CN112234728A - 内置冷却组件的定子总成结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种内置冷却组件的定子总成结构，包括一机座；多个铁芯组件，安装在所述机座内，且呈环形排列设置；一绕组组件，包括绕设在每个所述铁芯组件的外侧面的线圈组，及连接两个所述线圈组之间的过桥线；至少一冷却组件，位于所述机座内，且以S型排列依次通过相邻的两个所述线圈组，以对所述铁芯组件和所述绕组组件进行冷却。有效避免出现定子总成的轴向尺寸变长，而使所述电机的安装空间变大，进而减少了电机的使用效率。另外所述冷却组件贴合在所述绕组组件上，并呈S型排列，增加了冷却组件与所述绕组组件的接触面积，有效提升冷却效率。

Description

内置冷却组件的定子总成结构

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种用于双转子轴向磁场电机的，且内置冷却组件的定子总成结构。

背景技术

电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，它的主要作用是产生驱动转矩，作为电器或各种机械的动力源。电机包括定子和转子，定子是电机静止不动的部分，主要由定子铁芯、定子绕组和机座组成，该定子的作用是产生旋转磁场，以使转子在磁场中被磁力线切割进而产生电流。其中电机的种类较多，包括双转子轴向磁场电机等。

随着电机设计和制造领域的不断创新，电机朝着小型化、大功率、高利用率的趋势迅速发展，电机效能的提高随之也带来了电机高负荷、高热量等问题，因此提高电机散热冷却能力，成为延长电机寿命的重要问题之一。例如：

公开号为CN107591944A的发明专利，其公开了一种盘式电机散热结构，包括端盖、定子组件、第一导热胶层和冷却结构，其主要是在两个端盖内表面摄像内凸起的冷却通道，并且在定子组件与端盖的内壁面之间设导热胶填充，用于将定子组件的热量传导至端盖内壁上的冷却通道。

虽然通过增加冷却结构达到定子组件散热的目的，但是上述结构会使电机的轴向尺寸变长，进而使电机轴向的安装空间变大，并且冷却结构外置，使得散热效率慢。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种有效提升散热效率，且防止轴向尺寸变长的内置冷却组件的定子总成结构。

一种内置冷却组件的定子总成结构，包括：

一机座；

多个铁芯组件，安装在所述机座内，且呈环形排列设置；

一绕组组件，包括绕设在每个所述铁芯组件的外侧面的线圈组，及连接两个所述线圈组之间的过桥线；

至少一冷却组件，位于所述机座内，且以S型排列依次通过相邻的两个所述线圈组，以对所述铁芯组件和所述绕组组件进行冷却。

可选择地，所述冷却组件的数量为两个，且沿着所述铁芯组件的高度方向排列设置。

可选择地，所述过桥线位于所述线圈组的内侧，且位于两个所述冷却组件之间。

可选择地，所述绕组组件通过第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组堆叠而成。

可选择地，所述机座包括一第一支架、一外环和一第二支架，所述第一支架和所述第二支架固定于所述外环轴线方向的两侧，所述铁芯组件沿着所述外环的轴线环绕设置，并且固定于所述第一支架和所述第二支架之间。

可选择地，所述机座还包括一内环，套接于所述第一支架和所述第二支架内部。

可选择地，所述第一支架上设置有容纳所述铁芯组件端部的第一容纳槽，所述第二支架上设置有容纳所述铁芯组件端部的第二容纳槽。

可选择地，所述铁芯组件包括一铁芯本体和一绝缘外层，所述绝缘外层设置在所述铁芯本体的外周缘。

可选择地，所述铁芯本体高度方向的两端分别露在所述绝缘外层的外部，并对应设置凸台，所述第一支架上设置有与所述凸台配合的第一套孔，所述第一套孔位于所述第一容纳槽内，所述第二支架上设置有与所述凸台配合的第二套孔，所述第二套孔位于所述第二容纳槽内

可选择地，所述冷却组件内部中空，用于通过冷却介质。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

所述冷却组件位于所述基座内，且呈S型排列依次通过相邻的两个所述线圈组，有效避免出现定子总成的轴向尺寸变长，而使所述电机的安装空间变大，进而减少了电机的使用效率。另外所述冷却组件贴合在所述绕组组件上，并呈S型排列，增加了冷却组件与所述绕组组件的接触面积，有效提升冷却效率。

