CN112910121A - 定子、定子组件以及电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种定子、定子组件以及电机，涉及电机技术领域，该定子包括本体，所述本体的外表面上形成有凹凸部；所述凹凸部凸出于所述本体的外表面；或者，所述凹凸部凹陷于所述本体的外表面。本发明通过在本体的外表面上形成凹凸部，相对于圆柱形本体而言，增加了定子的外表面积，提高了定子的散热能力，进而提高了电机的整体动力性能。

Description

定子、定子组件以及电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种用于车辆的定子、定子组件以及电机。

背景技术

电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或者传递的一种电磁装置，用于产生驱动转矩，以作为用电器或者各种机械的动力源。

现有技术中，电机包括壳体以及设置在壳体内的定子、设置电机定子内的转子和转轴，其中，电机定子包括定子铁芯和绕设在定子铁芯上的线圈绕组，而定子铁芯是由若干个定子冲片层叠形成。电机在运行过程中会产生大量的热量，通常情况下，热量通过定子铁芯扩散出去，实现电机的散热。

但是，现有的定子铁芯的散热能力差，进而导致电机的整体动力性能较差。

发明内容

本发明提供一种定子、定子组件以及电机，以解决现有技术中定子的散热能力差而导致电机的整体动力性能差的技术问题。

本发明提供一种定子，套设在转子外部，包括本体，所述本体上形成有凹凸部。

所述凹凸部凸出于所述本体的外表面。

或者，所述凹凸部凹陷于所述本体的外表面。

如上所述的定子，其中，所述凹凸部包括设置在所述本体外表面的散热槽。

所述散热槽沿所述本体的周向延伸形成环形散热槽。

如上所述的定子，其中，所述环形散热槽的个数为多个，多个所述环形散热槽沿本体的轴向间隔排布。

如上所述的定子，其中，所述本体的外表面还设置有避让区，所述避让区由去除所述散热槽的部分侧壁形成。

如上所述的定子，其中，所述本体包括依次交替层叠的第一定子冲片和第二定子冲片，且所述第一定子冲片的外表面凸出于所述第二定子冲片的外表面，以使相邻两个所述第一定子冲片之间形成所述散热槽。

本发明还提供一种定子组件，包括如上所述的定子以及固定支架；所述定子固定在所述固定支架内。

如上所述的定子组件，其中，所述固定支架包括分别固定在所述定子两端的两个定子压圈以及至少两个定子拉板。

所述定子拉板一端与一个所述定子压圈固定连接，另一端与另一个所述定子压圈固定连接。

如上所述的定子组件，其中，所述定子上还具有容纳所述定子拉板的凹槽。

如上所述的定子组件，其中，所述定子压圈上设置有朝向另一个所述定子压圈的环形凸台，所述环形凸台套设于部分所述本体外部。

另一方面，本发明还提供了一种电机，包括：如上述定子组件以及与所述定子组件同轴设置的转子，所述转子设置于所述定子内。

本发明提供了一种定子、定子组件以及电机，所述定子包括本体，所述本体的外表面上形成有凹凸部；所述凹凸部凸出于所述本体的外表面；或者，所述凹凸部凹陷于所述本体的外表面。本发明通过在本体的外表面上形成凹凸部，相对于圆柱形本体而言，增加了定子的外表面积，提高了定子的散热能力，进而提高了电机的整体动力性能。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是本发明实施例提供的电机的结构示意图；

图2是沿图1所示A-A方向的剖视图；

图3是沿图2所示B-B方向的剖视图；

图4是本发明实施例提供的电机的另一方位的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的定子散热方式的示意图。

附图标记说明：

10：散热槽；

20：第一定子冲片；

30：第二定子冲片；

40：避让区；

50：固定支架；

501：定子压圈；

502：定子拉板；

503：环形凸台；

504：凹槽；

505：加强筋；

60：连接板；

70：电机。

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。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而仅仅表示本发明的选定实施方式。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或者传递的一种电磁装置，用于产生驱动转矩，以作为用电器或者各种机械的动力源。

现有技术中，电机包括壳体以及设置在壳体内的定子、设置电机定子内的转子和转轴，其中，电机定子包括定子铁芯和绕设在定子铁芯上的线圈绕组，而定子铁芯是由若干个定子冲片层叠形成。电机在运行过程中会产生大量的热量，通常情况下，热量通过定子铁芯扩散出去，实现电机的散热。

