电机冷却系统、电机定子及盘式电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其是涉及一种电机冷却系统、电机定子及盘式电机。

背景技术

电机无论是做电动机运行还是做发电机运行，均会在线圈中产生能量损失，这部分能量将会导致电机温度上升，如不加以冷却，将会导致电机烧毁失效。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的是提供一种电机冷却系统，能够实现对电机线圈的冷却，避免电机温升导致烧毁电机。

本发明的第二个目的是提供一种电机定子；

本发明的第三个目的是提供一种盘式电机。

为了实现上述第一个目的，本发明提供了如下方案：

一种电机冷却系统，用于冷却电机定子，包括绝缘冷却管路；

所述绝缘冷却管路安装在所述定子壳体上，且所述绝缘冷却管路的顶面低于或者平齐于所述定子铁芯的顶面，所述绝缘冷却管路的底面与所述电机定子的线圈接触，用于冷却所述线圈；

所述定子铁芯的顶面用于与转子相对设置，从而使所述线圈产生的磁场能够与所述转子永磁体相互作用。

在一个具体的实施方案中，所述绝缘冷却管路包括线圈外圈冷却管路；

所述线圈外圈冷却管路与所述线圈的外圈接触，用于冷却所述线圈的外圈。

在另一个具体的实施方案中，所述绝缘冷却管还包括线圈内圈冷却管路；

所述线圈内圈冷却管路与所述线圈的内圈接触，用于冷却所述线圈的内圈。

在另一个具体的实施方案中，所述绝缘冷却管路还包括线圈中间冷却管路；

所述线圈中间冷却管路的两端分别导通所述线圈内圈冷却管路和所述线圈外圈冷却管路，且所述线圈中间冷却管路与所述线圈的中间连接边接触，冷却所述线圈的中间连接边；

所述线圈的中间连接边是指连接所述线圈的内圈和外圈的连接边。

在另一个具体的实施方案中，所述线圈中间冷却管路、所述线圈内圈冷却管路和所述线圈外圈冷却管路的个数均为多个；

所述线圈内圈冷却管路和所述线圈外圈冷却管路间隔布置，且每个所述线圈内圈冷却管路仅接触一个所述线圈的内圈，每个所述线圈外圈冷却管路仅接触一个所述线圈的外圈；

所述线圈中间冷却管路的两端分别导通所述线圈内圈冷却管路的一端和所述线圈外圈冷却管路的一端；

和/或

所述绝缘冷却管路为绝缘陶瓷或者尼龙制成；

和/或

所述绝缘冷却管路的横截面为矩形。

在另一个具体的实施方案中，所述电机冷却系统还包括铁芯冷却通道；

所述铁芯冷却通道开设在定子壳体上，位于所述电机定子的定子铁芯底部，用于冷却所述定子铁芯。

在另一个具体的实施方案中，所述铁芯冷却通道包括第一外通道、第二外通道和内通道；

所述第一外通道和第二外通道均围设在所述内通道的外部，且所述第一外通道的一端与所述内通道的一端导通，所述第一外通道的另一端为所述铁芯冷却通道的入口端；

所述内通道的另一端与所述第二外通道的一端导通，所述第二外通道的另一端为所述铁芯冷却通道的出口端；

所述铁芯冷却通道的入口端和出口端均开设在所述定子壳体的同一侧。

根据本发明的各个实施方案可以根据需要任意组合，这些组合之后所得的实施方案也在本发明范围内，是本发明具体实施方式的一部分。

在本发明的一个具体实施例中，本发明公开电机冷却系统使用时，将绝缘冷却管路中分别通入循环冷却液。由于绝缘冷却管路的外底面与电机定子的线圈接触，因此，绝缘冷却管路内的冷却液能够通过热传导冷却线圈。本发明能够实现对电机线圈的冷却，避免电机温升导致烧毁电机。

