CN110601394B - 定子冷却结构、定子组件以及具有其的电机 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种定子冷却结构，包括定子铁芯，定子铁芯包括定子轭部和定子齿部，定子齿部位于定子轭部的内周壁上，并沿周向排布；相邻定子齿之间设置有定子槽；定子齿部绕设有定子绕组，还包括：冷却管，冷却管包括第一侧管、第二侧管和端部冷却件，第一侧管轴向贯穿定子铁芯，且第一侧管设置于定子绕组的外周侧；第二侧管轴向贯穿定子铁芯，且第二侧管设置于定子绕组的内周侧；端部冷却件与第一侧管和第二侧管均连通，端部冷却件位于定子绕组的端部。根据本申请的定子冷却结构，可以对电机定子进行全方位冷却。

Description

定子冷却结构、定子组件以及具有其的电机

技术领域

本申请属于电机技术领域，具体涉及一种定子冷却结构、定子组件以及具有其的电机。

背景技术

目前，随着工业的不断发展，对电机提出了高精度，高功率密度等性能要求，随之带来的是电机发热严重，靠自然散热无法将电机热量散出，需要进行外部强制冷却。

但是，电机定子主要发热源为线圈绕组，其热量向外传递时主要通过铁芯外部，铁芯内圆，绕组端部三个方向，现有方案中大多只针对电机铁芯外部进行冷却，而这样一方面会造成线圈绕组端部发热严重，另一方面则会造成热量从定转子间气隙传向转子，使转子温度升高，降低电机性能，其不能对电机定子进行全方位冷却。

因此，如何提供一种能够对电机定子进行全方位冷却的定子冷却结构、定子组件以及具有其的电机成为本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种定子冷却结构、定子组件以及具有其的电机，能够对电机定子进行全方位冷却。

为了解决上述问题，本申请提供一种定子冷却结构，包括定子铁芯，定子铁芯包括定子轭部和定子齿部，定子齿部位于定子轭部的内周壁上，并沿周向排布；相邻定子齿之间设置有定子槽；定子齿部绕设有定子绕组，还包括：冷却管，冷却管包括：

第一侧管，第一侧管轴向贯穿定子铁芯，且第一侧管设置于定子绕组的外周侧；

第二侧管，第二侧管轴向贯穿定子铁芯，且第二侧管设置于定子绕组的内周侧

和端部冷却件，端部冷却件与第一侧管和第二侧管均连通，端部冷却件位于定子绕组的端部。

优选地，定子铁芯上设置有安装孔，安装孔轴向贯穿定子铁芯，且设置于定子绕组的外周侧；第一侧管安装于安装孔内；和/或，第二侧管设置于定子槽内。

优选地，第一侧管和/或第二侧管内设置有扰流棒。

优选地，扰流棒的材质为高热膨胀系数材料；和/或，扰流棒的侧壁上设置有搅动齿。

优选地，搅动齿设置为多个，多个搅动齿围绕扰流棒的中心轴周向设置。

优选地，端部冷却件包括连接管，连接管的一端与第一侧管连通，另一端与和第二侧管连通，并且连接管设置于定子铁芯的第一端部。

优选地，第一侧管、连接管和第二侧管依次连接形成U形管。

优选地，端部冷却件还包括连通部，连通部设置于定子铁芯的第二端部，连通部与冷却管相连接，连通部用于引导冷却介质进入冷却管的第一端，并从冷却管的第二端流出。

优选地，连通部上开设有导流孔组；导流孔组包括开设于连通部表面上的第一连接孔和第二连接孔；第一连接孔与冷却管的第一端管口位置相对应，并与第一端相连通，第二连接孔与冷却管第二端管口位置相对应，并与冷却管的第二端相连通，冷却介质自第一连接孔进入冷却管，并从第二连接孔流出。

