CN112636498A - 电机定子冷却装置及电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电机定子冷却装置及电机，其中所述电机定子冷却装置包括外壳、第一阻隔件和第二阻隔件，所述外壳包括具有冷却进口和冷却出口的冷却通道，所述冷却通道用于容纳定子单元，所述定子单元包括齿部和线圈部，所述齿部沿径向延伸并固定于所述冷却通道内，每个所述齿部周缘套设有一线圈部，所述第一阻隔件和所述第二阻隔件位于所述齿部径向的两侧，并固定于所述线圈部和所述外壳之间，所述第一阻隔件和所述第二阻隔件交错设置，以使冷却介质依次从相邻的两个所述线圈部之间通过，并防止所述冷却介质回流，有效提升冷却效率，利用所述冷却介质直接与所述绕组组件等接触，进一步提升冷却效果。

Description

电机定子冷却装置及电机

技术领域

本发明涉及电机领域，尤其涉及一种电机定子冷却装置及电机。

背景技术

随着新能源汽车等行业的发展，对电机的性能要求越来越高，尤其要求电机的功率密度和转矩密度大幅提升。制约电机功率密度和转矩密度提升的关键就在于电机的散热能力，一旦散热不足，电机内部温升会较高，导致绝缘层破损，永磁体退磁等问题，从而影响电机的工作性能。其中，电机的主要发热部件为线圈绕组和定子铁芯，现有的冷却方式是在外壳上布置水道来对发热部件进行冷却。

参考图1，所述电机定子100包括定子铁芯110、下外壳120和侧环130，所述定子铁芯110通过螺栓固定于所述下外壳120上，所述侧环130环绕于所述定子铁芯110外，并通过螺栓固定于所述下外壳120上，其中所述下外壳120和所述侧环130均采用铝合金材料制成，例如铝合金，并通过在所述下外壳120和/或侧环130上布置水道，来实现对所述定子铁芯110的冷却作用。

可见，现有的所述定子铁芯110等发热部件均需要通过外壳、导热硅脂等热阻较高的物质才能将热量传导到水道位置，再通过水流的对流换热将热量带走。但是铝合金外壳导热系数为167W/mK，定子铁芯的硅钢片导热系数为30W/mK，导热硅脂(或导热胶)导热系数为1～3W/mK，导热能力低，使得定子铁芯传导到水道的热量十分有限，进而使绝大部分热量聚集在电机内部，对电机性能有较大的损害。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种有效提升冷却效率的电机定子冷却装置及电机。

一种电机定子冷却装置，包括外壳、第一阻隔件和第二阻隔件，所述外壳包括具有冷却进口和冷却出口的冷却通道，所述冷却通道用于容纳定子单元，所述定子单元包括齿部和线圈部，所述齿部沿径向延伸并固定于所述冷却通道内，每个所述齿部周缘套设有一线圈部，所述第一阻隔件和所述第二阻隔件位于所述齿部径向的两侧，并固定于所述线圈部和所述外壳之间，所述第一阻隔件和所述第二阻隔件交错设置，以使冷却介质依次从相邻的两个所述线圈部之间通过，并防止所述冷却介质回流。

可选择地，所述定子单元包括绕组组件，所述绕组组件包括三个绕组线圈，每个所述绕组线圈均包含多个线圈部，及连接相邻线圈部的过桥线，三个所述绕组线圈堆叠以使多个所述线圈部错开并呈环形排列。

可选择地，所述第一阻隔件包括第一本体，及设置在第一本体相对两侧的第一抵接部和第二抵接部，所述第一本体设置于所述线圈部和所述过桥线之间，以使所述第一抵接部抵接于所述冷却通道的内侧壁，所述第二抵接部抵接于所述线圈部；

所述第二阻隔件包括第二本体，及设置在第二本体两侧的第三抵接部和第四抵接部，所述第二本体设置在所述线圈部和所述冷却通道的外侧壁之间。

可选择地，所述第一本体设置有避让槽，所述避让槽与所述第一抵接部位于所述第一本体的同一侧，用于容纳所述过桥线。

可选择地，所述第一抵接部的数量为两个，所述避让槽位于两个所述第一抵接部之间。

可选择地，所述外壳包括壳体和密封板，所述壳体和所述密封板扣合形成所述冷却通道。

可选择地，所述密封板上开设有用于所述齿部穿出的过孔。

一种电机，包括上述实施例的电机定子冷却装置，及设置于所述冷却通道内的定子单元。

可选择地，所述定子单元和所述电机定子冷却装置的数量均为一个。

可选择地，所述定子单元和所述电机定子冷却装置的数量均为两个，两个所述电机定子冷却装置之间设置有转子单元。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

