CN111446787A - 一种定子结构及永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种定子结构，包括定子铁芯、绕组以及机壳，定子铁芯包括轭部以及若干个齿部，绕组缠绕于齿部之上，机壳套设于定子铁芯的外部，若干个齿部靠近轭部的一端设有沿定子铁芯轴向方向延伸的导油槽。本发明通过在每一个齿部上设置导油槽，使冷却油从导油槽流过，可以使得定子铁芯均匀散热，更好地提高定子铁芯以及永磁电机的散热性能。相应地，本发明还提供一种永磁电机。

Description

一种定子结构及永磁电机

技术领域

本发明涉及永磁电机技术领域，具体而言，涉及一种定子结构及永磁电机。

背景技术

永磁电机包括定子以及转子。永磁电机高功率密度的要求，使得永磁电机往高速小型化方向发展。而永磁电机高速小型化的发展，容易导致其温升提高。现有技术中普遍采用机壳水冷方式对永磁电机进行冷却，但这种冷却方式制约了永磁电机功率密度的进一步提高。

经过大量检索发现一些典型的现有技术，如图9所示，申请号为201810514243.5的专利公开了一种具有散热功能的永磁电机，其具有散热效果好、布局紧凑的优点。又如图10所示，申请号为200910197509.9的专利公开了一种易于散热的永磁电机，其能有效地阻止热量向磁钢片的传递，保证磁钢片工作在较低温度，保证磁钢片的使用寿命。又如图11所示，申请号为201510580131.6的专利公开了一种定子绕组设有散热装置的永磁无刷电机，其具有定子绕组散热装置体积小、过载能力高以及散热性能好的优点。

可见，如何对永磁电机进行散热，其实际应用中的亟待处理的实际问题(改善定子铁芯散热性能或者减少永磁电机体积等)还有很多未提出具体的解决方案。

发明内容

为了克服现有技术的不足提供了一种定子结构及永磁电机，本发明的具体技术方案如下：

一种定子结构，包括定子铁芯、绕组以及机壳，所述定子铁芯包括轭部以及若干个齿部，所述绕组缠绕于所述齿部之上，所述机壳套设于所述定子铁芯的外部，若干个所述齿部靠近轭部的一端设有沿定子铁芯轴向方向延伸的导油槽。

可选的，若干个所述齿部沿圆周方向均匀分布于所述轭部的内侧且沿所述轭部的径向延伸，相邻两个所述齿部之间形成定子槽。

可选的，所述定子槽为平行槽，所述齿部为梯形结构，所述导油槽的宽度由远离所述轭部一侧往靠近所述轭部的一侧逐渐增加，使得所述导油槽两侧的齿部有效宽度相等。

可选的，所述导油槽的横截面为等腰三角形或等腰梯形。

相应的，本发明还提供一种永磁电机，其包括上述所述的定子结构。

本发明所取得的有益效果包括：

1、通过在每一个齿部上设置导油槽，使冷却油从导油槽流过，可以使得定子铁芯均匀散热，更好地提高定子铁芯以及永磁电机的散热性能；

2、导油槽的设置并不影响定子铁芯的刚度以及其与机壳之间的装配工艺，能够减少定子铁芯乃至永磁电机的体积，使得永磁电机往轻量化方向发展，提高了永磁电机的功率密度；

3、将所述导油槽的宽度设置成由远离所述轭部一侧往靠近所述轭部的一侧逐渐增加，且所述导油槽两侧的齿部有效宽度相等，可以使得齿部的磁通密度分布均匀，不影响永磁电机的性能。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明，将重点放在示出实施例的原理上。

图1是本发明实施例中一种定子结构的整体结构示意图；

图2是本发明实施例中导油槽的结构示意图一；

图3是本发明实施例中导油槽的结构示意图二；

图4是本发明实施例中导油槽的结构示意图三；

图5是本发明实施例中导油槽的结构示意图四；

图6是本发明实施例中轴伸密封结构的结构示意图；

图7是本发明实施例中密封圈的整体结构示意图一；

图8是本发明实施例中密封圈的整体结构示意图二；

图9是现有技术中，一种具有散热功能的永磁电机的结构示意图；

图10是现有技术中，一种易于散热的永磁电机的结构示意图；

图11是现有技术中，一种定子绕组设有散热装置的永磁无刷电机结构示意图。

附图标记说明：1、轭部；2、齿部；3-定子槽；4、导油槽；5、弹性记忆金属薄片；6、电机端盖；7、电机转轴；8、滚珠轴承；9、密封圈；10、缝隙通道；11、进油通道；12、出油通道；13、环形通道；14、第一弹性记忆金属薄片；15、腔室；16、导油槽通道。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明为一种定子结构及永磁电机，根据附图所示讲述以下实施例：