优选地，冷却管的数量为多个，多个冷却管围绕定子铁芯的中心轴周向排布；连通部内部还设置有连接通道，连接通道用于连通多个冷却管。

优选地，连通部上靠近定子铁芯的表面开设有第一连接孔和第二连接孔，第一侧管连通至第一连接孔内，并与连接通道相连通，第二侧管连通至第二连接孔内，并与连接通道相连通。

优选地，定子冷却结构包括至少1个冷却系统，每个冷却系统包括1个导流孔组和通流管道；

通流管道包括1个冷却管，第一连接孔与冷却管的第二侧管相连通，第二连接孔与冷却管的第一侧管相连通；

或者，通流管道包括连接通道以及至少2个冷却管，至少2个冷却管通过连接通道串联或并联。

优选地，至少2个冷却管通过连接通道串联；连接通道包括第一通道和第二通道，第一侧管与第一通道相连通；第二侧管与第二通道相连通；第一通道包括多个第一槽体，第二通道包括多个第二槽体；将第一侧管分为多个第一连接组，每个第一连接组包括2个相邻的第一侧管，第一槽体与第一连接组一一对应，同组中的2个第一侧管均与对应的第一槽体连通；将第二侧管分为多个第二连接组，每个第二连接组包括2个相邻的第二侧管，第二槽体与第二连接组一一对应，同组中的2个第二侧管均与对应的第二槽体连通；第一槽体和第二槽体周向交错设置；第一连接孔连通至首个冷却管中的第一侧管或第二侧管；第二连接孔连通至尾端冷却管中的第一侧管或第二侧管。

优选地，至少2个冷却管通过连接通道并联；连接通道包括第一通道和第二通道；第一通道为围绕定子铁芯轴线周向设置的第一环形槽，多个第一侧管均与第一环形槽相连通；第二通道为围绕定子铁芯轴线周向设置的第二环形槽，多个第二侧管均与第二环形槽相连通；第一连接孔连通至第一通道；第二连接孔连通至第二通道。

根据本申请的再一方面，提供了一种定子组件，包括定子冷却结构，定子冷却结构为上述的定子冷却结构。

根据本申请的再一方面，提供了一种电机，包括定子组件，定子组件为上述的定子组件。

本申请提供的定子冷却结构、定子组件以及具有其的电机，第一侧管实现对铁芯外侧冷却，连接管实现对电机绕组端部的冷却，第二侧管则对线圈绕组进行冷却，阻止了定子热量传递至转子，实现对电机定子的全面冷却。

附图说明

图1为本申请实施例的定子冷却结构的结构示意图；

图2为本申请实施例的定子冷却结构的结构示意图；

图3为本申请实施例的定子冷却结构的结构示意图；

图4为本申请实施例的定子冷却结构的剖面图；

图5为本申请实施例的冷却管与扰流棒的安装图；

图6为本申请实施例的冷却管的结构示意图；

图7为本申请实施例的扰流棒的结构示意图；

图8为本申请实施例的定子冷却结构的结构示意图；

图9为本申请实施例的连通部的外表面结构示意图；

图10为为本申请实施例的连通部的内表面结构示意图；

图11为本申请实施例的连通部的剖面图；

图12为本申请实施例的连通部的剖面图。

附图标记表示为：

1、定子铁芯；11、安装孔；12、定子槽；2、定子绕组；3、冷却管；31、第一侧管；32、第二侧管；33、连接管；4、扰流棒；41、搅动齿；5、连通部；521、第一连接孔；522、第二连接孔；531、第一通道；532、第二通道。

具体实施方式

结合参见图1-2所示，根据本申请的实施例，一种定子冷却结构，包括定子铁芯1，定子铁芯1包括定子轭部和定子齿部，定子齿部位于定子轭部的内周壁上，并沿周向排布；相邻定子齿之间设置有定子槽12；定子齿部绕设有定子绕组2，还包括：冷却管3，冷却管3包括：第一侧管31、第二侧管32和端部冷却件，第一侧管31轴向贯穿定子铁芯1，且第一侧管31设置于定子绕组2的外周侧；第二侧管32轴向贯穿定子铁芯1，且第二侧管32设置于定子绕组2的内周侧，端部冷却件与第一侧管31和第二侧管32均连通，端部冷却件位于定子绕组2的端部。第一侧管31实现对定子铁芯1外侧的冷却，端部冷却件实现对定子绕组2端部的冷却，第二侧管32则对定子绕组2内侧进行冷却，不仅实现对定子组件的全面冷却，还阻止了定子热量传递至转子。

结合参见图3所示，本申请还公开了一些实施例，定子铁芯1上设置有安装孔11，安装孔11轴向贯穿定子铁芯1，且设置于定子绕组2的外周侧；第一侧管31安装于安装孔11内；和/或，第二侧管32设置于定子槽12内，可以更高效的对定子组件进行冷却，可以有效的固定冷却管3。

