CN102651580A - 引擎冷却系统及其冷却模组和电机 - Google Patents

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杨玲
周长进
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Abstract

本发明涉及电机、使用该电机的冷却模组及引擎冷却系统。该电机的定子具有2P个磁极，转子铁芯具有n个绕线槽，n大于2P且等于2P的整数倍。该n个绕线槽形成两个槽组合，每个槽组合包括沿着第一圆周方向(F)连续排列的一个初始绕线槽(A)、n/2P-1个第二类型的绕线槽(B1～B4)和若干个第三类型的绕线槽(C1～C5)。初始绕线槽(A)和该n/2P-1个绕线槽(B1～B4)的深度逐渐减小。转子采用整距绕组，最先绕制的线圈元件(W1)位于初始绕线槽并沿着第一圆周方向跨绕n/2P-1个齿，后续形成的线圈元件(W2～W10)分别沿着所述第一圆周方向(F)与最先绕制的线圈元件(W1)偏离预定的距离。本发明缩短了电机的轴向尺寸并延长电机的使用寿命，从而延长了引擎冷却系统的寿命。

Description

引擎冷却系统及其冷却模组和电机
技术领域
本发明涉及引擎冷却系统，尤其涉及引擎冷却模组及其使用的电机。
背景技术
美国专利申请公开第US20080201928号公开了一种冷却汽车引擎的电机，该电机的定子具有4个永磁体形成4个磁极，转子铁芯具有20个齿形成20个绕线槽，转子绕组采用叠绕组，每个线圈元件的跨距为3个绕线槽，属于短距绕组。该电机的缺点是线圈元件在转子铁芯的端的重叠高度较高，增加了电机的轴向长度；换向火花大，缩短了电机的使用寿命。
发明内容
本发明的一个目的提高冷却模组的电机寿命，并缩短电机的轴向尺寸。为此，本发明提供的用于冷却模组的电机包括定子和转子，所述定子具有2P个磁极，P为大于或等于1的整数；所述转子包括：转轴；固定到转轴的换向器；固定到转轴的转子铁芯以及绕组。转子铁芯具有n个齿和n个绕线槽，n大于2P且等于2P的整数倍，所述n个绕线槽具有两种以上的深度。绕组的每个线圈元件跨绕n/2P个齿并与换向器的换向片电连接。
作为一种改进方案，P为2，n为20。
作为一种改进方案，所述n个绕线槽至少包括一个槽组合，每个槽组合包括沿着转子铁芯的第一圆周方向连续排列的：一个初始绕线槽；n/2P-1个第二类型的绕线槽；以及若干个第三类型的绕线槽。沿着所述第一圆周方向，所述初始绕线槽以及所述n/2P-1个绕线槽的深度逐渐减小。
作为一种优选方案，形成所述初始绕线槽的一个齿的外周面上具有盲槽。
作为一种改进方案，所述绕组中，最先绕制的线圈元件位于所述初始绕线槽，并沿着所述第一圆周方向跨绕n/2P个齿，后续形成的线圈元件分别沿着所述第一圆周方向(F)与所述最先绕制的线圈元件偏离预定的距离。
作为一种改进方案，所述绕线槽还包括两个或两个以上的槽组合，各个槽组合的初始绕线槽均匀隔开。
作为一种改进方案，形成所述第三类型的绕线槽的齿沿着所述第一圆周方向F倾斜。
作为一种改进方案，其他齿逆着所述第一圆周方向倾斜。
作为一种改进方案，所述第三类型的绕线槽具有相同的深度。
作为一种改进方案，所述n个绕线槽的槽开口沿着转子铁芯的周向均匀分布。
本发明还提供一种引擎冷却系统，包括连接水箱、引擎和散热器的循环管路，包括扇叶以及上述的电机，电机的转轴驱动所述扇叶，扇叶用于冷却散热器。
实施本发明，能够缩短电机的轴向尺寸并延长电机的使用寿命，从而延长了引擎冷却系统的使用寿命。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
附图中：
图1是本发明一个实例提供的引擎冷却系统的示意图；
图2是图1所示引擎冷却系统中用于驱动风扇的电机；
图3是图2所示电机卸下端盖后的示意图；
图4是图2所示电机的转子铁芯的平面视图；
图5是图4所示转子铁芯及其绕组的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
参考图1，本发明提供的引擎冷却系统包括连通水箱10、引擎12和散热器16的循环管路14、以及用于冷却散热器16的冷却模组18。冷却液在循环泵(图中未示出)的驱动下，沿着循环管路14将引擎12的热量转移到散热器16，随后回流到水箱10。冷却模组18包括电机18b以及扇叶18a，扇叶18a在电机18b的驱动下产生空气流以冷却散热器16。
参考图2至图5，电机18b包括定子和转子，定子包括外壳25、固定到外壳25内壁的四块永磁体26、安装到外壳25端部的端盖27、安装到端盖27的轴承29等。本实施例中，永磁体共形成4个磁极；如果使用P表示磁极的对数，那么，本实施例中2P＝4。转子包括转轴21、固定到转轴21的换向器(图中未显示)、固定到转轴的转子铁芯22、转子绕组24等，其中，转子绕组缠绕到转子铁芯的齿并电连接到换向器的换向片。转子可转动地安装到定子内，转轴21由轴承29支撑，用于驱动扇叶18a。
参考图4和图5，转子铁芯22具有20个齿和20个绕线槽，即，齿数等于绕线槽的数量，且等于定子磁极数2P的整数倍。如果使用n表示齿数(或者绕线槽的数量)，那么，本实施例中，n大于2P，且n等于2P的整数倍。