目前最为常用的电机为封闭电机，其散热方式有两种，一是：电机运行过程中会形成大量的热量，热量通过定子传递至壳体，进而通过壳体传导至外界环境中，实现电机的散热功能；二是，在壳体内设置水冷设备来实现电机的散热，若采用水冷设备进行冷却，必须在壳体内设置内套、水道和外套，这无疑会增加电机壳体的体积和壳体的厚度，降低电机功率密度的同时也制约了电机的安装操作，比如，在机动车辆的底部空间有限时，受到车轮、构架的限制，一般对电机的尺寸要求十分严格，如果单纯地为了提高电机的散热能力，而采用水冷方式，那么势必会降低电机的应用场景及应用范围。另外，采用水冷设备还必须在车体内增加额外的水冷系统或者水散热系统，这样就会增加故障隐患和生产成本。

又或者是在壳体的外表面设置于壳体轴线呈预定角度的散热筋，这样虽然增加电机的散热能力，但是也只能在电机的迎风面上产生空气流动，仍然存在散热能力差的缺陷。且，采用在壳体的外表面设置散热筋的方式，其热量在壳体内的散热方式，仍然采用如下的扩散途径，首先会通过铁芯的微小间隙扩散至铁芯与壳体之间，然后通过铁芯与壳体之间的间隙和壳体的外表面传导至外界环境中，此种方式，由于存在传输途径长和三种传导介质进行热量传导，大大降低了传导效率。

还有一种电机为叠片电机，叠片电机可以包括定子、与定子固定连接的机座以及转子，转子所产生的热量经由定子的外表面直接传到至外界环境中，实现电机的散热功能。

无论是现有全封闭电机或者是叠片电机，定子铁芯的散热能力差，进而导致电机的整体动力性能较差的技术问题，本实施例对定子进行了改进，以期增加定子的散热能力，进而提高电机的整体动力性能。

图1是本发明实施例提供的电机的结构示意图；图2是沿图1所示A-A方向的剖视图；图3是沿图2所示B-B方向的剖视图；图4是本发明实施例提供的电机的另一方位的结构示意图；图5是本发明实施例提供的定子散热方式的示意图。

请参考图1至图5所示，本发明实施例提供了一种定子、定子组件以及电机，其中定子套设在转子外部，定子包括本体，本体上形成有凹凸部，凹凸部凸出于本体的外表面；或者凹凸部凹陷于本体的外表面。

具体的，定子可以用于电机领域，尤其是可以应用于牵引电机，其中牵引电机可以是全封闭电机或者叠片电机中。其中，在本实施例中，外表面是指本体背离转子的表面。

定子是电机的固定部件，用于产生旋转磁场，可以包括本体，本体的外表面上形成有凹凸部，使得定子的外表面并非是单一的圆柱面，增加了定子的外表面积，进而增大了散热面积；其中，凹凸部可以有多种形式，比如，凹凸部可以凸出于本体的外表面，也可以凹陷于本体的外表面。另外，本体还包括绕设在定子上的线圈绕组。

以凹凸部凹陷于本体的外表面为例，其中，凹陷部的形状可以有多种选择，比如：凹陷部可以为多个间隔分布的散热槽10也可以为与本体形状相一致的环形散热槽；另外，凹陷部的深度可以根据情况来进行设定，只要在保证本体的结构强度的同时，最大程度上增大本体的外表面积，且，定子所产生的热量依靠定子本身单一介质进行传导，并不需要先传递至定子与壳体之间，大大提高本体的散热能力。

在组装电机时，可以直接将定子与机座固定连接，也可以将定子固定在壳体内，当电机工作时，会产生大量的热量，热量会通过定子的外表面传导至外界环境中，实现电机的散热功能。

本实施例提供的定子，包括本体，本体的外表面上形成有凹凸部；凹凸部凸出于本体的外表面；或者，凹凸部凹陷于本体的外表面。本发明通过在本体的外表面上形成凹凸部，相对于圆柱形本体而言，增加了定子的外表面积，提高了定子的散热能力，进而提高了电机的整体动力性能。

进一步地，作为凹凸部的一个优选地实施方式，凹凸部包括设置在本体外表面的散热槽10；散热槽10沿本体的周向延伸形成环形散热槽。

具体地，散热槽10就相当于在本体的外表面上开设凹陷部，其中，散热槽10可以指向本体的中心，这样既可以增大本体的表面积又可以降低电机的重量，提高电机的整体性能。

另外，本实施例的散热槽10可以沿本体的周向延伸形成环形散热槽，电机应用于机动车辆上时，通常情况下，电机是横向布置，可以理解的，电机的横向与机动车辆的行走方向相互垂直，进而机动车辆在行走的过程中会产生行走风，当电机以全叠片电机的形式存在时，行走风会垂直定子轴线方向流向定子表面，利用圆柱扰流原理使得电机的迎风面和背风面均可产生空气流动，这样在传统的辐射散热的基础上，增加了电机外表面的通风散热，大大地提高了散热能力和电机的功率密度。

