CN114142683B - 一种电机定子结构及具有其的电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电机定子结构及具有其的电机，包括定子铁芯和设置在定子铁芯上的绕组线圈，绕组线圈的端部外侧设有热膨胀冷板，热膨胀冷板与绕组线圈适配，热膨胀冷板外侧套设有散热端环，散热端环与热膨胀冷板适配。热膨胀冷板内壁设有绕组过线槽，绕组线圈穿设于热膨胀冷板的绕组过线槽中。热膨胀冷板外壁设有导热公齿，散热端环内壁设有导热母齿。本发明通过在电机定子的端部增加热膨胀冷板和散热端环，增强电机定子绕组端部的散热能力和防护能力，提高电机的可靠性。本发明通过在热膨胀冷板和散热端环的接触面设有导热公齿和导热母齿，提高了热膨胀冷板与散热端环的导热效率，进一步增强该热膨胀冷板的散热能力，降低电机温升。

Description

一种电机定子结构及具有其的电机
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别是一种电机定子结构及具有其的电机。
背景技术
随着永磁同步电机技术的发展，体积小、功率密度高、可靠性高已成为电机设计中的重要指标。
但是，电机由于功率密度的提高，单位体积定子的铁耗和铜耗增大，运行过程中所产生的热量不容易冷却。如果电机上的大量热量没得到散发，电机温升过高，会直接影响电机绝缘性能，减少电机的使用寿命，甚至导致电机的损坏。
此外，由于电机绝缘等级要求以及满足各种使用环境要求，需要对绕组端部进行保护，提高绕组端部机械强度及防护能力。目前一般采用端部注塑方式，即用环氧树脂灌封在电机定子端部，但因为环氧树脂的导热系数较低，采用注塑后的定子只是微弱的提高了绕组端部热传导能力，并不能有效降低电机温升；同时因为环氧树脂在固化后的结构强度较低，受外力可能会发生开裂、崩坏等现象，导致电机的损坏，可靠性无法得到保证。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种电机定子结构及具有其的电机，旨在解决电机定子绕组端部散热能力较差和温升较高的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电机定子结构，包括定子铁芯和设置在定子铁芯上的绕组线圈，所述绕组线圈的端部外侧设有热膨胀冷板，所述热膨胀冷板与绕组线圈适配，所述热膨胀冷板外侧套设有散热端环，所述散热端环与热膨胀冷板适配。
作为本发明的进一步改进：所述热膨胀冷板内壁设有绕组过线槽，所述过线槽数量与定子铁芯槽数相同，所述绕组线圈穿设于热膨胀冷板的绕组过线槽中。
作为本发明的进一步改进：所述热膨胀冷板外壁设有沿周向均匀分布的导热公齿。
作为本发明的进一步改进：所述散热端环内壁设有沿周向均匀分布的导热母齿，所述导热公齿与所述导热母齿适配。通过设有热膨胀冷板外侧的导热公齿和散热端环内侧的导热母齿，且导热公齿和导热母齿的齿型和位置一一对应，可以增大热膨胀冷板和散热端环的接触面积，从而提高电机定子的散热效率和结构强度。
作为本发明的进一步改进：所述导热母齿的顶角设计角度为p°，其中，30°≤p°≤60°。当30°≤p°≤60°时，可提高热膨胀冷板和散热端环的接触面积，从而提高散热效率和结构强度。
作为本发明的进一步改进：所述绕组过线槽的尺寸大于绕组线圈，所述散热端环的内径大于热膨胀冷板的外径。
作为本发明的进一步改进：所述热膨胀冷板采用高导热系数的非金属材料制成。
作为本发明的进一步改进：所述散热端环采用金属制成。
作为本发明的进一步改进：所述绕组过线槽的开口处为限位槽口。
一种电机，包括上述电机定子结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过在电机定子的端部增加热膨胀冷板和散热端环，增强电机定子绕组端部的散热能力和防护能力，提高电机的可靠性。
