CN111313588A - 一种能减少绕组灌封体热应力的电机 - Google Patents

Abstract

一种能减少绕组灌封体热应力的电机；其特征在于包括转子、定子铁芯、定子绕组以及灌封体；所述定子绕组环绕定子铁芯设置；所述转子沿轴向穿设于所述定子铁芯中，并与定子铁芯转动配合；所述灌封体设有两组，分别绝缘密封所述定子绕组的两端部；所述灌封体上开设有至少一条减压槽道，该减压槽道位于灌封体的表面或/和内部，以此提供供应力消除的空间或间隙。本发明可在基本不改变现有电机结构、材料的基础上，有效解决灌封体因内外侧温度分布不均、内应力过大等而产生开裂、脱落的问题，避免造成电机性能下降甚至损坏的风险，从而提高电机的可靠性。

Description

一种能减少绕组灌封体热应力的电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种能减少绕组灌封体热应力的电机。

背景技术

在现有技术中，电机的定子绕组常用绝缘材料进行灌封，以此避免由于定子绕组细（一般为漆包线）、匝数多，在电机运行时产生的振动可能会损坏定子绕组的问题，同时还可避免电流密度大时定子温度过高问题。

如图1、2所示，现有技术的电机定子其结构包括：壳体11、转子12、定子铁芯13、环绕定子铁芯的定子绕组14以及绝缘密封定子绕组14两端部的灌封体15。这种现有的电机定子的封装结构为直接灌入绝缘材料，将电机的定子绕阻14灌封在灌封体15内。其中，灌封体15的作用包括：一、具有隔离作用，可将定子绕阻14与外界绝缘隔开，防潮防腐，保护电机定子；二、具有导热作用（导热系数大），可将定子绕阻14产生的热量导出，避免磁钢高温退磁；三、具有固定作用，灌封体15的机械强度大，通过将定子绕阻14灌封其中，可对定子绕组14进行支撑固定，防止电机运行时振动损坏定子绕组14。

上述现有的灌封体15结构存在以下问题：一、由于灌封体15一般为整体式一次灌封，为完整的圆柱体结构，因此固化后存在一定内应力；二、灌封体15材料的耐温能力较差，在电机长时间运行后，定子绕组温度最高，灌封体15外部由于靠近电机壳体11以及低温介质的作用温度相对较低，因此灌封体15整体呈现出从内到外温度逐步降低的情况，即，在电机长时间运行后灌封体中的温度分布不均匀。上述两个问题直接导致灌封体15容易出现开裂、剥落，从而导致电机性能下降甚至损坏电机。尽管通过对灌封体15进行加厚可改善开裂的问题，但会导致成本的上升，另一方面灌封体15的厚度也易受到电机尺寸的限制。

因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本发明所要研究解决的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能减少绕组灌封体热应力的电机。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种能减少绕组灌封体热应力的电机；包括转子和定子，所述定子包括定子铁芯、定子绕组以及灌封体；

所述定子绕组环绕定子铁芯设置；所述转子沿轴向穿设于所述定子铁芯中，并与定子铁芯转动配合；所述灌封体设有两组，分别绝缘密封所述定子绕组的两端部；

其中，所述灌封体上开设有至少一条减压槽道，该减压槽道位于灌封体的表面或/和内部，以此提供供应力消除的空间或间隙。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，所述减压槽道将所述灌封体分隔为至少两个互不相连的主体。

如，所述减压槽道可同时沿灌封体的径向和轴向贯通开设，使灌封体在圆周方向上分隔为多个相对独立的主体；借此设计，各主体形成独立的灌封区域，当电机长时间运行后，定子绕组温度上升，灌封体受热膨胀，一方面有足够的膨胀空间，减少应力集中，另一方面可以增大灌封体表面积，加快灌封体内部散热；

或者，所述减压槽道可呈圆环形并沿灌封体的轴向贯通开设，使灌封体在径向上分隔为内、外相对独立的多个主体。在电机长时间运行后，定子绕组产生的热量可通过内侧灌封主体向冷却介质散热，并通过外测灌封主体向外界散热，同时避免温度分布不均导致灌封体的端部应力集中。另一方面，当定子绕组受热膨胀时（温度最高），轴向和径向的膨胀量均小于灌封体材料，将灌封体分为两部分，一方面提供灌封体材料的膨胀空间，另一方面可以减少定子绕组对灌封体材料的应力冲击。

