CN109391090A - 利于散热的定子、转子及电机 - Google Patents

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张峰玉
克里斯·杰拉德
大卫·杰拉德
徐泽元
张何
米基尔·加莱亚
克里斯·泰
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Abstract

本发明公开一种利于散热的电机、定子和转子。定子包括定子轭部、多个常规齿、多个定子槽部和多个散热假齿。多个定子槽部和多个常规齿在定子轭部和定子中心之间排列成一圆形,每个定子槽部位于两个常规齿之间,且每一个定子槽部包括一个槽口、一个与定子轭部相邻的底壁和两个与槽口相邻的侧壁。多个散热假齿从多个定子槽部的底壁或两个侧壁延伸。与现有技术相比,本发明通过在多个槽部的底壁或侧壁上设有至少一个伸入槽部的散热假齿,可以使电机的槽部内的热量更容易传递到冷却液中,提高了电机的散热能力。

Description

利于散热的定子、转子及电机
技术领域
本发明涉及电机和电机组件的技术领域,尤其涉及一种利于散热的电机、定子及转子。
背景技术
电机和电机组件的主要损耗来自于槽部内生成的铜损和线圈损耗,且槽部内的等效热阻较大,使得槽部内生成的热量很难传递到外部机壳或冷却液中,进而使得槽部内线圈温度较高,并且电机的热点通常位于槽部内中心,上述位于槽部内中心的热点是限制绝缘材料的使用寿命,以及电机功率最大输出值的主要因素。
现有电机散热主要是以提高电机本体与冷却介质的散热能力为主,比如提高电机本体表面传热系数,增大与冷却介质的接触面积等,典型的提升电机冷却能力的方法包括自然冷却中增大机壳上翅片的面积以及其在自然对流中的数量,以增加电机与环境空气之间的接触表面积,不同的水/油冷却的冷却管道设计的改进,以增加电动机和冷却液之间的传热系数,或者增加接触表面积。
虽然这些技术方案都在一定程度上增加了电机的散热能力,但是限制绝缘材料的使用寿命以及电机功率最大输出值的主要因素依旧是槽部内的线圈温度,如果可以有效的将槽部内生成的热量较大程度的导出至冷却介质中,则电机的热环境可以得到很大改善,从而大大提高电机使用寿命并增加电机功率输出值。
因此,如何提供能够解决上述问题的电机和电机组件,已成为本领域技术人员的重要课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种能较大程度上降低槽部内线圈温度的电机组件。
本发明所采用的技术方案是:一种利于散热的电机组件,包括多个槽部,且多个槽部的底壁或侧壁上设有至少一个伸入槽部的散热假齿。
鉴于上述问题,本发明中提供了利于散热的电机、定子和转子。
本发明的目的之一是提供一种利于散热的电机、定子和转子。
根据本发明一实施例,本发明提供一种利于散热的电机,其包括第一电机组件和第二电机组件。第一电机组件会生成损耗,并具有第一热导率。第二电机组件设置在第一电机组件附近,并具有第二热导率。第二热导率高于第一热导率,因此,将第一电机组件附近生成的热量传递至第二电机组件,并通过第二电机组件散发到电机的冷却液。
在一些实施例中,第一电机组件可以是定子或转子。
根据本发明一实施例,本发明提供一种利于散热的定子。定子包括定子轭部、多个常规齿、多个定子槽部和多个散热假齿。多个定子槽部和多个常规齿在定子轭部和定子中心之间排列成一圆形,每个定子槽部位于两个常规齿之间,且每一个定子槽部包括一个槽口、一个与定子轭部相邻的底壁和两个与槽口相邻的侧壁。多个散热假齿从多个定子槽部的底壁或两个侧壁延伸。定子槽部的第一宽度大于散热假齿的第二宽度,常规齿的第三宽度可大于散热假齿的第二宽度。
作为优选,每个散热假齿从定子槽部的底壁径向地向内延伸到定子的定子中心。
作为优选,每个散热假齿从定子槽部的两个侧壁延伸到定子槽部的内部。
作为优选,当多个定子槽部的数量是n时,多个散热假齿的数量是n、3n、5n、7n或更多。
作为优选,当多个定子槽部的数量是n时,多个散热假齿的数量是n、n/2、n/3、n/4或更少。
作为优选,每个散热假齿包括主要部分和多个翅片,其中主要部分的中心线与定子槽部的对称轴线重合,多个翅片位在主要部分的两侧。当多个散热假齿的数量是m时,多个翅片的数量是2m、4m、6m或更多。
作为优选,每个散热假齿是梯形形状或矩形形状。
作为优选,当定子槽部的深度为L时,散热假齿的长度为2/5L至5/5L。