2.本发明通过在热膨胀冷板和散热端环的接触面设有导热公齿和导热母齿，提高了热膨胀冷板与散热端环的导热效率，进一步增强该热膨胀冷板的散热能力，降低电机温升。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的剖视图。
图3为本发明的电机定子端部的横截面图。
图4为散热端环的结构示意图。
图5为热膨胀冷板的结构示意图。
图6为热膨胀冷板与散热端环的局部结构示意图。
具体实施方式
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，有关术语“包括”、“包含”或者其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过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。现结合附图说明与实施例对本发明进一步说明：
请参阅图1-6，一种电机定子结构，包括定子铁芯1和设置在定子铁芯上的绕组线圈2，所述绕组线圈的端部外侧设有热膨胀冷板3，所述热膨胀冷板外侧套设有散热端环4。
通过在电机定子的端部增加热膨胀冷板和散热端环，增强了电机定子绕组端部的散热能力和防护能力，提高了电机的可靠性。
所述热膨胀冷板3的内壁设有绕组过线槽32，所述过线槽数量与定子铁芯槽数相同，所述绕组线圈穿设于热膨胀冷板的绕组过线槽中。
所述绕组过线槽的开口处为限位槽口33，所述限位槽口在受热膨胀时向绕组过线槽内膨胀，对绕组过线槽中的绕组线圈的位置起到约束作用。
所述热膨胀冷板采用受热易膨胀、高导热系数的非金属材料制成。
所述散热端环采用高强度、高导热系数且受热状态下形变小的金属制成。
通过散热端环采用高强度、高导热系数且受热状态下形变小的金属制成，可提高绕组线圈端部的防护能力，可靠性高。
所述热膨胀冷板的外壁设有沿周向均匀分布的导热公齿31，所述散热端环4的内壁设有沿周向均匀分布的导热母齿41，所述导热公齿与所述导热母齿适配。
通过设有热膨胀冷板外侧的导热公齿和散热端环内侧的导热母齿，且导热公齿和导热母齿的齿型和位置一一对应，可以增大热膨胀冷板和散热端环的接触面积，提高了热膨胀冷板与散热端环的导热效率，从而提高电机定子的散热效率和结构强度，降低电机温升。
所述导热母齿的顶角设计角度为p°，其中，30°≤p°≤60°。
当p°为30°-60°时，可提高热膨胀冷板和散热端环的接触面积，从而提高散热效率和结构强度。
所述绕组过线槽的尺寸略大于绕组线圈，所述散热端环的内径略大于热膨胀冷板的外径。
在常温下，所述热膨胀冷板与散热端环之间存在间隙，所述热膨胀冷板与绕组线圈之间存在间隙。
所述间隙满足以下条件：当电机运行在较低的负载下，绕组线圈的端部温度不升高或略微提升，热膨胀冷板受热膨胀后上述两个间隙减小但仍然存在，绕组线圈的端部产生的热量通过空气带走。此时通过电机定子外接的水冷设备不工作，能够减少水冷机的负载。
当电机运行在高负载的工况下，绕组线圈端部产生大量热量，热膨胀冷板的绕组过线槽膨胀后与绕组线圈充分接触，导热公齿膨胀后与散热端环上的导热母齿充分接触，绕组线圈端部产生的热量通过热膨胀冷板传递到散热端环上，再通过电机定子外接的水冷设备将定子的热量带走，具有较高的冷却效率。
通过绕组过线槽的尺寸略大于绕组线圈，散热端环的内径略大于热膨胀冷板的外径，电机可根据其运行状态，自动调节散热方式，从而降低电机外接水冷设备负载。
一种电机，包括上述电机定子结构。
本发明的电机定子结构简单、散热效果好，且对绕组线圈端部
实施案例一：
