轴向磁通电机和组装轴向磁通电机的定子的方法与流程

1.本发明涉及轴向磁通电机，并且更具体地，涉及轴向磁通电动机或发电机。


背景技术：

2.轴向电磁通量电机在本领域中是众所周知的，并且基本上包括至少一个定子和至少一个具有永磁体的盘状转子，其中电磁通量在电机的旋转轴的轴向方向上行进。这些电机可以包括电动机和发电机。
3.在用于冷却轴向磁通电机的已知解决方案中，外部泵将冷却剂流体泵入至电动机(优选地在壳体和/或定子内部)，使得流体可以从电动机吸取热量。热量吸取能力越大，电动机能够工作的功率密度越大。
4.因此，从现有技术中可知，形成冷却通道用于冷却剂流体通过发动机的内部组件。
5.例如，文献ep2606561示出了具有环形室的电机，冷却介质可以通过该环形室在定子线圈周围循环。
6.文献kr101999860进而公开了具有冷却解决方案的电动机，该冷却解决方案包括冷却剂分配室和第二冷却剂流体分配路径，该冷却剂分配室包括引入的冷却剂流体的部分，该第二冷却剂流体分配路径将冷却剂流体的另一部分引导至后盖的侧。
7.文献wo2019/171318公开了用于电动机的冷却组件，该冷却组件包括由外环、与外环同心的内环和从内环向外环径向延伸的线性段限定的通道。


