CN108768011A - 一种电机定子冷却结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电机定子冷却结构，包括定子铁心叠片以及安装在定子铁心叠片两端的端压板，定子铁心叠片设有若干个轴向的通道，端压板在靠近定子铁心叠片一侧设有与定子铁心叠片密封且与通道连通的周向槽、径向槽，端压板另一侧设有与周向槽、径向槽连通的通孔；两端的通孔分别为冷却工质的进口与出口。利用本发明，不仅能够在定子铁心的内部流畅通入冷却工质，减小从电机发热点至散热点的热阻，更直接有效地带走热量，而且不影响原有的轴向通风冷却方式，因此可以改善电机的散热条件、降低电机的温升。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其是涉及一种电机定子冷却结构。
背景技术
电机运行都会产生一定的损耗，损耗不仅会使电机效率下降，还会引起发热，使电机的温度升高。温升则会带来绝缘老化加快、永磁体工作点漂移甚至不可逆失磁等危害。因此应提高电机的散热能力，从而抑制电机温度的升高。
电机的散热能力主要取决于其采用的冷却方法和冷却工质。电机中最常见的冷却方式是轴向通风冷却，其原理为：利用在电枢端部、定子铁心外表面和气隙中流动的冷却工质(如空气、氢气等)，将电机发出的热量带到电机外部。
定子发热的来源主要是定子齿部高磁密处的铁心损耗和定子电枢绕组的铜耗，这些损耗发热位于定子铁心的内部，而轴向通风冷却的主要散热面是定子的外表面和气隙。一些电机定子铁心的径向厚度很大，气隙又过于狭窄，使得从电机发热点至散热点的热阻很大，采用轴向通风冷却的方式不能够很好地带走电机发出的热量。
目前一种提高定子散热能力的做法是：在定子叠片与端压板齿部的相同位置冲孔，叠装后在定子的孔道中通风，带走定子内部的热量。但是，不论采用集中绕组(如图1所示)还是分布绕组(如图2所示)，绕组的端部都会遮挡住定子铁心的齿部，导致定子铁心孔道中通风不畅，散热效果不佳。
公开号为CN 106208443 A的中国专利文献公开了一种高能量密度永磁电机水冷系统，通过在定子铁心多个部位嵌入水管的方式对定子进行冷却，提高了电机的散热能力。然而该专利的冷却水管需要穿过定子绕组的端部，工艺复杂、不易加工，同时对绕线方式提出了特殊的要求，需为单齿绕的集中式绕组，两层绕组间会存在大量空隙，造成电机的槽满率较低。由于管路常采用导热性良好的材料，一般也具有良好的导电性，会产生额外的电磁损耗。
发明内容
针对上述技术现状，本发明提供了一种电机定子冷却结构，能够保证冷却工质在定子铁心内部流畅流通，且不影响原有轴向通风冷却方式的实施，达到改善电机散热条件、降低电机温升的目的。
一种电机定子冷却结构，包括定子铁心叠片以及安装在定子铁心叠片两端的端压板，所述定子铁心叠片设有若干个轴向的通道，所述端压板在靠近定子铁心叠片一侧设有与定子铁心叠片密封且与通道连通的周向槽、径向槽，端压板另一侧设有与周向槽、径向槽连通的通孔，两端的通孔分别为冷却工质的进口与出口。定子铁心叠片与端压板紧密叠压在一起，在工作时，冷却工质从一个端压板的通孔流入，经过周向槽、径向槽后流入通道，然后经过另一个端压板的周向槽、径向槽，从通孔流出，带走热量。
所述冷却工质可以是空气、氢气等气体，或油等液体。
若冷却工质为液体，所述定子铁心叠片之间设有胶粘剂，加入胶粘剂后，使得通道具有良好的密封性。此时，冷却工质既可以为气体介质，也可以为液体介质。
作为优选，所述定子铁心叠片的通道为一字型设置在定子齿部。
作为优选，所述定子铁心叠片的通道为T字型设置在定子齿部与轭部的交汇处。
定子齿部与轭部的交汇处的表面积较大，在对整个定子强度的影响较小的情况下，可以更大限度的增加通道的大小。同时，由于定子的齿部是等间隔均匀分布在定子周围的，此处设置通道等间隔均匀分布在定子周围，使得整个定子的轴向散热更均匀，散热效果更好。
作为优选，定子铁心叠片两端端压板的通孔错开角度为150°～180°。如果两个通孔不错开角度或者错开角度太小，冷却工质从一个端压板的通孔流入后会走最短路径，直接从最近的通道快速流出，而距离通孔较远的通道中冷却工质的流速较慢，造成整个定子周向散热不均匀。两个通孔错开150°～180°可以解决这个散热不均匀的问题。
所述端压板可以为非导磁材料，如PET塑料、PBT塑料、尼龙、环氧板或聚酰亚胺等。
作为优选，所述端压板也可以采用可直接成型的导磁材料，如软磁复合材料(SMC)或软磁铁氧体材料，作为定子铁心有效长度的一部分，几乎不额外增加电机的轴向长度。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明提出的定子结构不仅能够在定子铁心的内部流畅通入冷却工质，减小从电机发热点至散热点的热阻，更直接有效地带走热量，而且不影响原有的轴向通风冷却方式。因此可以改善电机的散热条件、降低电机的温升。