2．上述方案中，所述灌封体为一整体结构。

如，所述减压槽道可沿灌封体的轴向贯通开设，在灌封体中形成轴向的长条槽道；减压槽道的宽度或横截面形状不限定，但当减压槽道的数量是一个时，其横截面不能为闭环的形状，当数量大于一个时，各减压槽道的横截面不能连通为一整体。当定子绕组温度升高时，灌封体材料可以向槽内膨胀，防止因空间不够而导致应力集中使灌封体开裂；

或者，所述减压槽道可沿灌封体的轴向非贯通开设，减压槽道的宽度、横截面形状和数量均不限定；例如，所述减压槽道可呈圆环形并沿灌封体的轴向非贯通开设，使灌封体的端面上形成内凹的圆环槽道。在电机长时间运行后，定子绕组因温度升高而膨胀，灌封体材料的热膨胀系数较大，在受到热应力的基础上还会受到定子绕组的内应力，端部开槽不仅可以减小应力集中，还增大灌封体外部表面积，更加有助于散热。

3．上述方案中，所述减压槽道为贯通设计，使得所述定子铁芯的端部或/和所述定子绕组与外界介质接触。或者，所述减压槽道为非贯通设计，所述定子铁芯的端部和所述定子绕组均不与外界介质接触。

所述介质包括液态或气态的冷媒、空气、冷却油等。

4．上述方案中，所述灌封体通过导热树脂材料制成，优选环氧树脂，因此具有机械强度高、热膨胀系数小、导热系数大、化学性质稳定、制作工艺简单等优点。除了环氧树脂而外，还可采用其他具有相同功能的材料。

5．上述方案中，所述电机还包括壳体，壳体的内壁上开设有冷却流道，该冷却流道为连续螺旋槽，螺旋环绕贴合于所述定子铁芯的外周面以及所述灌封体的外周面；可加快定子绕阻散热，有助于防止电机温度高、灌封体膨胀量过大而导致灌封体开裂现象产生。

6．上述方案中，还包括一导热套筒（为金属材质，如铝套），该导热套筒套设于所述定子铁芯的外周面以及所述灌封体的外周面，并与所述冷却流道密封贴合，使导热套筒和电机壳体之间构成密封的冷却环路。借此设计，在电机工作时，定子铁芯和灌封体的热量得以通过导热套筒传导，并通过冷却流道中的冷却介质带走热量；另一方面，导热套筒可实现对冷却流道的密封，进而提高冷却效率。

7．上述方案中，所述减压槽道并非仅为字面上表达的槽状结构，其泛指诸如：槽、孔、间隙等同等作用的结构。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种能减少绕组灌封体热应力的电机；包括转子和定子，所述定子包括定子铁芯、定子绕组以及灌封体；

所述定子绕组环绕定子铁芯设置；所述转子沿轴向穿设于所述定子铁芯中，并与定子铁芯转动配合；所述灌封体设有两组，分别绝缘密封所述定子绕组的两端部，两所述端部的外端露出于所述灌封体。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，既可以将定子绕组热量通过灌封体材料向外部散出（导热性好），又可避免在电机长时间运行后温度升高，定子绕组膨胀对灌封体产生应力冲击，从而达到防止灌封体开裂，提高电机可靠性的目的。

2．上述方案中，所述灌封体通过导热树脂材料制成，优选环氧树脂，因此具有机械强度高、热膨胀系数小、导热系数大、化学性质稳定、制作工艺简单等优点。除了环氧树脂而外，还可采用其他具有相同功能的材料。

3．上述方案中，所述电机还包括壳体，壳体的内壁上开设有冷却流道，该冷却流道为连续螺旋槽，螺旋环绕贴合于所述定子铁芯的外周面以及所述灌封体的外周面；可加快定子绕阻散热，有助于防止电机温度高、灌封体膨胀量过大而导致灌封体开裂现象产生。

4．上述方案中，还包括一导热套筒（可为金属材质，如铝套），该导热套筒套设于所述定子铁芯的外周面以及所述灌封体的外周面，并与所述冷却流道密封贴合，使导热套筒和电机壳体之间构成密封的冷却环路。借此设计，在电机工作时，定子铁芯和灌封体的热量得以通过导热套筒传导，并通过冷却流道中的冷却介质带走热量；另一方面，导热套筒可实现对冷却流道的密封，进而提高冷却效率。