一种电机定子结构，包括定子铁芯和设置在定子铁芯上的绕组线圈，所述绕组线圈的端部外侧设有热膨胀冷板，所述热膨胀冷板外侧套设有散热端环。所述热膨胀冷板内壁设有绕组过线槽，所述过线槽数量与定子铁芯槽数相同，所述绕组线圈穿设于热膨胀冷板的绕组过线槽中。所述绕组过线槽的开口处为限位槽口，所述限位槽口在受热膨胀时向绕组过线槽内膨胀，对绕组过线槽中的绕组线圈的位置起到约束作用。所述热膨胀冷板采用受热易膨胀、高导热系数的非金属材料制成。所述散热端环采用高强度、高导热系数且受热状态下形变小的金属制成。所述热膨胀冷板外壁设有沿周向均匀分布的导热公齿，所述散热端环内壁设有沿周向均匀分布的导热母齿，所述导热公齿与所述导热母齿适配。所述导热母齿的顶角设计角度为p°，其中，30°≤p°≤60°。所述绕组过线槽的尺寸略大于绕组线圈，所述散热端环的内径略大于热膨胀冷板的外径。在常温下，所述热膨胀冷板与散热端环之间存在间隙，所述热膨胀冷板与绕组线圈之间存在间隙。所述间隙满足以下条件：当电机运行在较低的负载下，绕组线圈的端部温度不升高或略微提升，热膨胀冷板受热膨胀后上述两个间隙减小但仍然存在，绕组线圈的端部产生的热量通过空气带走。此时通过电机定子外接的水冷设备不工作，能够减少水冷机的负载。当电机运行在高负载的工况下，绕组线圈端部产生大量热量，热膨胀冷板的绕组过线槽膨胀后与绕组线圈充分接触，导热公齿膨胀后与散热端环上的导热母齿充分接触，绕组线圈端部产生的热量通过热膨胀冷板传递到散热端环上，再通过电机定子外接的水冷设备将定子的热量带走，具有较高的冷却效率。
实施案例二：
一种电机，包括上述电机定子结构。
本发明的主要功能：
本发明通过在电机定子的端部增加热膨胀冷板和散热端环，增强电机定子绕组端部的散热能力和防护能力，提高电机的可靠性。本发明通过在热膨胀冷板和散热端环的接触面设有导热公齿和导热母齿，提高了热膨胀冷板与散热端环的导热效率，进一步增强该热膨胀冷板的散热能力，降低电机温升。
在本发明描述中，需要理解的是，术语“上端面”、“下端面”、“顶部”、“底部”、“左”、“右”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，仅是为了便于本发明的描述，因此不能理解为对本发明实际使用方向的限制。
以上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实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (6)

1.一种电机定子结构，其特征在于：包括定子铁芯和设置在定子铁芯上的绕组线圈，所述绕组线圈的端部外侧设有热膨胀冷板，所述热膨胀冷板与绕组线圈适配，所述热膨胀冷板的外侧套设有散热端环，所述散热端环与热膨胀冷板适配；所述热膨胀冷板的内壁设有绕组过线槽，所述过线槽数量与定子铁芯槽数相同，所述绕组线圈穿设于热膨胀冷板的绕组过线槽中；所述热膨胀冷板的外壁设有沿周向均匀分布的导热公齿；所述散热端环的内壁设有沿周向均匀分布的导热母齿，所述导热公齿与所述导热母齿适配；所述绕组过线槽的尺寸大于绕组线圈，所述散热端环的内径大于热膨胀冷板的外径。
2.根据权利要求1所述的一种电机定子结构，其特征在于：所述导热母齿的顶角设计角度为p°，其中，30°≤p°≤60°。
3.根据权利要求2所述的一种电机定子结构，其特征在于：所述热膨胀冷板采用高导热系数的非金属材料制成。
4.根据权利要求3所述的一种电机定子结构，其特征在于：所述散热端环采用金属制成。
5.根据权利要求4所述的一种电机定子结构，其特征在于：所述绕组过线槽的开口处为限位槽口。
6.一种电机，其特征在于：包括权利要求1-5任意一项所述的电机定子结构。
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