CN113381531A - 一种定子冷却结构及设有该定子冷却结构的电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种定子冷却结构及设有该定子冷却结构的电机，所述定子外包覆设有壳体，所述壳体的内表面与所述定子的外表面无隙设置；所述壳体的内表面或所述定子的外表面上设有数条轴向开槽，相邻两所述轴向开槽之间为第一油路阻挡结构；两油环分别套设于所述定子的两端，所述油环上周向设有若干径向的喷油通道，所述喷油通道朝向所述定子两端的绕组；至少一个第二油路阻挡结构轴向设于所述第二散热部上，与所述第一油路阻挡结构相抵接；冷却油在所述轴向开槽内轴向流通、以与所述定子的第一散热部接触，并流至所述连接部上、沿周向流通、通过若干所述喷油通道进入所述间隙以与所述第二散热部接触，实现定子铁芯和绕组的高效换热。
Description
技术领域
本发明涉及电机制造技术领域，尤其涉及一种定子冷却结构及设有该定子冷却结构的电机。
背景技术
当前，电机在实际运行过程中，当处于低速大扭矩时，电机的定子及转子会发出大量的热，电机的散热方式多为在电机机売内部开设螺旋水流道，通过水在机売内的循环流动，进而实现电机的冷却的效果，这种冷却方式存在电机定子绕组(线圈)、转子无法得到直接冷却，电机的主要发热源得不到有效的冷却，因此电机热负荷受限，进而导致电机体积受限。
现有技术中为了提升电机冷却效率，已出现了采用油冷式冷却的方式，由于冷却油不具导电性，因此其可直接与电机各发热源接触，电机各发热源得到有效冷却，在相同性能要求下，油冷电机相比传统的水冷电机，热负荷得到提高，电机体积可以减小，功率密度进而提高，冷却油可同时润滑冷却电机轴承，进而电机寿命也得到提高，但油路结构复杂、加工工艺繁琐，油路结构多采用螺钉紧固、焊接等加工工艺，各零部件结构复杂、加工成本高等问题。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种同时对定子铁芯和定子绕组实现高效换热的定子冷却结构及设有该定子冷却结构的电机。
本发明公开了一种定子冷却结构，所述定子外包覆设有壳体，所述壳体的内表面与所述定子的外表面无隙设置；所述定子包括相连接的中部的第一散热部和两端的第二散热部；在所述第一散热部上，所述壳体的内表面或所述定子的外表面上设有数条轴向开槽，相邻两所述轴向开槽之间为第一油路阻挡结构；
-油环，两所述油环分别套设于所述定子的两端的第二散热部上，所述油环包括轴向延伸的连接部和径向延伸的支撑部，所述连接部与所述第一散热部相抵接，所述连接部与所述支撑部垂直；所述连接部与所述第二散热部之间存在间隙，所述连接部上周向设有若干径向的喷油通道，所述喷油通道朝向所述定子两端的绕组；
-至少一个第二油路阻挡结构，轴向设于所述第二散热部上，与所述第一油路阻挡结构相抵接；且所述第二油路阻挡结构的径向尺寸与所述支撑部相对于所述连接部的径向凸出部分的径向尺寸相同，使得所述第二油路阻挡结构将所述第二散热部上的环向油路分隔；
冷却油在所述轴向开槽内轴向流通、以与所述定子的第一散热部接触，并流至所述连接部上、沿周向流通、通过若干所述喷油通道进入所述间隙以与所述第二散热部接触。
优选的，每个所述第一油路阻挡结构都抵接设置有一个所述第二油路阻挡结构，且相邻所述第一油路阻挡结构的所述第二油路阻挡结构在两端分别交错设置，使得冷却油在所述第一散热部和第二散热部上往复流通。
优选的，所述轴向开槽的数量为6-10个。
优选的，所述喷油通道朝向定子的一端的为喷油端、背向所述定子的一端为进油端；所述进油端的尺寸大于所述喷油端的尺寸；或所述喷油端的尺寸大于所述进油端的尺寸。
