CN117118112A - 电机的定子 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电机的定子，包括：铁芯（10）、导体（20）和绝缘片材（30），铁芯（10）形成有线槽（11），导体（20）和绝缘片材（30）插设于线槽（11），绝缘片材（30）包围导体（20），铁芯（10）还形成有冷却液槽（12），冷却液槽（12）与线槽（11）导通，绝缘片材（30）至少包括骨架层（32），骨架层（32）的制作材料为耐油耐高温的材料，并且骨架层（32）能阻挡液态树脂从骨架层（32）的一侧流向另一侧。根据本发明的电机的定子结构简单，具有能导通至线槽的冷却液槽，能够更直接有效地给导体散热；并且线槽内设有能阻隔树脂流动的绝缘片材，绝缘片材在本身加强相间绝缘效果的基础上，还允许在绝缘片材内部设置绝缘树脂。

Description

电机的定子

技术领域

本发明涉及电机领域，更具体地涉及一种电机的定子。

背景技术

随着行业内，尤其是新能源汽车行业，对电机功率密度的不断追求，电机的绝缘性能和散热性能成为影响电机综合性能的两个重要因素。

对于电机定子的散热问题，业内比较常见的散热方式是在定子外周面设置散热通道，通过油冷或水冷的方式进行散热；或者在铁芯内部开设独立的散热通道，通过油冷的方式进行散热。

然而如何能使散热通道既结构简单、不占用额外空间，又能靠近产热严重的绕组区域，仍是本领域可以继续优化的问题。

对于电机定子的绝缘问题，有一种绝缘方式是在绕组（也称导体）和铁芯之间设置绝缘纸，尤其是使用一种带发泡膨胀材料的绝缘纸。膨胀材料可以经加热而发泡膨胀，从而填充定子槽内的间隙。

然而，上述膨胀材料具有易脱落的性质，在电机运行过程中，脱落物将影响电机的性能。尤其是当定子内有冷却油流过的情况下，膨胀材料的脱落物将影响冷却油的正常流动，甚至带来例如堵塞冷却油路的严重后果。

发明内容

本发明的目的在于克服或至少减轻上述现有技术存在的不足，提供一种电机的定子。

本发明提供一种电机的定子，包括：铁芯、导体和绝缘片材，所述铁芯形成有线槽，所述导体和所述绝缘片材插设于所述线槽，所述绝缘片材包围所述导体，

所述铁芯还形成有冷却液槽，所述冷却液槽与所述线槽导通，

所述绝缘片材至少包括骨架层，所述骨架层的制作材料为耐油耐高温的材料，并且所述骨架层能阻挡液态树脂从所述骨架层的一侧流向另一侧，所述绝缘片材还包括膨胀层，所述骨架层至少设置在所述膨胀层的用于背离所述导体的表面，所述膨胀层不接触所述冷却液槽。

在至少一个实施方式中，所述绝缘片材包括两个所述骨架层，所述膨胀层夹设在两个所述骨架层之间。

在至少一个实施方式中，所述骨架层的制作材料包括：聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚酰亚胺和聚醚醚酮中的一种。

所述膨胀层的制作材料包括：含有发泡剂的B阶环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂、聚氨酯树脂和聚丙烯酸酯树脂等中的一种或几种的复合物。

在至少一个实施方式中，所述导体和所述绝缘片材之间设置有绝缘树脂，并且所述绝缘片材和所述线槽的壁之间不设置所述绝缘树脂。

在至少一个实施方式中，所述绝缘树脂通过滴漆工艺而施加。

在至少一个实施方式中，所述绝缘片材伸出所述定子的轴向两端而形成伸出端，所述伸出端形成为漏斗状。

在至少一个实施方式中，在所述定子的周向上，所述冷却液槽设置在相邻的两个线槽之间。

在至少一个实施方式中，在所述定子的径向上，所述冷却液槽设置在所述线槽的靠近径向外侧的区域。

在至少一个实施方式中，在所述定子的周向上，相邻的所述线槽之间的至少两个相邻的冷却液槽在径向上错开。

根据本发明的电机的定子结构简单，具有能导通至线槽的冷却液槽，能够更直接有效地给导体散热；并且线槽内设有能阻隔树脂流动的绝缘片材，绝缘片材在本身加强相间绝缘效果的基础上，还允许在绝缘片材内部设置绝缘树脂。定子的散热和绝缘性能均有所提高。

附图说明

图1至图4是根据本申请的四种可能的实施方式的定子的部分结构的剖视图。

图5和图6是根据本申请的两种可能的实施方式的绝缘片材的层状结构的示意图。

图7是根据本申请的一个实施方式的定子制作过程的部分步骤的示意图。

附图标记说明：

10 铁芯；11 线槽；12 冷却液槽；

20 导体；

30 绝缘片材；31 膨胀层；32 骨架层；301 伸出端；

40 绝缘树脂；50 工装。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不用于穷举本发明的所有可行的方式，也不用于限制本发明的范围。

