CN113300506A - 一种槽楔式槽内液冷电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种槽楔式槽内液冷电机，其包括定子、液体管道、转子组件和机壳。本发明在定子槽楔处放置液体管道，取代了传统电机的槽楔，使得本发明提出的槽楔式槽内液冷技术相比于现有槽内液冷技术而言，增大了槽满率，有利于降低铜耗，同时能够降低加工难度，并克服只能用扁导线绕制的缺点；本发明液体管道可同时与绕组和定子齿尖部接触，能直接带走这两部分热量，有利于提高散热效果；可在液体管道合适位置处开孔，冷却液能进入定子槽和气隙，可直接冷却绕组、定子齿尖部和转子组件；转子端盖外圆周面可倾斜，使得离开气隙的冷却液在转子组件旋转过程中可被甩到端部绕组带走绕组的热量。

Description

一种槽楔式槽内液冷电机
技术领域
本发明涉及电机设计与制造领域，特别是一种槽楔式槽内液冷技术及电机。
背景技术
电机在工作过程中会产生大量损耗，这些损耗绝大多数会转化成热量使得电机温度升高，如果对电机不及时进行散热，则不仅会影响电机的使用寿命，严重时可能会烧毁电机。
液冷做为一种高效的冷却方式逐渐成为电机冷却主要的发展方向。机壳液冷是在机壳内部设置液体管道，绕组产生的热量先传递给定子铁芯再传递到机壳，且定子铁芯产生的热量也是先传递到机壳，最后通过机壳中液体管道的冷却液把热量带走，这种方式并不能对定子铁芯和绕组直接冷却，冷却效果较差。近几年出现在电机定子槽内绕组中间部分设置液体管道的冷却方式，这种方式使得电机绕组直接被冷却，但是也提高了加工难度，并且由于液体管道占用绕组空间，降低了槽满率，同时该方式只适用于定子绕组由扁导线绕制的电机。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种槽楔式槽内液冷电机，能够在保持原有液冷技术的优点的前提下，降低加工难度、增大槽满率、适用于多种绕组，并且能够同时给电机齿尖、绕组和转子组件降温。
为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：
一种槽楔式槽内液冷电机，包括定子、液体管道、转子组件和机壳，所述定子包括定子铁芯和绕组，定子铁芯为有槽结构；所述液体管道分为槽内部分和槽外部分；所述液体管道的槽内部分位于槽楔位置，且和所述定子齿尖端部分直接接触或隔开，包括但不限于绝缘纸间接接触；或者和所述定子的绕组不接触、直接接触或隔开，包括但不限于绝缘纸间接接触；所述液体管道的槽外部分用于连接槽内管道，作为液体管道进口或液体管道出口；所述液体管道开设或不开设孔，所述开设的孔可安装或不安装喷嘴。
优选地，所述液体管道形状视所述定子槽和所述机壳形状确定。
优选地，所述定子的绕组的有效边位于所述定子槽内。
优选地，所述定子的绕组采用圆导线绕制和扁导线绕制中的至少一种绕制方式。
优选地，所述定子铁芯和所述绕组封于所述机壳内；所述机壳开设有孔，给所述液体管道进口和所述液体管道出口提供和外界机械结构连接的空间。
进一步优选地，所述机壳至少开设至少2个孔，给所述液体管道进口和所述液体管道出口提供和外界机械结构连接的空间。
优选地，所述电机极槽配合包括但不限于整数槽和分数槽电机；所述电机结构包括但不限于内转子和外转子电机；所述电机类型包括但不限于永磁同步电机和感应电机。
优选地，所述定子铁芯为有槽结构；所述绕组的有效边位于所述定子槽内；相邻所述绕组之间形成连接。
优选地，将端盖安装到所述转子的端面上；所述端盖分为紧贴转子铁芯面和远离转子铁芯面；所述远离转子铁芯面的直径大于所述紧贴转子铁芯面的直径，使得气隙内的冷却液离开气隙时在所述转子组件旋转的影响下顺着所述端盖外圆周倾斜的面甩到所述端部绕组表面，带走所述绕组的热量。
优选地，所述转子铁芯安装有转轴；将端盖安装到所述转子的端面上，在所述端盖上有所述转轴孔；所述转轴穿过所述端盖上的所述转轴孔，且贯穿所述机壳的中心位置。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著的优点：