结合参见图4所示，本申请还公开了一些实施例，第一侧管31和/或第二侧管32内设置有扰流棒4，扰流棒4在冷却介质的作用下在冷却管3的内部转动，加强管内对流换热。

结合参见图5-6所示，本申请还公开了一些实施例，扰流棒4的材质为高热膨胀系数材料；和/或，扰流棒4的侧壁上设置有搅动齿41，当电机负载较小，发热量较低，扰流棒4处于低温状态，体积较小，不与壁面接触，当电机负载升高时，冷却介质温度上升，导致扰流棒4受热膨胀，与壁面接触，在液压作用下在流道内旋转，搅动齿41会加强壁面处冷却介质流动，增强流道对流换热能力，提提高系统冷却能力；随着负载变化，扰流棒4会实现对电机冷却能力实时调节，大大的提高了电机冷却效率，有效降低电机温升；高热膨胀系数的材质使得扰流棒4对冷却介质的温度更敏感，可以更有效的条件电机的冷却能力。

结合参见图7所示，本申请还公开了一些实施例，搅动齿41设置为多个，多个搅动齿41围绕扰流棒4的中心轴周向设置。

进一步地，端部冷却件包括连接管33，连接管33的一端与第一侧管31连通，另一端与和第二侧管32连通，并且连接管33设置于定子铁芯1的第一端部，可以有效的对定子铁芯1的第一端部进行冷却。

进一步地，第一侧管31、连接管33和第二侧管32依次连接形成U形管，可以更好的固定冷却管3，并能更好的对定子组件进行全面冷却。

结合参见图8所示，本申请还公开了一些实施例，端部冷却件还包括连通部5，连通部5设置于定子铁芯1的第二端部，连通部5与冷却管3相连接，连通部5用于引导冷却介质进入冷却管3的第一端，并从冷却管3的第二端流出，可以及时通入新的冷却介质，且使得使用后的冷却介质流出，冷却效果更好。

结合参见图9所示，本申请还公开了一些实施例，连通部5上开设有导流孔组；导流孔组包括均开设于连通部5表面上的第一连接孔521和第二连接孔522；第一连接孔521与冷却管3的第一端管口位置相对应，并与第一端相连通，第二连接孔522与冷却管3第二端管口位置相对应，并与冷却管3的第二端相连通，冷却介质自第一连接孔521进入冷却管3，并从第二连接孔522流出，使得管内的冷却介质循环流动，冷却效果更好。

结合参见图10所示，本申请还公开了一些实施例，冷却管3的数量为多个，多个冷却管3围绕定子铁芯1的中心轴周向排布；连通部5内部还设置有连接通道，连接通道用于连通多个冷却管3。

进一步地，连通部5上靠近定子铁芯1的表面开设有第一连接孔511和第二连接孔512，第一侧管31连通至第一连接孔511内，并与连接通道相连通，第二侧管32连通至第二连接孔512内，并与连接通道相连通，使得冷却介质可以通过连通通道在冷却管3内通过连接通道循环流动。

结合参见图11-12所示，本申请还公开了一些实施例，定子冷却结构包括至少1个冷却系统，每个冷却系统包括1个导流孔组和通流管道；

通流管道包括1个冷却管3，第一连接孔521与第二侧管32相连通，第二连接孔522与第一侧管31相连通；

或者，通流管道包括连接通道以及至少2个冷却管3，至少2个冷却管3通过连接通道串联或并联，当通流管道包括1个冷却管3时，冷却介质通过第一连接孔521进入冷却管3，并通过第二连接孔522流出；当通流管道包括连接通道以及至少2个冷却管3，至少2个冷却管3通过连接通道串联或并联；冷却系统为至少1个，冷却系统越多，使得单个冷却系统中冷却介质的流动路径减小，增强冷却效果，且使得电机冷却均匀。