以下结合附图及实施例进一步说明本发明。

附图说明

图1是根据本发明所述内置冷却组件的定子总成结构的一个优选实施例的结构示意图；

图2是根据本发明所述内置冷却组件的定子总成结构的上述优选实施例的剖视图；

图3是根据本发明所述内置冷却组件的定子总成结构的上述优选实施例的剖视图；

图4是根据本发明所述绕组组件和冷却组件组装的一个优选实施例的结构示意图；

图5是根据本发明所述绕组组件和冷却组件组装的局部放大示意图；

图6是根据本发明所述外环和内环组装的结构示意图；

图7是根据本发明所述外环和内环组装的剖视图；

图8是根据本发明所述外环和内环组装的分解图；

图9是根据本发明所述铁芯组件和基座组装的结构示意图；

图10是根据本发明所述铁芯组件和基座组装的剖视图；

图11是根据本发明所述铁芯组件和基座组装的分解图；

图12是根据本发明所述冷却组件和铁芯组件组装的结构示意图；

图13是根据本发明所述冷却组件和铁芯组件组装的剖视图；

图14是根据本发明所述冷却组件和铁芯组件组装的分解图；

图15是根据本发明所述绕组组件和所述铁芯组件组装的结构示意图；

图16是根据本发明所述绕组组件和所述铁芯组件组装的剖视图；

图17是根据本发明所述绕组组件和所述铁芯组件组装的分解图；

图18是根据本发明所述冷却组件和绕组组件组装的结构示意图；

图19是根据本发明所述冷却组件和绕组组件组装的剖视图；

图20是根据本发明所述冷却组件和绕组组件组装的分解图；

图21是根据本发明所述内置冷却组件的定子总成结构的分解图；

图22是根据本发明所述绕组组件的结构示意图；

图23是根据本发明所述冷却组件的结构示意图；

图24是根据本发明所述冷却组件的剖视图；

图25是根据本发明所述铁芯组件的结构示意图；

图26是根据本发明所述铁芯组件的平面示意图；

图27是根据本发明所述铁芯本体的结构示意图；

图28是根据本发明所述外环的结构示意图；

图29是根据本发明所述外环的剖视图；

图30是根据本发明所述内环的结构示意图；

图31是根据本发明所述内环的剖视图；

图32是根据本发明所述第一支架的结构示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其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元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

如图1至图5所示，一种内置冷却组件的定子总成结构，包括：

一机座100；

多个铁芯组件200，安装在所述机座100内，且呈环形排列设置；

一绕组组件300，包括绕设在每个所述铁芯组件200的外侧面的线圈组310，及连接两个所述线圈组310之间的过桥线320；

至少一冷却组件400，位于所述机座100内，且以S型排列依次通过相邻的两个所述线圈组310，以对所述铁芯组件200和所述绕组组件300进行冷却。

由于所述冷却组件400位于所述基座100内，且呈S型排列依次通过相邻的两个所述线圈组310，有效避免出现定子总成的轴向尺寸变长，而使所述电机的安装空间变大，进而减少了电机的使用效率。另外所述冷却组件400贴合在所述绕组组件300上，并呈S型排列，增加了冷却组件400与所述绕组组件300的接触面积，有效提升冷却效率。

如图4、图17和图22所示，所述绕组组件200为三相绕组，分别为第一相绕组U、第二相绕组V和第三相绕组W，并且所述第一相绕组U、所述第二相绕组V和所述第三相绕组W堆叠设置。

所述第一相绕组U、所述第二相绕组V和所述第三相绕组W的形状相同，均包括多个所述线圈组310，及连接两个相邻所述线圈组310之间的过桥线320。当所述第一相绕组U、所述第二相绕组V和所述第三相绕组W堆叠后，多个所述线圈组310呈环形排列，以对应呈环形排列的铁芯组件200，即所述第二相绕组V的线圈组310，其位于所述第一相绕组U和所述第三相绕组W的线圈组310之间，参考图4。所述过桥线320包括第一桥线h1、第二桥线h2和第三桥线h3，所述第一桥线h1对应所述第一相绕组U，以连接第一相绕组U上两个相邻的所述线圈组310，所述第二桥线h2对应所述第二相绕组V，所述第三桥线h3对应所述第三相绕组W，当所述第一相绕组U、所述第二相绕组V和所述第三相绕组W堆叠后，所述第一桥线h1、所述第二桥线h2和所述第三桥线h3从上至下排列，即所述第二桥线h2位于所述第一桥线h1和所述第三桥线h3之间，参考图3。