将所述第一阻隔件和第二阻隔件固定于所述线圈部和所述外壳之间，以使冷却介质依次从相邻的两个所述线圈部之间通过，并防止所述冷却介质回流，有效提升冷却效率。利用所述冷却介质直接与所述绕组组件等接触，进一步提升冷却效果。

以下结合附图及实施例进一步说明本发明。

附图说明

图1示出了现有电机定子的冷却结构的示意图；

图2示出了本发明所述电机定子冷却装置一实施例的结构示意图；

图3示出了图2中所述电机定子冷却装置的分解图；

图4示出了本发明所述定子单元的结构示意图；

图5示出了本发明所述绕组组件的结构示意图；

图6示出了本发明所述绕组线圈的结构示意图；

图7示出了本发明所述密封板的结构示意图；

图8示出了本发明所述第一阻隔件的结构示意图；

图9示出了本发明所述第二阻隔件的结构示意图；

图10示出了本发明所述电机定子的冷却结构另一实施例的结构示意图。

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。

第一实施例

如图2所示，所述电机定子冷却装置200，包括外壳210、第一阻隔件230a、230b、230c、230d、230e、230f，及第二阻隔件240a、240b、240c、240d、240e、240f、240g，所述外壳210包括具有冷却进口2111和冷却出口2112的冷却通道211，所述冷却通道211用于容纳所述定子单元220，所述定子单元220包括齿部2211和线圈部2221，所述齿部2211沿径向延伸并固定于所述冷却通道211内，每个所述齿部2211周缘套设有一线圈部2221，所述第一阻隔件230a、230b、230c、230d、230e、230f，及所述第二阻隔件240a、240b、240c、240d、240e、240f、240g位于所述齿部2211径向的两侧，并固定于所述线圈部2221和所述外壳210之间，其中所述第一阻隔件230a、230b、230c、230d、230e、230f，及所述第二阻隔件240a、240b、240c、240d、240e、240f、240g交错设置，以使冷却介质依次从相邻的两个所述线圈部2221之间通过，并防止所述冷却介质回流。

所述冷却介质包括油液或空气等，从所述冷却进口2111进入，并沿着预设轨迹依次从相邻的两个所述线圈部2221之间通过，最后从所述冷却出口2112排出，以对所述定子单元220进行冷却，其中所述冷却介质直接与所述定子单元220的发热部件—线圈部2221等接触，有效提升冷却效率。并且根据需要选定相应数量的所述第一阻隔件和第二阻隔件，来进行摆放并制定预设轨迹，进而使冷却介质按照预设轨迹流动，有效防止回流并提升冷却效果。

所述冷却通道211的形状与所述定子单元220的形状相适配，其中，所述定子单元220呈环形，则所述冷却通道211也呈环形。具体地，所述齿部2211的数量为多个，且呈环形排列，可见每个所述齿部2211均位于所述定子单元220的径向上，其径向上的延伸长度要满足能够容纳于所述冷却通道211内。

继续参考图2，所述冷却通道211包括相对的内侧壁2101和外侧壁2102，所述内侧壁2101和外侧壁2102位于所述齿部2211径向的两侧，其中所述第一阻隔件230a、230b、230c、230d、230e、230f固定于所述内侧壁2101和所述线圈部2221之间，所述第二阻隔件240a、240b、240c、240d、240e、240f、240g固定于所述外侧壁2102和所述线圈部2221之间。

在一个实施例中，所述冷却进口2111和冷却出口2112均连通于所述外侧壁2102上。并且所述冷却进口2111和冷却出口2112相邻，这样能使冷却介质接触所有的线圈部2221来提升冷却效率。具体地，所述冷却进口2111和冷却出口2112之间的距离只容纳一个线圈部2221，参考图2。

在另一个实施例中，所述冷却进口2111和冷却出口2112均可连通于所述内侧壁2101上。

在另一个实施例中，所述冷却进口2111连通于所述内侧壁2101上，所述冷却出口2112连通于所述外侧壁2102上，当然两者的位置可互换。

如图2至图6所示，所述定子单元220包括铁芯组件221和绕组组件222，所述铁芯组件221包括若干个呈环形排列的齿部2211，所述绕组组件222可为三相绕组，包括三个绕组线圈222a、222b、222c，并且每个所述绕组线圈222a、222b、222c均包含多个线圈部2221，及连接相邻线圈部2221的过桥线2222，其中多个所述过桥线2222形成环形结构，以使多个所述线圈部2221呈环形排列，三个所述绕组线圈222a、222b、222c堆叠，使多个所述线圈部2221错开并呈环形排列，进而对应呈环形排列的多个齿部2211。