技术实现要素：

8.本发明的目的中的一个是提供具有高效热交换冷却系统的轴向磁通电机。
9.本发明的进一步目的是提供紧凑配置的轴向磁通电机。
10.本发明的另一目的是提供组装用于轴向磁通电机的定子的方法，该方法允许产生集成冷却功能的紧凑组装件。
11.本发明涉及轴向磁通电机，其包括壳体和用于冷却剂流体的至少一个入口端和至少一个出口端，以及包括转子和缠绕定子的有源芯，其中，缠绕定子包括布置在支撑盘上的多个缠绕芯。多个缠绕芯的每个是包括两个芯部件的分离缠绕芯，每个芯部件设置在支撑盘的一侧上，支撑盘定位为与来自壳体的冷却剂的至少一个入口和至少一个出口相对应。每个分离缠绕芯的两个芯部件可以通过粘合剂、闩锁或其它方式接合在一起。
12.支撑盘和多个缠绕芯使用树脂来密封，其中，在密封工艺期间，在支撑盘的每侧上的树脂中形成至少一个连续盘绕通道。每个连续盘绕冷却通道靠近芯的每个部件的至少一个表面通过，而不直接接触所述至少一个表面，确保冷却流体和缠绕芯之间的隔离。
13.在本发明的一个实施例中，在将支撑盘和多个缠绕芯密封在树脂中的工艺之后，封闭板设置在树脂的每个对应侧上，密封形成在树脂中的每个连续盘绕冷却通道。每个封闭板可以接合在树脂的每个对应侧上。每个连续盘绕冷却通道可以是锯齿形冷却通道。
14.在本发明的一个实施例中，连续盘绕冷却通道和每个芯部件的所述至少一个表面
之间的最大间隔是支撑盘的外径的0％至10％，更具体地是支撑盘的外径的0％至3％。
15.本发明也涉及用于组装轴向磁通电机的定子的方法，其中定子包括布置在支撑盘上的多个缠绕芯，该方法包括：
16.将第一分离线圈安装至第一分离芯部件上；
17.将组装的第一分离线圈和第一芯部件装配至支撑盘的一侧；
18.将第二分离线圈定位在支撑盘的另一侧上；
19.将第二分离芯部件安装在第二分离芯部件上，并且将第二分离芯部件接合在第一分离芯部件上，形成多个缠绕芯的每个缠绕芯；
20.对多个缠绕芯的所有缠绕芯重复上述步骤；
21.将定子封装在模具型器件中；
22.使用树脂密封封装的定子，并且在密封工艺期间，在支撑盘的每侧上形成至少一个连续盘绕冷却通道；以及
23.将封闭板放置在支撑盘的每侧上的树脂上方，密封形成在支撑盘的每个对应侧上的连续盘绕冷却通道。
24.在本发明的方法的一个实施例中，在支撑盘的每侧上的树脂材料上方布置封闭板的步骤包括将粘合剂施加至支撑盘的每侧上的树脂，并且将每个封闭板接合在支撑盘的每个对应侧上的树脂上方。此外，在密封期间，在支撑盘的每侧上形成至少一个连续盘绕冷却通道的步骤在添加树脂期间使用模具。
附图说明
25.下面将参考附图更详细地描述本发明，其中：
26.图1是根据本发明的实施例的轴向磁通电机的立体图；
27.图2是根据本发明的实施例的轴向磁通电机的定子组件的立体图；
28.图3是根据本发明的实施例的轴向磁通电机的定子组件的立体图，其中去除树脂；
29.图4是根据本发明的实施例的轴向磁通电机的立体图，其中去除壳体的中心部件；
30.图5是根据本发明的实施例的轴向磁通电机的立体图，其中去除壳体的中心部件和树脂；
31.图6是根据本发明的实施例的轴向磁通电机的缠绕芯组件的示意图；
32.图7是根据本发明的实施例的轴向磁通电机的冷却系统的实施例的示意图；
33.图8是根据本发明的实施例的轴向磁通电机的截面图，其中已经去除壳体、转子和轴组件以使定子组件可见；
34.图9是根据本发明的实施例的轴向磁通电机的定子组件的截面图；
35.图10是根据本发明的实施例的轴向磁通电机的定子组件的截面图；以及
36.图11是根据本发明的实施例的轴向磁通电机的定子组件的截面图。
具体实施方式
37.图1示出了根据本发明的实施例的轴向磁通电动机。
38.虽然本发明描述为结合在电动机中，但是应该理解，本发明的解决方案可以同样应用于其它轴向磁通电机，诸如轴向磁通发电机。
39.如在图1中可以看出，电动机1包括壳体2，壳体2具有中心通孔3以及冷却剂入口和出口孔4。通孔3用于接收轴，但是，应该理解，在本发明的其它实施例中，轴可以集成至电动机中。
40.在附图所示的本发明的实施例中，壳体2由主体部件5、前盖6和后盖7形成。但是，应该理解，壳体可以不同地形成，例如作为具有分离主体部件的分离壳体，其中分离壳体的每个半部一体地形成至相应的封闭盖。