优选的，位于所述壳体在安装状态下的顶部位置的所述喷油通道的尺寸大于位于所述壳体在安装状态下的底部位置的所述喷油通道的尺寸。
优选的，所述连接部上设有若干圈的所述喷油通道，且相邻圈的所述喷油通道间错设置。
优选的，所述壳体上设有进油孔，所述进油孔与所述轴向开槽连通；所述进油孔设于所述壳体在安装状态下的底部位置。
优选的，所述支撑部的直径与所述壳体的内表面的直径相同，使得所述支撑部周向与所述壳体抵接，从而在所述连接部与所述第二散热部之间形成固定的所述间隙。
优选的，所述支撑部与所述壳体的接触面上设有密封环。
本发明还公开了一种电机，包括上述的定子冷却结构。
采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.通过在所述壳体与所述定子之间形成冷却油流通的所述轴向开槽，再配合两侧的所述油环，以在定子表面形成轴向和周向的油道，实现对定子铁芯的换热冷却；且两侧的所述油环上设置有所述喷油通道，所述喷油通道朝向定子两端绕组，使得冷却油在油道中流动的同时喷向两端绕组，对发热量最大的绕组进行冷却；
2.本发明的油道结构简单，加工容易；由于合理设置所述轴向油槽的数量，使得冷却油在油道内的压阻小，能够降低对油泵的要求，从而降低能耗；
3.所述喷油通道的所述进油端的尺寸大于所述喷油端的尺寸，可以使得喷油流速更快，喷射更集中；所述喷油通道的所述喷油端的尺寸大于所述进油端的尺寸，可以使得喷射面积更大；
4.位于所述壳体在安装状态下的顶部位置的所述喷油通道的尺寸大于位于所述壳体在安装状态下的底部位置的所述喷油通道的尺寸，可以使得位于所述壳体在安装状态下的顶部位置的所述喷油通道的油液可以更容易借助重力喷向定子绕组。
附图说明
图1为本发明提供的定子冷却结构的轴向开槽位于定子上的实施例的结构爆炸图；
图2为本发明提供的定子冷却结构的轴向开槽位于定子上的实施例的轴向截面图；
图3为本发明提供的定子冷却结构的轴向开槽位于定子上的实施例的径向截面图；
图4为本发明提供的定子冷却结构的轴向开槽位于壳体上的实施例的结构爆炸图；
图5为本发明提供的定子冷却结构的轴向开槽位于壳体上的实施例的轴向截面图；
图6为本发明提供的定子冷却结构的轴向开槽位于壳体上的实施例的径向截面图。
其中：1-定子，2-壳体，3-油环，4-轴向开槽，5-第一油路阻挡结构，6-第二油路阻挡结构，7-连接部，8-支撑部，9-喷油通道，10-进油孔，11-密封环。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
在本发明的描述中，需要理解的是，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。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。
本发明公开了一种定子冷却结构，定子1外包覆设有壳体2，壳体2的内表面与定子1的外表面无隙设置。定子1包括相连接的中部的第一散热部和两端的第二散热部，第一散热部位于两第二散热部之间。壳体2与定子1之间有数条轴向开槽4，与第一散热部位置相对应，相邻两轴向开槽4之间称为第一油路阻挡结构5，冷却油在数条轴向开槽4内流动，实现对定子1铁芯的散热。
定子冷却结构还包括油环3，两油环3分别套设于定子1的两端的第二散热部上，油环3包括轴向延伸的连接部7和径向延伸的支撑部8，连接部7与支撑部8垂直，连接部7与第一散热部相抵接，使得从轴向开槽4内留出的冷却油流至连接部7上，且沿连接部7周向流通。连接部7与第二散热部之间存在间隙，连接部7上周向设有若干径向的喷油通道9，喷油通道9朝向定子1两端的绕组，连接部7上的冷却油通过喷油通道9进入间隙，从而与定子1两端的绕组接触，实现对发热最大的定子1绕组的冷却。