实施例一：

永磁电机包括定子以及转子。永磁电机高功率密度的要求，使得永磁电机往高速小型化方向发展。而永磁电机高速小型化的发展，容易导致其温升提高。现有技术中普遍采用机壳水冷方式对永磁电机进行冷却，但这种冷却方式制约了永磁电机功率密度的进一步提高。

为解决上述问题，可以采用油冷方式对永磁电机进行冷却，即通过在电机绕组端部喷冷却油，或者在定子铁心上设置冷却结构，但是这两种技术方案本身存在如下缺陷：一种是在定子铁心轭部开设导油槽，使得冷却油能够沿定子铁心轴向移动，这种结构通过冷却油对整个定子铁心的冷却，实现了功率密度的提升，但由于定子轭部的刚度对于电机的振动噪音的抑制具有重要的作用，在定子轭部开设导油槽会降低定子铁心的刚度，不利于抑制电机振动噪音；另一种是在定子铁心外侧开设螺旋槽结构，使得冷却油能够沿定子铁心外侧移动，实现热量的传递和冷却，这种方式虽然可以改善电机散热，但是无形中增加了电机的外径，导致电机体积增加，同时，由于电机定子铁心与机壳是通过过盈配合固定在一起的，导油槽开设的过多，使得定子铁心外径和机壳内径之间的有效接触面积减小，这样会减小两者之间的抗扭承受力，在大转矩的电机扭矩的传递时，存在定子铁心和机壳相对转动的风险。

如图1所示，一种定子结构，包括定子铁芯、绕组以及机壳，所述定子铁芯包括轭部1以及若干个齿部2，所述绕组缠绕于所述齿部2之上，所述机壳套设于所述定子铁芯的外部，所述齿部2靠近轭部1的一端设有沿定子铁芯轴向方向延伸的导油槽4。其中，所述轭部1为圆环状结构，若干个所述齿部2沿圆周方向均匀分布于所述轭部1的内侧且沿所述轭部1的径向延伸，相邻两个所述齿部2之间形成定子槽3。

相应地，本发明还提供一种永磁电机，其包括上述所述的定子结构。

作为一种优选的技术方案，每一个齿部2皆设置有一个导油槽4。通过在每一个齿部2上设置导油槽4，使冷却油从导油槽4流过，可以使得定子铁芯均匀散热，更好地提高定子铁芯以及永磁电机的散热性能。另外，导油槽4的设置并不影响定子铁芯的刚度以及其与机壳之间的装配工艺，能够减少定子铁芯乃至永磁电机的体积，使得永磁电机往轻量化方向发展，提高了永磁电机的功率密度，解决了现有技术中在定子轭部1开设导油槽4会降低定子铁心的刚度而不利于抑制电机振动噪音以及在定子铁心外侧开设螺旋槽结构而导致电机外径增加，且影响定子铁心与机壳之间的过盈装配工艺的技术问题。

作为一种优选的技术方案，所述定子槽3为平行槽，所述齿部2为梯形结构，所述导油槽4的宽度由远离所述轭部1一侧往靠近所述轭部1的一侧逐渐增加，使得所述导油槽4两侧的齿部2有效宽度相等。所述导油槽4的横截面为等腰三角形或等腰梯形。

在本实例中，将所述导油槽4的宽度设置成由远离所述轭部1一侧往靠近所述轭部1的一侧逐渐增加，且所述导油槽4两侧的齿部2有效宽度相等，可以使得齿部2的磁通密度分布均匀，不影响永磁电机的性能。

实施例二：

如图1所示，一种定子结构，包括定子铁芯、绕组以及机壳，所述定子铁芯包括轭部1以及若干个齿部2，所述绕组缠绕于所述齿部2之上，所述机壳套设于所述定子铁芯的外部，所述齿部2靠近轭部1的一端设有沿定子铁芯轴向方向延伸的导油槽4。其中，所述轭部1为圆环状结构，若干个所述齿部2沿圆周方向均匀分布于所述轭部1的内侧且沿所述轭部1的径向延伸，相邻两个所述齿部2之间形成定子槽3。

相应地，本发明还提供一种永磁电机，其包括上述所述的定子结构。

作为一种优选的技术方案，每一个齿部2皆设置有一个导油槽4。通过在每一个齿部2上设置导油槽4，使冷却油从导油槽4流过，可以使得定子铁芯均匀散热，更好地提高定子铁芯以及永磁电机的散热性能。另外，导油槽4的设置并不影响定子铁芯的刚度以及其与机壳之间的装配工艺，能够减少定子铁芯乃至永磁电机的体积，使得永磁电机往轻量化方向发展，提高了永磁电机的功率密度，解决了现有技术中在定子轭部1开设导油槽4会降低定子铁心的刚度而不利于抑制电机振动噪音以及在定子铁心外侧开设螺旋槽结构而导致电机外径增加，且影响定子铁心与机壳之间的过盈装配工艺的技术问题。

