CN111654164A - 一种电机定子及电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电机定子及电机。电机定子包括：冷却外壳；定子铁芯，设置在所述冷却外壳内部，所述定子铁芯上开设有沿其轴向贯通的铁芯槽；定子绕组，穿设在所述铁芯槽内，所述定子绕组的两端从所述铁芯槽穿出到所述定子铁芯的两端外侧；导热填充层，填充在所述定子绕组端部的导线之间以及所述定子绕组端部与冷却外壳之间的间隙内，所述导热填充层包括导热颗粒填充物和树脂填充物，所述导热颗粒填充物填充在间隙内，所述树脂填充物灌注到所述导热颗粒填充物之间的间隙内；导热垫板，设置在所述定子铁芯的端部，用于分隔所述导热填充层与所述定子铁芯。本发明提高了定子绕组的散热效率，可避免绕组升温过快、过高。

Description

一种电机定子及电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种电机定子及电机。

背景技术

温度是影响电机寿命和性能的重要因素，电机工作过程中会产生大量的热量，如果热量得不到有效传导，电机的温度会快速上升，导致破坏电机绝缘性能以及产生热变形，最终影响电机使用寿命和性能。

特别是有对于有槽电机，电机的定子绕组嵌入到铁芯槽内，绕组之间以及绕组于铁芯槽之间均具有间隙，该间隙影响绕组散热效果。现有技术通常会在槽内填充导热性能较好的颗粒或粉末，或者只以树脂填充整个电机导线周围，以提高电机导线的散热性能。

但是往往填充的高导热材料不能对间隙充分填充，对绕组的散热还会造成影响，无法达到降低电机槽内绕组温度的效果。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种电机定子及电机，至少用于解决现有技术中定子绕组散热性能差的技术问题，具体地：

第一方面，本发明提供一种电机定子，包括：

冷却外壳；

定子铁芯，设置在所述冷却外壳内部，所述定子铁芯上开设有沿其轴向贯通的铁芯槽；

定子绕组，穿设在所述铁芯槽内，所述定子绕组的两端从所述铁芯槽穿出到所述定子铁芯的两端外侧；

第一导热填充层，填充在所述定子绕组端部与冷却外壳之间的间隙内以及所述定子绕组端部的导线之间；

所述第一导热填充层包括导热颗粒填充物和树脂填充物，所述导热颗粒填充物填充在间隙内，所述树脂填充物灌注到所述导热颗粒填充物之间的间隙内；

导热垫板，设置在所述定子铁芯的端部，用于分隔所述导热填充层与所述定子铁芯。

进一步可选地，所述导热颗粒包括直径尺寸不同的多种颗粒。

进一步可选地，所述导热颗粒包括直径为d₁的第一颗粒，直径为d₂的第二颗粒和直径为d₃的第三颗粒，

其中，d₁＞d₂＞d₃。

进一步可选地，所述定子绕组的导线直径为d，

0.15d₁≥d₂，0.15d≥d₃，0.15d₂≥d₃。

进一步可选地，所述导热垫板包括多个弧形平板结构，所述多个弧形平板结构拼接在所述定子铁芯端部形成圆环结构。

进一步可选地，所述铁芯槽内填充有第二导热填充层，所述第二导热填充层包括导热颗粒填充物和树脂填充物。

进一步可选地，所述铁芯槽靠近所述定子铁芯内侧的部分形成槽口，用于向所述铁芯槽内填充所述第二导热填充层。

进一步可选地，所述槽口内设置槽楔，所述槽楔用于将所述定子绕组的导线和所述第二导热填充层分隔在所述铁芯槽内。

进一步可选地，所述导热颗粒、导热垫板和/或槽楔，由氮化硼、氮化铝、氧化铝、云母中的至少一种构成，导热系数为5-30K/(m·℃)。

进一步可选地，所述树脂填充物的导热系数为0.5-1K/(m·℃)，其在25℃环境下粘度小于6000cps。

第二方面，本发明提供一种电机，包括转子和权利要求1-10任一项所述的电机定子，所述转子可转动地设置在所述电机定子内。

本发明通过设置导热填充层，填充定子绕组的导线之间的间隙，并且导热填充层包括导热颗粒和树脂，使间隙得到充分填充，并且还通过导热颗粒的设置提高了导热系数，从而提高导热效率，避免绕组升温过高影响电机的寿命和性能。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本发明实施例电机定子的轴向截面示意图；