参照图1至图7，介绍根据本申请的电机的定子。

除非特别说明，图中，A表示电机定子的轴向，R表示电机定子的径向，C表示电机定子的周向。

参照图1，根据本实施方式的定子包括铁芯10、导体20和绝缘片材30。

铁芯10形成有多个线槽11和多个冷却液槽12（图1中仅示出了1个线槽和1个冷却液槽）。导体20插设在线槽11内。优选地，导体20为截面成大致矩形的扁铜线，业内也通常称之为扁线绕组或发卡绕组；相应地，根据本申请的电机的定子优选为扁线电机的定子。

冷却液槽12用于供冷却液通过，冷却液例如为机油。线槽11和冷却液槽12相导通，从而冷却液能流动至线槽内，以非常贴近导体20的方式流动，带走导体20的产热。

在图1所示的实施方式中，冷却液槽12位于线槽11的周向C上的侧部，且在径向R上，冷却液槽12位于线槽11的靠近径向外侧的区域。这是因为，周向上相邻的线槽11之间的齿部在越靠近径向外侧的区域其周向宽度越大，设置线槽11能够将此处的齿饱和程度增加，使线槽11之间的齿部在径向上各处的齿饱和程度更接近。

应当理解，根据定子的实际尺寸，冷却液槽12也可以设置在线槽11的径向R上的大致中部区域，例如参照图2，从而能更均匀地给导体20降温。

应当理解，本申请对每个线槽11附近的冷却液槽12的具体数量、位置和形状均不做限制。

例如参照图3，一个线槽11的周向上两侧可以分别设置一个冷却液槽12，并且，这两个冷却液槽12可以在径向R上错开，使得相邻线槽11之间的齿部能够被合理占用。

又例如，参照图4，冷却液槽12位于线槽11的内周侧，或者也可以认为，冷却液槽12位于线槽11内、占用了线槽11的内周部分的区域。这种设置方式可以在尽量不改变铁芯结构的情况下，给靠近径向内侧的发热严重的导体20提供更好的冷却。

接下来，结合图1和图5，介绍根据本申请的绝缘片材30。绝缘片材30包括叠置的、连接在一起的膨胀层31和骨架层32。

应当理解，出于方便显示等各种原因，图1~图4、图7中并未示出绝缘片材30的层状结构，图2~图4中未示出折叠成卷的绝缘片材30的叠置的接缝边缘，且图中各结构的比例关系也不代表真实情况。

骨架层32呈膜状并具有致密的结构。骨架层32的制作材料例如为聚醚酰亚胺（简称为PEI）、聚苯硫醚（简称为PPS）、聚酰亚胺（简称为PI）和聚醚醚酮（简称为PEEK）中的一种。骨架层32具有耐油、耐高温、不溶于树脂且能阻隔树脂流动的作用。其中，耐油主要指其与冷却液，例如机油、变速箱油不会相溶；耐高温，例如其耐温大于200摄氏度；阻隔树脂，主要针对下文将进一步介绍的绝缘树脂40，骨架层32能阻挡液态的绝缘树脂40从骨架层32的一侧流向另一侧。

膨胀层31的制作材料包括加热后能膨胀的材料，例如包括含有发泡剂的B阶环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂、聚氨酯树脂和聚丙烯酸酯树脂等中的一种或几种的复合物。

对于图5所示的绝缘片材30，在向线槽11内插设绝缘片材30时，膨胀层31朝向导体20设置，或者说骨架层32位于膨胀层31的用于背离导体20的表面。这种设置方式能保证绝缘片材30的露出到冷却液槽12的部分是骨架层32、而不是膨胀层31。因此，膨胀层31不至于因为脱落而进入冷却液槽12。图5中空心箭头所指的方向是导体所在的方向。

此外，例如PEI制作的骨架层32具有较高的结构强度，使得绝缘片材30的露出到冷却液槽12的部分能够较挺括地“立”在冷却液槽12的对面，或者说成为冷却液槽12的外壁的一部分。

参照图6，在其它可能的实施方式中，绝缘片材30可以包括两个骨架层32，这两个骨架层32将膨胀层31夹设在中间，从而能更好地避免膨胀层31的脱落。

接下来，结合图7进一步说明绝缘片材30形成于线槽11内的形态，以及定子的制作方法。

参照图7中的步骤（i）和步骤（ii），将绝缘片材30折叠卷绕成筒状后插入线槽11内。之后借助工装50，对绝缘片材30在轴向A上的两个露出于铁芯10的伸出端301进行扩口。工装50例如具有圆锥表面，能够将伸出端301撑开成漏斗状。

步骤（iii），在绝缘片材30筒形区域的内周插入导体20。之后进行滴漆作业，将绝缘树脂40从铁芯10的轴向端部滴入，或者说灌入绝缘片材30筒形区域内周。伸出端301作为滴漆口，其漏斗状结构一方面能引导绝缘树脂40进入绝缘片材30的内周区域，另一方面也避免绝缘树脂40进入到位于绝缘片材30外周的冷却液槽12而将其堵塞。