以所述第一相绕组U为例，其包括多个所述线圈组310，及连接相邻两个所述线圈组310的第一桥线h1。其中多个所述线圈组310呈环形排列，相邻的两个所述线圈组310之间通过所述第一桥线h1进行连接，所述第一桥线h1位于所述线圈组310内侧，多个所述第一桥线h1高度依次递减，并形成如图22所示的环形结构。

具体地，相邻的两个所述线圈组310之间可容纳两个所述线圈组310，以对应安装所述第二相绕组V和所述第三相绕组W的线圈组310。所述线圈组310的形状与所述铁芯组件200的形状相适配，并能够沿着所述铁芯组件200的高度呈螺旋形绕设于铁芯组件200的外侧面。其中所述铁芯组件200的高度与所述定子总成结构的轴线平行。

通过所述线圈组310错开排列，可使所述第一相绕组U、所述第二相绕组V和所述第三相绕组W堆叠设置，进而能够使多个线圈组310绕设于呈环形排列的多个铁芯组件200上。由于多个所述第一桥线h1、多个第二桥线h2和多个所述第三桥线h3均高度依次递减，因此当所述第一相绕组U、所述第二相绕组V和所述第三相绕组W堆叠后，所述第一桥线h1、所述第二桥线h2和所述第三桥线h3错开设置，并呈从上至下排列。

优选地，所述过桥线320设置所述线圈组310的内侧，且位于所述线圈组310高度方向的中间位置。具体地，参考图22，在所述第一相绕组U结构中，所述第一桥线h1位于所述线圈组310高度方向的中间位置。在所述第二相绕组V结构中，所述第二桥线h2位于所述线圈组310高度方向的中间位置。在所述第三相绕组W结构中，所述第三桥线h3位于所述线圈组310高度方向的中间位置。当所述第一相绕组U、所述第二相绕组V和所述第三相绕组W堆叠后，所述第一桥线h1、所述第二桥线h2和所述第三桥线h3叠合，且位于所述线圈组310高度方向的中间位置。当然所述过桥线320可位于其它位置，例如所述过桥线320位于所述线圈组310的外侧，或者位于所述线圈组310高度方向的底部，只要所述过桥线320不影响所述冷却组件400的安装即可。

如图4、图5、图13、图14、图19、图20和图23所示，所述冷却组件400位于所述机座100内，且以S型排列依次通过相邻的两个所述线圈组310，以对所述铁芯组件200和所述绕组组件300进行冷却。

参考图24，所述冷却组件400内部可中空，用于通过冷却介质，例如水或空气等，以吸附所述铁芯组件200和所述绕组组件300工作产生的热量，并沿着所述冷却组件400引导至所述机座100外部。该冷却介质可循环使用，例如通过对吸附热量的冷却介质进行降温，以进行再次循环利用。当然所述冷却组件400还可为导热性能好的材料制成，吸附热量并传递至所述机座100外。

所述冷却组件400可采用导热系数高的薄壁空心管。

参考图4、图5、图19，所述冷却组件400的数量为两个，且沿着所述铁芯组件200高度排列设置。两个所述冷却组件400分别对应所述线圈组310的上下两个端面，以使所述过桥线320位于两个所述冷区组件400之间，进一步增加了所述冷却组件400与所述绕组组件300的接触面积，进一步提升冷却效率。

当然所述冷却组件400的数量可为一个，其中所述过桥线320位于所述线圈组310高度方向的底部，所述冷却组件400位于所述过桥线320上部。

如图25至图26所示，所述铁芯组件200呈扇形，包括一铁芯本体210和一绝缘外层220，所述绝缘外层220设置在所述铁芯本体210的外周缘。其中，所述铁芯本体210为无轭铁芯，采用导磁材料，所述绝缘外层220可通过压塑或缠绕成型，例如通过绝缘胶带或绝缘纸缠绕于所述铁芯本体210的外周缘。

如图1至图3、图6至图12、图28、图29和图32所示，所述机座100包括一第一支架110、一外环120和一第二支架130，所述第一支架110和所述第二支架130固定于所述外环120轴线方向的两侧，以使所述外环120内形成容纳所述铁芯组件200、所述绕组组件300和所述冷却组件400的空腔。

