一种电机的水冷结构

摘要

本发明公开了一种电机的水冷结构，包括笼形机座、定子铁心以及冷却水管，所述的定子铁心由定子齿部和定子轭部组成，定子轭部的外圆具有开口槽，所述的冷却水管由压片径向压紧，所述的笼形机座、定子铁心、冷却水管之间浇铸填充物，所述冷却水管的进出水口连接有进出集水器，所述的笼形机座为均匀分布的轴向筋与周向筋焊接而成的镂空结构，笼形机座与定子铁心装配为一体，轴向筋与定子轭部外圆紧密接触，周向筋与定子轭部外圆之间留有空隙，开口槽数m与轴向筋数n之间满足m=kn（k≥1）的关系；本发明提供的水冷电机定子可广泛应用于大功率、高转矩密度及高可靠性要求较高的电机，尤其适用于大直径电机。

权利要求

1.一种电机的水冷结构，其特征在于：包括笼形机座（1）、定子铁心（2）以及埋置在笼形机座（1）和定子铁心（2）之间的冷却水管（3），所述的定子铁心（2）由定子齿部（2a）和定子轭部（2b）组成，定子轭部（2b）的外圆具有开口槽（2c），所述的冷却水管（3）由压片（5）径向压紧，所述的压片（5）为条状金属薄片，金属薄片的两端分别与相邻的轴向筋（1a）焊接为整体，所述的笼形机座（1）、定子铁心（2）、冷却水管（3）之间浇铸填充物（4），所述的填充物（4）为熔点150～400℃的高导热性、低熔点金属化合物，所述的冷却水管（3）放置于周向筋（1b）与定子铁心（2）之间，每相邻的轴向筋（1a）之间放置一组冷却水管（3），冷却水管（3）的数量与轴向筋（1a）相等，冷却水管（3）的进出水口沿电机径向伸出端连接有进出集水器（6），所述的笼形机座（1）为均匀分布的轴向筋（1a）与周向筋（1b）焊接而成的镂空结构，笼形机座（1）与定子铁心（2）装配为一体，笼形机座（1）的周向筋（1b）与轴向筋（1a）之间沿径向存在高度差，轴向筋（1a）与定子轭部（2b）外圆紧密接触，周向筋（1b）与定子轭部（2b）外圆之间留有空隙，开口槽（2c）数m与轴向筋（1a）数n之间满足m=kn，k≥1的关系。

2.根据权利要求1所述的一种电机的水冷结构，其特征在于，所述的冷却水管（3）由一根不锈钢管绕制而成的多组管盘首尾连接而成，每组管盘由两个并排的沿轴向蛇形折返式弯管结构串联形成。

3.根据权利要求1所述的一种电机的水冷结构，其特征在于，所述的冷却水管（3）为不锈钢、钛合金或铜合金的方管或圆管，管内的冷却介质为水或油。

4.根据权利要求1所述的一种电机的水冷结构，其特征在于，所述的进出集水器（6）沿周向分别与冷却水管（3）进出水口焊为整体。

说明书

一种电机的水冷结构

技术领域

[0001] 本发明属于电机技术领域，具体涉及一种电机的水冷结构。

背景技术

[0002] 水介质比热大，带走热量效果好，所以冷却系统体积小，基本不增加噪声，水本身无爆炸、有毒等风险且易于制备，所以水冷结构在电机中应用较为广泛。

[0003] 传统的水外冷结构是在电机机座上设计出冷却水道，冷却水道可制作成螺旋式或折返式结构。该冷却结构电机尽管具有较高的导热性能，但该结构缺点也非常明显：水道容易腐蚀，可靠性差，电机寿命短，因此其应用受到较大的局限。

[0004] 传统水外冷机座由于流体冲刷无法解决水道的腐蚀、生锈等问题，而近年应用较多的铁心轭部穿管冷却技术又存在工艺复杂、占用电机内部空间、焊点多且易漏等问题。

[0005] 铁心轭部穿管冷却技术尽管解决了水道腐蚀等问题，但其可靠性并未从根本上得到提高，这是由于在电机内部增加了大量的水管与水管之间的现场焊接，密封泄露的风险增加，且由于受制于弯管半径和集水器布置空间，也变相增加了电机的内部空间，重量增加。可靠性与冷却效能未得到根本改善，因此其应用也未得到普及。

发明内容

[0006] 本发明针对上述两种冷却方式带来的缺点，提供一种电机水冷结构，降低了冷却水质的要求，提高了电机的散热性能，增加了电机可靠性，延长了电机寿命。

[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电机的水冷结构，包括笼形机座、定子铁心以及埋置在笼形机座和定子铁心之间的冷却水管，所述的定子铁心由定子齿部和定子轭部组成，定子轭部的外圆具有开口槽，所述的冷却水管由压片径向压紧，所述的笼形机座、定子铁心、冷却水管之间浇铸填充物，所述冷却水管的进出水口沿电机径向伸出端连接有进出集水器，所述的笼形机座为均匀分布的轴向筋与周向筋焊接而成的镂空结构，笼形机座与定子铁心装配为一体，轴向筋与定子轭部外圆紧密接触，周向筋与定子轭部外圆之间留有空隙，开口槽数m与轴向筋数n之间满足m=kn（k≥1）的关系。