作为优选,多个定子槽部具有第一热导率,多个散热假齿具有第二热导率,且散热假齿的第二热导率高于定子槽部的第一热导率。
根据本发明一实施例,本发明提供一种利于散热的转子。转子包括转子轴、转子轭部、多个常规齿、多个转子槽部和多个散热假齿。转子轴位于转子的中心,转子轭部位于转子轴的周围,多个转子槽部和多个常规齿围绕转子轭部排列成一圆形,每个转子槽部位于两个常规齿之间,且每个转子槽部包括一个槽口、一个与转子轭部相邻的底壁和两个与槽口相邻的侧壁。多个散热假齿是从多个转子槽部的底壁或两个侧壁延伸。转子槽部的第一宽度大于散热假齿的第二宽度,而常规齿的第三宽度大于散热假齿的第二宽度。
作为优选,每个散热假齿从转子槽部的底壁径向地向外延伸到转子槽部的槽口。
作为优选,每个散热假齿从转子槽部的两个侧壁延伸到转子槽部的内部。
作为优选,当多个转子槽部的数量是n时,多个散热假齿的数量是n、3n、5n、7n或更多。
作为优选,当多个转子槽部的数量是n时,多个散热假齿的数量是n、n/2、n/3、n/4或更少。
作为优选,每个散热假齿包括主要部分和多个翅片,其中主要部分的中心线与转子槽部的对称轴线重合,多个翅片位在主要部分的两侧。当多个散热假齿的数量是m时,多个翅片的数量是2m、4m、6m或更多。
作为优选,每个散热假齿是梯形形状或矩形形状。
作为优选,当转子槽部的深度为L时,散热假齿的长度为2/5L至5/5L。
作为优选,多个转子槽部具有第一热导率,多个散热假齿具有第二热导率,且散热假齿的第二热导率高于转子槽部的第一热导率。
根据本发明一实施例,本发明提供一种利于散热的电机。电机包括壳体、具有本发明实例中的上述特征的定子和转子。
采用以上结构与现有技术相比,本发明具有以下优点:因为槽部内的最高温度一般分布在中心处,将槽部中心处的热量导出,可有效降低槽部内线圈温度。从槽部的底壁、侧壁上设置伸入槽部内的散热假齿,可以有效减少槽部内最高温度点与冷却液之间的等效热阻,进而缩短两者之间的等效热传递路径,使得槽部内的热量更容易传递到冷却液中,提高电机的散热能力。
本发明所要解决的另一个技术问题是:提供一种能较大程度上降低槽内线圈温度的电机。
采用以上结构与现有技术相比,本发明具有以下优点:将上述电机组件单个或者组合后应用到本发明的电机上,这种电机可以使槽部内的热量更容易传递到冷却液中,提高了电机的散热能力。
以下结合附图与具体实施方式对本发明做进一步描述,但是本发明不仅限于以下具体实施方式。
附图说明
图1为本发明具体实施例一中定子的结构示意图。
图2为本发明具体实施例二中定子的结构示意图。
图3为本发明具体实施例三中定子的结构示意图。
图4为本发明具体实施例四的定子的结构示意图。
图5为本发明具体实施例五中定子的结构示意图。
图6为本发明具体实施例六中定子的结构示意图。
图7为本发明具体实施例七中定子的结构示意图。
图8为本发明具体实施例八中定子的结构示意图。
图9为本发明具体实施例一中转子的结构示意图。
图10为本发明具体实施例二中转子的结构示意图。
图11为本发明具体实施例三中转子的结构示意图。
图12为本发明具体实施例一中电机的结构示意图。
具体实施方式
在以下描述和权利要求中使用某些术语来代表特定系统组件。如本领域技术人员所理解的,制造商可以通过不同的名称来代表同一组件。本文无意区分名称不同但功能相同的组件。在以下描述和权利要求中,术语“包括”和“包含”以开放式方式使用,因此应解释为“包括但不限于” ......,术语“耦合”旨在表示间接或直接电性连接。因此,如果第一设备耦合到第二设备,则该连接可以通过直接电性连接,或通过经由其他设备和连接的间接电性连接。
附图仅是示例的说明,其中图中所示的单元或过程不一定是实现本发明所必需的组件或步骤。本领域技术人员应理解,示例中的设备中的单元可以如所描述的示例中那样布置在设备中,或者可以替代地位于与示例中的设备不同的一个或多个设备中。所描述的示例中的单元可以组合成一个模块或者进一步划分为多个子单元。
还应注意,除非上下文另有明确说明,如本文和所附权利要求中所使用的,单数形式“一”,“和”和“该”包括复数指示物。在权利要求中,术语“第一”,“第二”等,仅仅被解释为序数名称,它们本身不应受到限制。此外,考虑了与任何权利要求要素的叙述相关的排他性术语的使用,例如“单独”,“仅”等。可以预期的是,本文中任选的任何组件可以通过“否定”限制从特定权利要求中明确排除。最后,可以预期的是,本文描述的本发明变型的任何可选特征可以独立地阐述和要求保护,或者与本文描述的任何一个或多个特征组合。
