定子组件、电机、空调器的制作方法

专利检索2022-05-10  2



1.本实用新型属于电机制造技术领域,具体涉及一种定子组件、电机、空调器。


背景技术:

2.电机运行过程中受多种损耗影响,发热问题一直是设计研发过程中的重点及难点问题。定子温度越高,相同电流下损耗便越大,电磁性能便越低,甚至无法长久运行。就现有技术而言,对定子的冷却一般采用绕组内嵌热管散热,或者通过含水冷流道的机壳进行传递散热,或者直接在壳体内通风冷却定子与绕组。而为了保证冷却效果,一般的,需要在定子铁芯的轭部开孔以形成冷却介质的流通通道,这种开孔过大将导致冷却流道(开孔)附近局部磁密增加,致使该挖孔处局部区域铁耗激增(因为定子铁耗与磁密平方成正比),而开孔过小则导致冷却介质的流量较小,冷却效果不好。


技术实现要素:

3.因此,本实用新型提供一种定子组件、电机、空调器,能够在保证对电机电磁性能影响较小的同时实现对电机定子铁芯的有效冷却,降低电机的温度,能够进一步提升电机的功率密度、转矩密度以及稳定性。
4.为了解决上述问题,本实用新型提供一种定子组件,包括定子铁芯,所述定子铁芯的轭部构造有多条冷却流道,所述冷却流道包括第一流通段,沿着所述定子铁芯的轴向,所述第一流通段的径向断面的面积递减。
5.优选地,所述第一流通段的径向断面为圆形。
6.优选地,所述第一流通段具有处于所述定子铁芯的轴向第一端面上的第一口以及处于所述定子铁芯的内部的第二口,所述第一口的直径为a,所述第二口的直径为b,a>b。
7.优选地,b/a≤0.65。
8.优选地,所述第一口处连接有第一冷却管,所述第一冷却管与外部冷却介质供给部件连通。
9.优选地,所述定子铁芯的齿部装设有线圈,所述线圈具有与所述轴向第一端面对应的第一端部,所述第一冷却管与所述第一端部的第一外侧周面接触。
10.优选地,所述第一冷却管的断面为圆形,所述第一冷却管的通流直径不小于a;和/或,所述第一端部的第一外侧周面与所述第一冷却管之间设有散热硅胶。
11.优选地,所述第一外侧周面包括与所述定子铁芯同轴设置的第一外圆周面、与所述轴向第一端面平行的第一外端面、处于所述第一外圆周面与所述轴向第一端面之间的第一外斜面,第一冷却管包括与所述第一外圆周面接触的第一接触管段、与所述第一外端面接触的第二接触管段、与所述第一外斜面接触的第三接触管段。
12.优选地,所述第二接触管段呈沿着所述第一外圆周面的周向延伸的s形。
13.优选地,所述冷却流道还包括第二流通段,所述定子铁芯具有中心轴线,垂直于所述中心轴线的一个平面为第一平面,所述定子铁芯关于所述第一平面对称,且所述第二流
通段与所述第一流通段关于所述第一平面对称。
14.优选地,所述冷却流道还包括第三流通段,所述第一流通段与所述第二流通段通过所述第三流通段连通,且所述第三流通段的径向端面为圆形,所述第三流通段的任一径向断面的直径皆相等。
15.优选地,所述第三流通段的任一径向端面的直径等于b;和/或,所述第一流通段的轴向延伸长度为la,所述第三流通段的轴向延伸长度为lb,la/lb≥0.25。
16.本实用新型还提供一种电机,包括上述的定子组件。
17.本实用新型还提供一种空调器,包括上述的电机。
18.本实用新型提供的一种定子组件、电机、空调器,第一流通段不再是现有技术中的沿定子铁芯的轴向相等的径向断面面积,而是面积被递减的设计,也即,所述第一流通段的一端的径向断面面积大于另一端的径向断面面积,如此,在第一流通段的径向截面面积小的区域也即定子铁芯的开孔较小,能够防止由于开孔过大导致铁芯轭部铁耗激增,同时在第一流通段的径向截面面积大的区域则能够保证冷却介质的流量,进而保证对电机的定子铁芯的有效冷却,保证冷却效果,进而能够提升电机的功率密度、转矩密度以及稳定性。
附图说明
19.图1为本实用新型实施例的电机的内部结构示意图;
20.图2为图1中的定子组件的结构示意图;
