CN112769256A - 一种定子冲片、定子铁芯和电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种定子冲片、定子铁芯和电机，其中定子冲片由模具冲压而成，该定子冲片的外圆上设置连续的凹槽和凸起结构，所述凹槽和凸起结构在所述定子冲片的轴向上延伸，以供冷却介质流过，增大由所述定子冲片组成的定子铁芯的外圆散热面积，改善所述定子铁芯外圆表面冷却介质流动状态，从而提高电机的额定功率和额定扭矩。由于上述定子冲片也是由模具冲压而成，改变定子冲片外沿形状，对电机制造成本无任何影响，在成本不增加的情况改下，电机额定功率额定扭矩提高5‑10％。

Description

一种定子冲片、定子铁芯和电机
技术领域
本发明属于电机制造技术领域，特别涉及一种定子冲片、定子铁芯和电机。
背景技术
近年来新能源汽车行业的高速发展，对新能源汽车的核心零件驱动电机或发电机的要求也越来越高，在电机小型化、轻量化的基础上，其额定扭矩密度、额定功率密度的要求不降反升且逐年提高，这就越来越凸显了电机的额定扭矩、额定功率对于新能源汽车电机的重要性。
研究表明，电机的额定扭矩、额定功率直接影响了新能源汽车的最高速度、负载能力以及长时间爬坡能力，随着各大主机厂对额定扭矩额定功率的认知越来深入，对其的重视度及要求也越来越高。而且随着近年越来越多的商用车，尤其是重型商用车加入新能源汽车领域，开始研发纯电驱动或混合驱动，由于其负载要求较高，对电机的额定功率额定扭矩的要求已是其最核心的要求。
电机的额定功率额定扭矩完全是由电机冷却设计方案所决定，目前各电机生产商一般通过冷却方案设计例如油冷设计、水冷设计或混合冷却设计及冷却介质循环路径设计来提高电机的额定功率额定扭矩。
即现有提高电机的额定功率额定扭矩的方式是通过冷却介质设计及冷却介质循环路径设计来提高电机的额定功率额定扭矩，但是随着上述冷却设计研发阶段的理论分析的日趋完善，电机的额定功率额定扭矩提高空间已接近极限。
发明内容
针对上述问题，本发明在定子铁芯结构上进行改进，公开了一种能够提高电机冷却效率的定子冲片、定子铁芯和电机，以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明一方面提供了一种定子冲片，所述定子冲片由模具冲压而成，所述定子冲片的外圆上设置连续的凹槽和凸起结构，所述凹槽和凸起结构在所述定子冲片的轴向上延伸，以供冷却介质流过，增大由所述定子冲片组成的定子铁芯的外圆散热面积，改善所述定子铁芯外圆表面冷却介质流动状态，从而提高电机的额定功率和额定扭矩。
可选的，所述凹槽和凸起结构为波浪型结构。
可选的，所述波浪型结构为正弦型结构、连续矩形结构、或正弦矩形混合型结构。
可选的，所述凹槽的最低点和所述凸起的最高点之间的垂直距离为0.1-5mm。
可选的，所述凹槽的最低点和所述凸起的最高点之间的垂直距离为2-4mm。
可选的，所述定子冲片的外圆周上设置有若干个凸耳，所述凸耳上设置或者不设置所述凹槽和凸起结构。
本发明另一方面提供了一种定子铁芯，所述定子铁芯由若干个上述任一项所述的定子冲片叠压而成。
可选的，各所述定子冲片的凹槽和凸起结构相同，且叠压时的位置相同或不同。
本发明的再一方面提供了一种电机，所述电机采用权利要求7或8所述的定子铁芯，所述定子铁芯能够使得电机额定功率和额定扭矩提高5-10％。
可选的，所述电机的冷却介质为油或者油水混合。
本发明的优点及有益效果是：
由于上述定子冲片是由模具冲压而成，改变定子冲片外沿形状，对电机制造成本无任何影响，而在成本不增加的情况改下，电机额定功率额定扭矩提高5-10％，从而获得了预料不到的电机额定功率和额定扭矩上的提高。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为现有技术中的定子冲片的局部结构示意图；
图2为本发明的一个实施例的定子冲片的局部结构示意图；
图3为图2的局部放大结构示意图；
图4为本发明的一个实施例中正弦波峰-峰值即正波峰最高点和负波峰最低点之间垂直距离的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅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。
应当理解，术语“包括/包含”、“由……组成”或者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产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。
还需要理解，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示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、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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在本发明中的具体含义。