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种利于散热的电机,其包括第一电机组件和第二电机组件。第一电机组件会生成损耗,并具有第一热导率。第二电机组件设置在第一电机组件附近,并具有第二热导率。第一电机组件通常是定子或转子。
第二热导率高于第一热导率,因此,将第一电机组件附近生成的热量传递至第二电机组件,并通过第二电机组件传递到电机的冷却液。
请参考图1,图1为本发明具体实施例一中定子100的结构示意图。如图1所示,定子100包括(但不限于)定子轭部110、多个常规齿120、多个定子槽部130和多个散热假齿140。多个定子槽部130和多个常规齿120在定子轭部110和定子中心C之间排列成一圆形,每个定子槽部130位于两个常规齿120之间,且每一个定子槽部130包括一个槽口131、一个与定子轭部110相邻的底壁132和两个与槽口131相邻的侧壁133A、133B。多个散热假齿140从多个定子槽部130的底壁132或两个侧壁133A、133B延伸。在本实施例中,每个散热假齿140从定子槽部130的底壁132径向地向内延伸到定子100的定子中心C。定子槽部130的第一宽度W1大于散热假齿140的第二宽度W2。在一些实施例中,常规齿120的第三宽度W3可大于散热假齿40的第二宽度W2。
请注意,在两个相邻的常规齿120之间设置一个散热假齿140,也就是说,在每个定子槽部130中有一个散热假齿140。举例而言,在图1中,定子槽部130的数量是十二个,而散热假齿140的数量也是十二个。每个散热假齿140从定子槽部130的底壁132的中间点向内延伸,并沿着定子槽部130的对称轴线延伸到槽口131。在本实施例中,散热假齿140的长度是定子槽部130的深度的五分之四,然而,此仅仅是用于描述本发明的技术特征的一个示例,并非本发明的限制条件。在其他的实施例中,散热假齿140的长度是可以调整的,例如,当定子槽部130的深度是L时,散热假齿140的长度可以是2/5L至5/5L。
请参考图2,图2为本发明具体实施例二中定子200的结构示意图。如图2所示,定子200包括(但不限于)定子轭部110、多个常规齿120、多个定子槽部130和多个散热假齿140。图2中的定子200类似于图1中的定子100,两者不同之处在于散热假齿140的数量不同。举例而言,图1中的散热假齿140的数量是十二个,图2中的散热假齿的数量是六个。
请注意,在本实施例中,在每两个相邻的定子槽部130中只有一个散热假齿140,然而,此仅仅是用于描述本发明的技术特征的一个示例,并非本发明的限制条件。在其他的实施例中,散热假齿140的数量是可以调整的,例如,当定子槽部130的数量是n时,散热假齿140的数量可以是n、n/2、n/3、n/4或更少。
请参考图3,图3为本发明具体实施例三中定子300的结构示意图。如图3所示,定子300包括(但不限于)定子轭部110、多个常规齿120、多个定子槽部330和多个散热假齿340A、340B、340C。每个定子槽部330包括一个槽口331、一个与定子轭部110相邻的底壁332和两个与槽口331相邻的侧壁333A、333B。
请注意,在每个定子槽部330中有三个散热假齿340A、340B、340C。举例而言,在图3中,定子槽部330的数量是六个,而散热假齿的数量是十八个,然而,此仅仅是用于描述本发明的技术特征的一个示例,并非本发明的限制条件。在其他的实施例中,散热假齿的数量是可以调整的,例如,当定子槽部的数量是n时,散热假齿的数量可以是n、3n、5n、7n或更多。假如定子槽部330具有较宽的宽度,则每个定子槽部330中可以设置更多的散热假齿。
在本实施例中,设置了一个左散热假齿340A、一个中散热假齿340B和一个右散热假齿340C,中散热假齿340的中心线与定子槽部330的对称轴线重合,而左散热假齿340A和右散热假齿340C对称地分布。也就是说,三个散热假齿340A、340B、340C从定子槽部330的底壁332径向地向内延伸到定子300的定子中心C。在一实施例中,中散热假齿340B的长度是定子槽部330的深度的五分之四,而左散热假齿340A、右散热假齿340C的长度是定子槽部330的深度的五分之二,然而,此仅仅是用于描述本发明的技术特征的一个示例,并非本发明的限制条件。在其他的实施例中,散热假齿340A、340B、340C的长度是可以调整的。
