CN107834772A - 电机散热结构 - Google Patents
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Abstract
本技术提供一种能够对线圈导体进行直接冷却，缩短热量传递线路，提高散热效率，提高电机的功率密度和可靠性的电机散热结构，它具有与构成电机线圈的导体接触的空间，所述空间内具有流动的散热介质。由于散热介质在所述空间内，直接或通过导热性能好的材料间接与导体接触，缩短了散热路径，避免了导体通过导热性能较差的绝缘体散热，增强了散热效果。使用该结构的电机，额定功率比常规电机额定功率可大幅度提高，提高了电机的功率密度和可靠性，尤其适用于对电机的功率密度要求高的场合，例如车载动力电机。
Description
技术领域
本技术涉及电机的散热结构，具体地说，是一种对电机的导体直接进行散热或快速间接散热的电机散热结构。
背景技术
电机的散热是制约电机功率发挥的关键因素，电机工作时，线圈、硅钢片、转子等都会发热，尤其是电机的线圈导线，由于电阻的存在，以及电感作用等，在工作期间会产生热量，当发热量大于散热量时，电机温度会不断升高，导致电机烧坏，因此只能通过降低电机的额定功率或缩短电机工作时间的方法，防止电机过热，这也极大的限制了电机能力的发挥。
常规结构的外定子电机线圈，外部水冷电机的散热路径为：导线->绝缘纸->硅钢片->电机壳->散热器（水冷），内部油冷电机的散热路径为：导线->绝缘纸->硅钢片->冷却流体，由此可以看出，当前，无论是哪一种电机，导体的散热路线都较长。
常规电机的散热为间接传导散热，参见图1，线圈1被绝缘纸2包裹置于铁芯3上的线槽4中。在热传递环节中，绝缘纸的导热能力很差，极大的阻碍了热量从导线向硅钢片的传导，另外，硅钢片的导热性也有限，远不及铜、铝的导热性，因此，常规电机的散热能力存在着严重的不足。
发明内容
本技术的目的是提供一种能够对线圈导体进行直接冷却，缩短热量传递线路，提高散热效率，提高电机的功率密度和可靠性的电机散热结构。
本专利所述的电机散热结构，它具有与构成电机线圈的导体接触的空间，所述空间内具有流动的散热介质。
本技术的有益效果：由于散热介质在所述空间内，直接或通过导热性能好的材料间接与导体接触，缩短了散热路径，避免了导体通过导热性能较差的绝缘体散热，增强了散热效果。这种冷却方式可以称为直接冷却。使用该结构的电机，额定功率比常规电机额定功率可大幅度提高，提高了电机的功率密度和可靠性，尤其适用于对电机的功率密度要求高的场合，例如车载动力电机。
散热介质可以循环或者不循环使用。循环使用时，散热介质在通过所述空间时吸收导体等的热量，然后流到与所述空间相通的外部流道降温后，再回流到所述空间内，形成散热介质的循环流动。
散热介质不循环使用时，如以空气作为散热介质，散热介质在通过所述空间时吸收导体等的热量，然后流到与所述空间相通的外部直接排放。
作为对所述的电机散热结构的进一步改进，所述空间是导体与导体之间的空间、导体与铁芯之间的空间、导体本身的中空空间、导体与绝缘体之间的空间中的任意一种或几种，也就是说，所述空间是导体与导体之间的空间,和/或导体与铁芯之间的空间,和/或导体本身的中空空间,和/或导体与绝缘体之间的空间。如果散热介质在所述空间内直接与导体接触，该散热介质可以是任何一种能够起到散热作用、且在一定条件下不会导致电机短路的流体，例如：液体、气体等。如果散热介质在所述空间内间接与导体接触，如所述空间内设置空心管，散热介质在空心管内流动，对散热介质的绝缘性能则可以根据情况降低。对于导体本身具有中空空间的空心导体，散热介质可以直接在导体内的中空空间流动。
作为对所述的电机散热结构的进一步改进，所述空间内设置与导体直接接触的空心管，散热介质在空心管内流动。设置空心管的好处在于，对于循环使用的介质，空心管方便与外部管路相连，形成散热介质循环流动的通道，所述的空心管的截面可以是任何有利于热传导的形状。
作为对所述的电机散热结构的进一步改进，所述空间内设置与导体直接接触的热管。热管是一种现有的热交换装置。它是利用热管内的冷媒的气液态转换，将热量传出。