以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
图1示出了现有技术中定子冲片的局部结构示意图，现有的电机定子冲片一般由模具冲压而成，其外沿是在一个标准圆或在标准圆上增加一个或几个安装定子的凸耳，并不会利用定子冲片外沿整个区域进行散热或冷却。
对此，本发明实施例提出了一种新的定子铁芯冷却和散热的技术方案，请参见图2所示，该定子冲片同样由模具冲压而成，其主要技术构思是：在其整个外圆上设置连续的凹槽和凸起结构，该凹槽和凸起结构用于流过冷却介质，特别是冷却介质从所述凹槽中流过，这样，即使冷却介质是空气也能够提高定子冲片的散热效果。
上述凹槽和凸起的具体形状、结构和具体的数量可不做具体限制，且定子冲片的厚度和外沿可为任何尺寸，具体可根据电机的整体设计进行调整。
具体地，上述的凹槽和凸起结构在所述定子冲片的轴向上延伸，以供冷却介质流过，从而增大由所述定子冲片组成的定子铁芯的外圆散热面积，并且能够增加冷却介质在定子铁芯上的流动面积，同时改善流动状态在所述定子铁芯外圆表面上的流动状态。在冷却性能提高之后，为提高电机的额定功率和额定扭矩创造了条件。
经过仿真模拟以及实验验证，上述的设计能够使得电机的额定功率和额定扭矩获得了预料不到的增加，其增加的幅度在5％-10％的范围内。
在一个具体实施例中，所述凹槽和凸起结构为波浪型结构。
优选的，所述波浪型结构为正弦型结构、连续矩形结构、或正弦矩形混合型结构，从图3示出的放大图来看，该图3中的波浪型结构为正弦型波浪和矩形波浪的混合型。当然，也可以是其他任意的规则或不规则形状。
一般地，正弦型波峰或波谷的数量在五个以上，以布满所述定子冲片的外沿整个区域。
在一个优选的实施例中，为了不影响所述定子铁芯的结构强度，并且考虑到冷却介质的量上的需求，所述凹槽的最低点和所述凸起的最高点之间的垂直距离H的取值范围为0.1-5mm。当然凹槽和凸起的尺寸也可不受上述数据范围的限制，根据电机的整体设计要求进行调整，图4示出了正弦型定子冲片的峰-峰值之间垂直距离H的示意图，该图出中垂直距离H的值可优选为3mm。
在一个更优选的实施例中，所述凹槽的最低点和所述凸起的最高点之间的垂直距离H取值范围为2-4mm，该数据范围是提高电机冷却效率的一个优选范围，获得了优于常规的技术效果。
结合图2所示，所述定子冲片的外圆周上设置有若干个凸耳，该凸耳可用于将定子冲片以及由定子冲片构成的定子铁芯固定在所述电机壳体上，并且上述的凸耳上可以设置或者也可以不设置所述的凹槽和凸起结构。
本发明实施例另一方面提供了一种定子铁芯，所述定子铁芯由若干个上述定子冲片叠压而成。
在一个优选的实施例中，同一个定子铁芯上的各所述定子冲片的凹槽和凸起结构相同或相似，而在进行叠压时的凹槽或凸起位置相同，从而定子铁芯上的凹槽在轴向上形成一条直线型流道；或者定子冲片上所述凹槽或凸起的位置稍有错位，从而在定子铁芯上形成弯曲或螺旋状的冷却介质流道。
本发明实施例再一方面还提供了一种电机，该电机采用上述任一项所述定子铁芯，因此，该定子铁芯的应用能够使得该电机的额定功率和额定扭矩提高5-10％，从而通过上述定子冲片结构上的改进获得了预料不到的技术效果。
进一步地，为了保证或提高冷却的效果，所述电机的冷却介质为油或者油水混合，而不再采用单一的水冷的形式。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种定子冲片，所述定子冲片由模具冲压而成，其特征在于，所述定子冲片的外圆上设置连续的凹槽和凸起结构，所述凹槽和凸起结构在所述定子冲片的轴向上延伸，以供冷却介质流过，增大由所述定子冲片组成的定子铁芯的外圆散热面积，改善所述定子铁芯外圆表面冷却介质流动状态，从而提高电机的额定功率和额定扭矩。
2.根据权利要求1所述的定子冲片，其特征在于，所述凹槽和凸起结构为波浪型结构。
3.根据权利要求2所述的定子冲片，其特征在于，所述波浪型结构为正弦型结构、连续矩形结构、或正弦矩形混合型结构。
4.根据权利要求1-3任一项所述的定子冲片，其特征在于，所述凹槽的最低点和所述凸起的最高点之间的垂直距离为0.1-5mm。
5.根据权利要求4所述的定子冲片，其特征在于，所述凹槽的最低点和所述凸起的最高点之间的垂直距离为2-4mm。
6.根据权利要求1-3任一项所述的定子冲片，其特征在于，所述定子冲片的外圆周上设置有若干个凸耳，所述凸耳上设置或者不设置所述凹槽和凸起结构。
7.一种定子铁芯，其特征在于，所述定子铁芯由若干个权利要求1-6任一项所述的定子冲片叠压而成。
8.根据权利要求7所述的定子铁芯，其特征在于，各所述定子冲片的凹槽和凸起结构相同，且叠压时的位置相同或不同。
9.一种电机，其特征在于，所述电机采用权利要求7或8所述的定子铁芯，所述定子铁芯能够使得电机额定功率和额定扭矩提高5-10％。
10.根据权利要求9所述的电机，其特征在于，所述电机的冷却介质为油或者油水混合。
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