参考图5，相邻的两个线圈部2221之间形成用于冷却介质通过的间隙a。

如图4至图6所示，在所述绕组线圈222a的结构中，相邻的两个所述线圈部2221之间可容纳两个所述线圈部2221，进而对应另外两个所述绕组线圈222b、222c的线圈部2221。三个所述绕组线圈222a、222b、222c堆叠后，其对应的所述过桥线2222从上至下依次排列，以形成如图4所示的环形结构，该由所述过桥线2222堆叠形成的环形结构抵接于所述内侧壁2101上，参考图2。

如图2、图4至图6所示，所述线圈部2221和所述过桥线2222之间存在空隙，以容纳所述第一阻隔件230a、230b、230c、230d、230e、230f。

具体地，参考图8，所述第一阻隔件230a、230b、230c、230d、230e、230f包括第一本体231，及设置在第一本体231相对两侧的第一抵接部232和第二抵接部233，所述第一本体231设置于所述线圈部2221和所述过桥线2222之间，以使所述第一抵接部232抵接于所述内侧壁2101，及使所述第二抵接部233抵接于所述线圈部2221，进而阻隔位于所述内侧壁2101和所述线圈部2221之间的间隙，以防止冷却介质通过，参考图2。因此当所述内侧壁2101和所述线圈部2221之间没有设置所述第一阻隔件时，所述冷却介质可从两者之间通过。

所述第一本体231上设置有避让槽2321，所述避让槽2321与所述第一抵接部232位于所述第一本体231的同一侧，用于容纳所述过桥线2222堆叠形成的环形结构，进而使所述第一抵接部232抵接在所述内侧壁2101上，另外所述第一抵接部232还可插接于所述内侧壁2101上，以固定所述第一阻隔件。

其中，所述第一抵接部232的数量可为一个或两个，当所述第一抵接部232的数量为两个时，所述避让槽2321位于两个所述第一抵接部232之间。

所述第一阻隔件230a、230b、230c、230d、230e、230f可根据摆放位置选择相应形状的第一阻隔件。

需要说明的是，所述第二抵接部233的长度与所述冷却通道211的深度一致，这样才能阻挡冷却介质。参考图8，所述第二抵接部233的长度指的是两个所述第一抵接部232排列方向的长度。

如图9所示，所述第二阻隔件240a、240b、240c、240d、240e、240f、240g包括第二本体241，及设置在第二本体241两侧的第三抵接部242和第四抵接部243，所述第二本体241设置在所述线圈部2221和外侧壁2102之间，以使所述第三抵接部242抵接于所述外侧壁2102，及所述第四抵接部243抵接于所述线圈部2221，进而阻隔位于所述外侧壁2102和所述线圈部2221之间的间隙，以防止冷却介质通过，参考图2。因此所述外侧壁2102和所述线圈部2221之间没有设置所述第二阻隔件时，冷却介质可从两者之间通过。

所述第二阻隔件240a、240b、240c、240d、240e、240f、240g呈扁平结构，以固定于所述外侧壁2102和所述线圈部2221之间，所述外侧壁2102上可设置有凹嵌槽21021，以使所述第三抵接部242稳固于所述凹嵌槽21021内，参考图2。

需要说明的是，所述第二本体241的长度与所述冷却通道211的深度一致，这样才能阻挡冷却介质。

所述第四抵接部243与所述第二抵接部233的形状，均与所述线圈部2221的形状相适配，具体地，参考图1、图8和图9，所述线圈部2221呈扇形，且径向两端均呈弧形，其中所述线圈部2221与所述内侧壁2101相对端的宽度，其小于与所述外侧壁2102相对端的宽度，即所述第四抵接部243与所述线圈部2221配合的面呈弧面，所述第二抵接部233与所述线圈部2221配合的面呈弧面，并且所述第二阻隔件240a、240b、240c、240d、240e、240f、240g的宽度，其宽于所述第一阻隔件230a、230b、230c、230d、230e、230f的宽度。

如图2、图3和图7所示，所述外壳210包括壳体212和密封板213，所述壳体212和所述密封板213扣合形成冷却通道211，并使所述第一阻隔件230a、230b、230c、230d、230e、230f，及第二阻隔件240a、240b、240c、240d、240e、240f、240g固定在所述壳体212和所述密封板213之间。