21.图3为本实用新型另一实施例的电机的内部结构示意图。
22.附图标记表示为:
23.1、定子铁芯;21、第一流通段;211、第一口;212、第二口;22、第二流通段;23、第三流通段;3、线圈;31、第一端部;311、第一外圆周面;312、第一外端面;313、第一外斜面;32、第二端部;41、第一冷却管;411、第一接触管段;412、第二接触管段;413、第三接触管段;42、第二冷却管;51、第一端盖;52、第二端盖;6、壳体。
具体实施方式
24.结合参见图1至图3所示,根据本实用新型的实施例,提供一种定子组件,包括定子铁芯1,所述定子铁芯1的轭部构造有多条冷却流道,所述冷却流道包括第一流通段21,沿着所述定子铁芯1的轴向,所述第一流通段21的径向断面的面积递减(具体例如为圆锥孔)。该技术方案中的第一流通段21不再是现有技术中的沿定子铁芯1的轴向相等的径向断面面积,而是面积被递减的设计,也即,所述第一流通段21的一端的径向断面面积大于另一端的径向断面面积,如此,在第一流通段21的径向截面面积小的区域也即定子铁芯1的开孔较小,能够防止由于开孔过大导致铁芯轭部铁耗激增,同时在第一流通段21的径向截面面积大的区域则能够保证冷却介质的流量,进而保证对电机的定子铁芯1的有效冷却,保证冷却效果,进而能够提升电机的功率密度、转矩密度以及稳定性。
25.在一些实施方式中,所述第一流通段21的径向断面为圆形,径向断面采用圆形能够简化所述第一流通段21的制作过程。在此基础上,进一步地,所述第一流通段21具有处于所述定子铁芯1的轴向第一端面上的第一口211以及处于所述定子铁芯1的内部的第二口212,所述第一口211的直径为a,所述第二口212的直径为b,a>b,在外观上,所述第一流通
段21呈喇叭口结构,且所述喇叭口由所述定子铁芯1的轴向内侧朝向轴向外侧渐扩,前述的第一口211与第二口212可以分别为冷却介质的进口或者出口之一,本实用新型不对其进行特别限定,该技术方案中,具有较大直径的第一口211靠近所述轴向第一端面设置,与所述定子铁芯1的轴端处设置的线圈3(也呈定子绕组)的散热密切相关,具体的,由于所述定子铁芯1的轴端处设置所述线圈3,而线圈3对所述轴向第一端形成遮挡,导致此区域的散热需求较大,而对应设置较大直径的第一口211则显然利于对该区域的有效冷却散热。
26.在一些实施方式中,b/a≤0.65,以保证对应电机的电磁性能。
27.可以理解的,所述定子组件在装配到对应的壳体6中形成对应的电机后,可以通过向所述壳体6内通入相应的冷却介质实现对所述冷却流道所设置位置的定子铁芯1的有效冷却,此时的冷却结构相对开放,因此在冷却介质的选择方面可以采用冷却气体(例如空气、二氧化碳气)、冷却冷媒等,但是冷却油、水等冷却介质则不可以采用,因此最好的,所述第一口211处连接有第一冷却管41,所述第一冷却管41与外部冷却介质供给部件连通,也即通过所述第一冷却管41的设置能够使所述冷却介质的使用范围更大。
28.在一些实施方式中,所述定子铁芯1的齿部装设有所述线圈3,所述线圈3具有与所述轴向第一端面对应的第一端部31,所述第一冷却管41与所述第一端部31的第一外侧周面接触。该技术方案中,通过所述第一冷却管41与所述第一端部31的接触设置,能够对所述线圈3的第一端部31实现高效冷却,进一步提高电机的冷却效果。
29.与所述第一流通段21的断面形状相同的,所述第一冷却管41的断面也为圆形,所述第一冷却管41的通流直径不小于a,以能够实现所述第一冷却管41与所述第一流通段21的第一口211的精准配合连接,所述第一冷却管41与所述第一口211之间的连接方式可以是焊接等可行的方式(并采用o型圈对连接部位进行密封);最好的,所述第一端部31的第一外侧周面与所述第一冷却管41之间设有散热硅胶(图中未示出),所述散热硅胶一方面能够起到对所述第一冷却管41的固定作用,另一方面则能够提高所述第一冷却管41与所述第一外侧周面之间的热传导,提高冷却效果。