此外，由于绝缘冷却管路的顶面低于或者平齐于定子铁芯的顶面，因此，能够避免绝缘冷却管路内的冷却液影响电机转子和电机定子间的磁隙。

为了实现上述第二个目的，本发明提供了如下方案：

一种电机定子，包括定子壳体、铁芯和线圈，还包括如上述中任意一项所述的电机冷却系统；

所述定子铁芯的外壁周向和所述定子壳体的内壁周向中一者上开设有第一定位槽，另一者上设置有与所述第一定位槽契合的第一定位凸起，所述定子铁芯粘在所述定子壳体内；

所述线圈嵌设在所述定子铁芯的铁芯槽内，且所述线圈的顶面低于所述铁芯槽的槽顶。

在一个具体的实施方案中，所述电机定子还包括轴承室；

所述轴承室安装在所述定子壳体内，且与所述定子壳体同轴心设置；

所述定子壳体的顶端开设有外圆安装孔，所述轴承室的顶端开设有内圆安装孔，所述绝缘冷却管路的外壁通过螺钉与所述外圆安装孔连接，所述绝缘冷却管路的内壁通过螺钉与所述内圆安装孔连接；

所述定子铁芯的内壁周向和所述轴承室的外壁周向中一者上开设有第二定位槽，另一者上设置有与所述第二定位槽契合的第二定位凸起；

和/或

所述绝缘冷却管路的底面与所述线圈的顶面接触，所述绝缘冷却管路的顶面与所述铁芯槽的槽顶平齐。

由于本发明提供的电机定子包括上述任意一项中的电机冷却系统，因此，本发明提供的电机冷却系统所具有的有益效果均是本发明提供的电机定子所包含的。

此外，由于铁芯的外壁周向和定子壳体的内壁周向中一者上开设有定位槽，另一者上设置有与定位槽契合的定位凸起，便于铁芯的定位安装及防止铁芯转动。

为了实现上述第三个目的，本发明提供了如下方案：

一种盘式电机，包括如上述所述的电机定子。

由于本发明提供的盘式电机包括上述任意一项中的电机定子，因此，本发明提供的电机定子所具有的有益效果均是本发明提供的盘式电机所包含的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的电机定子的结构示意图；

图2为本发明提供的电机定子的定子壳体的结构示意图；

图3为本发明提供的电机冷却系统的绝缘冷却管路的结构示意图；

图4为本发明提供的电机定子的线圈的结构示意图；

图5为本发明提供的电机定子的铁芯的结构示意图；

图6为本发明提供的电机定子冷却时的结构示意图。

其中，图1-6中：

铁芯冷却通道1、绝缘冷却管路2、定子壳体3、定子铁芯4、线圈5、线圈外圈冷却管路201、外圈501、线圈内圈冷却管路202、内圈502、线圈中间冷却管路203、中间连接边503、第一外通道101、内通道102、第一定位槽6、第一定位凸起7、轴承室8、外圆安装孔9、内圆安装孔10、第一延伸块11、第一安装孔12、第二延伸块13、第二安装孔14、第一沉槽15、第二沉槽16、冷却液入口管17、冷却液出口管18、安装面19、第二定位槽20、第二定位凸起21、第一隔断壁22、第二隔断壁23、弧形壁24。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图1-6和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

实施例一

本发明提供了一种电机冷却系统，用于冷却电机定子。其中，电机冷却系统包括绝缘冷却管路2。

绝缘冷却管路2安装在定子壳体3上，且绝缘冷却管路2的顶面低于或者平齐于定子铁芯4的顶面，避免绝缘冷却管路2内的冷却液影响电机转子和电机定子的磁隙。需要说明的是，绝缘冷却管路2的顶面也可以略高于定子铁芯4的顶面。

绝缘冷却管路2的外底面与电机定子的线圈5接触，用于冷却线圈5。需要说明的是，绝缘冷却管路2需要具有良好的绝缘性及导热性，且不导磁不导电。具体地，可以是陶瓷材质制成，也可以是尼龙材质等制成。

定子铁芯4的顶面用于与转子相对设置，从而使线圈5产生的磁场能够与转子永磁体相互作用。线圈5通入外部交变电流，该电流产生的磁场通过定子铁芯4的传导作用于电机的转子部分，驱动转子转动，从而实现电能向机械能的转换，或者，外部的旋转机械驱动转子转动，转子磁场通过定子铁芯4的传导作用于线圈5并产生电能，实现机械能向电能的转换。