5．上述方案中，所述减压槽道并非仅为字面上表达的槽状结构，其泛指诸如：槽、孔、间隙等同等作用的结构。

本发明的工作原理及优点如下：

相比现有技术而言，本发明可在基本不改变现有电机结构、材料的基础上，有效解决灌封体因内外侧温度分布不均、内应力过大等而产生开裂、脱落的问题，避免造成电机性能下降甚至损坏的风险，从而提高电机的可靠性。

附图说明

附图1为现有电机定子的纵向剖面结构示意图；

附图2为现有电机定子的端面示意图；

附图3为本发明实施例的纵向剖面结构示意图；

附图4为本发明实施例减压槽道的示意图一（端面）；

附图5为图4中A处的放大图；

附图6为本发明实施例减压槽道的示意图二（剖面）；

附图7为本发明实施例减压槽道的示意图二（端面）；

附图8为本发明实施例减压槽道的示意图三（剖面）；

附图9为本发明实施例减压槽道的示意图三（端面）；

附图10为图9中减压槽道的另一变化示意图；

附图11为本发明实施例减压槽道的示意图四（端面）；

附图12为本发明实施例减压槽道的示意图五（端面）；

附图13为本发明实施例减压槽道的示意图六（端面）；

附图14为本发明实施例减压槽道的示意图七（端面）；

附图15为本发明实施例减压槽道的示意图八（端面）；

附图16为本发明实施例减压槽道的示意图九（端面）；

附图17为本发明另一实施例的纵向剖面结构示意图；

附图18为图17的端面示意图。

以上附图中：1．转子；2．定子铁芯；3．定子绕组；4．灌封体；5．电机壳体；6．减压槽道；7．主体；8．冷却流道；9．导热套筒；11．电机壳体；12．转子；13．定子铁芯；14．定子绕组；15．灌封体。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：参见附图3~18所示，一种能减少绕组灌封体热应力的电机；包括转子1和定子，所述定子包括定子铁芯2、定子绕组3以及灌封体4；

所述定子铁芯2定位于电机壳体5中，所述定子绕组3环绕定子铁芯2设置；所述转子1沿轴向穿设于所述定子铁芯2中，并与定子铁芯2转动配合；所述灌封体4设有两组，分别绝缘密封所述定子绕组3的两端部；

其中，所述灌封体4上开设有至少一条减压槽道6，该减压槽道6位于灌封体4的表面或/和内部，以此提供供应力消除的空间或间隙。

所述减压槽道6可将所述灌封体4分隔为至少两个互不相连的主体7。具体说明如下：

如图4、5所示，所述减压槽道6可同时沿灌封体4的径向和轴向贯通开设，使灌封体4在圆周方向上分隔为两个相对独立的主体7；借此设计，各主体7形成独立的灌封区域，当电机长时间运行后，定子绕组3温度上升，灌封体4受热膨胀，一方面有足够的膨胀空间，减少应力集中，另一方面可以增大灌封体4表面积，加快灌封体4内部散热；

或者，如图6、7所示，所述减压槽道6可呈圆环形并沿灌封体4的轴向贯通开设，使灌封体4在径向上分隔为内、外相对独立的两个主体7。在电机长时间运行后，定子绕组3产生的热量可通过内侧灌封主体7向冷却介质散热，并通过外测灌封主体7向外界散热，同时避免温度分布不均导致灌封体4的端部应力集中。另一方面，当定子绕组3受热膨胀时（温度最高），轴向和径向的膨胀量均小于灌封体4材料，将灌封体4分为两部分，一方面提供灌封体4材料的膨胀空间，另一方面可以减少定子绕组3对灌封体4材料的应力冲击。

其中，如图8~16所示，所述灌封体4可为一整体结构。具体说明如下：

如，所述减压槽道6可沿灌封体4的轴向贯通开设，在灌封体4中形成轴向的长条槽道；减压槽道6的宽度或横截面形状不限定，但当减压槽道6的数量是一个时，其横截面不能为闭环的形状，当数量大于一个时，各减压槽道6的横截面不能连通为一整体。当定子绕组3温度升高时，灌封体4材料可以向槽内膨胀，防止因空间不够而导致应力集中使灌封体4开裂；

或者，所述减压槽道6可沿灌封体4的轴向非贯通开设，减压槽道6的宽度、横截面形状和数量均不限定；例如，所述减压槽道6可呈圆环形并沿灌封体4的轴向非贯通开设，使灌封体4的端面上形成内凹的圆环槽道（见图11）。在电机长时间运行后，定子绕组3因温度升高而膨胀，灌封体4材料的热膨胀系数较大，在受到热应力的基础上还会受到定子绕组3的内应力，端部开槽不仅可以减小应力集中，还增大灌封体4外部表面积，更加有助于散热。