30.在一些实施方式中,所述第一外侧周面包括与所述定子铁芯1同轴设置的第一外圆周面311、与所述轴向第一端面平行的第一外端面312、处于所述第一外圆周面311与所述轴向第一端面之间的第一外斜面313,第一冷却管41包括与所述第一外圆周面311接触的第一接触管段411、与所述第一外端面312接触的第二接触管段412、与所述第一外斜面313接触的第三接触管段413,如此,所述第一冷却管41的各个管段分别对应所述第一端部31的第一外侧周面的各个面设置,实现了对第一端部31的全方位接触冷却。进一步地,所述第二接触管段412呈沿着所述第一外圆周面311的周向延伸的s形,可以理解的,所述第二接触管段412至少包括一个s形,其当然可以包括多个s形,从而使所述第一外圆周面311的冷却更好。
31.在一些实施方式中,所述冷却流道还包括第二流通段22,所述定子铁芯1具有中心轴线,垂直于所述中心轴线的一个平面为第一平面,所述定子铁芯1关于所述第一平面对称,且所述第二流通段22与所述第一流通段21关于所述第一平面对称,从而使所述定子铁芯1在轴向上的散热更加均衡,不至于出现局部温度偏高现象。对应的,所述第二流通段22处于所述定子铁芯1的轴向第二端面上口部连接有第二冷却管42,所述第二冷却管42的设置与所述第一冷却管41也关于所述第一平面对称,也即所述第二冷却管42与所述线圈3具有的第二端部32接触设置。
32.进一步地,所述冷却流道还包括第三流通段23,所述第一流通段21与所述第二流通段22通过所述第三流通段23连通,且所述第三流通段23的径向端面为圆形,所述第三流通段23的任一径向断面的直径皆相等,所述第三流通段23的直径为所述冷却流道的最小值,且处于所述定子铁芯1的轴向中央位置,如此形成冷却流道中间段最细、开孔最小,此处对局部磁密影响最小,对铁耗的影响最小,能够最大程度的减小因开孔对电机电磁性能带来的不利影响。
33.优选地,所述第三流通段23的任一径向端面的直径等于b,也即所述第三流通段23为与所述第二口212等径的等径段,这便于对其的加工制作。
34.所述定子铁芯1采用冲片叠装的方式制作,具体的,可以分别针对性地叠装具有第一流通段21、第二流通段22、第三流通段23的三段铁芯段,然后分别在三段铁芯段上分别钻孔得到所述第一流通段21、第二流通段22、第三流通段23,然后再将三者拼合叠装为所述定子铁芯1,避免二次加工的影响。
35.在一些实施方式中,所述第一流通段21的轴向延伸长度为la,所述第三流通段23的轴向延伸长度为lb,la/lb≥0.25,保证开孔对电磁性能影响较小的同时提供最佳的冷却效果。
36.本实用新型非常方便地解决了高速电机中定子发热严重但冷却不够充分的问题,可有效防止定子局部温度较高现象,从而改良电机整体温控性能以及电机寿命,具有结构简单、安装方便、适用范围广、成本低廉等优点。
37.本实用新型的实施例还提供一种电机,包括上述的定子组件,所述定子组件处于所述壳体6内,所述壳体6的轴向两端分别设有所述第一端盖51、第二端盖52,对应的,所述第一端盖51上设有对应于所述第一冷却管41的第一通孔,所述第一冷却管41穿行于所述第一通孔,所述第二端盖52上设有对应于所述第二冷却管42的第二通孔,所述第二冷却管42穿行于所述第二通孔。此外在不考虑加工成本情况下,亦可在壳体6内布满水槽,可提供更优的冷却效果。
38.本实用新型的实施例还提供一种空调器,包括上述的电机。
39.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。
40.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
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