WO2023077884A1 - 电机定子和电机 - Google Patents
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- one end of one axial channel is provided with a coolant inlet
- one end of the other axial channel is provided with a coolant outlet
- the coolant inlet is provided with an inlet cover
- the coolant outlet is provided with an outlet cover
- the inlet A liquid inlet is arranged on the cover plate
- a liquid outlet is arranged on the outlet cover plate.
- the motor stator has an axial passage in the outer teeth of the iron core, and a communication groove is provided at the end of the iron core outer casing to communicate with the adjacent axial passages, so that the coolant can pass through the communication groove and the seal cover.
- the connecting passages connect the axial passages in series, not only can use the axial passages in the teeth to form a better cooling effect on the conductors in the outer slot of the winding, but also use the connecting passages at the end to form good cooling for the end windings. Therefore, the cooling of the motor stator can be made more uniform, and the cooling effect is better.
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Abstract
本公开提供一种电机定子和电机。该电机定子包括铁芯外套(1)和定子铁芯(2)，铁芯外套(1)套设在定子铁芯(2)外，铁芯外套(1)设置有绕组外槽(3)，绕组外槽(3)之间形成铁芯外齿(4)，铁芯外齿(4)上开设有沿定子铁芯(2)的轴向延伸的轴向通道(5)，相邻的轴向通道(5)端部设置有连通凹槽(6)，连通凹槽(6)外设置有密封盖(7)，密封盖(7)与连通凹槽(6)之间形成将相邻的轴向通道(5)连通的连通通道，轴向通道(5)通过连通通道依次连通形成串联的冷却通道。根据本公开的电机定子，能够对端部绕组进行有效冷却，使得电机定子的冷却更加均匀，冷却效果更好。
Description
本公开是以CN申请号为CN 202111296085.9，申请日为2021年11月3日的申请为基础，并主张其优先权，该CN申请的公开内容在此作为整体引入本公开中。
本公开涉及电机技术领域，具体涉及一种电机定子和电机。
高速电机一般为2极结构，对于定子来说普通绕线会使定子端部绕组尺寸较大，导致整个轴系设计增长，在设计中可能导致转子动力学设计无法满足电机设计要求。因此对于高速电机采用定子背绕式绕组结构可较大程度减小电机端部尺寸，但该结构定子铁芯外圆柱面需要开槽，这样将导致定子铁芯与机壳的接触面积减小，当采用机壳水冷时会降低定子冷却效果。
相关技术中公开一种内水冷背绕式绕组高速电机定子冷却结构。包括定子机座1、水套2、定子铁芯3以及缠绕在定子铁芯和水套上的背绕式绕组4，所述水套2安装在定子铁芯3的外表面，内部设置有冷却液通道5，两端连接有冷却液的入口管道6、出口管道7，入口管道6和出口管道7上连接有外接管路8，机座1安装在水套2的外表面。该方案解决了背绕组电机采用传统机壳水套冷却时，由于定子铁芯外圈开槽导致定子铁芯与机壳间接触热阻大、接触面积变小而带来的水冷效果下降问题，同时由于该方案的冷却液位于热源内部，故冷却液各壁面均具有较高的散热功率，可有效降低电机温升，提高功率密度。该冷却机构只在热源中部放置水道进行冷却，但对于高速电机来说定子绕组也是发热的主要部分，该种结构对绕组的冷却效果较小。