其中，如图3~10、12~16所示，所述减压槽道6可为贯通设计，使得所述定子铁芯2的端部或/和所述定子绕组3与外界介质接触。或者，如图11~16所示，所述减压槽道6可为非贯通设计，所述定子铁芯2的端部和所述定子绕组3均不与外界介质接触。

所述介质包括液态或气态的冷媒、空气、冷却油等。

本发明的所述减压槽道6并非仅为字面上表达的槽状结构，其泛指诸如：槽、孔、间隙等同等作用的结构。

其中，所述灌封体4通过导热树脂材料制成，优选环氧树脂，因此具有机械强度高、热膨胀系数小、导热系数大、化学性质稳定、制作工艺简单等优点。除了环氧树脂而外，还可采用其他具有相同功能的材料。

另外，所述电机壳体5的内壁上开设有冷却流道8，该冷却流道8为连续螺旋槽，螺旋环绕贴合于所述定子铁芯2的外周面以及所述灌封体4的外周面；可加快定子绕阻3散热，有助于防止电机温度高、灌封体4膨胀量过大而导致灌封体4开裂现象产生。

还包括一导热套筒9（为金属材质，如铝套），该导热套筒9套设于所述定子铁芯2的外周面以及所述灌封体4的外周面，并与所述冷却流道8密封贴合，使导热套筒9和电机壳体5之间构成密封的冷却环路。借此设计，在电机工作时，定子铁芯2和灌封体4的热量得以通过导热套筒9传导，并通过冷却流道8中的冷却介质带走热量；另一方面，导热套筒9可实现对冷却流道8的密封，进而提高冷却效率。

如图17、18所示，为本发明另一实施例，与前述实施例的不同之处在于：所述定子绕组3的两端部外端露出于所述灌封体4。

借此设计，既可以将定子绕组3热量通过灌封体4材料向外部散出（导热性好），又可避免在电机长时间运行后温度升高，定子绕组3膨胀对灌封体4产生应力冲击，从而达到防止灌封体4开裂，提高电机可靠性的目的。

相比现有技术而言，本发明可在基本不改变现有电机结构、材料的基础上，有效解决灌封体因内外侧温度分布不均、内应力过大等而产生开裂、脱落的问题，避免造成电机性能下降甚至损坏的风险，从而提高电机的可靠性。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种能减少绕组灌封体热应力的电机；其特征在于：

包括转子和定子，所述定子包括定子铁芯、定子绕组以及灌封体；

所述定子绕组环绕定子铁芯设置；所述转子沿轴向穿设于所述定子铁芯中，并与定子铁芯转动配合；所述灌封体设有两组，分别绝缘密封所述定子绕组的两端部；

其中，所述灌封体上开设有至少一条减压槽道，该减压槽道位于灌封体的表面或/和内部，以此提供供应力消除的空间或间隙。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：所述减压槽道将所述灌封体分隔为至少两个互不相连的主体。

3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：所述灌封体为一整体结构。

4.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：所述减压槽道为贯通设计，使得所述定子铁芯的端部或/和所述定子绕组与外界介质接触。

5.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：所述减压槽道为非贯通设计，所述定子铁芯的端部和所述定子绕组均不与外界介质接触。

6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：所述灌封体通过导热树脂材料制成。

7.根据权利要求1所述的电机；其特征在于：所述电机还包括壳体，壳体的内壁上开设有冷却流道，该冷却流道为连续螺旋槽，螺旋环绕贴合于所述定子铁芯的外周面。

8.根据权利要求7所述的电机；其特征在于：所述冷却流道螺旋环绕贴合于所述定子铁芯的外周面以及所述灌封体的外周面。

9.根据权利要求8所述的电机；其特征在于：还包括一导热套筒，该导热套筒套设于所述定子铁芯的外周面以及所述灌封体的外周面，并与所述冷却流道密封贴合，使导热套筒和电机壳体之间构成密封的冷却环路。

10.一种能减少绕组灌封体热应力的电机；其特征在于：

包括转子和定子，所述定子包括定子铁芯、定子绕组以及灌封体；

所述定子绕组环绕定子铁芯设置；所述转子沿轴向穿设于所述定子铁芯中，并与定子铁芯转动配合；所述灌封体设有两组，分别绝缘密封所述定子绕组的两端部，两所述端部的外端露出于所述灌封体。

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