应注意,在图1和图2中,定子100/200的每个散热假齿140是梯形形状,而在图3中,每个散热假齿340A、340B、340C是矩形形状。梯形形状是指与底壁132相邻的散热假齿140的宽度不同于在槽口131附近的散热假齿140的宽度,而矩形形状是指与底壁132相邻的散热假齿140的宽度跟槽口131附近的散热假齿140的宽度相同。
在图1和图2中,与底壁132相邻的散热假齿140的宽度小于在槽口131附近的散热假齿140的宽度,这两个实施例利于将热点生成的热量传导到散热假齿140,且能让卷绕过程更加容易。在其他的实施例中,散热假齿也可以设计成与底壁132相邻的部分具有较大的宽度,而在槽口131附近的部分具有较小的宽度,此亦应属于本发明的技术范畴。
请参考图4,图4为本发明具体实施例四的定子400的结构示意图。如图4所示,定子400包括(但不限于)定子轭部110、多个常规齿120、多个定子槽部130和多个散热假齿440。每个散热假齿440包括主要部分441跟多个翅片442,其中主要部分441的中心线与定子槽部130的对称轴线重合,而多个翅片442位在主要部分441的两侧。在本实施例中,主要部分441的两侧设置有一对翅片442。优选地,散热假齿440的这对翅片442和主要部分441是一体成形。这对翅片442是设置在主要部分441的两侧,用于收集在定子槽部130中生成的热量并将热量传递到主要部分441,如此一来,可增加电机中定子的散热能力。
请参考图5,图5为本发明具体实施例五中定子500的结构示意图。如图5所示,定子500包括(但不限于)定子轭部110、多个常规齿120、多个定子槽部130和多个散热假齿540。每个散热假齿540包括主要部分541跟多个翅片542、543。图5中的定子500类似于图4中的定子400,两者不同之处在于翅片的数量不同。举例而言,图4中的主要部分441的两侧只有一对翅片442,图5中的主要部分541的两侧有两对翅片542、543,其中一对翅片542是设置在主要部分541的中间,而另一对翅片543是设置在靠近槽口131处。然而,翅片的数量不该被视为是本发明的限制条件,在其他的实施例中,翅片的数量是可调整的,例如,当散热假齿的数量是m时,翅片的数量可以是2m、4m、6m或更多。
请注意,可基于定子槽部130的深度来决定翅片的数量,并可基于定子槽部130的宽度来决定翅片的长度。在一个示例中,翅片542、543与散热假齿540的主要部分541的夹角为45度,这样可以简化卷绕过程并稳定卷绕布置。然而,此角度是可调节的,且不应被视为本发明的限制条件。优选地,散热假齿540的主要部分541的宽度大约可以是定子槽部130的宽度的5%至20%。
请参考图6,图6为本发明具体实施例六中定子600的结构示意图。如图6所示,定子600包括(但不限于)定子轭部610、多个常规齿620、多个定子槽部630和多个散热假齿640。每个定子槽部630位于两个常规齿620之间,且每一个定子槽部630包括一个槽口631、一个与定子轭部610相邻的底壁632和两个与槽口631相邻的侧壁633A、633B。请注意,每个散热假齿640从多个定子槽部630的两个侧壁633A、633B延伸到定子槽部630的内部。换句话说,每个散热假齿640是从常规齿620延伸。散热假齿640跟常规齿620的材料相同,且散热假齿640(或常规齿620)的热导率远高于等效热导率,因此易于制造。
在本实施例中,每个定子槽部630中有四个散热假齿640,然而,散热假齿640的数量并非本发明的限制条件。在其他的实施例中,散热假齿640的数量是可以调整的,在一实施例中,当定子槽部的数量是n时,散热假齿的数量可以是2n、4n、6n或更多;在另一实施例中,当定子槽部的数量是n时,散热假齿的数量可以是2n、2n/2、2n/3、2n/4或更少。例如,在每两个相邻的定子槽部630中或每三个相邻的定子槽部630中仅设置一对散热假齿640。图6所示的定子600适用于窄槽和深槽的应用中。
在本实施例中,定子600的每个散热假齿640是矩形形状,然而,在其他的实施例中,也能将定子600的散热假齿640设计成梯型形状(未示出),此亦应属于本发明的技术范围。在另一个实施例中,也可将每个散热假齿640设计成包括主要部分和多个翅片(未示出)。优选地,散热假齿640的多个翅片和主要部分是一体成形,且散热假齿640的多个翅片是设置在主要部分的两侧。请注意,翅片的数量并非本发明的限制条件,且翅片的数量是可调整的,例如,当散热假齿的数量是m时,翅片的数量可以是2m、4m、6m或更多。