公开内容
本公开的主要目的在于提供一种电机定子和电机，能够对端部绕组进行有效冷却，使得电机定子的冷却更加均匀，冷却效果更好。
为了解决上述问题，本公开提供一种电机定子，包括
定子铁芯；
铁芯外套，套设在定子铁芯外，铁芯外套设置有绕组外槽，绕组外槽之间形成铁 芯外齿，铁芯外齿上开设有沿定子铁芯的轴向延伸的轴向通道，铁芯外套的端面上设有连通相邻的两个轴向通道的连通凹槽；
密封盖，盖设在连通凹槽上，密封盖与连通凹槽之间形成将相邻的两个轴向通道连通的连通通道，轴向通道通过连通通道依次连通形成串联的冷却通道。
在一些实施例中，连通凹槽的轴向深度大于密封盖的厚度。可选地，密封盖的外表面与铁芯外套的端面齐平。
在一些实施例中，连通通道的截面积与轴向通道的截面积相等。
在一些实施例中，密封盖与连通凹槽过盈密封配合。
在一些实施例中，连通凹槽的沿周向的两端设置有定位台阶，密封盖的沿周向的两端对应设置有安装台阶，安装台阶止挡在定位台阶上。
在一些实施例中，铁芯外套还包括外套轭部，铁芯外齿设置在外套轭部的外周侧，连通通道设在外套轭部上。
在一些实施例中，每个位于铁芯外套第一端的连通通道连通两个轴向通道，每个位于铁芯外套第二端的连通通道连通两个轴向通道，位于铁芯外套第一端的连通通道的沿着冷却液的流动方向的末端与位于铁芯外套第二端的连通通道的沿着冷却液的流动方向的起始端通过同一轴向通道连通。
在一些实施例中，一个轴向通道的一端设置有冷却液进口，另一个轴向通道的一端设置有冷却液出口，冷却液进口设置有进口盖板，冷却液出口设置有出口盖板，进口盖板上设置有进液口，出口盖板上设置有出液口。
在一些实施例中，设置冷却液进口的轴向通道与设置冷却液出口的轴向通道相邻。
在一些实施例中，密封盖的一侧开设有焊接坡口，密封盖与连通凹槽之间焊接。
在一些实施例中，定子铁芯包括铁芯内齿和绕组内槽，绕组内槽和绕组外槽绕设有环绕组，环绕组包括外层绕组、内层绕组和端部绕组，密封盖位于端部绕组内侧。
根据本公开的另一方面，提供了一种电机，包括电机定子，该电机定子为上述的电机定子。
本公开提供的电机定子，包括铁芯外套和定子铁芯，铁芯外套套设在定子铁芯外，铁芯外套设置有绕组外槽，绕组外槽之间形成铁芯外齿，铁芯外齿上开设有沿定子铁芯的轴向延伸的轴向通道，相邻的轴向通道端部设置有连通凹槽，连通凹槽外设置有密封盖，密封盖与连通凹槽之间形成将相邻的轴向通道连通的连通通道，轴向通道通 过连通通道依次连通形成串联的冷却通道。该电机定子在铁芯外齿内开设轴向通道，并在铁芯外套的端部开设连通凹槽，用于连通相邻的轴向通道，使得冷却液能够通过连通凹槽与密封盖所形成的连通通道将轴向通道串联在一起，不仅能够利用齿内的轴向通道对绕组外槽内的导体形成较好的冷却效果，而且能够利用端部的连通通道对端部绕组形成良好冷却，因此可以使得电机定子的冷却更加均匀，冷却效果更好。
图1为相关技术的电机定子的结构示意图；
图2为本公开一个实施例的电机定子的侧视结构示意图；
图3为本公开一个实施例的电机定子的侧视结构示意图；
图4为本公开一个实施例的电机定子的立体结构示意图；
图5为本公开一个实施例的电机定子的去除绕组后的立体结构示意图；
图6为本公开一个实施例的电机定子的铁芯外套的立体结构示意图；
图7为本公开一个实施例的电机定子的定子铁芯的立体结构示意图；
图8为本公开一个实施例的电机定子的铁芯外套去除密封盖的结构示意图；
图9为本公开一个实施例的电机定子的铁芯外套去除密封盖的结构示意图；
图10为本公开一个实施例的电机定子的铁芯外套去除密封盖的立体结构示意图；
图11为本公开一个实施例的电机定子的密封盖的立体结构示意图；
图12为本公开一个实施例的电机定子的进口盖板的立体结构示意图；
图13为本公开一个实施例的电机定子的环绕组的立体结构示意图。
附图标记表示为：
1、铁芯外套；2、定子铁芯；3、绕组外槽；4、铁芯外齿；5、轴向通道；6、连通凹槽；7、密封盖；8、定位台阶；9、安装台阶；10、外套轭部；11、进口盖板；12、出口盖板；13、进液口；14、出液口；15、铁芯内齿；16、绕组内槽；17、外层绕组；18、内层绕组；19、端部绕组。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开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公开。