进一步地，至少2个冷却管3通过连接通道串联；连接通道包括第一通道531和第二通道532，第一侧管31与第一通道531相连通；第二侧管32与第二通道相连通；第一通道531包括多个第一槽体，第二通道包括多个第二槽体；将第一侧管31分为多个第一连接组，每个第一连接组包括2个相邻的第一侧管31，第一槽体与第一连接组一一对应，同组中的2个第一侧管31均与对应的第一槽体连通；将第二侧管32分为多个第二连接组，每个第二连接组包括2个相邻的第二侧管32，第二槽体与第二连接组一一对应，同组中的2个第二侧管32均与对应的第二槽体连通；第一槽体和第二槽体周向交错设置，第一连接孔521连通至首个冷却管3中的第一侧管31或第二侧管32；第二连接孔522连通至尾端冷却管3中的第一侧管31或第二侧管32，通过第一槽体和第二槽体将至少2个冷却管3串联，当冷却介质进入首个冷却管3的第一侧管31或第二侧管32后，依次进入各个冷却管3，进行冷却，再通过尾端冷却管3中的第一侧管31或第二侧管32流出。

进一步地，至少2个冷却管3通过连接通道并联，连接通道包括第一通道531和第二通道532；第一通道531为围绕定子铁芯1轴线周向设置的第一环形槽，多个第一侧管31均与第一环形槽相连通；第二通道532为围绕定子铁芯1轴线周向设置的第二环形槽，多个第二侧管32均与第二环形槽相连通；第一连接孔521连通至第一通道531；第二连接孔522连通至第二通道532，第一侧管31和第二侧管32中冷却介质的流动方向相反，此处第一环形槽和第二环形槽将至少2个的冷却管3并联，冷却介质从第一连接孔521直接进入第一环形槽，再同时进入多个第一侧管31进行冷却，使用后的冷却介质从多个第二侧管32流入第二环形槽，并从第二连接孔522流出；或者，冷却介质从第二连接孔522直接进入第二环形槽，再同时进入多个第二侧管32进行冷却，使用后的冷却介质从多个第一侧管31流入第一环形槽，并从第一连接孔521流出；

根据本申请的实施例，一种定子组件，包括定子冷却结构，定子冷却结构为上述的定子冷却结构。

根据本申请的实施例，一种电机，包括定子组件，定子组件为上述的定子组件。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (15)

1.一种定子冷却结构，包括定子铁芯(1)，所述定子铁芯(1)包括定子轭部和定子齿部，所述定子齿部位于定子轭部的内周壁上，并沿周向排布；相邻定子齿之间设置有定子槽(12)；所述定子齿部绕设有定子绕组(2)，其特征在于，还包括：冷却管(3)，所述冷却管(3)包括：

第一侧管(31)，所述第一侧管(31)轴向贯穿所述定子铁芯(1)，且所述第一侧管(31)设置于定子绕组(2)的外周侧；

第二侧管(32)，所述第二侧管(32)轴向贯穿所述定子铁芯(1)，且所述第二侧管(32)设置于定子绕组(2)的内周侧；

和端部冷却件，所述端部冷却件与所述第一侧管(31)和所述第二侧管(32)均连通，所述端部冷却件位于所述定子绕组(2)的端部；

所述第一侧管(31)和/或所述第二侧管(32)内设置有扰流棒(4)；所述扰流棒(4)在冷却介质的作用下在所述冷却管(3)内转动。

2.根据权利要求1所述的定子冷却结构，其特征在于，所述定子铁芯(1)上设置有安装孔(11)，所述安装孔(11)轴向贯穿定子铁芯(1)，且设置于所述定子绕组(2)的外周侧；第一侧管(31)安装于所述安装孔(11)内；和/或，所述第二侧管(32)设置于所述定子槽(12)内。

3.根据权利要求2所述的定子冷却结构，其特征在于，所述扰流棒(4)的材质为高热膨胀系数材料；和/或，所述扰流棒(4)的侧壁上设置有搅动齿(41)。

4.根据权利要求3所述的定子冷却结构，其特征在于，所述搅动齿(41)设置为多个，多个所述搅动齿(41)围绕所述扰流棒(4)的中心轴周向设置。

5.根据权利要求1所述的定子冷却结构，其特征在于，所述端部冷却件包括连接管(33)，所述连接管(33)的一端与所述第一侧管(31)连通，另一端与和所述第二侧管(32)连通，并且所述连接管(33)设置于所述定子铁芯(1)的第一端部。