所述壳体212可呈环形结构，包括环形底板2121，及沿所述环形底板2121边缘延伸的内侧环2122和外侧环2123，所述内侧壁2101位于内侧环2122外壁上，所述外侧壁2102位于所述外侧环2123的内壁上。所述冷却进口2111和冷却出口2112可开设在所述外侧环2123上。

所述密封板213可呈圆形，固定于所述内侧环2122和外侧环2123背离所述环形底板2121的一侧，可通过紧固件固定，所述紧固件包括螺钉或螺栓等。

如图3所示，所述铁芯组件221包括一基板2212和多个齿部2211，所述基板2212呈环形，多个齿部2211固定于所述基板2212，并呈环形排列。所述基板2212可固定于所述环形底板2121上，并通过紧固件固定。

所述齿部2211沿着所述壳体212轴向方向的长度，其长于所述线圈部2221的长度，参考图7，所述密封板213上开设有过孔2131，以使所述齿部2211露在所述线圈部2221外的部分穿过所述过孔2131，此时所述齿部2211和所述密封板213之间无间隙，以防止所述冷却通道211内的冷却介质流出。当然所述齿部2211也可密封在所述冷却通道211内。

通过选定相应数量的所述第一阻隔件和第二阻隔件，来进行摆放并制定预设轨迹，进而使冷却介质按照预设轨迹流动，有效防止回流并提升冷却效果。所述预设轨迹可呈S形或M形等，以下通过一实施例来具体介绍：

参考图2，所述第一阻隔件230a、230b、230c、230d、230e、230f呈逆时针排列，所述第二阻隔件240a、240b、240c、240d、240e、240f、240g呈逆时针排列，其中所述冷却进口2111和冷却出口2112之间具有一线圈部2221，该线圈部2221径向两端分别对应固定第一阻隔件230f和第二阻隔件240g，以阻断所述冷却进口2111和冷却出口2112，其中两个相邻的第一阻隔件之间隔了三个所述线圈部2221，所述第二阻隔件240g和240a之间隔了一个所述线圈部2221，并且该所述线圈部2221与所述冷却进口2111相对，所述第二阻隔件240a和240b之间，240b和240c之间，240c和240d之间，240d和240e之间，240e和240f之间均隔了三个所述线圈部2221，所述第二阻隔件240f和240g之间隔了一个所述线圈部2221，并且该所述线圈部2221与所述冷却出口21121相对。

可见，所述第二阻隔件的数量比所述第一阻隔件的数量多一个。并且第一阻隔件呈等距排列，所述第一阻隔件和所述第二阻隔件之间只隔了一个所述线圈部2221，除了阻隔所述却进口2111和冷却出口2112之间线圈部2221对应的第二阻隔件。

综上所述，将所述第一阻隔件和第二阻隔件固定于所述线圈部2221和所述外壳210之间，以使冷却介质依次从相邻的两个所述线圈部2221之间通过，并防止所述冷却介质回流，有效提升冷却效率。利用所述冷却介质直接与所述绕组组件222等接触，进一步提升冷却效果。

第二实施例

本实施例还提供一种单定子电机，包括上述实施例的电机定子冷却装置200，及设置于所述冷却通道211内的定子单元220。由于所述单定子电机采用了上述实施例的电机定子冷却装置200，所述电机由所述电机定子冷却装置200带来的有益效果参考上述实施例。

所述电机还包括转子单元和转轴，所述电机定子冷却装置200套接于所述转轴上，具体地，所述呈环形的外壳210套接于所述转轴上，以使位于所述外壳210内的定子单元220环绕于所述转轴，所述转子单元套设于所述转轴，并能相对所述定子单元220相对设置。

第三实施例

本实施例提供一种双定子电机，包括两个定子单元220，每个所述定子单元220均对应设置有一所述电机定子冷却装置200。于所述双定子电机采用了上述实施例的电机定子冷却装置200，所述电机由所述电机定子冷却装置200带来的有益效果参考上述实施例。

所述电机还包括转子单元和转轴，与第二实施例不同在于，所述转子单元位于两个所述电机定子冷却装置200之间。

具体地，参考图10，两个所述电机定子冷却装置200之间形成转子容纳部300，所述转子容纳部300对应设置有排口310，所述转子单元转动设置于所述转子容纳部300内，所述密封板213上设置有连通所述转子容纳部300和所述冷却通道211的孔部e，以使位于所述冷却通道211内的冷却介质通过孔部e，并喷射至位于所述转子容纳部300内的所述转子单元上，由所述转子单元转动并从所述排口310排出。