转子铁芯22的20个绕线槽分为两个槽组合，每个槽组合包括沿着转子铁芯的第一圆周方向F连续排列的10个绕线槽A、B1～B4以及C1～C5。具体地，该10个绕线槽包括：一个初始绕线槽A，4个第二类型的绕线槽B1～B4，以及5个第三类型的绕线槽C1～C5，其中，绕线槽B1与初始绕线槽A相邻。沿着所述第一圆周方向F，初始绕线槽A及其相邻的4个绕线槽B1～B4的深度逐渐减小；而绕线槽C1～C5的底部基本上位于同一个圆周上。
换言之，每个槽组合包括沿着一个圆周方向连续排列的1个初始绕线槽、n/2P-1个连续排列的第二类型的绕线槽、以及若干个第三类型的绕线槽，其中，所述初始绕线槽、n/2P-1连续排列的第二类型的绕线槽的深度逐渐减小。
本实施例中，各槽组合的初始绕线槽A沿着第一圆周方向均匀隔开，以改善转子铁芯22的转动平衡性。应当意识到，转子铁芯22可以具有两组以上的槽组合，该情况下，各个槽组合的初始绕线槽均匀分布以改善转子的平衡性。
最先绕制的线圈元件W1位于初始绕线槽A并沿着所述第一圆周方向F跨绕5个齿，后续形成的线圈元件W2～W10分别沿着所述第一圆周方向F与线圈元件W1偏离1～9个齿。绕线槽B1～B4的深度逐渐减小，减轻了线圈元件在转子铁芯22两轴端的重叠程度，缩短了绕组24的轴向尺寸，进而缩短了电机的轴向尺寸。
形成初始绕线槽A的一个齿的外周面上具有盲槽23，盲槽23的一个作用是自动绕线过程中的定位，以便于将线圈元件W1绕制到对应的位置。盲槽23的另一个作用是改善电机的齿槽转矩(cogging torque)，优选地，盲槽23形成与初始绕线槽A与第二类型的绕线槽B1之间的齿上，且盲槽23离绕线槽A的槽开口的距离小于盲槽23离绕线槽B1的槽开口的距离。
本实施例中，转子铁芯22的20个绕线槽的槽开口沿着转子铁芯22的周向均匀分布，以便于自动化绕线。形成第三种类型的绕线槽C1～C5的齿沿着第一圆周方向F倾斜，其他齿逆着第一圆周方向F倾斜，该设计既便于自动化绕线，又进一步减轻了线圈元件在转子铁芯端部22的重叠情况，有利于缩短电机的轴向尺寸。
如上所述，转子铁芯22的绕线槽具有不同的深度，从而缩短了电机的轴向尺寸。此外，线圈元件的跨距等于n/2P，属于整距绕组，从而增大了电机的力能，减少了换向火花，延长了电机的寿命。
以上结合4极20槽的电机对本发明进行了阐述。应当意识到，本发明的原理试用于其他极槽数的电机，只要转子的绕线槽数量n等于定子的磁极数2P即可。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种用于冷却模组的电机，包括定子和转子，所述定子具有2P个磁极，P为大于或等于1的整数，其特征在于，所述转子包括：
转轴(21)；
固定到转轴(21)的换向器；
固定到转轴的转子铁芯(22)，其具有n个齿和n个绕线槽，n大于2P且等于2P的整数倍，所述n个绕线槽具有两种以上的深度；
绕组(24)，绕组的每个线圈元件跨绕n/2P个齿并与换向器的换向片电连接。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，P为2，n为20。
3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述n个绕线槽至少包括一个槽组合，每个槽组合包括沿着转子铁芯(22)的第一圆周方向(F)连续排列的：
一个初始绕线槽(A)；
n/2P-1个第二类型的绕线槽(B1～B4)，沿所述第一圆周方向(F)，所述初始绕线槽(A)以及所述n/2P-1个绕线槽(B1～B4)的深度逐渐减小；
若干个第三类型的绕线槽(C1～C5)。
4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述绕组(24)中，最先绕制的线圈元件(W1)位于所述初始绕线槽(A)并沿着所述第一圆周方向跨绕n/2P个齿，后续形成的线圈元件(W2～W10)分别沿着所述第一圆周方向(F)与所述最先绕制的线圈元件(W1)偏离预定的距离。
5.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述绕线槽包括两个或两个以上的槽组合，各个槽组合的初始绕线槽(A)均匀隔开。
6.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，形成所述第三类型的绕线槽(C1～C5)的齿沿着所述第一圆周方向(F)倾斜；其他齿逆着所述第一圆周方向(F)倾斜。
7.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，形成所述初始绕线槽(A)的一个齿的外周面上具有盲槽(23)。
8.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述第三类型的绕线槽(C1～C5)的底部位于同一个圆周。
9.根据权利要求1至8中所述的电机，其特征在于，所述n个绕线槽的槽开口沿着转子铁芯的周向均匀分布。
10.一种冷却模组，其特征在于，包括扇叶(18a)以及如权利要求1至9中任意一项所述的电机(18b)，电机的转轴(21)驱动所述扇叶(18a)。
11.一种引擎冷却系统，包括连接水箱(10)、引擎(12)和散热器(16)的循环管路(14)，其特征在于，还包括如权利要求10所述的冷却模组，所述冷却模组的扇叶(18a)用于冷却散热器(16)。
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