6.根据权利要求5所述的定子冷却结构，其特征在于，所述第一侧管(31)、所述连接管(33)和所述第二侧管(32)依次连接形成U形管。

7.根据权利要求1所述的定子冷却结构，其特征在于，所述端部冷却件还包括连通部(5)，所述连通部(5)设置于所述定子铁芯(1)的第二端部，所述连通部(5)与所述冷却管(3)相连接，所述连通部(5)用于引导冷却介质进入所述冷却管(3)的第一端，并从所述冷却管(3)的第二端流出。

8.根据权利要求7所述的定子冷却结构，其特征在于，所述连通部(5)上开设有导流孔组；所述导流孔组包括开设于所述连通部(5)表面上的第一连接孔(521)和第二连接孔(522)；所述第一连接孔(521)与所述冷却管(3)的第一端管口位置相对应，并与所述第一端相连通，所述第二连接孔(522)与所述冷却管(3)第二端管口位置相对应，并与所述冷却管(3)的第二端相连通，冷却介质自所述第一连接孔(521)进入所述冷却管(3)，并从所述第二连接孔(522)流出。

9.根据权利要求8所述的定子冷却结构，其特征在于，所述冷却管(3)的数量为多个，多个所述冷却管(3)围绕所述定子铁芯(1)的中心轴周向排布；所述连通部(5)内部还设置有连接通道，所述连接通道用于连通多个所述冷却管(3)。

10.根据权利要求9所述的定子冷却结构，其特征在于，所述连通部(5)上靠近所述定子铁芯(1)的表面开设有第一连接孔(511)和第二连接孔(512)，所述第一侧管(31)连通至所述第一连接孔(511)内，并与所述连接通道相连通，所述第二侧管(32)连通至所述第二连接孔(512)内，并与所述连接通道相连通。

11.根据权利要求10所述的定子冷却结构，其特征在于，所述定子冷却结构包括至少1个冷却系统，每个所述冷却系统包括1个所述导流孔组和通流管道；

所述通流管道包括1个所述冷却管(3)，所述第一连接孔(521)与所述冷却管(3)的第二侧管(32)相连通，所述第二连接孔(522)与所述冷却管(3)的第一侧管(31)相连通；

或者，所述通流管道包括连接通道以及至少2个所述冷却管(3)，至少2个所述冷却管(3)通过所述连接通道串联或并联。

12.根据权利要求11所述的定子冷却结构，其特征在于，至少2个所述冷却管(3)通过所述连接通道串联；所述连接通道包括第一通道(531)和第二通道(532)，所述第一侧管(31)与所述第一通道(531)相连通；所述第二侧管(32)与所述第二通道相连通；所述第一通道(531)包括多个第一槽体，所述第二通道包括多个第二槽体；将所述第一侧管(31)分为多个第一连接组，每个第一连接组包括2个相邻的所述第一侧管(31)，所述第一槽体与所述第一连接组一一对应，同组中的2个所述第一侧管(31)均与对应的所述第一槽体连通；将所述第二侧管(32)分为多个第二连接组，每个第二连接组包括2个相邻的所述第二侧管(32)，所述第二槽体与所述第二连接组一一对应，同组中的2个所述第二侧管(32)均与对应的所述第二槽体连通；所述第一槽体和所述第二槽体周向交错设置；所述第一连接孔(521)连通至首个冷却管(3)中的第一侧管(31)或第二侧管(32)；所述第二连接孔(522)连通至尾端所述冷却管(3)中的第一侧管(31)或第二侧管(32)。

13.根据权利要求12所述的定子冷却结构，其特征在于，至少2个所述冷却管(3)通过所述连接通道并联；所述连接通道包括第一通道(531)和第二通道(532)；所述第一通道(531)为围绕定子铁芯(1)轴线周向设置的第一环形槽，多个所述第一侧管(31)均与所述第一环形槽相连通；所述第二通道(532)为围绕定子铁芯(1)轴线周向设置的第二环形槽，多个所述第二侧管(32)均与所述第二环形槽相连通；所述第一连接孔(521)连通至所述第一通道(531)；所述第二连接孔(522)连通至所述第二通道(532)。

14.一种定子组件，包括定子冷却结构，其特征在于，所述定子冷却结构为权利要求1至13中任一项所述的定子冷却结构。

15.一种电机，包括定子组件，其特征在于，所述定子组件为权利要求14中所述的定子组件。

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