请参考图7,图7为本发明具体实施例七中定子700的结构示意图。如图7所示,定子700包括(但不限于)定子轭部710、多个常规齿720、多个定子槽部730和多个散热假齿740。图7中的定子700类似于图6中的定子600,两者不同之处在于定子700的散热假齿740和常规齿720是不同材料。举例而言,散热假齿740的材料是陶瓷,而常规齿720的材料是硅钢片(lamination),陶瓷的热导率远高于常规齿和定子槽部730内部的等效热导率,这有助于将定子槽部730中生成的热量更有效地传导到常规齿720,然后传导到冷却液(未示出)。
请参考图8,图8为本发明具体实施例八中定子800的结构示意图。如图8所示,定子800包括(但不限于)定子轭部110、多个常规齿120、多个定子槽部830和多个散热假齿840A、840B、840C。每个定子槽部830位于两个常规齿120之间,且每一个定子槽部830包括一个槽口831、一个与定子轭部110相邻的底壁832和两个与槽口831相邻的侧壁833A、833B。
请注意,每个定子槽部830中设置有三个散热假齿840A、840B、840C。举例而言,在图8中,定子槽部830的数量是六个,而散热假齿的数量是十八个,然而,此仅仅是用于描述本发明的技术特征的一个示例,并非本发明的限制条件。在其他的实施例中,散热假齿的数量是可以调整的,例如,当定子槽部830的数量是n时,散热假齿的数量可以是n、3n、5n、7n或更多。假如定子槽部830具有较宽的宽度,则每个定子槽部830中可以设置更多的(3n或5n个)散热假齿。
在本实施例中,设置了一个左散热假齿840A、一个中散热假齿840B和一个右散热假齿840C,中散热假齿840的中心线与定子槽部830的对称轴线重合。需说明的是,中散热假齿840B是从定子槽部830的底壁832径向地向内延伸到定子800的中心C,而左散热假齿840A跟右散热假齿840C是从定子槽部830的两个侧壁833A、833B延伸(亦即,从常规齿120延伸)。中散热假齿840可通过有效地传导在定子槽部830中间生成的热量来将定子槽部830分成两半。左散热假齿840A跟右散热假齿840C可以协助将定子槽部830中间生成的热传导到常规齿120上,然后传导到冷却液。本实施例可以替代图3的实施例,两者皆适用于较宽的定子槽部。本实施例也是图1和图6的实施例的组合。
请注意,在图1至图8所示的实施例中,多个定子槽部具有第一热导率,多个散热假齿具有第二热导率,且散热假齿的第二热导率高于定子槽部的第一热导率。
请参考图9,图9为本发明具体实施例一中转子900的结构示意图。如图9所示,转子900包括(但不限于)转子轴950、转子轭部910、多个常规齿920、多个转子槽部930和多个散热假齿940。转子轴950位于转子900的中心C,转子轭部910位于转子轴950的周围,多个转子槽部930和多个常规齿920围绕转子轭部910排列成一圆形,每个转子槽部930位于两个常规齿920之间,且每个转子槽部930包括一个槽口931、一个与转子轭部910相邻的底壁932和两个与槽口931相邻的侧壁933A、933B。多个散热假齿940是从多个转子槽部930的底壁932或两个侧壁933A、933B延伸。在本实施例中,每个散热假齿940是从转子槽部930的底壁932径向地向外延伸到转子槽部930的槽口931。转子槽部930的第一宽度W11大于散热假齿940的第二宽度W22,而常规齿920的第三宽度W33大于散热假齿940的第二宽度W22。
请注意,每两个相邻的常规齿920间有一个散热假齿940,也就是说,每个转子槽部930中有一个散热假齿940。举例而言,在图9中,转子槽部930的数量是十二个,散热假齿940的数量也是十二个,然而,此仅仅是用于描述本发明的技术特征的一个示例,并非本发明的限制条件。在其他的实施例中,散热假齿940的数量是可以调整的,例如,当转子槽部930的数量是n时,散热假齿940的数量可以是n、n/2、n/3、n/4或更少。在其他的实施例中,当转子槽部930的数量是n时,散热假齿的数量可以是n、3n、5n、7n或更多。假如转子槽部930具有较宽的宽度,则每个定子槽部930中可以设置更多的(3n或5n个)散热假齿。