本发明公开电机冷却系统使用时，将绝缘冷却管路2中通入循环冷却液，由于绝缘冷却管路2的外底面与电机定子的线圈5接触，因此，绝缘冷却管路2内的冷却液能够通过热传导冷却线圈5。本发明能够实现对电机的线圈5冷却，避免电机温升导致烧毁电机。

此外，由于绝缘冷却管路2内壁的顶面低于或者平齐于定子铁芯4的顶面，因此，能够避免绝缘冷却管路2内的冷却液影响电机转子和电机定子间的磁隙。

实施例二

在本发明提供的第二实施例中，本实施例中的电机冷却系统和实施例一中的电机冷却系统的结构类似，对相同之处就不再赘述了，仅介绍不同之处。

在本实施例中，本发明具体公开了绝缘冷却管路2包括线圈外圈冷却管路201，线圈外圈冷却管路201与线圈5的外圈501接触，用于冷却线圈5的外圈501。具体地，线圈5的外圈501是指线圈5远离定子铁芯4轴心的那侧。

在本实施例中，本发明具体公开了绝缘冷却管路2包括线圈内圈冷却管路202，线圈内圈冷却管路202与线圈5的内圈502接触，用于冷却线圈5的内圈502。具体地，线圈5的外圈501是指线圈5靠近定子铁芯4轴心的那侧。

需要说明的是，绝缘冷却管路2可以仅包括线圈外圈冷却管路201，也可以是仅包括线圈内圈冷却管路202，还可以是同时包括线圈外圈冷却管路201和线圈内圈冷却管路202。本实施例以绝缘冷却管路2同时包括线圈外圈冷却管路201和线圈内圈冷却管路202为例。

进一步地，本发明公开了绝缘冷却管路2还包括线圈中间冷却管路203，线圈中间冷却管路203的两端分别导通线圈内圈冷却管路201和线圈外圈冷却管路202，且线圈中间冷却管路203与线圈5的中间连接边503接触，冷却线圈5的中间连接边503，进一步提高绝缘冷却管路2冷却线圈5的效率。具体地，线圈5的中间连接边503是指连接线圈5的内圈502和外圈501的连接边。

需要说明的是，线圈中间冷却管路203、线圈内圈冷却管路202和线圈外圈冷却管路201可以任意导通形成一个循环回路。

进一步地，本发明公开了线圈中间冷却管路203、线圈内圈冷却管路202和线圈外圈冷却管路201的个数均为多个，线圈内圈冷却管路202和线圈外圈冷却管路201依次间隔布置，且每个线圈内圈冷却管路202仅接触一个线圈5的内圈502，每个线圈外圈冷却管路201仅接触一个线圈5的外圈501，线圈中间冷却管路203的两端分别导通线圈内圈冷却管路202的一端和线圈外圈冷却管路201的一端。需要说明的是，也可以令线圈外圈冷却管路201的长度不同，可以是仅能覆盖一个线圈5外圈501的长度，也可以是同时冷却至少2个相邻设置的线圈5的外圈501的长度，具体根据需要进行设定。也可以令线圈内圈冷却管路202的长度不同，可以是仅能覆盖一个线圈5内圈502的长度，也可以是同时冷却至少2个相邻设置的线圈5的内圈502的长度，具体根据需要进行设定。

为了便于实现绝缘冷却管路2与定子壳体3的连接，本发明公开了在定子壳体3顶端开设有外圆安装孔9，轴承室8的顶端开设有内圆安装孔10。线圈内圈冷却管路202靠近定子铁芯4轴心的那侧设置有第一延伸块11，第一延伸块11上开设有第一安装孔12，螺钉穿过第一安装孔12与内圆安装孔10，实现线圈内圈冷却管路202与轴承室8的连接。线圈中间冷却管路203与线圈内圈冷却管路202连接的那端向背离铁芯的轴心方向延伸，形成第二延伸块13，第二延伸块13上开设有第二安装孔14，螺钉穿过第二安装孔14与外圆安装孔9，实现线圈中间冷却管路203与定子壳体3的连接。具体地，线圈中间冷却管路203、线圈内圈冷却管路202和线圈外圈冷却管路201一体成型连接。