图2示出本发明实施例电机定子的端部截面示意图；

图3示出本发明实施例电机定子的横向截面示意图；

图4示出本发明实施例铁芯槽截面示意图；

图5示出本发明实施例导热垫板的结构示意图。

图中：

1、冷却外壳；2、定子铁芯；21、铁芯槽；22、槽口；23、槽楔；3、定子绕组；4、导热填充层；41、第一颗粒；42、第二颗粒；43、第三颗粒；5、导热垫板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

本发明通过设置导热填充层，填充定子绕组的导线之间的间隙，并且导热填充层包括导热颗粒和树脂，使间隙得到充分填充，并且还通过导热颗粒的设置提高了导热系数，从而提高导热效率，避免绕组升温过高影响电机的寿命和性能。在电机升温能够得到控制的同时，可以有效减小绕组导线的直径和铁芯槽的面积，提高电机的槽满率。以下结合具体实施例对本发明进行详细介绍。

如图1、图2、图3所示，本发明提供一种电机定子，包括：

冷却外壳1，冷却外壳1内部设置有定子铁芯2，定子铁芯2上开设有沿其轴向贯通的铁芯槽21，铁芯槽21沿定子铁芯2的周向均匀分部有多个。定子绕组3，穿设在铁芯槽21内，定子绕组3从铁芯槽21的两端穿出到定子铁芯2外部的部分构成定子绕组3的两个端部。在定子绕组3的两端设置有导热填充层4，导热填充层4填充在定子绕组3端部的导线之间以及定子绕组3与冷却外壳1之间的间隙内，用于使定子绕组3产生的热量及时传输到冷却外壳1上，并进行散热，同时还能够对绕组的导线之间、导线与铁芯、导线与冷却外壳1之间进行绝缘隔离。

导热填充层4包括导热颗粒填充物和树脂填充物，导热颗粒填充物填充在间隙内，然后树脂填充物灌注到导热颗粒填充物之间的间隙内，将间隙完全填充，对定子绕组3的端部进行密封包裹，部分导热颗粒填充物和树脂填充物与冷却外壳1内壁接触。通过导热填充层4将定子绕组3产生的热量传递到冷却外壳1。

还设置有导热垫板5，设置在定子铁芯2的端部，用于分隔导热填充层4与定子铁芯2，导热垫板5使导热填充层4不会进入到定子铁芯2与冷却外壳1之间的间隙。如图5所示，导热垫板5构造为弧形平板结构，例如为半圆形平板结构，多个导热垫板5拼接在定子铁芯2端部形成圆环结构，方便在定子绕组3的端部与定子铁芯2的端部之间安装。导热垫板5的大小根据定子铁芯2的大小确定，能够完全填充定子铁芯2与定子绕组3的端部之前的间隙即可。

优选地，树脂填充物导热系数为0.5-1K/(m·℃)，其在25℃环境下粘度小于6000cps，例如可以是环氧树脂。

优选地，导热垫板5为高导热材料，导热系数为5-30K/(m·℃)，例如可以是氮化硼、氮化铝、氧化铝、云母或非导磁金属材料中的一种或者两种以上组成。

优选地，导热颗粒包括直径尺寸不同的多种颗粒，例如，可以是球状颗粒，或者类似球状的其他形状的颗粒，可以是不规则形状。在本实施例中，如图2所示，导热颗粒包括直径为d₁的第一颗粒41，直径为d₂的第二颗粒42和直径为d₃的第三颗粒43，其中，d₁＞d₂＞d₃。优选地，定子绕组3的导线直径为d，0.15d₁≥d₂，0.15d≥d₃，0.15d₂≥d₃，0.15d₁≥d₂≥0.05d₁。第一颗粒41直径根据电机定子绕组端部而定，例如，绕组端部外侧与冷却外壳1的内壁之间的距离为D，第一颗粒41的直径d₁与D的关系应满足：D＞d₁＞0.1D。

导热填充层4的填充过程为：按照导热颗粒的尺寸大小，从尺寸最大的颗粒开始依次填充，即，首先填充第一颗粒41，然后填充第二颗粒42，使第二颗粒42填充第一颗粒41之间的间隙；再填充第三颗粒43，使第三颗粒43填充第二颗粒42之间，以及第二颗粒42与第一颗粒41之间的间隙；最后，灌注液态树脂填充物，使树脂填充物将各导热颗粒之间的间隙完全填充，待树脂填充物固化后形成导热填充层4。导热填充层4对定子绕组3的端部完全包裹，对定子绕组3的端部起到固定、保护、密封、绝缘以及导热的作用。定子绕组3产生的热量通过导热颗粒和树脂填充物传递，在两种物质间交替传递。