41.图2和图3示出了根据本发明的实施例的电动机的缠绕定子的立体图。图2示出了由树脂9围绕的多个缠绕芯8。在本发明的一个实施例中，树脂是高导热环氧树脂。但是，本领域的技术人员将理解，本发明将利用合适的热固性材料实现等效的效果。
42.多个缠绕芯8安装在支撑盘10上，如图3中所示最佳。支撑盘有助于磁芯的定位，在电动机制造和操作期间保持多个缠绕芯正确定位，并且将接触传递至电动机壳体。在本发明的一个实施例中，支撑盘10是定子的中心区域中的支撑盘。
43.在本发明的优选实施例中，盘10由低密度非导电材料制成，诸如树脂接合的玻璃纤维，能够承受高温，诸如超过200℃，而不损失结构特性和介电强度。但是，应该理解，盘10可以由其它合适的材料制造，诸如碳纤维、bmc或聚酰胺。
44.在本发明的一个实施例中，支撑盘10除了确保系统的刚性之外，也有助于从根据本发明的发动机吸取热量。
45.图4和图5更好地示出了支撑盘10的这种功能。图4示出了没有壳体的中心部件的电动机，并且图5示出了没有树脂9的相同视图。
46.如图4和图5中所示，支撑盘10定位为与冷却剂入口4a和冷却剂出口4b对应，以这种方式使得通过流体入口4a进入的冷却剂被分至盘10的两侧，发动机的前侧和后侧。
47.在本发明的一个实施例中，多个缠绕芯安装在盘10上，以便形成由盘分开的缠绕芯。
48.因此，如图6中最佳所示，多个缠绕芯的每个包括通过粘合剂、闩锁或任何其它合适的方式接合的两个芯部件11。
49.如先前所提及，缠绕芯和盘密封在树脂9中。为了帮助芯的冷却，在存在于盘10的每侧上的树脂中形成冷却通道12。
50.通过将第一分离线圈组装在第一分离芯部件上，以及随后将第一线圈组和芯部件装配至支撑盘上，来组装电动机。然后，将第二线圈定位在支撑盘的另一侧上方，并且将第二分离芯部件附接至第一组装件。然后，将第一芯部件和第二芯部件接合在一起。在所有组装件定位在支撑盘上之后，将定子封装在模具型器件中。
51.在封装定子之后，其树脂密封发生，并且冷却通道12优选地在密封工艺期间形成。为了这个目的，在模具中形成冷却通道。
52.自然地，本领域技术人员将理解，在密封之后在树脂中形成冷却通道是可能的。但是，在密封期间形成的选项使得形成通道12的工艺不复杂、更精确且更经济。
53.冷却通道12优选地形成为连续盘绕通道，使得通道部分靠近每个线圈的至少一个侧面通过，从而邻近缠绕芯的至少一个表面，但是不与该表面直接接触。在本发明的优选实施例中，通道和线圈表面之间的最大间隔是支撑盘10的外径的0％至10％，更优选地是支撑盘10的外径的0％至3％。
54.冷却通道12可以由具有一个或多个分区的连续盘绕通道形成，优选地，将至缠绕芯8的径向外部部分12a和至缠绕芯8的径向内部部分12b之间的连接制成为对12c。
55.在图7中所示的本发明的实施例中，冷却通道12从流体入口4a开始，以连续锯齿形方式邻近缠绕芯8盘绕，并且延续至流体出口4b。
56.流体必须泵送至发动机，当通过入口进入发动机时，流体将流过通道，并且因此，由于对流现象，流体将从靠近通道壁的区域吸取热量，并且在环绕缠绕芯之后，加热的流体将通过出口4b离开发动机，在出口4b处，加热的流体将需要通过热交换器，以将从发动机吸取的热量消散至环境中。
57.为了轴向封闭缠绕芯以及容纳冷却流体，使用封闭板。
58.图8至图11更好地示出了本发明的这个特征。
59.图8示出了没有前盖、转子和封闭板的电动机的截面图。在图8中，可以看到密封在树脂9中的缠绕芯8和连续冷却通道12。
60.图9示出了缠绕芯8、树脂9和连续冷却通道12。如图10和图11中最佳所示，为了封闭该装置，在树脂的密封上施加粘合剂13(在通道的制造工艺结束之后)，并且接合封闭板14。图10示意性地单独示出了粘合剂13，并且图11示出了定位在定子一侧上的封闭板14。
61.因此，封闭板14在定子的每侧上密封冷却通道12。封闭板14优选地由具有环氧树脂的玻璃纤维制成。但是，在本发明的实施例中，可以使用其它合适的材料，诸如例如碳纤维、bmc或聚酰胺。
62.在定子的每侧上提供封闭板14，一个在前侧并且一个在后侧。叶轮安装成与封闭板14轴向间隔开。
63.虽然已经描述了本发明的实施例的实例，但是应该理解，本发明的范围覆盖了所描述的发明概念的其它可能的变化，仅受权利要求的内容限制，包括可能的等效物。