为了避免螺钉外漏，本发明公开了轴承室8的顶端开设有第一沉槽15，内圆安装孔10开设在第一沉槽15的槽底，第一延伸块11置于第一沉槽15内，螺钉的螺帽置于第一沉槽15内；定子壳体3的顶端开设有第二沉槽16，外圆安装孔9开设在第二沉槽16的槽底，第二延伸块13置于第二沉槽16内，螺钉的螺帽置于第二沉槽16内。

具体地，本发明公开了绝缘冷却管路2为绝缘陶瓷或者尼龙制成，需要说明的是，也可以是其它绝缘、耐腐蚀、不导磁且不导电的材料制成。

本实施例中，以绝缘冷却管路2为绝缘陶瓷制成为例。绝缘冷却管路2长期工作于180℃变形量不超过0.1mm，同时绝缘冷却管路2的壁厚介于0.5mm～3mm之间。

为了增加绝缘冷却管路2与线圈5的接触面积，进而提高线圈5的冷却效率，本发明公开了绝缘冷却管路2的横截面为矩形，即绝缘冷却管路2为矩形管，也可以是梯形管等其它形状的管。

进一步地，本发明公开了电机冷却系统还包括铁芯冷却通道1，具体地，铁芯冷却通道1开设在定子壳体3上，位于电机定子的定子铁芯4底部，用于冷却定子铁芯4。具体地，铁芯冷却通道1为顶端开口的槽，铁芯冷却通道1轨迹线的形状不限，可以为圆弧形、方形等，也可以多个不同曲线或者直线组合而成等。定子壳体3上还设置有与铁芯冷却通道1的出口和入口分别导通连接的冷却液入口管17和冷却液出口管18。使用时，将铁芯冷却通道1中通入循环冷却液，由于铁芯冷却通道1开设在定子壳体3上，且位于电机定子的定子铁芯4底部，因此，铁芯冷却通道1内的冷却液能够将定子铁芯4散发出的热量循环带出，进一步降低电机温升导致烧毁电机的风险。

进一步地，本发明公开了铁芯冷却通道1包括第一外通道101、第二外通道和内通道102。第一外通道101和第二外通道均围设在内通道102的外部，且第一外通道101的一端与内通道102的一端导通，第一外通道101的另一端为铁芯冷却通道1的入口端。内通道102的另一端与第二外通道的一端导通，第二外通道的另一端为铁芯冷却通道1的出口端。铁芯冷却通道1的入口端和出口端均开设在定子壳体的同一侧。设置第一外通道101、第二外通道和内通道102的模式增加了冷却液在铁芯冷却通道1内的时间，能够充分的将定子铁芯4散发的热量带出去。

需要说明的是，第一外通道101、第二外通道和内通道102的个数及形状不限，可以是任意形状，例如，可以是圆弧形通道、直线通道等。

具体地，本发明公开了第一外通道101、第二外通道和内通道102均为弧形通道，且第一外通道101、第二外通道和内通道102的轴心线均重合。

具体地，定子壳体3内设置有安装轴承的轴承室8，轴承室8的外壁与定子壳体3的内壁连接有第一隔断壁22，第一隔断壁22隔断轴承室8与定子壳体3内壁围设的环形通道。定子壳体3内底部设置有弧形壁24，弧形壁24位于环形通道内，且弧形壁24的首尾分别位于第一隔断壁22的两端，弧形壁24的外侧与定子壳体3的内壁连接有第二隔断壁23，第二隔断壁23隔开弧形壁24的外侧与定子壳体3的内壁围设的通道，铁芯冷却通道1的入口与出口分别位于第二隔断壁23的两端。第一外通道101由第二隔断壁23、定子壳体3的内壁、弧形壁24的外壁(此处是指弧形壁24包含铁芯冷却通道1的入口那侧起到第一隔断壁22的长度)及第一隔断壁22围设围成。内通道102由弧形壁24的内壁、轴承室8的外壁及第一隔断壁22围设而成。第一外通道101由第一隔断壁22、定子壳体3的内壁、弧形壁24的外壁(此处是指弧形壁24包含铁芯冷却通道1的出口那侧起到第一隔断壁22的长度)及由第二隔断壁23围设围成。