1.本发明适用于具有槽楔结构的电机，在定子槽楔处放置液体管道，取代了传统电机的槽楔，使得本发明提出的槽楔式槽内液冷结构其绕组占槽内面积比例大于现有槽内液冷结构其绕组占槽内面积比例，增大了槽满率，有利于降低铜耗；
2.本发明的液体管道的槽内部分位于槽楔位置，使得液体管道和槽内绕组位置相对分离，能够降低电机加工难度；另外，这使得绕组既可以用圆导线绕制又可以用扁导线绕制，克服了原先槽内液冷技术绕组只能用扁导线绕制的缺点；
3.本发明的电机损耗主要为铜耗和铁耗，铜耗由绕组产生，铁耗主要由定子铁芯产生，其中定子齿尖部的铁耗密度相对最高，本发明液体管道可同时与绕组和定子齿尖部接触，能直接带走这两部分热量，有利于提高散热效果；
4.本发明在液体管道合适位置处开孔，冷却液能进入定子槽和气隙，流到定子槽的冷却液可以直接冷却绕组，流进气隙的冷却液可以直接冷却定子齿尖部和转子组件；
5.本发明流到气隙的冷却液离开气隙时在转子组件旋转的影响下顺着端盖外圆周倾斜的面甩到端部绕组表面，可以带走绕组的热量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
其中：
图1为绕组由圆导线绕制的分瓣定子齿槽结构图。
图2为绕组由扁导线绕制的分瓣定子齿槽结构图。
图3为液体管道开有孔的分瓣定子齿槽以及分瓣转子结构图。
图4为液体管道进口和出口为1个的带机壳的电机剖视图。
图5为液体管道进口和出口为1个的电机定子结构图。
图6为图5中液体管道结构图。
图7为液体管道进口为2个、出口为1个的带机壳的电机剖视图。
图8为液体管道进口为2个、出口为1个的电机结构图。
图9为图8中液体管道结构图。
图10为图8中端盖结构放大图。
图11为液体管道进口为2个、出口为2个的电机定子结构图。
图12为图11中液体管道结构图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的优选实施例作详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，参见图1-4，一种槽楔式槽内液冷电机，包括定子、液体管道、转子组件和机壳，所述定子包括定子铁芯和绕组，定子铁芯为有槽结构；所述液体管道分为槽内部分和槽外部分；所述液体管道的槽内部分位于槽楔位置，且和所述定子齿尖端部分直接接触或隔开，包括但不限于绝缘纸间接接触；或者和所述定子的绕组不接触、直接接触或隔开，包括但不限于绝缘纸间接接触；所述液体管道的槽外部分用于连接槽内管道，作为液体管道进口或液体管道出口；所述液体管道开设或不开设孔，所述开设的孔可安装或不安装喷嘴。
本实施例槽楔式槽内液冷电机，能够在保持原有液冷技术的优点的前提下，降低加工难度、增大槽满率、适用于多种绕组，并且能够同时给电机齿尖、绕组和转子组件降温。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，所述液体管道形状视所述定子槽和所述机壳形状确定。
在本实施例中，所述定子的绕组的有效边位于所述定子槽内。
在本实施例中，所述定子的绕组采用圆导线绕制和扁导线绕制中的至少一种绕制方式。
在本实施例中，所述定子铁芯和所述绕组封于所述机壳内；所述机壳开设有孔，给所述液体管道进口和所述液体管道出口提供和外界机械结构连接的空间。
在本实施例中，所述机壳至少开设至少2个孔，给所述液体管道进口和所述液体管道出口提供和外界机械结构连接的空间。
在本实施例中，所述电机极槽配合包括但不限于整数槽和分数槽电机；所述电机结构包括但不限于内转子和外转子电机；所述电机类型包括但不限于永磁同步电机和感应电机。
在本实施例中，所述定子铁芯为有槽结构；所述绕组的有效边位于所述定子槽内；相邻所述绕组之间形成连接。
