[发明专利]一种外转子永磁同步电机的定子水冷装置

说明书

技术领域

本发明涉及电机冷却技术领域，具体涉及一种外转子永磁同步电动机的定子水冷结构。

背景技术

永磁同步电机是一种广泛用于机械工业、电动交通工具、家用电器、制造装备等领域的直驱式力矩伺服电机。

传统的中小型电机发热量少，散热对电机性能影响很小。但是对于高转矩密度的交流永磁伺服电机，电机散热能力直接影响着电机使用和运行寿命，冷却方式和结构能否满足散热要求显得尤为重要。对于外转子永磁电机，定子的散热比内转子式永磁电机更为困难，因此需要研发高效的冷却系统以降低电机工作温度。

由于冷却效果好，电机不运行时也可冷却，水冷方式逐渐得到广泛应用。国外的水冷电机已应用于地铁、城市轻轨车辆上，国内近年来在电动车辆中也有试验性的应用。水冷方式或在机身开设水道，或内埋置铜管，要求水路系统具有良好的密封性能。

中国发明专利200510032536.2公开了一种驱动电机定子水冷方法及装置，采用定子水内冷方法，整个水冷装置包括定子机座和冷却水道，定子机座内的冷却水道是在定子机座环内沿环面轴向迂回方式布置的。中国发明专利200710120828.0公开了一种直线电机冷却器，冷却水管插入铁心的放线槽内紧靠线圈，冷却水管间由连接件连通，冷却水管另一端的双冷却液通道由外部连通器接通，然后和冷却液的进水口、出水口构成冷却回路，再与外面的循环冷却器连通，以完成对直线电机的直接冷却。

上述两种水冷系统结构紧凑，冷却速度快，前者以表面冷却为主，在电机内开设水路，结构比较复杂，加工难度大；后者冷却管放在槽内，与线圈直接接触，冷却范围有很大的局限性。这两种冷却方式，能够满足一般内转子电机的冷却需求，但是对于外转子电机来说，定子内置使得散热更为困难，而高功率密度的永磁电机体积有限，表面冷却的效果还存在不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冷却效果好、结构紧凑的外转子永磁同步电机的定子水冷装置。

一种外转子永磁同步电机的定子水冷装置，在定子铁心内以电机轴为中心设有内组环状冷却水路和外组环状冷却水路，两组环状冷却水路均由至少六个管路呈环状均匀分布构成；在电机后端盖内设有第一，第二环状通道，第一，二环状通道分别与内，外组冷却水路连通；在电机前端盖内设有第三环状通道，第三环状通道与内，外两组冷却水路均连通；电机轴内设有进水通道和出水通道，进水通道与第一环状通道连通，出水通道与第二环状通道连通。

本发明的有益效果体现在：一、冷却水管直接嵌入定子铁心内部，铁心的热量可以通过冷却铜管中的冷却液最大限度的带走；二、冷却水进水铜管与定子绕组距离较近，便于直接冷却定子绕组；三、环状通道紧靠端部绕组，端部绕组产生的热量也可通过冷却液带走。综上所述，本发明结构可达到直接冷却外转子电机内部热源的目的，具有冷却速度快、效率高、结构紧凑、工艺简便的特点。

附图说明

图1为电机纵向剖面展示的水冷装置结构示意图。

图2为电机横向剖面展示的定子铁心通孔示意图。

图3为后端盖内压板的纵向剖面结构示意图。

图4为前端盖内压板的纵向剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对实施例进行详细说明。

图1为电机纵向剖面展示的水冷装置结构示意图，水冷装置包括：内、外组冷却铜管、第一环状通道4、第二环状通道5、第三环状通道6、进水通道8和出水通道7。

定子铁心1套在电机轴2上，在定子铁心上开有内外两组通孔9，两组通孔9均以电机轴为中心呈环状均匀分布，参见图2。通孔内插入冷却铜管3，可在铜管3和通孔内壁间填充导热性好的填充剂(例如氮化硼、氧化铝等)。铜管3用作定子铁心的冷却水路通道，每组通孔的通孔数量依据冷却需求确定，一般为6～10个。

如图3所示，在后端盖内电机轴3上依次套有第一环状压板I、第二环状压板II、第三环状压板III。第一环状压板I与第三环状压板的直径相等，第二环状压板的直径小于第三环状压板。其中，第一环状压板I紧靠定子铁心的一侧，第二与第一环状压板I之间形成一个直径较小的密封环状通道，构成第一环状通道4；第二环状压板与第一环状压板I、第三环状压板之间形成一个直径较大的密封环状通道，构成第二环状通道5。第一环状通道4与内组通孔内的铜管相连通，第二环状通道5与外组通孔内的铜管相连通。

如图4所示，在前端盖内的电机轴3上套有第四和第五压板IV、V。第四压板紧靠定子铁心的另一侧，第四和第五压板之间形成密封的环状通道，构成第三环状通道6。第三环状通道6与内外两组通孔内的铜管均连通。