实施例三

本发明提供了一种电机定子，包括定子壳体3、定子铁芯4、线圈5和如上述中任意一项实施例中的电机冷却系统。

定子铁芯4的外壁周向和定子壳体3的内壁周向中一者上开设有第一定位槽6，另一者上设置有与第一定位槽6契合的第一定位凸起7。

进一步地，本发明公开了第一定位槽6和第一定位凸起7的个数为多个，本实施例中，以定子铁芯4的外壁周向上均布第一定位凸起7。定子壳体3的内壁周向上均匀开设第一定位槽6为例，第一定位凸起7置于第一定位槽6内，便于定子铁芯4安装定位。

具体地，定子铁芯4粘在定子壳体3内，避免了在定子铁芯4上开孔导致漏磁。具体地，定子铁芯4为沿圆周开辐射槽的空心圆环。定子铁芯4的主要功能是导磁，即给线圈中产生的磁场提供磁通路径。定子铁芯4由具有导磁性能的金属复合材料制造。

线圈5嵌设在定子铁芯4的铁芯槽内，且线圈5的顶面低于铁芯槽的槽顶，使得线圈5顶面与铁芯槽的槽顶之间形成空隙，便于将绝缘冷却管路2置于该空隙内，且绝缘冷却管路2的顶面低于、平齐或者略高于铁芯槽的槽顶。本实施例以绝缘冷却管路2的底面与线圈5的顶面接触，绝缘冷却管路2的顶面与铁芯槽的槽顶平齐为例。

进一步地，本发明还公开了电机定子还包括轴承室8，轴承室8安装在定子壳体3内，且与定子壳体3同轴心设置。定子壳体3的顶端开设有外圆安装孔9，轴承室8的顶端开设有内圆安装孔10，绝缘冷却管路2的外壁通过螺钉与外圆安装孔9连接，绝缘冷却管路2的内壁通过螺钉与内圆安装孔10连接，便于绝缘冷却管路2的拆装。

进一步地，本发明公开了定子铁芯4的内壁周向和轴承室8的外壁周向中一者上开设有第二定位槽20，另一者上设置有与第二定位槽20契合的第二定位凸起21。

进一步地，本发明公开了第二定位槽20和第二定位凸起21的个数为多个，本实施例中，以定子铁芯4的内壁周向上开设第二定位槽20。轴承室8的外壁周向上均匀设置有第二定位凸起21为例，第二定位凸起21置于第二定位槽20内，便于定子铁芯4安装定位。

本发明公开的电机定子装配时，首先，将定子壳体3至于水平安装台面，开口向上；接着，将定子铁芯4沿轴向入壳，采用胶水粘结壳体与定子铁芯4的安装面19；然后，沿轴向将线圈5嵌入定子铁芯4的铁芯槽内；最后，沿轴向装配绝缘冷却管路2，并用螺钉通过外圆安装孔9、第二安装孔14、内圆安装孔10以及第一安装孔12将绝缘冷却管路2固定在定子壳体3上。

由于本发明提供的电机定子包括上述任意一项实施例中的电机冷却系统，因此，本发明提供的电机冷却系统所具有的有益效果均是本发明提供的电机定子所包含的。

此外，由于定子铁芯4的外壁周向和定子壳体3的内壁周向中一者上开设有第一定位槽6，另一者上设置有与第一定位槽6契合的第一定位凸起7，定子铁芯4的内壁周向和轴承室8的外壁周向中一者上开设有第二定位槽20，另一者上设置有与第二定位槽20契合的第二定位凸起21，便于铁芯的定位安装及防止铁芯转动。

实施例四

本发明提供了一种盘式电机，包括如上述实施例三的电机定子。

由于本发明提供的盘式电机包括上述实施例三中的电机定子，因此，本发明提供的电机定子所具有的有益效果均是本发明提供的盘式电机所包含的。

需要说明的是，本文中表示方位的词，例如顶面、底面等均是以图1的方向进行的设定，仅是为了描述的方便，并不具有其它特定含义。

还需要说明的是，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，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物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。