在本实施例中，将端盖安装到所述转子的端面上；所述端盖分为紧贴转子铁芯面和远离转子铁芯面；所述远离转子铁芯面的直径大于所述紧贴转子铁芯面的直径，使得气隙内的冷却液离开气隙时在所述转子组件旋转的影响下顺着所述端盖外圆周倾斜的面甩到所述端部绕组表面，带走所述绕组的热量。
在本实施例中，所述转子铁芯安装有转轴；将端盖安装到所述转子的端面上，在所述端盖上有所述转轴孔；所述转轴穿过所述端盖上的所述转轴孔，且贯穿所述机壳的中心位置。
本实施例槽楔式槽内液冷电机，其包括定子、液体管道、转子组件和机壳。本实施例在定子槽楔处放置液体管道，取代了传统电机的槽楔，使得本发明提出的槽楔式槽内液冷技术相比于现有槽内液冷技术而言，增大了槽满率，有利于降低铜耗，同时能够降低加工难度，并克服只能用扁导线绕制的缺点；本实施例液体管道可同时与绕组和定子齿尖部接触，能直接带走这两部分热量，有利于提高散热效果；可在液体管道合适位置处开孔，冷却液能进入定子槽和气隙，可直接冷却绕组、定子齿尖部和转子组件；转子端盖外圆周面可倾斜，使得离开气隙的冷却液在转子组件旋转过程中可被甩到端部绕组带走绕组的热量。
实施例三：
本实施例与上述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，参照图1～3，本实施例提供了三种具有位于槽楔处液体管道的分瓣定子或分瓣定转子结构。如图1所示，其包括定子铁芯101、绕组102以及液体管道103。其中，绕组102为圆导线绕制。图2与图1基本相同，其特别之处在于：绕组202为扁导线绕制。如图3所示，其包括定子铁芯301、液体管道302和转子铁芯303。其中，液体管道302没有与定子铁芯301接触的2个面各有2个大小合适的圆孔，使得冷却液能从圆孔喷出与绕组和转子组件直接接触并带走热量。
实施例四：
本实施例与上述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，参照图4～6，本实施例提供了一种具有1个液体管道进口、1个液体管道出口以及槽楔结构的定子12槽电机，其包括定子铁芯401、绕组402、液体管道403、转子组件404、永磁体405、轴承406以及机壳407。
其中，永磁体405安装在转子铁芯404_a上，与定子铁芯401之间有气隙。液体管道进口403_a从机壳407伸进定子槽内，以串联结构安装于槽楔处，最后从机壳407伸出电机密闭空间，保证了每个定子齿尖和槽内绕组都能有效被降温。转轴404_b穿过转子铁芯404_a的转轴孔，通过轴承406安装在机壳407两侧端盖的轴孔中。
实施例五：
本实施例与上述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，参照图7～10，为本实施例提供了一种具有2个液体管道进口、1个液体管道出口以及槽楔结构的定子9槽电机。本实施例通过一种槽楔式槽内液冷电机形式。
实施例六：
本实施例与实施例四基本相同，特别之处在于：
本实施例槽楔式槽内液冷电机有2个液体管道进口503_b、503_c，且液体管道503同时具有串联和并联结构，分别通过4个定子槽后汇合，再串联于第九个定子槽；位于槽楔位置的液体管道在合适的地方开有孔，使得冷却液能与绕组502和转子组件504直接接触并带走热量；机壳507底部设有2个冷却液出口508，使得进入电机内部的冷却液能通过冷却液出口508流出；端盖504_c有2个，且呈中空圆锥台型，其半径小的端面分别覆盖转子铁芯504_a的2个端面，在转子组件504旋转过程中，由于端盖504_c有坡度，使得轴向流动冷却液往有坡度方向流动，并被甩到端部绕组，带走绕组的热量。
实施例七：
本实施例与上述实施例基本相同，特别之处在于：
参照图11～12，为本实施例提供了一种具有2个液体管道进口、2个液体管道出口以及槽楔结构的电机定子。该实施例与第四个实施例基本相同，其特别之处在于：有2个液体管道进口603_a、603_b，2个液体管道出口603_c、603_d，且液体管道603由2根单独的管道组成，每根管道经过6个定子槽，并分别有一个进口和出口。