定子冷却结构还包括至少一个第二油路阻挡结构6，轴向设于第二散热部上，第二油路阻挡结构6与第一油路阻挡结构5相抵接，且第二油路阻挡结构6的径向尺寸与支撑部8相对于连接部7的径向凸出部分的径向尺寸相同，使得第二油路阻挡结构6将第二散热部上的环向油路分隔，使得流向油环3的冷却油只能向连接部7上的一个方向流通，加快流通性。
第二油路阻挡结构6可以设于油环3上，也可以设于定子1上，此处不做限制。
本发明的冷却油被注入轴向开槽4后，在轴向开槽4内轴向流通、以与定子1的第一散热部接触，流至连接部7上、沿周向流通、并通过若干喷油通道9进入间隙以与第二散热部接触，从而同时实现对定子1铁芯和定子1绕组的冷却。
值得说明的是，本发明提供了两种实施例，在其中一实施例中，参见附图1-3，轴向开槽4设于定子1的外表面上，从而使得壳体2与定子1之间有数条轴向开槽4；在另一实施例中，参见附图4-6，轴向开槽4设于壳体2的内表面上，从而使得壳体2与定子1之间有数条轴向开槽4。
当轴向开槽4设于定子1的外表面上时，可以采用对单个定子1冲片进行加工，若干个定子1冲片组合后形成具有轴向开槽4的定子1。
较佳的，每个第一油路阻挡结构5都抵接设置有一个第二油路阻挡结构6，且相邻第一油路阻挡结构5的第二油路阻挡结构6在两端分别交错设置，形成几字形的往复油路，使得冷却油在第一散热部和第二散热部上往复流通，相对于没有第二油路阻挡结构6的蔓延式流通方式，此种结构规定了固定流通方向，流通效率高，散热明显。
较佳的，轴向开槽4的数量为6-10个，理论上，轴向开槽4的数量越多，散热效果更好，然而，开槽数量过多会导致转角出的流阻较大，从而需要配合使用功率更高的泵机运输冷却油，而增加了冷却成本。本发明经测算和经验总结，得到6-10个轴向开槽4可以满足散热要求的前提下保证较低的流阻，一种更佳的，轴向开槽4的数量为8个。
较佳的，喷油通道9朝向定子1的一端的为喷油端、背向定子1的一端为进油端，可以理解为，进油端位于连接部7的外表面，而喷油段位于连接部7的内表面，冷却油一开始分布在连接部7的外表面，通过进油端进入喷油通道9、并通过喷油端从喷油通道9出来进入间隙，以接触定子1绕组，实现对定子1绕组的喷油。
在一种优选实施例中，进油端的尺寸大于喷油端的尺寸，可以使得喷油流速更快，喷射更集中。
在另一优选实施例中，喷油端的尺寸大于进油端的尺寸，可以使得喷射面积更大。
以上两种实施例皆可实现较佳的喷油效果，可以根据偏好需要进行选择。
壳体2上设有进油孔10，进油孔10与轴向开槽4连通泵机与进油孔10连接，通过进油孔10向轴向开槽4内注入冷却油。较佳的，为了补偿壳体2在安装状态下、底部由于重力不易通过喷油通道9向上进行喷淋的情况，进油孔10设于壳体2在安装状态下的底部位置，借助泵机的动力，将位于底部的冷却油向上喷向定子1绕组。
较佳的，基于同一原理，将位于壳体2在安装状态下的顶部位置的喷油通道9的尺寸设置为大于位于壳体2在安装状态下的底部位置的喷油通道9的尺寸，可以使得位于壳体2在安装状态下的顶部位置的喷油通道9的油液可以更容易借助重力喷向定子1绕组。
较佳的，连接部7上设有若干圈的喷油通道9，且相邻圈的喷油通道9间错设置可以加大喷油效率，且更多的覆盖喷油面积。
一般情况下，各个喷油通道9之间的间隔相同，使得喷油更佳均匀；而在其他特殊情况下，也可以根据需要定制各个喷油通道9之间的间隔距离。