进一步地，环形散热槽的个数为多个，多个环形散热槽沿本体的轴向间隔排布。

具体地，多个环形换热槽可以用于最大程度增加通风散热的面积，多个环形散热槽沿本体的轴向间隔排布，相邻的环形散热槽之间的间距可以等距也可以不等距，具体地可以根据实际情况进行设计。

进一步地，本体的外表面还设置有避让区40，避让区40由去除散热槽10的部分侧壁形成。

具体地，由于电机的安装位置可能有多种，且该安装位置并不能完整的容纳电机，因此，本体外表面可以设置避让区40，以避免电机与周围其他的部件发生干涉，且避让区的尺寸和位置可以根据实际的安装位置进行设置。避让区40可以是通过对散热槽10进行了局部去除而形成的区域。

其中，若避让区40靠近转子的底壁与散热槽10的侧壁相交，那么散热槽10的形状为环形散热槽；若避让区40靠近转子的底壁与散热槽10的靠近转子的底壁相切时，那么散热槽10的形状为圆弧形。

进一步地，本体包括依次交替层叠的第一定子冲片20和第二定子冲片30，且第一定子冲片20的外表面凸出于第二定子冲片30的外表面，以使相邻两个第一定子冲片20之间形成散热槽10。

具体地，本体可以包括第一定子冲片20和第二定子冲片30，其中，第一定子冲片20和第二定子冲片30依次交替层叠形成本体，且第一定子冲片20的外表面凸出于第二定子冲片30的外表面，以形成环形散热槽，相对于采用单一规格的定子冲片依次层叠形成的本体而言，本实施例提供的本体增加了定子的散热面积，大大提高了定子的散热效率，进而提高了电机的整体散热能力和电机的功率密度。而，功率密度的提高可以有效地降低电机铁磁材料、铜材的用量，在降低电机成本上具有较大的优势。

另外，在本实施例中，将第一定子冲片20的半径记为R1、第二定子冲片30的半径记为R2，其中，R1与R2之差为15-25mm，优选地，R1与R2之差为20mm，这样既可以有效地增加定子的散热面积也可以降低电机的自重，增加电机的功率密度。

本实施例提供的第一定子冲片20和第二定子冲片30均采用单一的硅钢片，可以保证第一定子冲片20和第二定子冲片30的散热速率。

本实施例还提供了一种定子组件，包括定子以及固定支架50，其中定子固定在固定支架50上内。

具体地，固定支架50作为定子的安装载体，可以便于实现定子组件直接与机动车辆之间的安装。例如，固定支架可以是电机的壳体，定子组件设置在壳体上，又或是，固定支架可以将定子组件直接固定在机动车辆上，使得定子组件的外表面暴露在空气中，这样行走风沿着环形散热槽从定子的一侧流经至定子的另一侧，实现辐射散热与通风散热相结合，大大提高了定子的散热能力。

进一步地，固定支架50包括分别固定在定子两端的两个定子压圈501以及至少两个定子拉板502。

定子拉板502一端与一个定子压圈501固定连接，另一端与另一个定子压圈501固定连接。

具体地，固定支架50可以包括两个定子压圈501以及至少两个定子拉板502，其中，第一定子冲片20和第二定子冲片30依次交替层叠成一体后，在沿第一定子冲片20轴线的两端分别固定一个定子压圈501，以实现对第一定子冲片20和第二定子冲片30的固定，另外，与定子压圈501相连的定子冲片可以同时是第一定子冲片20或者同时是第二定子冲片30，又或者是一个定子压圈501与第一定子冲片20连接，另一个定子压圈501与第二定子冲片30连接，因此，对于第一定子冲片20和第二定子冲片30之间如何层叠，本实施例不做限定，可以根据实际的情况来进行设计。

再者，固定支架50还包括定子拉板502，其中，定子拉板502的一端与一个定子压圈501固定连接，另一端与另一个定子压圈501固定连接，以对定子背离转子的外表面进行固定，增强定子组件的结构强度，进而使得，固定支架50和定子牢牢连接为一个整体，形成电机的机座。

