【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于对轴向盘式永磁电机进行冷却的方法，属于轴向永磁电机冷却。
技术介绍
1、轴向盘式永磁电机的基本结构参见图3，包括外壳13、定子5、转子4和转轴10，转轴10通过轴承安装在外壳中，转轴10通过其上的法兰16与转子4连接，转轴10一端伸出外壳13。转子由两个转子轭9(两块金属板)以及设置在转子轭9内侧的贴片磁极14(呈圆环结构)构成，两个转子轭9在交变磁场中相对运动时，两者之间产生电磁力而相互吸引。定子5和转子4设置在外壳13中，定子5处于转子4内(两个转子轭9之间)，定子5与其两侧的转子轭9之间均存在气隙。通过在定子5和转子4之间产生磁场将电能转换成机械能。运行时转子4旋转，会产生铜损、铁损和涡流损耗等，所损耗最终均转化为热量方式。对电机产生的热量进行冷却主要是为了降低温度对定子和转子永磁铁的影响，电机的功率越高温升越大，需要采用冷却方式防止电机损坏，现有的冷却方式有自然冷、风冷、水冷以及油气混合冷却等。不同的冷却方式结构复杂性、维护成本，故障点等不同。
2、由于轴向永磁电机采用了封闭式工艺，产生的热量不容易排出，散热性差是目前该电机急需解决的问题。
3、现有技术中，轴向永磁电机采用外置辅助冷却风冷方式或者采用外循环冷却水道方式。外置辅助风冷方式如图1所示，采用外置风扇1将冷风强制吹入电机内部进行散热，这种方式是将风机安装在电机的转轴上，不仅增加了电机的轴向长度，增加了额外的风扇损耗，还降低了电机效率。外循环冷却水道方式如图2所示，需要铸造壳体内的冷却水道2，采用成型铸造砂芯方式，固定
技术实现思路
1、本专利技术针对轴向永磁电机冷却的现有技术存在的问题，提供一种冷却效率高，能够降低生产成本和维护成本的轴向盘式永磁电机相变冷却方法。同时提供实现该方法的轴向盘式永磁电机相变冷却结构。
2、本专利技术的轴向盘式永磁电机相变冷却方法，是：
3、利用轴向盘式永磁电机中转轴的旋转动能，在转轴转动时产生气流，将气流引入到转轴内，并在转轴内通过相变材料(pcms)降温，再使低温气流进入定子和转子之间的气隙内，沿着气隙流经定子表面和转子表面，再折返到转子背面(与外壳内壁相对的一面)排出，将电机内部热量释放，达到冷却电机内部热量的目的。
4、所述转轴旋转时产生的散热量q根据以下公式确定：
5、q＝a(tw-to)f式中，q为散热量，单位为w。
6、tw为散热面(是指定子表面和转子轭表面)的表面温度，℃。
7、to为外部环境温度(空气温度)，℃。
8、f为散热面(是指定子表面和转子轭表面)的面积，m2。
9、a为综合换热系数，w/(℃×m2)。
10、实现上述方法的轴向盘式永磁电机相变冷却结构，采用以下技术方案：
11、该冷却结构，是在轴向盘式永磁电机的外壳上设置排气孔，在转轴内设置气流风道和相变材料，气流风道在转轴内的一端与气隙相通，相变材料在转轴中处于气流风道与气隙相通处的以外位置。
12、所述气流风道的形状是圆孔、方孔、三角孔或其他异形孔。
13、所述气流风道是通过在转轴与转子连接的法兰中设置通气孔与气隙相通。
14、所述气流风道的内壁上分布有风槽，风槽为轴向槽道。
15、所述相变材料设置在转轴内的密闭空间内。所述相变材料可以设置在转轴中气流风道的底端，也可以设置于气流风道的内壁上，但是不能堵塞住气流风道以及气流风道与气隙相通的通气孔。
16、转轴旋转时，将外面的空气吸入到转轴内部的气流通道中，在气流通道内与内置的相变材料进行热量交换，形成低温冷气流，冷气流进入由定子和转子之间的气隙内，流经定子和转子表面，再折返到转子背面，由外壳上的排气孔排出，将电机内部热量释放到电机外面。
17、本专利技术在盘式永磁电机的内部结构基础上，通过相变材料的特性使进入电机内部的空气温度降低，利用气流通道增大了综合换热系数，将原来不流动的内部热量改成了循环正压气流，综合换热系数由原来的10增大到150左右，将散热量q大幅度提高，降低了电机的工作温度，改善了冷却效率，实现了电机内部热量的快速释放，降低了生产成本和维护成本，保障了电机的正常运行，解决了轴向盘式永磁电机结构不易散热的难题。通过测试，该结构的电机表面温度比无此结构的电机表面温度低15摄氏度左右。
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1.一种轴向盘式永磁电机相变冷却方法，其特征是，利用轴向盘式永磁电机中转轴的旋转动能，在转轴转动时产生气流，将气流引入到转轴内，并在转轴内通过相变材料降温，再使低温气流进入定子和转子之间的气隙内，沿着气隙流经定子表面和转子表面，再折返到转子背面排出，将电机内部热量释放，达到冷却电机内部热量的目的。
2.根据权利要求1所述的轴向盘式永磁电机相变冷却方法，其特征是，所述转轴旋转时产生的散热量Q根据以下公式确定：
3.一种轴向盘式永磁电机相变冷却结构，用于实现权利要求1所述的轴向盘式永磁电机相变冷却方法，其特征是，在轴向盘式永磁电机的外壳上设置排气孔，在转轴内设置气流风道和相变体，气流风道在转轴内的一端与气隙相通，相变体在转轴中处于气流风道与气隙相通处的以外位置。
4.根据权利要求1所述的轴向盘式永磁电机相变冷却结构，其特征是，所述气流风道的形状是圆孔、方孔、三角孔或其他异形孔。
5.根据权利要求1所述的轴向盘式永磁电机相变冷却结构，其特征是，所述气流风道是通过在电机的转轴与转子连接的法兰中设置通气孔与电机内部的气隙相通。
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7.根据权利要求1所述的轴向盘式永磁电机相变冷却结构，其特征是，所述相变材料设置在转轴内的密闭空间内。
8.根据权利要求3或7所述的轴向盘式永磁电机相变冷却结构，其特征是，所述相变体设置在转轴中气流风道的底端。
9.根据权利要求3或7所述的轴向盘式永磁电机相变冷却结构，其特征是，所述相变体设置在气流风道的内壁上。
...【技术特征摘要】
1.一种轴向盘式永磁电机相变冷却方法，其特征是，利用轴向盘式永磁电机中转轴的旋转动能，在转轴转动时产生气流，将气流引入到转轴内，并在转轴内通过相变材料降温，再使低温气流进入定子和转子之间的气隙内，沿着气隙流经定子表面和转子表面，再折返到转子背面排出，将电机内部热量释放，达到冷却电机内部热量的目的。
2.根据权利要求1所述的轴向盘式永磁电机相变冷却方法，其特征是，所述转轴旋转时产生的散热量q根据以下公式确定：
3.一种轴向盘式永磁电机相变冷却结构，用于实现权利要求1所述的轴向盘式永磁电机相变冷却方法，其特征是，在轴向盘式永磁电机的外壳上设置排气孔，在转轴内设置气流风道和相变体，气流风道在转轴内的一端与气隙相通，相变体在转轴中处于气流风道与气隙相通处的以外位置。
4.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙志吾，温玉萍，
申请(专利权)人：济南众威自动化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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