[发明专利]一种带外置离心风机的自扇冷轴向磁通电机

说明书

本发明提出一种带外置离心风机的自扇冷轴向磁通电机，采用双定子/单转子拓扑，单个转子位于两个定子中间。包括驱动端定子、非驱动端定子、转子、出线盒、旋转变压器、驱动端端盖、非驱动端端盖以及由外置离心风机构成的冷却系统。其中外置离心风机采用无蜗壳离心风机，位于非驱动端端盖的外侧，负责径向排风。外置离心风机、旋转变压器转子以及转子同轴连接。驱动端端盖、非驱动端端盖与机壳通过螺钉连接。旋转变压器的定子固定到离心风机外侧的挡板上，出线盒则通过螺钉固定到机壳上。本发明提高了定子铁芯端面、磁钢端面、端盖径向翅片表面和端盖腰形孔内圆周面的对流换热系数，将定子、转子以及轴承产生热量快速扩散到外界空气中，从而提高了换热效率。

技术领域

本发明涉及一种应用于应急发电、新能源汽车领域的集成起动/发动机，具体涉及一种集成外置离心风机的自扇冷轴向磁通电机。

背景技术

在应急发电、新能源汽车领域的集成起动/发动机多为径向磁通的交流永磁同步电动机、直流电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，在应急发电领域空间要求严格、便携性、功率密度要求高的场合应用受到限制。

常规的小功率轴向磁通电机，一般采用机座或者两侧端盖上的翅片散热，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机座翅片或者端盖翅片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外置离心风机的自扇冷轴向磁通电机。离心风机位于非驱动端的端盖一侧，负责排风。风路主要包含两个支路，其中一个风路支路，从驱动端端盖与盖板构成的径向翅片沟槽进风，经端盖的腰形孔、转子背铁的通风孔，从离心风机的叶片或者非驱动端端盖径向翅片沟槽流出；另一个风路支路，从机壳的通风孔进风，经驱动端定子铁芯与转子磁钢之间的气隙空气、非驱动端定子铁芯与转子磁钢之间的气隙空气，从离心风机的叶片或者非驱动端端盖径向翅片沟槽流出。采用这种外置离心风扇散热方案的轴向磁通电机，两条风路支路提高了定子铁芯端面、磁钢端面、端盖径向翅片表面和端盖腰形孔内圆周面的对流换热系数，将电机产生热量快速的散热到外界空气中，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：一种带外置离心风机的自扇冷轴向磁通电机，采用双定子/单转子架构，为了降低定子绕组的空间谐波和磁钢涡流损耗，绕组采用分布绕组，极槽配合选用18槽6极或者24槽8极设计，转子磁钢径向分段且圆周方向斜极设计；冷却方案采用外置离心风扇散热方案，离心风机叶片设计为直叶片或者后弯叶片；电机包括非驱动端定子、驱动端定子、转子、出线盒、旋转变压器；

离心风机位于非驱动端的端盖一侧，负责排风；风路主要包含两个支路，其中一个风路支路，从驱动端端盖与盖板构成的径向翅片沟槽进风，经端盖的腰形孔、转子背铁的通风孔，从离心风机的叶片或者非驱动端端盖径向翅片沟槽流出；另一个风路支路，从机壳的通风孔进风，经驱动端定子铁芯与转子磁钢之间的气隙空气、非驱动端定子铁芯与转子磁钢之间的气隙空气，从离心风机的叶片或者非驱动端端盖径向翅片沟槽流出。

进一步地，磁路贯穿非驱动端定子、转子和驱动端定子，转子背铁两侧相同位置的磁钢充磁方案按N-S-N-S配置。

进一步地，非驱动端定子和驱动端定子，包括定子铁芯，定子铁芯由高磁导率、低损耗的硅钢片卷绕而成。定子铁芯上套有定子绕组，采用分布绕组设计。

进一步地，非驱动端定子和驱动端定子与转子的相对运动，通过一对轴承实现，轴承位于中间转子两侧，可以选型为角接触轴承或者深沟球轴承。

进一步地，驱动端盖与非驱动端端盖结构相同，端面上设计有沿圆周分布的径向辐条状翅片，相邻翅片形成通风槽，驱动端端盖内圆位置开设有筋板，相邻筋板之间设计有腰形孔。驱动端端盖与盖板装配形成径向通风的通道。