综上所述，上述实施例电机适用于具有槽楔结构的电机，在定子槽楔处放置液体管道，取代了传统电机的槽楔，使得本发明提出的槽楔式槽内液冷结构其绕组占槽内面积比例大于现有槽内液冷结构其绕组占槽内面积比例，增大了槽满率，有利于降低铜耗；上述实施例的液体管道的槽内部分位于槽楔位置，使得液体管道和槽内绕组位置相对分离，能够降低电机加工难度；另外，这使得绕组既可以用圆导线绕制又可以用扁导线绕制，克服了原先槽内液冷技术绕组只能用扁导线绕制的缺点；上述实施例的电机损耗主要为铜耗和铁耗，铜耗由绕组产生，铁耗主要由定子铁芯产生，其中定子齿尖部的铁耗密度相对最高，上述实施例液体管道可同时与绕组和定子齿尖部接触，能直接带走这两部分热量，有利于提高散热效果；上述实施例在液体管道合适位置处开孔，冷却液能进入定子槽和气隙，流到定子槽的冷却液可以直接冷却绕组，流进气隙的冷却液可以直接冷却定子齿尖部和转子组件；上述实施例流到气隙的冷却液离开气隙时在转子组件旋转的影响下顺着端盖外圆周倾斜的面甩到端部绕组表面，可以带走绕组的热量。非槽楔式槽内液冷电机，能够在保持原有液冷技术的优点的前提下，降低加工难度、增大槽满率、适用于多种绕组，并且能够同时给电机齿尖、绕组和转子组件降温。
上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种槽楔式槽内液冷电机，包括定子、液体管道、转子组件和机壳，其特征在于：所述定子包括定子铁芯和绕组，定子铁芯为有槽结构；所述液体管道分为槽内部分和槽外部分；所述液体管道的槽内部分位于槽楔位置，且和所述定子齿尖端部分直接接触或隔开，包括但不限于绝缘纸间接接触；或者和所述定子的绕组不接触、直接接触或隔开，包括但不限于绝缘纸间接接触；所述液体管道的槽外部分用于连接槽内管道，作为液体管道进口或液体管道出口；所述液体管道开设或不开设孔，所述开设的孔可安装或不安装喷嘴。
2.根据权利要求1所述的槽楔式槽内液冷电机，其特征在于：所述液体管道形状视所述定子槽和所述机壳形状确定。
3.根据权利要求1所述的槽楔式槽内液冷电机，其特征在于：所述定子的绕组的有效边位于所述定子槽内。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的槽楔式槽内液冷电机，其特征在于：所述定子的绕组采用圆导线绕制和扁导线绕制中的至少一种绕制方式。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的槽楔式槽内液冷电机，其特征在于：所述定子铁芯和所述绕组封于所述机壳内；所述机壳开设有孔，给所述液体管道进口和所述液体管道出口提供和外界机械结构连接的空间。
6.根据权利要求5所述的槽楔式槽内液冷电机，其特征在于：所述机壳至少开设至少2个孔，给所述液体管道进口和所述液体管道出口提供和外界机械结构连接的空间。
7.根据权利要求1～3中任意一项所述的槽楔式槽内液冷电机，其特征在于：所述电机极槽配合包括但不限于整数槽和分数槽电机；所述电机结构包括但不限于内转子和外转子电机；所述电机类型包括但不限于永磁同步电机和感应电机。
8.根据权利要求1～3中任意一项所述的槽楔式槽内液冷电机，其特征在于：所述定子铁芯为有槽结构；所述绕组的有效边位于所述定子槽内；相邻所述绕组之间形成连接。
9.根据权利要求1～3中任意一项所述的槽楔式槽内液冷电机，其特征在于：将端盖安装到所述转子的端面上；所述端盖分为紧贴转子铁芯面和远离转子铁芯面；所述远离转子铁芯面的直径大于所述紧贴转子铁芯面的直径，使得气隙内的冷却液离开气隙时在所述转子组件旋转的影响下顺着所述端盖外圆周倾斜的面甩到所述端部绕组表面，带走所述绕组的热量。
10.根据权利要求1～3中任意一项所述的槽楔式槽内液冷电机，其特征在于：所述转子铁芯安装有转轴；将端盖安装到所述转子的端面上，在所述端盖上有所述转轴孔；所述转轴穿过所述端盖上的所述转轴孔，且贯穿所述机壳的中心位置。
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