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CN106953430B - 高功率密度电机 - Google Patents

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CN106953430B
CN106953430B CN201710135384.1A CN201710135384A CN106953430B CN 106953430 B CN106953430 B CN 106953430B CN 201710135384 A CN201710135384 A CN 201710135384A CN 106953430 B CN106953430 B CN 106953430B
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conducting
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张何
张晓晨
李静
赵伟铎
施博闻
王天昊
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University of Nottingham Ningbo China
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University of Nottingham Ningbo China
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Abstract

本发明公开了一种高功率密度电机，它包括机壳、转子和定子；定子铁心包括若干个第一区段和若干个第二区段，每个第一区段均包括若干个第一定子齿部，每个第二区段均包括定子轭部和若干个第二定子齿部，第一定子齿部和第二定子齿部一一对应设置，相对应的第一定子齿部和第二定子齿部均沿定子铁心的轴线方向重合；定子铁心上具有若干个定子槽，每个定子槽的槽底部均设置有一导热板，每个导热板上均设置有若干个导热齿，任意相邻两个第一区段和第二区段之间均设置有一导热环，每个导热环的外周沿均与机壳的内壁接触，每个导热环的内周沿均与每个导热板接触，导热板、导热齿和导热环均由导热材料制成。本发明散热效果较好。