绝缘树脂40例如为不饱和聚酯树脂、不饱和聚酯亚胺树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂等中的一种或多种。

滴漆后，将定子加热，可以使绝缘树脂40固化，得到结构稳定、绝缘效果好的定子。

绝缘树脂40的加入有如下好处：第一，能弥补绝缘片材30所未能填充的导体20之间的空隙，增强绝缘性能；第二，固化后的绝缘树脂40可以作为筒形绝缘片材30的内衬，使得绝缘片材30的结构强度得到增加，而由于绝缘片材30也作为冷却液槽12的壁的一部分，也使得冷却液槽12结构稳定；第三，绝缘树脂40可以进一步对绝缘片材30的朝向内周侧的膨胀层形成封堵式的保护，避免膨胀层脱落。

上述对绝缘树脂40的加热固化和绝缘片材30的加热膨胀的操作可以合并进行；也可以先加热使绝缘片材30的膨胀层膨胀，之后执行滴漆和固化操作。对于合并操作的情形，优选地，膨胀层的膨胀温度低于绝缘树脂40的固化温度，从而在加热过程中，膨胀层能先发生膨胀；且膨胀层发生膨胀的过程中，绝缘树脂40仍处于可流动的状态，从而能进一步弥补导体20之间的空隙。

应当理解，上述实施方式及其部分方面或特征可以适当地组合。

本发明至少具有以下优点中的一个优点：

（i）根据本申请的定子具有能与线槽导通的冷却液槽，冷却油能更近距离地在导体周围流过，带走导体产热，散热效果好。

（ii）绝缘片材形成了冷却液槽的壁的一部分，使得冷却液槽结构简单，制作成本低。

（iii）绝缘片材的骨架层具有阻碍绝缘树脂流动的功能，在对铁芯滴漆增强绝缘性能的情况下，绝缘树脂不会流动至冷却液槽而形成阻塞。

（iv）在绝缘片材具有膨胀层的情况下，在绝缘片材内周滴漆，除了可以增强绝缘性能外，还可以避免膨胀层脱落。

当然，本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员在本发明的教导下可以对本发明的上述实施方式做出各种变型，而不脱离本发明的范围。例如：

（i）绝缘片材也可以不具有膨胀层、而仅具有骨架层。

（ii）虽然根据本申请的绝缘片材的骨架层具有能阻隔树脂流动的特性，然而，根据本申请的定子也可以不执行滴漆操作，即不在绝缘片材的内周侧设置绝缘树脂。

Claims (9)

1.一种电机的定子，包括：铁芯（10）、导体（20）和绝缘片材（30），所述铁芯（10）形成有线槽（11），所述导体（20）和所述绝缘片材（30）插设于所述线槽（11），所述绝缘片材（30）包围所述导体（20），其特征在于，

所述铁芯（10）还形成有冷却液槽（12），所述冷却液槽（12）与所述线槽（11）导通，

所述绝缘片材（30）包括骨架层（32）和膨胀层（31），所述骨架层（32）至少设置在所述膨胀层（31）的用于背离所述导体（20）的表面，所述膨胀层（31）不接触所述冷却液槽（12），所述骨架层（32）的制作材料为耐油耐高温的材料，并且所述骨架层（32）能阻挡液态树脂从所述骨架层（32）的一侧流向另一侧。

2.根据权利要求1所述的电机的定子，其特征在于，所述绝缘片材（30）包括两个所述骨架层（32），所述膨胀层（31）夹设在两个所述骨架层（32）之间。

3.根据权利要求1所述的电机的定子，其特征在于，所述骨架层（32）的制作材料包括：聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚酰亚胺和聚醚醚酮中的一种；

所述膨胀层（31）的制作材料包括：含有发泡剂的B阶环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂、聚氨酯树脂和聚丙烯酸酯树脂等中的一种或几种的复合物。

4.根据权利要求1所述的电机的定子，其特征在于，所述导体（20）和所述绝缘片材（30）之间设置有绝缘树脂（40），并且所述绝缘片材（30）和所述线槽（11）的壁之间不设置所述绝缘树脂（40）。

5.根据权利要求4所述的电机的定子，其特征在于，所述绝缘树脂（40）通过滴漆工艺而施加。

6.根据权利要求4所述的电机的定子，其特征在于，所述绝缘片材（30）伸出所述定子的轴向两端而形成伸出端（301），所述伸出端（301）形成为漏斗状。

7.根据权利要求1所述的电机的定子，其特征在于，在所述定子的周向上，所述冷却液槽（12）设置在相邻的两个线槽（11）之间。

8.根据权利要求7所述的电机的定子，其特征在于，在所述定子的径向上，所述冷却液槽（12）设置在所述线槽（11）的靠近径向外侧的区域。

9.根据权利要求7所述的电机的定子，其特征在于，在所述定子的周向上，相邻的所述线槽（11）之间的至少两个相邻的冷却液槽（12）在径向上错开。