较佳的，支撑部8的直径与壳体2的内表面的直径相同，使得支撑部8周向与壳体2抵接，安装时，壳体2在定子1表面安装完成后，将油环3从定子1两端插入，套设在定子1上，而支撑部8周向与壳体2抵接，从而在连接部7与第二散热部之间形成固定的间隙，以供冷却油进行喷淋。油环3安装完成后，需要在油环3外部安装一盖板，实现整个电机结构的一体完整性和密封性。
较佳的，支撑部8与壳体2的接触面上设有密封环11，保证油环3与壳体2的密封性。
本发明还公开了一种电机，包括上述的定子冷却结构，用于对电机内的定子1进行油冷。
应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种定子冷却结构，其特征在于，所述定子外包覆设有壳体，所述壳体的内表面与所述定子的外表面无隙设置；所述定子包括相连接的中部的第一散热部和两端的第二散热部；在所述第一散热部上，所述壳体的内表面或所述定子的外表面上设有数条轴向开槽，相邻两所述轴向开槽之间为第一油路阻挡结构；
油环，两所述油环分别套设于所述定子的两端的第二散热部上，所述油环包括轴向延伸的连接部和径向延伸的支撑部，所述连接部与所述第一散热部相抵接，所述连接部与所述支撑部垂直；所述连接部与所述第二散热部之间存在间隙，所述连接部上周向设有若干径向的喷油通道，所述喷油通道朝向所述定子两端的绕组；
至少一个第二油路阻挡结构，轴向设于所述第二散热部上，与所述第一油路阻挡结构相抵接；且所述第二油路阻挡结构的径向尺寸与所述支撑部相对于所述连接部的径向凸出部分的径向尺寸相同，使得所述第二油路阻挡结构将所述第二散热部上的环向油路分隔；
冷却油在所述轴向开槽内轴向流通、以与所述定子的第一散热部接触，并流至所述连接部上、沿周向流通、通过若干所述喷油通道进入所述间隙以与所述第二散热部接触。
2.根据权利要求1所述的定子冷却结构，其特征在于，每个所述第一油路阻挡结构都抵接设置有一个所述第二油路阻挡结构，且相邻所述第一油路阻挡结构的所述第二油路阻挡结构在两端分别交错设置，使得冷却油在所述第一散热部和第二散热部上往复流通。
3.根据权利要求1所述的定子冷却结构，其特征在于，所述轴向开槽的数量为6-10个。
4.根据权利要求1所述的定子冷却结构，其特征在于，所述喷油通道朝向定子的一端的为喷油端、背向所述定子的一端为进油端；
所述进油端的尺寸大于所述喷油端的尺寸；或所述喷油端的尺寸大于所述进油端的尺寸。
5.根据权利要求1所述的定子冷却结构，其特征在于，位于所述壳体在安装状态下的顶部位置的所述喷油通道的尺寸大于位于所述壳体在安装状态下的底部位置的所述喷油通道的尺寸。
6.根据权利要求1所述的定子冷却结构，其特征在于，所述连接部上设有若干圈的所述喷油通道，且相邻圈的所述喷油通道间错设置。
7.根据权利要求1所述的定子冷却结构，其特征在于，所述壳体上设有进油孔，所述进油孔与所述轴向开槽连通；
所述进油孔设于所述壳体在安装状态下的底部位置。
8.根据权利要求1所述的定子冷却结构，其特征在于，所述支撑部的直径与所述壳体的内表面的直径相同，使得所述支撑部周向与所述壳体抵接，从而在所述连接部与所述第二散热部之间形成固定的所述间隙。
9.根据权利要求8所述的定子冷却结构，其特征在于，所述支撑部与所述壳体的接触面上设有密封环。
10.一种电机，其特征在于，包括上述权利要求1-9任一所述的定子冷却结构。
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2021
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