具体地，所述铁芯组件200沿着所述外环120的轴线环绕设置，并且固定于所述第一支架110和所述第二支架130之间。参考图6、图7、图8、图11、图21和图32所示，所述第一支架110上设置有容纳所述铁芯组件200端部的第一容纳槽111，所述第二支架130上设置有容纳所述铁芯组件200另一端部的第二容纳槽，以使所述铁芯组件200的两端分别开设在所述第一容纳槽111和所述第二容纳槽内，提升所述铁芯组件200结构的稳定性。其中，第一容纳槽111和所述第二容纳槽分别对应所述铁芯本体210外周缘设置的所述绝缘外层220，即所述绝缘外层220分别贴合在所述第一容纳槽111和所述第二容纳槽的内壁。

参考图25和图27，所述铁芯本体210高度方向的两端分别露在所述绝缘外层220的外部，并对应设置凸台211。具体地，所述铁芯本体210高度方向的两侧分别设置有凸台211，当所述绝缘外层220设置在所述铁芯本体210的外周缘，所述绝缘外层220位于上下两个所述凸台211之间。参考图6、图7、图8、图11、图21和图32所示，所述第一支架110上设置有与所述凸台211配合的第一套孔112，所述第二支架130上设置有与所述凸台211配合的第二套孔132，通过采用上述结构，使露在所述绝缘外层220的所述铁芯本体210卡设在所述第一套孔112和所述第二套孔132内，进而提升所述铁芯组件200和所述机座100连接的稳固性。

参考图32，所述第一套孔112位于所述第一容纳槽111内部。参考图9和图11，所述第一容纳槽111与所述铁芯组件200的数量一致，且沿着所述第一支架110的轴线环绕设置，并且每个所述第一容纳槽111内设置有一所述第一套孔112。同理所述第二套孔132位于所述第二容纳槽内。

参考图21和图32，所述第一支架110和所述第二支架130结构相同，均呈圆形，并且轴线方向的尺寸短，避免定子总成结构的轴向尺寸过长，而增加了电机安装空间。其中所述第一支架110和所述第二支架130采用强度高和绝缘性能好的复合材料制成，以提升定子总成结构强度。

如图1、图3、图6至图21、图30和图31所示，所述机座100还包括一内环140，所述内环140位于所述外环120内部，且所述第一支架110和所述第二支架130分别套接于所述内环140和所述外环120之间。

具体地，所述内环140和所述外环120同轴设置，并且所述外环120的面积大于所述内环140的面积，即所述内环140位于所述外环120内部。所述第一支架110和所述第二支架130均呈环形，且分别套接于所述内环140和所述外环120之间，并位于所述外环120轴线方向的两侧。

所述第一支架110套接于所述内环140和所述外环120之间，并通过紧固件150分别与所述内环140和所述外环120加强固定。同理，所述第二支架130套接于所述内环140和所述外环120之间，并通过紧固件150分别与所述内环140和所述外环120加强固定，参考图1、图3、图7、图8、图10和图21。所述紧固件150可为螺钉或螺栓等，并可安装需要，选择不同型号的紧固件进行组装连接。

如图7、图8、图10、图28和图29所示，所述外环120轴线方向的两侧分别开设有与所述紧固件150配合的外环螺纹孔121，在所述外环120轴线方向的一侧中，所述外环螺纹孔121的数量为多个，且沿着所述外环120外周缘等距间隔设置，以使安装在外环螺纹孔121内的所述紧固件150呈环形排列。

如图7、图8、图10、图30和图31所示，所述内环140轴线方向的两侧分别开设有与所述紧固件150配合的内环螺纹孔141，在所述内环140轴线方向的一侧中，所述内环螺纹孔141的数量为多个，且沿着所述内环140外周缘等距间隔设置，以使安装在所述内环螺纹孔141的所述紧固件150呈环形排列。

如图23所示，所述冷却组件400包括两个冷却端部410，分别对应进水和出水，所述外环120上开设有所述冷却端部410穿出的出水孔122，参考如图6、图12和图28。

如图1和图28所示，所述外环120上还开设有出线孔123，以对应安装所述绕组组件300进出线端。

综上所述，所述冷却组件400位于所述基座100内，且呈S型排列依次通过相邻的两个所述线圈组310，有效避免出现定子总成的轴向尺寸变长，而使所述电机的安装空间变大，进而减少了电机的使用效率。另外所述冷却组件400贴合在所述绕组组件300上，并呈S型排列，增加了冷却组件400与所述绕组组件300的接触面积，有效提升冷却效率。

