[发明专利]一种带内置轴流风机的油冷轴向磁通电机

说明书

本发明提出一种带内置轴流风机的油冷轴向磁通电机。采用单定子/双转子拓扑，轴流风机位于两个转子之间，固定在轴上。定子采用封闭浸油循环冷却方案，油路在定子内部沿圆周方向按单支路“Z”型折返轨迹流动。一方面，转子的轴流风机空冷方案提高了磁钢端面、转子背铁端面、端盖端面和定子轮毂内圆周面的对流换热系数；另一方面，定子的封闭浸油循环方案，提高了定子绕组和定子铁芯的对流换热系数。采用电机内部集成轴流风机空冷和定子封闭浸油循环的混合冷却方案，可以将电机产生热量快速的扩散到外界空气中，从而提高了换热效率，实现功率密度、扭矩密度的显著提高。

技术领域

本发明涉及一种应用于纯能源汽车、混合动力汽车、石油钻采领域的电机，具体涉及一种带内置轴流风机的油冷轴向磁通电机。

背景技术

在纯能源汽车、混合动力汽车、石油钻采领域的电机多为径向磁通的交流永磁同步电动机或者交流异步电动机，由于传统径向磁通电机轴向安装尺寸较大，功率密度和效率都偏低，在这些空间要求严格、功率密度要求高的场合应用受到限制。

常规的轴向磁通电机，一般采用机座或者两侧端盖上的翅片散热或者端盖水冷方案，在定子铁芯与端盖装配误差较大、较大负载或者高转速工况下，电机产生大量热量仅仅靠翅片或者水冷来换热往往不能及时将热量散带走，给电机绝缘、温升带来极大挑战。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提出一种带内置轴流风机的油冷轴向磁通电机。轴流风机位于两个转子之间，固定在轴上。风路从机壳的一侧的外圆周通风孔进入，经非驱动端转子磁钢和定子铁芯与之间的气隙空气、轴流风机、驱动端转子磁钢与定子铁芯之间的气隙空气，从机壳另一侧的外圆周通风孔流出。定子采用封闭浸油循环冷却方案，定子轮毂的每一个筋板设计有通油槽，定子铁芯的两个端面设计有挡板，油路在定子内部沿圆周方向单支路“Z”型折返轨迹流动。

一方面，转子的轴流风机空冷方案提高了磁钢端面、转子背铁端面、端盖端面和定子轮毂内圆周面的对流换热系数；另一方面，定子的封闭浸油循环方案，提高了定子绕组和定子铁芯的对流换热系数。采用电机内部集成轴流风机空冷和定子封闭浸油循环的混合冷却方案，可以将电机产生热量快速的扩散到外界空气中，从而提高了换热效率，实现功率密度、扭矩密度的显著提高。

为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种带内置轴流风机的油冷轴向磁通电机，采用单定子/双转子架构，为了降低定子端部绕组长度和磁钢涡流损耗，绕组采用分数槽集中绕组，转子磁钢径向分段设计；冷却方案包含转子冷却和定子冷却，其中转子部分采用内置轴流风扇散热方案，定子部分采用封闭浸油循环冷却方案；电机包括定子、非驱动端转子、驱动端转子、出线盒、旋转变压器；轴流风机位于两个转子之间，固定在轴上；风路从机壳的一侧的外圆周通风孔进入，经非驱动端转子磁钢和定子铁芯与之间的气隙空气、轴流风机、驱动端转子磁钢与定子铁芯之间的气隙空气，从机壳另一侧的外圆周通风孔流出；定子采用封闭浸油循环冷却方案，定子轮毂的每一个筋板设计有通油槽，定子铁芯的两个端面设计有挡板，油路在定子内部沿圆周方向单支路“Z”型折返轨迹流动。

进一步地，磁路贯穿非驱动端转子、定子和驱动端转子，两个转子相同位置的磁钢磁性按N-S-N-S充磁配置。

进一步地，所述的的定子，包括定子铁芯，定子铁心由高磁导率、低损耗的硅钢片径向叠压而成；为了降低铁芯损耗，定子铁芯叠压工艺在内外圆周面使用压板和铆钉固定；定子铁心上套有定子绕组，采用分数槽集中绕组设计；定子铁芯与定子绕组产生的热量通过设计的单支路“Z”型油路，将热量对流传递出去；定子与转子的相对运动，通过一对分布在转子两侧的轴承实现，轴承可以选型为角接触轴承或者深沟球轴承。

进一步地，所述的出线盒通过螺钉固定到机壳上；出线盒包含有三个接线铜柱，三个接线铜柱插入到环氧基板的安装孔中，每个接线铜柱套有橡胶垫，橡胶垫的上面通过环氧盖板、螺钉、接线鼻子和薄螺母压紧接线铜柱；接线铜柱底部通过接线鼻子和薄螺母压紧固定；引出线与三个接线鼻子连接，然后通过三个填料函固定；环氧基板通过螺钉固定到出线盒壳体上。