作为对所述的电机散热结构的进一步改进，所述导体为表面具有凸起和/或凹陷以增大散热面积的导体。当然，导体截面可以是任意形状，如圆形截面导体、矩形截面导体、扁截面导体，导体还可以是中空的空心导体，表面带有凸起和/或凹陷等有利于散热的各种形状的导体，等等。
作为对所述的电机散热结构的进一步改进，线圈与铁芯之间设置不封闭的绝缘体，绝缘体、铁芯、导体构成所述空间，或者绝缘体、相邻的导体构成所述空间。换句话说，绝缘体、铁芯、导体共同或部分之间构成所述空间。
所述空间是局部或全部导体相互之间的空间、全部或局部导体内部的空间、局部或全部导体与铁芯上的线槽槽壁之间的空间中的任意一种或几种。也就是说，所述空间是局部或全部导体相互之间的空间，和/或全部或局部导体内部的空间，和/或局部或全部导体与铁芯上的线槽槽壁之间的空间。
作为对所述的电机散热结构的进一步改进，线圈与铁芯之间设置封闭绝缘体，绝缘体、相邻的导体共同或局部构成所述空间。
附图说明
图1是常规的电机散热结构示意图。
图2是实施例1的电机散热结构示意图。
图3是空心导体示意图。
图4是表面具有凸起或凹陷的导体示意图。
图5是实施例2的电机散热结构示意图。
图中，线圈1，绝缘纸2，铁芯3，线槽4，导体5，空间6，空间7，散热介质8，热管9。
具体实施方式
实施例1：
参见图2所示的电机散热结构，线圈1被不封闭的绝缘体2包裹置于铁芯3上的线槽4中，在线槽的内外侧分别具有绝缘体、铁芯、导体5围成的空间6，绝缘体、相邻的导体之间围成多个空间7。散热介质8从空间6、7位于铁芯一端的头端流入，从位于铁芯另一端的尾端流出，散热介质直接与导线接触。工作时，散热介质在压力作用下流动，对导体进行冷却，散热介质在压力作用下，流动到与空间6、7尾端相连通的外部的散热器里，将热量散失掉，散热介质再次从空间6、7的头端进入电机，构成冷却循环。散热介质8可以是任何一种能够起到散热作用、且在一定条件下不会导致电机短路的流体。这样热量传递路线短，冷却能力大大提高，冷却用散热介质，除了给线圈提供直接冷却以外，同时可以给硅钢片、磁钢、其他导体等提供冷却。使用该结构的电机，额定功率比常规电机额定功率可大幅度提高，提高了电机的功率密度和可靠性，尤其适用于对电机的功率密度要求高的场合。
供散热介质流动的空间，可以是导体相互之间的空间，也可以是导体和铁芯之间的空间，也可以是两者的结合，同时还包括导体5自身的形成的空间，例如使用空心导体（参见图3），散热介质在导体内的中空空间流动。导体5也可以为表面具有凸起或凹陷以增大散热面积的导体（参见图4）。
导体之间空间可以直接流通散热介质，也可以间接流通散热介质，例如：在绕组的导体之间设置空心管，空心管内供散热介质流通。
实施例2：
参见图5所示的电机散热结构，线圈1被封闭的绝缘纸2包裹置于铁芯3上的线槽4中，绝缘体、相邻的导体之间围成多个空间7。热管9的蒸发端伸入到空间7内，热管9的冷凝端在铁芯外部。冷媒被封闭在热管内中依靠压力流动，热量通过管壁传导给冷媒。利用热管内的冷媒的气液态转换，将导体热量传出。
Claims (7)
1.电机散热结构，其特征是：它具有与构成电机线圈的导体接触的空间，所述空间内具有流动的散热介质。
2.如权利要求1所述的电机散热结构，其特征是：所述空间是导体与导体之间的空间、导体与铁芯之间的空间、导体本身的中空空间、导体与绝缘体之间的空间中的任意一种或几种。
3.如权利要求1所述的电机散热结构，其特征是：所述空间内设置与导体直接接触的空心管，散热介质在空心管内流动。
4.如权利要求1所述的电机散热结构，其特征是：所述空间内设置与导体直接接触的热管。
5.如权利要求1所述的电机散热结构，其特征是：所述导体为表面具有凹陷和/或凸起以增大散热面积的导体。
6.如权利要求1所述的电机散热结构，其特征是：线圈与铁芯之间设置不封闭的绝缘体，绝缘体、铁芯、导体构成所述空间，或者绝缘体、相邻的导体构成所述空间。
7.如权利要求1所述的电机散热结构，其特征是：所述空间是局部或全部导体相互之间的空间、全部或局部导体内部的空间、局部或全部导体与铁芯上的线槽槽壁之间的空间中的任意一种或几种。
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