技术特征：
1.一种轴向磁通电机(1)，包括壳体(2)和用于冷却剂的至少一个入口端(4a)和一个出口端(4b)，以及包括至少一个转子和至少一个缠绕定子的有源芯，其中，所述缠绕定子包括布置在支撑盘(10)上的多个缠绕芯(8)，所述电机的特征在于：所述多个缠绕芯(8)的每个是包括两个芯部件(11)的分离缠绕芯，每个芯部件设置在所述支撑盘(10)的一侧上；以及所述支撑盘(10)定位为与所述壳体(2)的用于冷却剂流体的所述至少一个入口端和至少一个出口端(4a和4b)相对应；以及所述支撑盘(10)和所述多个缠绕芯(8)密封在树脂(9)中，由此在所述密封工艺期间，在所述支撑盘(10)的每侧上的所述树脂(9)中形成至少一个连续盘绕冷却通道(12)；每个连续盘绕冷却通道(12)靠近每个缠绕芯部件(8)的至少一个表面通过，而不接触所述至少一个表面。2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，在使用树脂(9)密封所述支撑盘(10)和所述多个缠绕芯(8)之后，封闭板(14)布置在所述树脂(9)的每个对应侧上，从而密封形成在所述树脂(9)中的每个连续盘绕冷却通道(12)。3.根据权利要求1或2中的任一项所述的电机，其特征在于，每个连续盘绕冷却通道(12)是锯齿形冷却通道。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的电机，其特征在于，所述至少一个连续盘绕冷却通道(12)和每个缠绕芯部件(8)的所述至少一个表面之间的最大间隔是所述支撑盘(10)的外径的0％至10％。5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述至少一个连续盘绕冷却通道(12)和每个缠绕芯部件(8)的所述至少一个表面之间的最大间隔是所述支撑盘(10)的外径的0％至3％。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的电机，其特征在于，所述至少一个冷却通道(12)包括至少一个分区，从而使得至所述缠绕芯(8)的径向外部通道部分(12a)和至所述缠绕芯(8)的径向内部通道部分(12b)通过成对的通道连接部分(12c)连接。7.一种用于组装轴向磁通电机(1)的定子的方法，其中所述定子包括布置在支撑盘(10)上的多个缠绕芯(8)，所述方法的特征在于，其包括：将第一分离线圈安装在第一分离芯部件(11)上；将所述组装的第一分离线圈和第一芯部件装配至所述支撑盘(10)的一侧；将第二分离线圈定位在所述支撑盘(10)的另一侧上；将第二分离芯部件安装至所述第二分离芯部件(11)，并且将所述第二分离芯部件接合至所述第一分离芯部件(11)，形成所述多个缠绕芯(8)的每个缠绕芯；对所述多个缠绕芯(8)的所有缠绕芯重复上述步骤；将所述定子封装在模具型器件中；将封装的所述定子密封在树脂(9)中，并且在密封工艺期间，在所述支撑盘(10)的每侧上形成至少一个连续盘绕冷却通道(12)；以及在所述支撑盘(10)的每侧上的所述树脂(9)上方布置封闭板(14)，密封形成在所述支撑盘的每个对应侧上的至少一个连续盘绕冷却通道(12)。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述支撑盘的每侧上的所述树脂(9)上
布置封闭板(14)的步骤包括将粘合剂(13)施加至所述支撑盘(10)的每侧上的树脂(9)，并且将每个封闭板(14)接合在所述支撑盘(10)的每个对应侧上的所述树脂(9)上。9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，方法包括在所述密封工艺期间，形成至少一个冷却通道的步骤。

技术总结
本发明涉及具有缠绕有多个缠绕芯(8)的定子的轴向磁通电机(1)，多个缠绕芯(8)布置在支撑盘(10)上，其中支撑盘(10)和多个缠绕芯(8)密封在树脂(9)中，其中在密封工艺期间或之后，在支撑盘(10)的每侧上的树脂(9)中形成至少一个连续盘绕冷却通道(12)。每个连续盘绕冷却通道(12)靠近缠绕芯(8)的每个部分的表面中的至少一个表面通过，而不接触所述至少一个表面。而不接触所述至少一个表面。而不接触所述至少一个表面。


技术研发人员：埃德森
受保护的技术使用者：WEG电子设备有限公司
技术研发日：2022.01.31
技术公布日：2023/10/5