结合参见图2至图13所示，根据本公开的实施例，电机定子包括铁芯外套1和 定子铁芯2，铁芯外套1套设在定子铁芯2外，铁芯外套1设置有绕组外槽3，绕组外槽3之间形成铁芯外齿4，铁芯外齿4上开设有沿定子铁芯2的轴向延伸的轴向通道5，相邻的轴向通道5端部设置有连通凹槽6，连通凹槽6外设置有密封盖7，密封盖7与连通凹槽6之间形成将相邻的轴向通道5连通的连通通道，轴向通道5通过连通通道依次连通形成串联的冷却通道。
该电机定子在铁芯外齿4内开设轴向通道5，并在铁芯外套1的端部开设连通凹槽6，用于连通相邻的轴向通道5，使得冷却液能够通过连通凹槽6与密封盖7所形成的连通通道将轴向通道5串联在一起，不仅能够利用齿内的轴向通道5对绕组外槽3内的导体形成较好的冷却效果，而且能够利用端部的连通通道对端部绕组19形成良好冷却，因此可以使得电机定子的冷却更加均匀，冷却效果更好。
由于轴向通道5是从铁芯外齿4的内部穿过，因此可以更好地对位于相邻两个铁芯外齿4之间的外层绕组17形成更加良好的冷却，进一步提高对绕组的冷却效果。
在一些实施例中，连通凹槽6的轴向深度大于密封盖7的厚度，当密封盖7盖设在连通凹槽6处时，密封盖7与铁芯外套1的端面齐平，可以具有良好的外观，同时由于密封盖7的厚度小于连通凹槽6的深度，因此使得密封盖7的内侧面与连通凹槽6的底面之间不会接触，能够形成一定宽度的通道，即上述的连通通道，可以供冷却液从其中一个轴向通道5流通至相邻的一个轴向通道5，实现各个轴向通道5之间的串联连通。
在一些实施例中，连通通道的截面积与轴向通道5的截面积相等，能够保证冷却通道的各个位置的流通面积相等，使得冷却液流动过程中，能够充分流动至各个位置，且使得冷却液能够充分与各个位置的冷却通道侧壁充分接触，进一步提高冷却液的冷却效率，提高对电机定子的冷却效果。
在一些实施例中，密封盖7与连通凹槽6过盈密封配合。在本实施例中，密封盖7的侧壁与连通凹槽6的侧壁之间过硬配合，并且形成密封，有效防止冷却液外漏。密封盖7的形状与轴向通道5的形状以及连通凹槽6的形状所组合而成的形状相适配，保证密封盖7既能够与轴向通道5形成密封配合，也能够与连通凹槽6形成密封配合，同时相邻的轴向通道5又可以通过连通凹槽6进行连通。
在其他的实施例中，连通凹槽6也可以同时设置在轴向通道5的端部，此时连通凹槽6的形成为U形，密封盖7的形状也为U形，从而能够与连通凹槽6之间形成良好的适配。
在一些实施例中，轴向通道5的截面形状为圆形、矩形或者梯形，也可以为其他形状。在本实施例中，为了保证传热的一致性，轴向通道5的形状与铁芯外齿4的形状相同，两者形成相似结构，轴向通道5的面积小于铁芯外齿4的面积，使得轴向通道5两侧的铁芯外齿4的壁厚一致，从而保证了冷却液在轴向通道5内各处传热效率的一致性，使得冷却液对于电机定子的冷却能够更加均匀。
在一些实施例中，连通凹槽6的周向两侧设置有定位台阶8，密封盖7的周向两侧对应设置有安装台阶9，安装台阶9止挡在定位台阶8上。在本实施例中，密封盖7的安装通过其上的安装台阶9与连通凹槽6上的定位台阶8进行配合实现，安装台阶9与定位台阶8配合，可以对密封盖7的安装进行定位，提高安装效率，保证密封盖7的安装深度的准确性，保证密封盖7与连通凹槽6之间所形成的连通通道的通流面积可以按照预设设计，可以提高结构设计的准确性，降低密封盖7的安装难度。
在一些实施例中，铁芯外套1还包括外套轭部10，铁芯外齿4设置在外套轭部10的外周侧，外套轭部10上设置有连通通道。在本实施例中，外套轭部10套设在定子铁芯2的铁芯轭部之外，两者之间可以为过盈配合，从而形成稳固连接。
在一些实施例中，在铁芯外套1第一端的连通通道，每个连通通道连通两个轴向通道5，在铁芯外套1第二端的连通通道，每个连通通道连通两个轴向通道5，沿着冷却液的流动方向，位于铁芯外套1第一端的连通通道的末端与位于铁芯外套1第二端的连通通道的起始端通过同一轴向通道5连通。
在本实施例中，位于铁芯外套1第一端的连通通道与位于铁芯外套1第二端的连通通道沿周向交替排布，且两个连通通道通过共用的一个轴向通道5实现串联，通过这种方式，能够将铁芯外套1的所有的轴向通道5进行连通，实现冷却液在整个铁芯外套1内的迂回流动。在一些实施例中，铁芯外套1可以采用铜合金、铝合金或不锈钢材料制成
