内圆周面之间形成环状的空腔；固定环的外圆周的中部沿径向设有环形的隔板43，使空腔分割形成对称的进水腔和出水腔；所述u形水道42的一个端口44位于进水腔内，另一个端口位于出水腔内；所述外壳11上设有连通进水腔的进水管12和连通出水腔的出水管18；

工作时，外壳11上的进水管12和出水管18串联着电机的冷却水路，每片翅片45内的u形水道42中的冷却液循环流动带走定子机构上产生的热量。

进一步限定的技术方案如下：

所述固定环的轴向两侧的外圆周上分别设有沿径向外凸的端面筋46，两侧的端面筋46分别与外壳11的内圆周面固定连接，使固定环的外圆周面与外壳11的内圆周面之间形成环状的空腔。

所述进水腔内通过设有轴向的短隔板分割为四个进水子腔，所述出水腔内通过设有轴向的短隔板分割为四个出水子腔，且四个进水子腔和四个出水子腔相互错开；所述固定环的内圆周上沿径向均设有十六片翅片45，四片翅片45形成一组，一组翅片上的四条u形水道42的同一侧端口44均位于进水子腔内，四条u形水道42的另一侧端口44分别位于两个相邻的出水子腔内。

本实用新型的有益技术效果体现在以下方面：

1.本实用新型的电机绕组单元中间布置翅片结构，绕组和翅片结构贴合，翅片内部开有水道。水道中的冷却液可以有效将绕组上产生的热量带走，从而达到限制电机温升，提高输出功率的目的。本实用新型电机有效增加电机绕组的散热面积，并减小热路热阻，使轴向磁通分块铁心无磁轭电机的功率密度大于6kw/kg。

2.本实用新型铁心单元9为单块齿状结构，该种铁心没有磁轭，可以有效解决电机在大电流情况下磁轭容易出现饱和的问题，同时可以有效减轻电机重量。内水壳4和绕组单元10贴合既可以起到固定铁心单元9和绕组单元10，又可以起到散热作用。

附图说明

图1为本实用新型爆炸示意图；

图2为外壳和定子装配状态示意图；

图3为图2的局部剖视放大图；

图4为旋转部分装配剖视图；

图5为内水壳结构示意图；

图6为磁轭与转轴连接件结构示意图；

图7为转子结构示意图；

图8为内水壳水道展开图；

图9为现有技术的轴向磁通电机及其冷却结构图。

上图中序号为：前端盖1，轴承2，转轴3，内水壳4，磁轭5，永磁体6，磁轭与转轴连接件7，碳纤维固定板8，定子铁心9，定子绕组10，外壳11，进水管12，后端盖13，出水管18，短隔板41，u形水道42，隔板43，端口44，翅片45，端面筋46。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地描述。

实施例1

参见图1，一种高功率密度直接冷却式轴向磁通电机包括前端盖1、外壳11、定子机构、转子机构、转轴3、磁轭与转轴连接件7和后端盖13。参见图4，转子机构包括一对转子、转轴3和磁轭与转轴连接件7；参见图7，转子由磁轭5和永磁体6组成；一对转子结构形状相同，一对转子上相对应位置的永磁体6极性相反；转子机构为旋转部分。参见图2，定子机构固定安装于环状的外壳11的内圆周上，为固定部分。

定子机构包括圆环状的内水壳4和十八个定子单元，每个定子单元由定子铁心9和定子绕组10构成。参见图5，内水壳11包括圆环状的固定环，固定环的内圆周上沿径向均设有十八片翅片45；参见图3，每片翅片45内设有u形水道42，u形水道42的两个端口44均位于固定环的外圆周上。十八个定子单元分别对应固定安装于相邻二块翅片45之间。

参见图3，固定环的轴向两侧的外圆周上分别设有沿径向外凸的端面筋46，两侧的端面筋46分别与外壳11的内圆周面固定连接，使固定环的外圆周面与外壳11的内圆周面之间形成环状的空腔。固定环的外圆周的中部沿径向设有环形的隔板43，使空腔分割形成对称的进水腔和出水腔。外壳11上安装有连通进水腔的进水管12和连通出水腔的出水管18。

参见图8，进水腔内通过设有轴向的一块短隔板分割为两个进水子腔，出水腔内通过设有轴向的一块短隔板分割为两个出水子腔，且两个进水子腔和两个出水子腔相互错开；固定环上的六片翅片45形成一组，第一组翅片上的六条u形水道42的同一侧端口44均位于进水子腔内，另一侧端口分别位于出水子腔内；第二组翅片上的六条u形水道42的同一侧端口44均位于出水子腔内，另一侧端口分别位于进水子腔内；第三组翅片上的六条u形水道42的同一侧端口44均位于进水子腔内，另一侧端口分别位于出水子腔内。

工作时，外壳11上的进水管12和出水管18串联着电机的冷却水路，每片翅片45内的u形水道42中的冷却液循环流动带走定子机构上产生的热量。

本实施例1高功率密度直接冷却式轴向磁通电机的重量10kg，峰值功率65kw，外形尺寸φ230mm×120mm，峰值扭矩150nm，电机的功率密度6.5kw/kg。

参见图9，转子定子结构参数相同的传统电机的重量26kg，峰值功率55kw，外形尺寸φ240mm×140mm，峰值扭矩120nm，电机功率密度2.12kw/kg。

实施例2

采用本实用新型结构的电机，重量15kg，峰值功率92kw，电机的功率密度6.1kw/kg。转子定子结构参数相同的传统电机，重量32kg，峰值功率90kw，电机功率密度2.8kw/kg。

以上所述，仅为本实用新型中的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本实用新型的包含范围之内。