更具体地，所述密封板213背离所述壳体212的一侧延伸有密封板侧壁3001，当两个所述电机定子冷却装置200组装时，两个所述密封板213上的所述密封板侧壁3001相对连接，并使两个密封板213之间形成所述转子容纳部300，所述排口310可开设在所述密封板侧壁3001上。

参考图4、图7和图10，所述密封板213上开设有过孔2131，以使所述齿部2211露在所述线圈部2221外的部分穿过所述过孔2131，此时所述齿部2211和所述密封板213之间可形成孔部e。

具体地，所述齿部2211沿着所述壳体212轴向方向的长度，其长于所述线圈部2221的长度，即两者之间存在高度差h，参考图4，所述齿部221高出所述线圈部2221的部分，其穿过所述过孔2131并位于所述转子容纳部300内，此时所述齿部221与所述密封板213之间存在缝隙，该缝隙就形成了连通所述转子容纳部300和所述冷却通道211的孔部e。

当然，所述齿部2211可位于所述冷却通道211内，即所述齿部2211没有穿出所述密封板213外，仅只在所述密封板213上开设所述孔部e。

如图10所示，所述外壳210上还开设有用于所述绕组组件222出线的出线部250，所述排口310和所述出线部250位于所述外壳210相对的两侧。

需要说明的是，所述电机定子冷却装置200和定子单元220是固定不动，并安装于电机总壳内部，从所述排口310排出的冷却介质可落入位于电机总壳内的储油盒内。

值得注意的是，所述冷却通道211可以没有冷却出口2112，仅通过所述孔部e排出至所述转子容纳部300内，由转动的所述转子单元甩离，并从所述排口310排出至所述储油盒内。

所述冷却介质可为油液，相对于水冷冷却具有较高的冷却效果，利用喷射排出的方式，可是所述冷却介质分别与所述铁芯组件221和绕组组件222直接接触，进一步提升冷却效果。

除此以外，本领域技术人员也可以根据实际情况对所述密封板213和所述外壳210的形状、结构以及材质进行改变，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。

也就是说，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)

1.一种电机定子冷却装置，其特征在于，包括外壳、第一阻隔件和第二阻隔件，所述外壳包括具有冷却进口和冷却出口的冷却通道，所述冷却通道用于容纳定子单元，所述定子单元包括齿部和线圈部，所述齿部沿径向延伸并固定于所述冷却通道内，每个所述齿部周缘套设有一线圈部，所述第一阻隔件和所述第二阻隔件位于所述齿部径向的两侧，并固定于所述线圈部和所述外壳之间，所述第一阻隔件和所述第二阻隔件交错设置，以使冷却介质依次从相邻的两个所述线圈部之间通过，并防止所述冷却介质回流。

2.如权利要求1所述的电机定子冷却装置，其特征在于，所述定子单元包括绕组组件，所述绕组组件包括三个绕组线圈，每个所述绕组线圈均包含多个线圈部，及连接相邻线圈部的过桥线，三个所述绕组线圈堆叠以使多个所述线圈部错开并呈环形排列。

3.如权利要求2所述的电机定子冷却装置，其特征在于，所述第一阻隔件包括第一本体，及设置在第一本体相对两侧的第一抵接部和第二抵接部，所述第一本体设置于所述线圈部和所述过桥线之间，以使所述第一抵接部抵接于所述冷却通道的内侧壁，所述第二抵接部抵接于所述线圈部；

所述第二阻隔件包括第二本体，及设置在第二本体两侧的第三抵接部和第四抵接部，所述第二本体设置在所述线圈部和所述冷却通道的外侧壁之间。

4.如权利要求3所述的电机定子冷却装置，其特征在于，所述第一本体设置有避让槽，所述避让槽与所述第一抵接部位于所述第一本体的同一侧，用于容纳所述过桥线。

5.如权利要求4所述的电机定子冷却装置，其特征在于，所述第一抵接部的数量为两个，所述避让槽位于两个所述第一抵接部之间。

6.如权利要求1所述的电机定子冷却装置，其特征在于，所述外壳包括壳体和密封板，所述壳体和所述密封板扣合形成所述冷却通道。

7.如权利要求1所述的电机定子冷却装置，其特征在于，所述密封板上开设有用于所述齿部穿出的过孔。

8.一种电机，包括如权利要求1至7任一项所述的电机定子冷却装置，及设置于所述冷却通道内的定子单元。

9.如权利要求8所述的电机，其特征在于，所述定子单元和所述电机定子冷却装置的数量均为一个。

10.如权利要求8所述的电机，其特征在于，所述定子单元和所述电机定子冷却装置的数量均为两个，两个所述电机定子冷却装置之间设置有转子单元。

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