每个散热假齿940从转子槽部930的底壁932的中间点向内延伸,并沿着转子槽部930的对称轴线延伸到槽口931。在本实施例中,散热假齿940的长度是转子槽部930的深度的五分之四,然而,此仅仅是用于描述本发明的技术特征的一个示例,并非本发明的限制条件。在其他的实施例中,散热假齿940的长度是可以调整的,例如,当转子槽部930的深度是L时,散热假齿940的长度可以是2/5L至5/5L。
请参考图10,图10为本发明具体实施例二中转子1000的结构示意图。如图10所示,转子1000包括(但不限于)转子轴1050、转子轭部1010、多个常规齿1020、多个转子槽部1030和多个散热假齿1040。每个转子槽部1030包括一个槽口1031、一个与转子轭部1010相邻的底壁1032和两个与槽口1031相邻的侧壁1033A、1033B。在本实施例中,每个散热假齿1040从转子槽部1030的两个侧壁1033A、1033B延伸到转子槽部1030的内部。也就是说,每个散热假齿1040是从常规齿1020延伸。散热假齿1040跟常规齿1020的材料相同,且散热假齿1040(或常规齿1020)热导率远高于等效热导率,因此易于制造。
在本实施例中,每个转子槽部1030中有四个散热假齿1040,换句话说,在转子槽部1030的两个侧壁1033A、1033B上各设置两个散热假齿1040,将常规齿1020分成三个相等的部分。然而,散热假齿1040的数量并非本发明的限制条件。在其他的实施例中,散热假齿1040的数量是可调整的,例如,当转子槽部1030的数量是n时,散热假齿940的数量可以是2n、4n、6n或更多。在其他的实施例中,当转子槽部1030的数量是n时,散热假齿1040的数量可以是2n、2n/2、2n/3、2n/4或更少。举例而言,每两个相邻的转子槽部1030中或每三个相邻的转子槽部1030中仅设置一对散热假齿1040。
请参考图11,图11为本发明具体实施例三中转子的结构示意图。如图11所示,转子1100包括(但不限于)转子轴1050、转子轭部1010、多个常规齿1120、多个转子槽部1130和多个散热假齿1140。图11中的转子1100类似于图10中的转子1000,两者不同之处在于转子1100的散热假齿1140和常规齿1120是不同材料。举例而言,散热假齿1140的材料是陶瓷,而常规齿1120的材料是硅钢片(lamination),陶瓷的热导率远高于常规齿1120和转子槽部1130内部的等效热导率,这有助于将转子槽部1130中生成的热量更有效地传导到常规齿1120,然后传导到冷却液(未示出)。
请注意,在图9至图11的实施例中,每个散热假齿皆是矩形形状,然而,散热假齿的形状并非本发明的限制条件。在其他实施例中,也可以将散热假齿设计成梯形形状。矩形形状是指与底壁相邻的散热假齿的宽度跟槽口附近的散热假齿的宽度相同,而梯形形状是指与底壁相邻的散热假齿的宽度不同于(大于或小于)在槽口附近的散热假齿的宽度。
在其他的实施例中,每个散热假齿可以设计成另包括主要部分和多个翅片(未示出),其中主要部分的中心线与转子槽部的对称轴线重合,而多个翅片位在主要部分的两侧。优选地,散热假齿的这对翅片和主要部分是一体成形。这对翅片是设置在主要部分的两侧,用于收集在转子槽部中生成的热量并将热量传递到主要部分,如此一来,可增加电机中转子900的散热能力。请注意,翅片的数量是可调整的,例如,当散热假齿940的数量是m时,翅片的数量可以是2m、4m、6m或更多。转子900的散热假齿940的翅片的设计类似于图4和图5中的定子400/500的散热假齿440/540的翅片442/542/543的设计,详细描述于此不再赘述。
请注意,在图9至图11的实施例中,多个转子槽部具有第一热导率,而多个散热假齿具有第二热导率,且散热假齿的第二热导率大于转子槽部的第一热导率。
请参考图12,图12为本发明具体实施例一中电机1200的结构示意图。如图12所示,电机1200包括(但不限于)壳体1210、定子1220和转子1330。请注意,电机1200是图5的定子500和图9的转子900的结合。壳体1210由铝制成,其热导率是180W/mK,远高于定子1220的硅钢片的热导率(30W/mK)。壳体1210包括多个连接到定子1220的定子轭部的壳体延伸段1211。在定子1220(硅钢片)中存在铁耗损,而本实施例有助于将定子1220中的热量传导到冷却液(未示出)。将更多的热量从定子1220传导到壳体1210,以降低定子1220的温度,并改善电机1200的散热条件。
此外,图1到图12的任一个实施例中的定子及转子可单独使用或组合使用。