作为一种优选的技术方案，所述定子槽3为平行槽，所述齿部2为梯形结构，所述导油槽4的宽度由远离所述轭部1一侧往靠近所述轭部1的一侧逐渐增加，使得所述导油槽4两侧的齿部2有效宽度相等。所述导油槽4的横截面为等腰三角形或等腰梯形。

在本实例中，将所述导油槽4的宽度设置成由远离所述轭部1一侧往靠近所述轭部1的一侧逐渐增加，且所述导油槽4两侧的齿部2有效宽度相等，可以使得齿部2的磁通密度分布均匀，不影响永磁电机的性能。

在本实施例中，所述导油槽4的横截面呈等腰梯形。所述导油槽4的左右两侧表面上设有一层弹性记忆金属薄片5，该弹性记忆金属薄片5与所述导油槽4的左右侧面之间形成有一个密封的腔室。所述弹性记忆金属薄片5为无磁性记忆合金，并且被设置成具有随着温度升高而导油槽4的内侧面形变弯曲的特性。如图2所示，在低温时，弹性记忆金属薄片5的表面与导油槽4的左右两侧表面平行。如图3所示，当温度升高时，弹性记忆金属薄片5的中间位置朝导油槽4的侧面方向形变弯曲，从而增大导油槽4左右两侧的宽度。弹性记忆金属薄片5的形变特性参数决定冷却油在导油槽4的最大流量以及最小流量，本领域技术人员可以根据实际需要进行调整设定，在此不再赘述。

在导油槽4的左右两侧表面上设置一层弹性记忆金属薄片5，可以根据定子铁芯温度的高低自动调整流入到导油槽4的冷却油流量，在保证定子结构以及永磁电机散热性能的情况下，节省冷却油，降低生产成本。当永磁电机温度升高之时，弹性记忆金属薄片5中间位置导油槽4侧面方向形变弯曲，如此可以增加流入到导油槽4冷却油的流量，以便更好地对定子结构以及永磁电机进行散热降温。

实施例三：

如图1所示，一种定子结构，包括定子铁芯、绕组以及机壳，所述定子铁芯包括轭部1以及若干个齿部2，所述绕组缠绕于所述齿部2之上，所述机壳套设于所述定子铁芯的外部，所述齿部2靠近轭部1的一端设有沿定子铁芯轴向方向延伸的导油槽4。其中，所述轭部1为圆环状结构，若干个所述齿部2沿圆周方向均匀分布于所述轭部1的内侧且沿所述轭部1的径向延伸，相邻两个所述齿部2之间形成定子槽3。

作为一种优选的技术方案，每一个齿部2皆设置有一个导油槽4。通过在每一个齿部2上设置导油槽4，使冷却油从导油槽4流过，可以使得定子铁芯均匀散热，更好地提高定子铁芯以及永磁电机的散热性能。另外，导油槽4的设置并不影响定子铁芯的刚度以及其与机壳之间的装配工艺，能够减少定子铁芯乃至永磁电机的体积，使得永磁电机往轻量化方向发展，提高了永磁电机的功率密度，解决了现有技术中在定子轭部1开设导油槽4会降低定子铁心的刚度而不利于抑制电机振动噪音以及在定子铁心外侧开设螺旋槽结构而导致电机外径增加，且影响定子铁心与机壳之间的过盈装配工艺的技术问题。

作为一种优选的技术方案，所述定子槽3为平行槽，所述齿部2为梯形结构，所述导油槽4的宽度由远离所述轭部1一侧往靠近所述轭部1的一侧逐渐增加，使得所述导油槽4两侧的齿部2有效宽度相等。所述导油槽4的横截面为等腰三角形或等腰梯形。

在本实例中，将所述导油槽4的宽度设置成由远离所述轭部1一侧往靠近所述轭部1的一侧逐渐增加，且所述导油槽4两侧的齿部2有效宽度相等，可以使得齿部2的磁通密度分布均匀，不影响永磁电机的性能。

在本实施例中，所述导油槽4的横截面呈等腰梯形。所述导油槽4的四个侧面上均设有一层弹性记忆金属薄片5，该弹性记忆金属薄片5与所述导油槽4的侧面之间形成有一个密封的腔室。所述弹性记忆金属薄片5为无磁性记忆合金，并且被设置成具有随着温度升高而导油槽4的侧面形变弯曲的特性。如图4所示，在低温时，左右两块弹性记忆金属薄片5的表面分别与导油槽4的左右两侧侧表面平行，上下两块弹性记忆金属薄片5的表面向外形变凸出。如图5所示，当温度升高时，左右上下四块弹性记忆金属薄片5的中间位置同时朝导油槽4的侧面方向形变弯曲，从而增大导油槽4通道面积。弹性记忆金属薄片5的形变特性参数决定冷却油在导油槽4的最大流量以及最小流量，本领域技术人员可以根据实际需要进行调整设定，在此不再赘述。