两个定子压圈501之间还设置有多个加强筋505，加强筋505一端与一个定子压圈501固定连接，另一端与另一个定子压圈501固定连接，且，多个加强筋505可以沿定子的周向间隔分布，其中，相邻的加强筋505可以相互平行设置，也可以具有一定的夹角，具体地，可以根据实际情况进行设计，本实施例通过多个加强筋505的设计可以增强固定支架50的结构强度，保证机动车辆在运行过程中，电机的稳固性，增加了电机的使用寿命。

为了保证定子组件的结构强度，多个定子拉板502可以沿定子的圆周方向间隔分布，其中，多个定子拉板502可以沿定子的圆周方向均匀分布，也可以沿定子的圆周方向不均匀分布，具体地，可以根据实际情况来进行选择。

定子压圈501与定子之间、定子拉板502与定子之间固定方式，可以采用常规的焊接方式，便于电机的机座的制作、提高工作效率的同时，也可以保证机座的结构强度。

进一步地，定子压圈501上设置有朝向另一个定子压圈501的环形凸台503，环形凸台503套设于部分本体外部。

具体地，定子压圈501上设置有朝向另一个定子压圈501的环形凸台503，其中，环形凸台503套设于部分本体的外部，使得部分的本体与环形凸台503之间形成过盈配合，增加了部分本体与环形凸台503之间的结合力。

进一步地，定子上还具有容纳定子拉板502的凹槽504。具体地，凹槽504可以用于实现定子拉板502之间的固定连接，通过将定子拉板502靠近转子的侧面固定连接在凹槽504内，为定子组件的结构强度提供了进一步地保障。

本实施例还提供了一种电机，包括定子组件以及与定子组件同轴设置的转子，其中转子设置于定子内。

具体地，电机可以应用在机动车辆上也可以应用在民用机械中，可以包括定子组件以及与定子组件同轴设置的转子，通过转子切割定子组件形成的磁场来产生磁力线，从而形成电磁扭矩。

进一步的，电机还包括端盖，其中端盖设置在定子组件沿轴线方向的两端，且电机上设置有用于与机动车辆固定连接的连接板60，连接板60可以焊接在定子拉板502上。

在使用过程中，首先将电机70的连接板60固定在机动车辆的底部，且电机横向布置，可以理解的，电机的横向与机动车辆的行走方向相互垂直。机动车辆的行走风会以垂直流向电机的表面，可以利用圆柱扰流的现象，如图5所示，即行走风沿着环形散热槽的流经整个电机的外表面，使得电机的迎风面和背风面均可产生空气流动，这样在传统的辐射散热的基础上，增加了电机外表面的通风散热，大大地提高了散热能力和电机的功率密度。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

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，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征"上"或"下"可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在以上描述中，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。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种定子，套设在转子外，其特征在于，包括：本体，所述本体的外表面上形成有凹凸部；

所述凹凸部凸出于所述本体的外表面；

或者，所述凹凸部凹陷于所述本体的外表面。

2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，所述凹凸部包括设置在所述本体外表面的散热槽；

所述散热槽沿所述本体的周向延伸形成环形散热槽。

3.根据权利要求2所述的定子，其特征在于，所述环形散热槽的个数为多个，多个所述环形散热槽沿本体的轴向间隔排布。

4.根据权利要求3所述的定子，其特征在于，所述本体的外表面还设置有避让区，所述避让区由去除所述散热槽的部分侧壁形成。

5.根据权利要求2-4任一项所述的定子，其特征在于，所述本体包括依次交替层叠的第一定子冲片和第二定子冲片，且所述第一定子冲片的外表面凸出于所述第二定子冲片的外表面，以使相邻两个所述第一定子冲片之间形成所述散热槽。

6.一种定子组件，其特征在于：包括权利要求1-5任一项所述定子以及固定支架；

所述定子固定在所述固定支架内。

7.根据权利要求6所述的定子组件，其特征在于，所述固定支架包括分别固定在所述定子两端的两个定子压圈以及至少两个定子拉板；

所述定子拉板一端与一个所述定子压圈固定连接，另一端与另一个所述定子压圈固定连接。

8.根据权利要求7所述的定子组件，其特征在于，所述定子压圈上设置有朝向另一个所述定子压圈的环形凸台，所述环形凸台套设于部分所述本体外部。

9.根据权利要求8所述的定子组件，其特征在于，所述定子上还具有容纳所述定子拉板的凹槽。

10.一种电机，其特征在于，包括权利要求7-9任一项所述定子组件以及与所述定子组件同轴设置的转子，所述转子设置于所述定子内。

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