所述内置冷却组件的定子总成结构的组装方法，包括以下步骤：

S100，将所述外环120和所述内环140分别固定于所述第一支架110上，并通过紧固件150加强固定，参考图6至图8。

S200，逐一将多个所述铁芯组件200固定于所述第一支架110的第一容纳槽111内，并使所述铁芯组件200的凸台211卡设在所述第一套孔112内，以使多个所述铁芯组件200呈环形排列，参考图9至图11。

S300，将一所述冷却组件400沿着图14中的箭头方向放入于所述内环140和所述外环120之间，并使所述冷却组件400呈S型排列依次通过相邻的两个铁芯组件200，以及将所述冷却组件400的两个冷却端部410从所述外环120上的出水孔122穿出，参考图12至图14。

S400，所述第三相绕组W、所述第二相绕组V和所述第一相绕组U沿着图17中的箭头方向依次放入所述内环140和所述外环120之间，以使每个所述线圈组310对应一个所述铁芯组件200，并位于所述铁芯组件200和所述冷却组件400之间，从而实现所述冷却组件400呈S型排列依次通过相邻的两个所述线圈组310，以及将所述绕组组件300进出线端从所述外环120上的出线孔123穿出，参考图15至图17。

S500，将另一所述冷却组件400沿着图20中的箭头方向放入于所述内环140和所述外环120之间，并使所述冷却组件400呈S型排列依次通过相邻的两个线圈组310，及将所述冷却组件400的两个冷却端部410从所述外环120上的出水孔122穿出，参考图18至图20。此时所述过桥线320位于两个所述冷却组件400之间，参考图4。

S600，使用灌封胶对定子进行灌装，然后将所述第二支架130套接于所述内环140和所述外环120之间，并通过紧固件150加强固定，以使所述铁芯组件200、所述冷却组件400和绕组组件300封装在所述机座100内部。最后放入烤箱烘烤，使灌封胶固化，得到定子总成，参考图21和图1。

除此以外，只要在本发明上述揭露的基础上，采用了与本发明相同或近似的技术方案，解决了与本发明相同或近似的技术问题，并且达到了与本发明相同或近似的技术效果，都属于本发明的保护范围之内，本发明的具体实施方式并不以此为限。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.一种内置冷却组件的定子总成结构，包括：

一机座；

多个铁芯组件，安装在所述机座内，且呈环形排列设置；

一绕组组件，包括绕设在每个所述铁芯组件的外侧面的线圈组，及连接两个所述线圈组之间的过桥线；

至少一冷却组件，位于所述机座内，且以S型排列依次通过相邻的两个所述线圈组，以对所述铁芯组件和所述绕组组件进行冷却。

2.如权利要求1所述的内置冷却组件的定子总成结构，其特征在于，所述冷却组件的数量为两个，且沿着所述铁芯组件的高度方向排列设置。

3.如权利要求2所述的内置冷却组件的定子总成结构，其特征在于，所述过桥线位于所述线圈组的内侧，且位于两个所述冷却组件之间。

4.如权利要求1所述的内置冷却组件的定子总成结构，其特征在于，所述绕组组件通过第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组堆叠而成。

5.如权利要求1所述的内置冷却组件的定子总成结构，其特征在于，所述机座包括一第一支架、一外环和一第二支架，所述第一支架和所述第二支架固定于所述外环轴线方向的两侧，所述铁芯组件沿着所述外环的轴线环绕设置，并且固定于所述第一支架和所述第二支架之间。

6.如权利要求5所述的内置冷却组件的定子总成结构，其特征在于，所述机座还包括一内环，套接于所述第一支架和所述第二支架内部。

7.如权利要求5所述的内置冷却组件的定子总成结构，其特征在于，所述第一支架上设置有容纳所述铁芯组件端部的第一容纳槽，所述第二支架上设置有容纳所述铁芯组件端部的第二容纳槽。

8.如权利要求7所述的内置冷却组件的定子总成结构，其特征在于，所述铁芯组件包括一铁芯本体和一绝缘外层，所述绝缘外层设置在所述铁芯本体的外周缘。

9.如权利要求8所述的内置冷却组件的定子总成结构，其特征在于，所述铁芯本体高度方向的两端分别露在所述绝缘外层的外部，并对应设置凸台，所述第一支架上设置有与所述凸台配合的第一套孔，所述第一套孔位于所述第一容纳槽内，所述第二支架上设置有与所述凸台配合的第二套孔，所述第二套孔位于所述第二容纳槽内。

10.如权利要求1所述的内置冷却组件的定子总成结构，其特征在于，所述冷却组件内部中空，用于通过冷却介质。

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