2、本发明的冷却装置不经过绕组，对绕线方式没有要求，既可以是集中式绕组，也可以是分布式绕组，且不会影响电机的槽满率。
3、本发明的冷却装置全部位于定子铁心的基本结构中，工艺简单、加工容易，且无需管路引流，不会产生额外的电磁损耗。
附图说明
图1为采用集中绕组的常规定子冷却结构示意图；
图2为采用分布绕组的常规定子冷却结构示意图；
图3为本发明带有一字形通道的定子铁心叠片与端压板结构示意图；
图4为本发明带有T字形通道的定子铁心叠片与端压板结构示意图；
图5为本发明采用集中绕组的定子结构示意图；
图6为本发明采用分布绕组的定子结构示意图。
图中：1、定子铁心叠片；2、定子铁心端压板；101、一字形工质通道；102、T字形工质通道；201、通孔入口；202、通孔出口；203、轴向槽；204、径向槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明一种电机定子冷却结构作进一步详细说明。
本发明的一种实施例如图3所示，该定子结构由定子铁心叠片1和定子铁心端压板2组成。
定子铁心叠片1在每个定子齿部的位置均设有轴向的一字型通道101，定子铁心端压板2在靠近定子铁心叠片1一侧设有与定子铁心叠片1密封且与一字型通道101连通的周向槽203、径向槽204，定子铁心端压板2另一侧设有与周向槽203、径向槽204连通的通孔，分别为通孔入口201和通孔出口202。通孔入口201与通孔出口202之间错开角度为180°。
本实施例的定子铁心叠片1通过硅钢片正常叠压成型。硅钢片在叠压之前先在每个齿部冲压一字型的通道孔，每片硅钢片上通道孔的位置都保持一致，叠压后的孔形成一字型通道101。若冷却工质为气体，将硅钢片正常叠压成型即可形成气体冷却工质的通路；若冷却工质为液体，可通过在硅钢片之间加入胶粘剂来确保液体冷却工质通道的致密性。
本发明的定子铁心端压板2相比一般端压板较厚，两个定子铁心端压板2紧密叠压在定子铁心叠片1的两个端面，定子铁心端压板2上周向槽203与径向槽204开槽的范围应涵盖铁心叠片冲孔的范围，使得从一个端压板的通孔入口201流进的冷却工质可以经过该端压板的周向槽203和径向槽204，流入铁心叠片的一字型通道101中，再经另一个端压板的周向槽203和径向槽204，从该端压板的通孔出口202流出，达到带走铁心内热量的目的。定子铁心端压板2既可以采用非导磁材料，如PET塑料；也可以采用可直接成型的导磁材料，如软磁复合材料(SMC)，作为定子铁心有效长度的一部分。
采用本发明冷却结构的定子，整个冷却装置不经过绕组，对绕线方式没有要求，既可以采用图5所示的集中式绕组，也可以采用图6所示的分布式绕组。
本发明另一种实施例如图4所示，与上一实施例不同之处在于，本实施例中，定子铁心叠片1上的通道为T字型通道102，位于每个齿部与轭部的交汇处。定子铁心叠片1通过硅钢片正常叠压成型，硅钢片在叠压之前先在每个齿部与轭部的交汇处冲压T字型通道孔，每片硅钢片上通道孔的位置都保持一致，叠压后的孔形成T字型通道102。
以上所述仅为本发明的较佳实施举例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电机定子冷却结构，其特征在于，包括定子铁心叠片以及安装在定子铁心叠片两端的端压板，所述定子铁心叠片设有若干个轴向的通道，所述端压板在靠近定子铁心叠片一侧设有与定子铁心叠片密封且与通道连通的周向槽、径向槽，端压板另一侧设有与周向槽、径向槽连通的通孔；两端的通孔分别为冷却工质的进口与出口。
2.根据权利要求1所述的电机定子冷却结构，其特征在于，所述定子铁心叠片通过硅钢片叠压成型。
3.根据权利要求2所述的电机定子冷却结构，其特征在于，若冷却工质为液体，所述硅钢片之间设有胶粘剂。
4.根据权利要求1所述的电机定子冷却结构，其特征在于，所述定子铁心叠片的通道为一字型设置在定子齿部。
5.根据权利要求1所述的电机定子冷却结构，其特征在于，所述定子铁心叠片的通道为T字型设置在定子齿部与轭部的交汇处。
6.根据权利要求1所述的电机定子冷却结构，其特征在于，定子铁心叠片两端端压板的通孔错开角度为150°～180°。
7.根据权利要求1所述的电机定子冷却结构，其特征在于，所述端压板为PET塑料、PBT塑料、尼龙、环氧板或聚酰亚胺。
8.根据权利要求1所述的电机定子冷却结构，其特征在于，所述端压板为软磁复合材料或软磁铁氧体材料。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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