如图4所示，优选地，铁芯槽21内填充有第二导热填充层6，用于对位于铁芯槽21内的导线间隙进行填充，第二导热填充层6包括导热颗粒填充物和树脂填充物。铁芯槽21的内壁贴有绝缘槽纸，绝缘槽纸覆盖铁芯槽21的内壁，避免导线与铁芯直接接触，起到绝缘的作用。铁芯槽21的靠近铁芯中心的部分设置有槽口22，通过槽口22可向铁芯槽21内灌注填充颗粒。填充过程为：先填充导热颗粒，从电机绕组的底部向上填充树脂填充物，以避免产生气泡，并利用树脂填充物填充导热颗粒之间的间隙。优选地，铁芯槽21内的间隙较小，选用尺寸较小的导热颗粒，例如只填充第三导热颗粒，然后灌注树脂填充物，将导热颗粒和导线固定到一起，并充分填充间隙。

槽口22内设置槽楔23，槽楔23对导线和填充层进行阻挡，用于将定子绕组3的导线和第二导热填充层6分隔在铁芯槽21内。槽楔23为高导热不导磁的材质，有利于导热，又起到绝缘的作用。优选地，槽楔23，由氮化硼、氮化铝、氧化铝、云母中的至少一种构成，导热系数为5-30K/(m·℃)。

本发明通过导热填充层4提高了绕组的散热效率，具体通过设置高导热系数材质的导热颗粒来提高热量的传导性能。并且设置多种大小不同的导热颗粒，提高导热颗粒的体积占比，然后再利用树脂填充物将导热颗粒之间的间隙完全填充，使定子绕组3的导线之间以及导线与冷却外壳1之间不存才空气，进一步提高传热效率。

本发明还提供一种电机，包括转子和上述电机定子，转子可转动地设置在电机定子内。

本发明提供的电机由于采用上述电机定子，使其散热性能提高，在工作过程中定子绕组3产生的热量能够及时散热，使电机的温度不会快速升高，不会影响电机的性能和使用寿命。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (11)

1.一种电机定子，其特征在于，包括：

冷却外壳；

定子铁芯，设置在所述冷却外壳内部，所述定子铁芯上开设有沿其轴向贯通的铁芯槽；

定子绕组，穿设在所述铁芯槽内，所述定子绕组的两端从所述铁芯槽穿出到所述定子铁芯的两端外侧；

第一导热填充层，填充在所述定子绕组端部与冷却外壳之间的间隙内以及所述定子绕组端部的导线之间；

所述第一导热填充层包括导热颗粒填充物和树脂填充物，所述导热颗粒填充物填充在间隙内，所述树脂填充物灌注到所述导热颗粒填充物之间的间隙内；

导热垫板，设置在所述定子铁芯的端部，用于分隔所述第一导热填充层与所述定子铁芯。

2.根据权利要求1所述的电机定子，其特征在于，所述导热颗粒包括直径尺寸不同的多种颗粒。

3.根据权利要求2所述的电机定子，其特征在于，所述导热颗粒包括直径为d₁的第一颗粒，直径为d₂的第二颗粒和直径为d₃的第三颗粒，

其中，d₁＞d₂＞d₃。

4.根据权利要求3所述的电机定子，其特征在于，所述定子绕组的导线直径为d，

0.15d₁≥d₂,0.15d≥d₃，0.15d₂≥d₃。

5.根据权利要求1所述的电机定子，其特征在于，所述导热垫板包括多个弧形平板结构，所述多个弧形平板结构拼接在所述定子铁芯端部形成圆环结构。

6.根据权利要求1所述的电机定子，其特征在于，所述铁芯槽内填充有第二导热填充层，所述第二导热填充层包括导热颗粒填充物和树脂填充物。

7.根据权利要求6所述的电机定子，其特征在于，所述铁芯槽靠近所述定子铁芯内侧的部分形成槽口，用于向所述铁芯槽内填充所述第二导热填充层。

8.根据权利要求7所述的电机定子，其特征在于，所述槽口内设置槽楔，所述槽楔用于将所述定子绕组的导线和所述第二导热填充层分隔在所述铁芯槽内。

9.根据权利要求8所述的电机定子，其特征在于，所述导热颗粒、导热垫板和/或槽楔，由氮化硼、氮化铝、氧化铝、云母中的至少一种构成，导热系数为5-30K/(m·℃)。

10.根据权利要求1-9任一项所述的电机定子，其特征在于，所述树脂填充物的导热系数为0.5-1K/(m·℃),其在25℃环境下粘度小于6000cps。

11.一种电机，其特征在于，包括转子和权利要求1-10任一项所述的电机定子，所述转子可转动地设置在所述电机定子内。

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