Description

高功率密度电机
技术领域
本发明涉及电机领域，具体是一种高功率密度电机。
背景技术
在现代交通、高端制造装备、航空航天、分布式供能系统和先进家用电器领域中，对相关驱动系统性能和可靠性方面的要求日益提高，而部分高端设备对高性能电机及其控制系统则要求具有高功率密度以及强容错的特性。对于高功率密度和超高功率密度电机，其运行接近散热和机械强度的极限，如何在提高电机功率密度的同时保障系统的热稳定和容错能力成为高性能电机设计面临的关键问题和挑战。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种散热效果较好的高功率密度电机。
为解决上述技术问题，本发明提供的高功率密度电机，它包括机壳、转子和定子；
定子铁心和定子绕组，定子铁心包括若干个第一区段和若干个第二区段，第一区段和第二区段沿定子铁心的轴线方向间隔分布，每个第一区段均包括若干个围绕定子铁心的轴线周向间隔分布的第一定子齿部，每个第二区段均包括定子轭部和若干个围绕定子铁心的轴线周向间隔分布的第二定子齿部，第一定子齿部和第二定子齿部一一对应设置，相对应的第一定子齿部和第二定子齿部均沿定子铁心的轴线方向重合；
定子铁心上具有若干个定子槽，每个定子槽的槽底部均设置有一导热板，每个导热板均沿定子铁心的轴线方向延伸，每个导热板上均设置有若干个导热齿，任意相邻两个第一区段和第二区段之间均设置有一导热环，每个导热环的外周沿均与机壳的内壁接触，每个导热环的内周沿均与每个导热板接触，导热板、导热齿和导热环均由导热材料制成。
作为优选，所述的定子绕组包括主绕组和辅助绕组，主绕组为集中式绕组，主绕组环绕在第一定子齿部和第二定子齿部上，辅助绕组为分布式绕组，辅助绕组环绕在导热齿上。
作为优选，所述的定子铁心的第一区段的轴向长度远小于第二区段的轴向长度。
作为优选，每个导热板上的若干个导热齿均设置为多个齿排，多个齿排均沿导热板的宽度方向间隔设置，每个齿排中的导热齿均沿导热板的长度方向间隔排布。
作为优选，所述的机壳内设置有水冷通道。
采用以上结构后，本发明与现有技术相比，具有以下的优点：
本发明的电机，由于在定子槽内设置有导热板，导热板上设置有导热齿，导热环的外周沿与机壳的内壁接触，导热环的内周沿与每个导热板接触，这样，电机运行时产生的热量可以依次通过导热齿、导热板进行轴向传导，且导热板上的热量可以通过导热环进行径向传导，这样，电机运行时产生的热量依次通过导热齿、导热板和导热环快速传导至机壳，然后机壳将热量通过水冷通道散发到空气中，这样本发明的散热效率较高。
本发明的电机，设置有主绕组和辅助绕组，在辅助绕组中通以一定控制策略下的高频小电流，产生高频谐波磁场，对原有的主绕组产生的磁场进行补偿和调制，通过磁场合成大幅提高气隙磁场的质量，进而降低主绕组流经功率电流的频率，减小主绕组逆变电源器件的开关频率和损耗，提高系统可靠性；并且可以设置主绕组和辅助绕组的容错运行控制策略，可以实现故障时快速重建恢复平衡磁场，充分发挥辅助绕组在正常运行和故障运行时的不同功用。
附图说明
图1是本发明的剖视图；
图2是图1中的A-A向剖视图；
图3是图1中的B-B向剖视图；
图4是导热板、导热齿和导热环所组成的组件的结构示意图；
图5是导热板、导热齿和导热环所组成的组件的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。
由图1～图5所示，本发明高功率密度电机包括机壳1、转子2、定子3和电机轴9。
定子3包括定子铁心和定子绕组，定子铁心包括若干个第一区段和若干个第二区段，第一区段和第二区段沿定子铁心的轴线方向间隔分布，第一区段的外径较小，每个第一区段均包括若干个围绕定子铁心的轴线周向间隔分布的第一定子齿部301，第二区段的外径较大，每个第二区段均包括定子轭部302和若干个围绕定子铁心的轴线周向间隔分布的第二定子齿部303，第一定子齿部301和第二定子齿部303一一对应设置，相对应的第一定子齿部301和第二定子齿部302均沿定子铁心的轴线方向重合。
定子铁心上具有若干个定子槽304，每个定子槽304的槽底部均设置有一导热板4，每个导热板4均沿定子铁心的轴线方向延伸，每个导热板4上均设置有若干个导热齿5，导热齿5位于定子槽304内，任意相邻两个第一区段和第二区段之间均设置有一导热环6，每个导热环6的外周沿均与机壳1的内壁接触，每个导热环6的内周沿均与每个导热板4接触，导热板4、导热齿5和导热环6均由导热材料制成，每个导热板4上的导热齿5均与导热板4一体成型设置，所有导热板4均与所有导热环6一体成型设置。
所述的定子绕组包括主绕组7和辅助绕组8，主绕组7为集中式绕组，主绕组7环绕在第一定子齿部301和第二定子齿部302上，辅助绕组8为分布式绕组，辅助绕组8环绕在导热齿5上。
所述的定子铁心的第一区段的轴向长度远小于第二区段的轴向长度。
每个导热板4上的若干个导热齿5均设置为多个齿排，多个齿排均沿导热板4的宽度方向间隔设置，每个齿排中的导热齿5均沿导热板4的长度方向间隔排布。
所述的机壳1内设置有水冷通道101。
电机正常工作时，通过高频率低功率控制器C2在辅助绕组8中通以一定控制策略下的高频小电流，产生高频谐波磁场；通过低频率大功率控制器C1在主绕组7通以功率电流，产生能量转换主磁场；高频谐波磁场对主磁场进行补偿和调制，通过磁场合成大幅提高气隙磁场的质量，进而降低定子铁心的附加铁耗和转子的损耗。
电机开路和短路故障时，通过高频率低功率控制器C2在辅助绕组8中通以主动滤波效应的时频控制策略下的跟随补偿电流，产生辅助磁场，伴随补偿因主绕组7故障引起的气隙磁场畸变，重新建立平衡磁场，保证电机故障情况下一定工作能力。
以上仅就本发明应用较佳的实例做出了说明，但不能理解为是对权利要求的限制，本发明的结构可以有其他变化，不局限于上述结构。总之，凡在本发明的独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种高功率密度电机，其特征在于，它包括机壳(1)、转子(2)和定子(3)；
定子(3)包括定子铁心和定子绕组，定子铁心包括若干个第一区段和若干个第二区段，第一区段和第二区段沿定子铁心的轴线方向间隔分布，每个第一区段均包括若干个围绕定子铁心的轴线周向间隔分布的第一定子齿部(301)，每个第二区段均包括定子轭部(302)和若干个围绕定子铁心的轴线周向间隔分布的第二定子齿部(303)，第一定子齿部(301)和第二定子齿部(303)一一对应设置，相对应的第一定子齿部(301)和第二定子齿部(303)均沿定子铁心的轴线方向重合；
定子铁心上具有若干个定子槽(304)，每个定子槽(304)的槽底部均设置有一导热板(4)，每个导热板(4)均沿定子铁心的轴线方向延伸，每个导热板(4)上均设置有若干个导热齿(5)，任意相邻两个第一区段和第二区段之间均设置有一导热环(6)，每个导热环(6)的外周沿均与机壳(1)的内壁接触，每个导热环(6)的内周沿均与每个导热板(4)接触，导热板(4)、导热齿(5)和导热环(6)均由导热材料制成；每个导热板(4)上的导热齿(5)均与导热板(4)一体成型设置，所有导热板(4)均与所有导热环(6)一体成型设置；
定子绕组包括主绕组(7)和辅助绕组(8)，主绕组(7)为集中式绕组，主绕组(7)环绕在第一定子齿部(301)和第二定子齿部(303)上，辅助绕组(8)为分布式绕组，辅助绕组(8)环绕在导热齿(5)上。
2.根据权利要求1所述的高功率密度电机，其特征在于：所述的定子铁心的第一区段的轴向长度远小于第二区段的轴向长度。
3.根据权利要求1所述的高功率密度电机，其特征在于：每个导热板(4)上的若干个导热齿(5)均设置为多个齿排，多个齿排均沿导热板(4)的宽度方向间隔设置，每个齿排中的导热齿(5)均沿导热板(4)的长度方向间隔排布。
4.根据权利要求1所述的高功率密度电机，其特征在于：所述的机壳(1)内设置有水冷通道(101)。
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