在一些实施例中，其中一个轴向通道5的一端设置有冷却液进口，另一个轴向通道5的一端设置有冷却液出口，冷却液进口设置有进口盖板11，冷却液出口设置有出口盖板12，进口盖板11上设置有进液口13，出口盖板12上设置有出液口14。在本实施例中，冷却液可以在进口盖板11处通过冷却液进口进入到冷却通道内，然后沿着冷却通道流动，并最终从冷却液出口处经出口盖板12流出冷却通道，进入到外部的冷却管路中进行冷却，在冷却之后再次流回至冷却通道进行冷却，通过这种方式，可以方便实现冷却液的循环冷却。
在一些实施例中，设置冷却液进口的轴向通道5与设置冷却液出口的轴向通道5相邻，可以保证冷却液能够最大限度地流经冷却通道，对电机定子进行更加有效的冷却，提高冷却效果。
在一些实施例中，密封盖7的一侧开设有焊接坡口，密封盖7与连通凹槽6之间焊接。
在一些实施例中，进口盖板11和出口盖板12的一侧开设有焊接坡口，可以与相应位置处的铁芯外套1之间实现焊接固定。
在一些实施例中，上述的冷却液为水，也可以为其他冷却液体，例如盐水等。
在一些实施例中，定子铁芯2包括铁芯内齿15和绕组内槽16，绕组内槽16和绕组外槽3绕设有环绕组，环绕组包括外层绕组17、内层绕组18和端部绕组19，密封盖7位于端部绕组19内侧。
在一些实施例中，绕组内槽16的数量大于或等于绕组外槽3的数量。
在一些实施例中，每个内层绕组18占据一个绕组内槽16，一个或者多个外层绕组17可以共用同一个绕组外槽3，
根据本公开的实施例，电机包括电机定子，该电机定子为上述的电机定子。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (12)
- 一种电机定子，包括定子铁芯(2)；铁芯外套(1)，套设在所述定子铁芯(2)外，所述铁芯外套(1)设置有绕组外槽(3)，所述绕组外槽(3)之间形成铁芯外齿(4)，所述铁芯外齿(4)上开设有沿所述定子铁芯(2)的轴向延伸的轴向通道(5)，所述铁芯外套(1)的端面上设有连通相邻的两个所述轴向通道(5)的连通凹槽(6)；密封盖(7)，盖设在所述连通凹槽(6)上，所述密封盖(7)与所述连通凹槽(6)之间形成将相邻的两个所述轴向通道(5)连通的连通通道，所述轴向通道(5)通过所述连通通道依次连通形成串联的冷却通道。
- 根据权利要求1所述的电机定子，其中所述连通凹槽(6)的轴向深度大于所述密封盖(7)的厚度，所述密封盖(7)的外表面与所述铁芯外套(1)的端面齐平。
- 根据权利要求1或2所述的电机定子，其中所述连通通道的截面积与所述轴向通道(5)的截面积相等。
- 根据权利要求1至3中任一项所述的电机定子，其中所述密封盖(7)与所述连通凹槽(6)过盈密封配合。
- 根据权利要求1至4中任一项所述的电机定子，其中所述连通凹槽(6)的沿周向的两端设置有定位台阶(8)，所述密封盖(7)的沿周向的两端对应设置有安装台阶(9)，所述安装台阶(9)止挡在所述定位台阶(8)上。
- 根据权利要求1至5中任一项所述的电机定子，其中所述铁芯外套(1)还包括外套轭部(10)，所述铁芯外齿(4)设置在所述外套轭部(10)的外周侧，所述连通通道设在所述外套轭部(10)上。
- 根据权利要求1至6中任一项所述的电机定子，其中每个位于所述铁芯外套(1) 第一端的所述连通通道连通两个所述轴向通道(5)，每个位于所述铁芯外套(1)第二端的所述连通通道连通两个所述轴向通道(5)，位于所述铁芯外套(1)第一端的所述连通通道的沿着冷却液的流动方向的末端与位于所述铁芯外套(1)第二端的所述连通通道的沿着冷却液的流动方向的起始端通过同一所述轴向通道(5)连通。
- 根据权利要求1至7中任一项所述的电机定子，其中一个所述轴向通道(5)的一端设置有冷却液进口，另一个所述轴向通道(5)的一端设置有冷却液出口，所述冷却液进口设置有进口盖板(11)，所述冷却液出口设置有出口盖板(12)，所述进口盖板(11)上设置有进液口(13)，所述出口盖板(12)上设置有出液口(14)。
- 根据权利要求8所述的电机定子，其中设置所述冷却液进口的轴向通道(5)与设置所述冷却液出口的轴向通道(5)相邻。
- 根据权利要求1至9中任一项所述的电机定子，其中所述密封盖(7)的一侧开设有焊接坡口，所述密封盖(7)与所述连通凹槽(6)之间焊接。
- 根据权利要求1至10中任一项所述的电机定子，其中所述定子铁芯(2)包括铁芯内齿(15)和绕组内槽(16)，所述绕组内槽(16)和所述绕组外槽(3)绕设有环绕组，所述环绕组包括外层绕组(17)、内层绕组(18)和端部绕组(19)，所述密封盖(7)位于所述端部绕组(19)内侧。
- 一种电机，包括权利要求1至11中任一项所述的电机定子。
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