本发明的实施例提供了一种利于散热的电机,其包括第一电机组件和第二电机组件。第一电机组件会生成损耗,并具有一第一热导率;第二电机组件设置在第一电机组件附近,并具有一第二热导率;且第二热导率大于第一热导率。将第一电机组件附近生成的热量传递至第二电机组件,并通过第二电机组件散发到电机的冷却液,从而使得更容易将热量传递到电机的冷却液中。
与现有的散热技术相比,本发明中的上述定子/转子的结构具有以下优点:由于定子/转子槽部的内部具有高热组损耗和低等效热导率,最高热阻温度通常位于定子/转子槽部的中心,且因为散热假齿的热导率高于定子/转子槽部内的等效热导率,因此,散热假齿可以减少定子/转子槽部内的等效热阻,并大幅缩短定子/转子槽部中的热点与冷却液之间的等效热路径。如此一来,更容易将定子/转子槽部内生成的热量传递到冷却液,以改善散热情况。
优选地,散热假齿与定子/转子轭部是一体成形,且定子/转子轭部直接连接到定子/转子槽部的底壁,以简化电机组件的制造过程并提高电机强度。由于散热假齿跟常规齿的材料相同,其热导率远高于定子/转子槽部内的等效热导率,因此,可更容易将定子/转子槽部中生成的热量散发到冷却液。
优选地,散热假齿从定子/转子槽部的底壁的中间位置开始延伸,且其中心线与定子/转子槽部的对称轴线重合,由于最高热阻温度通常位于定子/转子槽部的中心,使得热量能够更容易传递到冷却液。
已证明,透过在电机上设置散热假齿,可以降低定子/转子槽部内的最高温度超过20度以上,此技术方案不仅会大大增加电机输出功率,提高电机效率,还可以增加电机可靠性,延长电机寿命。另外,在批量生产的条件下,由于此专利不涉及其他额外新型材料的添加或复杂的工作程序,因此生产成本较低容易实现。
而且上述具体实施例中提到的定子与转子即可以单独使用,也可以组合使用。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的技术人员应当理解,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行同等替换;而这些修改或者替换,并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神与范围。
说明书中对“一个示例”或“示例”的引用意味着结合该示例描述的特定特征、结构或特性是涵盖在至少一个实施例中。在说明书中各处出现的短语“在一个示例中”不一定都指相同的示例。因此,尽管已经用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了示例,但是应该理解,所要求保护的主题可以不限于所描述的具体特征或动作。此外,本发明公开了特定特征和动作作为实现所要求保护的主题的示例形式。
描述中的语言不应该被解释为指示任何未要求保护的要素对于本发明的实践是必不可少的。对于本领域的技术人员来说显而易见的是,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以对本发明进行各种修改和变化。无意将本发明限制于所附的具体形式或形式,相反,本发明旨在覆盖落入如所附权利要求中所定义的本发明的精神和范围内的所有修改,替代构造和等同物。因此,本发明旨在涵盖本发明的修改和变化,只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围内。

Claims (25)

1.一种利于散热的电机,包括:
一第一电机组件,会生成损耗,并具有一第一热导率;以及
一第二电机组件,设置在所述第一电机组件附近,并具有一第二热导率;
其特征在于:
其中,所述第二热导率大于所述第一热导率;
其中,将所述第一电机组件附近生成的热量传递至所述第二电机组件,并通过所述第二电机组件散发到所述电机的一冷却液。
2.根据权利要求1所述的一种利于散热的电机,其特征在于:所述第一电机组件是一定子或一转子。
3.一种利于散热的定子,包括:
一定子轭部;
多个常规齿;
多个定子槽部,其中所述多个定子槽部和所述多个常规齿在所述定子轭部和一定子中心之间排列成一圆形,每个定子槽部位于两个常规齿之间,且每个定子槽部中包括一个槽口、一个与定子轭部相邻的底壁和两个与所述槽口相邻的侧壁;以及
其特征在于:
多个散热假齿,从所述多个定子槽部的所述底壁或所述两个侧壁延伸;
其中所述定子槽部的一第一宽度大于所述散热假齿的一第二宽度。
4.根据权利要求3所述的一种利于散热的定子,其特征在于:每个散热假齿从所述定子槽部的所述底壁径向地向内延伸到所述定子的所述定子中心。