如图1以及图6所示，本发明还提供一种永磁电机，其包括上述所述的定子结构以及轴伸密封结构，所述轴伸密封结构包括电机端盖6、电机转轴7、滚珠轴承8以及密封圈9。所述电机转轴7通过滚珠轴承8安装于电机端盖6之中；所述密封圈9通过过盈配合而固定套设于电机转轴7之上，且与所述电机端盖6之间形成可供油脂通过的缝隙通道10；所述密封圈9能被所述电机转轴7带动而同步旋转，且与所述电机端盖6之间存在相对转动；所述电机端盖6中设有进油通道11以及出油通道12，所述进油通道11通过滚珠轴承8与缝隙通道10的入口端相连通，所述出油通道11与所述缝隙通道10的出口端相连通。

如图7以及图8所示，所述密封圈9的位于缝隙通道7的外侧表面密封包裹有一层第一弹性记忆金属薄片14，该第一弹性记忆金属薄片14与密封圈9的外侧表面之间形成有一个密封的腔室15。

该包裹在密封圈9的位于缝隙通道10的外侧表面的第一弹性记忆金属薄片14被设置成具有随着温度升高而朝该腔室15形变弯曲的特性。如图7所示，在低温时，第一弹性记忆金属薄片14表面与密封圈9的外侧表面平行。当温度升高时，第一弹性记忆金属薄片14中间位置朝腔室15方向形变弯曲，从而增大缝隙通道10的间隙距离，如图8所示。腔室的宽度以及第一弹性记忆金属薄片14的形变特性参数一起决定缝隙通道10间隙距离的最大值，本领域技术人员可以根据实际需要进行调整设定，在此不再赘述。

在密封圈9的位于缝隙通道10的外侧表面密封包裹有一层第一弹性记忆金属薄片14，当电机转轴升温之时，第一弹性记忆金属薄片14中间位置朝腔室15方向形变弯曲，从而增大缝隙通道10的间隙距离，如此可以增加通过缝隙通道流入到电机转轴的润滑油脂量，以便更好地利用润滑油脂把多余热量带走，降低电机转轴温度。

再如图6所示，在电机端盖中设置有导油槽通道16以及环形通道13，导油槽通道16一端与进油通道11连同，另一端与环形通道13连同，而环形通道则与多个导油槽4连同。工作之时，冷却油脂可以通过进油通道11、导油槽通道16以及环形通道13流入到导油槽4中。同样地，也可以将弹性记忆金属薄片5设置在导油槽通道16的侧面，其安装方式以及工作原理可以参考缝隙通道侧面的弹性记忆金属薄片，在此不再一一赘述。

综上所述，本发明公开的一种定子结构及永磁电机，所产生的有益技术效果包括：

1、通过在每一个齿部上设置导油槽，使冷却油从导油槽流过，可以使得定子铁芯均匀散热，更好地提高定子铁芯以及永磁电机的散热性能；

2、导油槽的设置并不影响定子铁芯的刚度以及其与机壳之间的装配工艺，能够减少定子铁芯乃至永磁电机的体积，使得永磁电机往轻量化方向发展，提高了永磁电机的功率密度；

3、将所述导油槽的宽度设置成由远离所述轭部一侧往靠近所述轭部的一侧逐渐增加，且所述导油槽两侧的齿部有效宽度相等，可以使得齿部的磁通密度分布均匀，不影响永磁电机的性能。

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法、系统和设备是示例，各种配置可以适当地省略、替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法和/或可以添加、省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本发明公开或权利要求的范围。

在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置,例如已经示出了众所周知的电路、过程、算法、结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本发明公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (5)

1.一种定子结构，包括定子铁芯、绕组以及机壳，所述定子铁芯包括轭部以及若干个齿部，所述绕组缠绕于所述齿部之上，所述机壳套设于所述定子铁芯的外部，其特征在于，若干个所述齿部靠近轭部的一端设有沿定子铁芯轴向方向延伸的导油槽。

2.如权利要求1所述的一种定子结构，其特征在于，若干个所述齿部沿圆周方向均匀分布于所述轭部的内侧且沿所述轭部的径向延伸，相邻两个所述齿部之间形成定子槽。

3.如权利要求2所述的一种定子结构，其特征在于，所述定子槽为平行槽，所述齿部为梯形结构，所述导油槽的宽度由远离所述轭部一侧往靠近所述轭部的一侧逐渐增加，使得所述导油槽两侧的齿部有效宽度相等。

4.如权利要求3所述的一种定子结构，其特征在于，所述导油槽的横截面为等腰三角形或等腰梯形。

5.一种永磁电机，其特征在于，包括如权利要求1至4中任何一项所述的定子结构。

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