5.根据权利要求4所述的一种利于散热的定子,其特征在于:当多个定子槽部的数量是n时,多个散热假齿的数量是n、3n、5n、7n或更多。
6.根据权利要求4所述的一种利于散热的定子,其特征在于:当多个定子槽部的数量是n时,多个散热假齿的数量是n、n/2、n/3、n/4或更少。
7.根据权利要求4所述的一种利于散热的定子,其特征在于:每个散热假齿包括:
一主要部分,其中所述主要部份的中心线与所述定子槽部的对称轴线重合;以及
多个翅片,位在所述主要部份的两侧;
其中,当多个散热假齿的数量是m时,多个翅片的数量是2m、4m、6m或更多。
8.根据权利要求3所述的一种利于散热的定子,其特征在于:每个散热假齿从所述定子槽部的所述两个侧壁延伸到所述定子槽部的内部。
9.根据权利要求8所述的一种利于散热的定子,其特征在于:当多个定子槽部的数量是n时,多个散热假齿的数量是2n、4n、6n或更多。
10.根据权利要求8所述的一种利于散热的定子,其特征在于:每个散热假齿包括:
一主要部分,其中所述主要部份的中心线与所述定子槽部的对称轴线重合;以及
多个翅片,位在所述主要部份的两侧;
其中,当多个散热假齿的数量是m时,多个翅片的数量是2m、4m、6m或更多。
11.根据权利要求3所述的一种利于散热的定子,其特征在于:每个散热假齿是梯形形状或矩形形状。
12.根据权利要求3所述的一种利于散热的定子,其特征在于:当所述定子槽部的深度为L时,所述散热假齿的长度为2/5 L至5/5 L。
13.根据权利要求3所述的一种利于散热的定子,其特征在于:所述多个定子槽部具有第一热导率,所述多个散热假齿具有第二热导率,以及所述散热假齿的第二热导率高于所述定子槽部的第一热导率。
14.一种利于散热的转子,包括:
一转子轴,位于所述转子的中心;
一转子轭部,位于所述转子轴的周围;
多个常规齿;
多个转子槽部,其中所述多个转子槽部和所述多个常规齿围绕所述转子轭部排列成一圆形,每个转子槽部位于两个常规齿之间,且每个转子槽部包括一个槽口、一个与转子轭部相邻的底壁和两个与所述槽口相邻的侧壁;以及
其特征在于:
多个散热假齿,从所述多个转子槽部的所述底壁或所述两个侧壁延伸;
其中所述转子槽部的一第一宽度大于所述散热假齿的一第二宽度。
15.根据权利要求14所述的一种利于散热的转子,其特征在于:每个散热假齿从所述转子槽部的所述底壁径向地向外延伸到所述转子槽部的槽口。
16.根据权利要求15所述的一种利于散热的转子,其特征在于:当多个转子槽部的数量是n时,多个散热假齿的数量是n、3n、5n、7n或更多。
17.根据权利要求15所述的一种利于散热的转子,其特征在于:当多个转子槽部的数量是n时,多个散热假齿的数量是n、n/2、n/3、n/4或更少。
18.根据权利要求15所述的一种利于散热的转子,其特征在于:每个散热假齿包括:
一主要部分,其中所述主要部份的中心线与所述转子槽部的对称轴线重合;以及
多个翅片,位在所述主要部份的两侧;
其中,当多个散热假齿的数量是m时,多个翅片的数量是2m、4m、6m或更多。
19.根据权利要求14所述的一种利于散热的转子,其特征在于:每个散热假齿从所述转子槽部的所述两个侧壁延伸到所述转子槽部的内部。
20.根据权利要求19所述的一种利于散热的转子,其特征在于:当多个转子槽部的数量是n时,多个散热假齿的数量是2n、4n、6n或更多。
21.根据权利要求19所述的一种利于散热的转子,其特征在于:每个散热假齿包括:
一主要部分,其中所述主要部份的中心线与所述转子槽部的对称轴线重合;以及
多个翅片,位在所述主要部份的两侧;
其中,当多个散热假齿的数量是m时,多个翅片的数量是2m、4m、6m或更多。
22.根据权利要求14所述的一种利于散热的转子,其特征在于:每个散热假齿是梯形形状或矩形形状。
23.根据权利要求14所述的一种利于散热的转子,其特征在于:当所述转子槽部的深度为L时,所述散热假齿的长度为2/5 L至5/5 L。
24.根据权利要求14所述的一种利于散热的转子,其特征在于:所述多个转子槽部具有第一热导率,所述多个散热假齿具有第二热导率,以及所述散热假齿的第二热导率高于所述转子槽部的第一热导率。
25.一种利于散热的电机,其特征在于:包括权利要求3至13所述的任意一个定子或者权利要求14至24所述的任意一个转子或者其任意的组合。
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