[0008] 所述的一种电机的水冷结构，其冷却水管由一根不锈钢管绕制而成的多组管盘首尾连接而成，每组管盘由两个并排的沿轴向蛇形折返式弯管结构串联形成。

[0009] 所述的一种电机的水冷结构，其冷却水管放置于周向筋与定子铁心之间，每相邻的轴向筋之间放置一组冷却水管，冷却水管的数量与轴向筋相等。

[0010] 所述的一种电机的水冷结构，其特征在于，所述的冷却水管为不锈钢、钛合金或铜合金的方管或圆管，管内的冷却介质为水或油。

[0011] 所述的一种电机的水冷结构，其填充物为熔点150～400℃的高导热性、低熔点金属化合物。

[0012] 所述的一种电机的水冷结构，其压片为条状金属薄片，金属薄片的两端分别与相邻的轴向筋焊接为整体。

[0013] 所述的一种电机的水冷结构，其进出集水器沿周向分别与冷却水管进出水口焊为整体。

[0014] 所述的一种电机的水冷结构，其笼形机座的周向筋与轴向筋之间沿径向存在高度差。

[0015] 本发明具有的优点和积极效果如下：

[0016] 本发明提供的电机水冷结构解决了传统水外冷方案和铁心轭部穿管冷却技术带来的可靠性差，电机寿命短的问题，同时保证了较高的导热性能，降低了冷却水质的要求，提高了电机的散热性能，提高了冷却的可靠性，延长了电机寿命，且工艺简单。可广泛应用于大功率、高转矩密度、高可靠性和对噪音要求较高的电机领域，尤其适用于大直径电机。

附图说明

[0017] 图1是本发明的主体结构示意图；

[0018] 图2是图1中A部分的局部放大图；

[0019] 图3是折返式弯管结构时笼形机座周向筋与铁心间隙放大示意图；

[0020] 图4是折返式冷却水管的结构示意图；

[0021] 图5是矩形盘管式冷却水管的结构示意图；

[0022] 图6是采用盘管式冷却结构的电机定子三维结构示意图。

[0023] 各附图标记为：1—笼形机座，1a—轴向筋，1b—周向筋，2—定子铁心，2a—定子齿部，2b—定子轭部，2c—开口槽，3—冷却水管，4—填充物，5—压片，6—进出集水器。

具体实施方式

[0024] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

[0025] 以矩形盘管式冷却结构为例，参照图1至图6所示，本发明的一种电机的水冷结构，包括笼形机座1、定子铁心2以及埋置在笼形机座1和定子铁心2之间的冷却水管3，所述的定子铁心2由定子齿部2a和定子轭部2b组成，定子轭部2b的外圆具有开口槽2c（如鸽尾槽），用于灌锡后与冷却水管3、机座1形成整体，所述的冷却水管3由压片5径向压紧，所述的笼形机座1、定子铁心2、冷却水管3之间浇铸填充物4，所述的填充物4为熔点150～400℃的高导热性、低熔点金属化合物（如锡焊料），将填充物4加热融化后，浇铸在笼形机座1、定子铁心2和冷却水管3间，待填充物4冷却后，上述部件固化为整体，所述冷却水管3的进出水口沿电机径向伸出端连接有进出集水器6，其中进出集水器6沿周向分别与冷却水管3进出水口焊为整体，所述的冷却水管3为不锈钢、钛合金或铜合金的方管或圆管，管内的冷却介质为水或油，如304、316、321、Cu、BFe10等，冷却水管3进出水口沿电机径向伸出，放置于周向筋1b与定子铁心2之间，每相邻的轴向筋1a之间放置一组冷却水管3，冷却水管3的总数量与轴向筋1a相等，所述的笼形机座1为均匀分布的轴向筋1a与周向筋1b搭接焊接而成的镂空结构，笼形机座1内径经精加工后与定子铁心2装配为一体，轴向筋1a与定子轭部2b外圆紧密接触，周向筋1b与定子轭部2b外圆之间留有空隙，开口槽2c数m与轴向筋1a数n之间满足m=kn（k≥
1）的关系。

[0026] 进一步，所述的冷却水管3由一根不锈钢管绕制而成的多组管盘首尾连接而成，每组管盘由两个并排的沿轴向蛇形折返式弯管结构串联形成，冷却水管3主体采用两组串联的矩形盘管式结构（参照图3-2及图4），用压片5将冷却水管3沿径向压紧（冷却水管3贴紧定子铁心2外圆表面），冷却水管3进出水口沿电机径向伸出与进出集水器6焊为整体。

[0027] 更进一步，所述的笼形机座1的周向筋1b与轴向筋1a之间沿径向存在高度差（轴向筋1a的内径<周向筋1b内径）；笼形机座1内圆经精加工后，该高度差应比埋置冷却水管3的高度（圆管对应为直径，方管为对应径向嵌放高度）高约1～3mm；冷却水管3主体为沿轴向蛇形折返式弯管结构时，笼形机座1内圆经精加工后，该高度差应比埋置冷却水管3的高度（圆管对应为直径，方管为对应径向嵌放高度）高约1～3mm。

[0028] 本案中填充物4采用的为锡合金焊料，200～240°C加热至融化，将水冷电机定子旋转待填充冷却水管3位置至水平，将融化后的焊料浇铸至笼形机座1与定子铁心2之间的间隙中，填充高度覆盖周向筋1b与水管之间的径向间隙即可，冷却后，锡合金焊料将笼形机座1、定子铁心2和本次冷却水管3固化为一体，逐一调整旋转填充位置，将笼形机座1与所有冷却水管3之间用焊料填充。

[0029] 所述的压片5为条状金属薄片，用于填充前将水管固定，金属薄片的两端分别与相邻的轴向筋1a焊接为整体，每组冷却水管3对应的压片5数量可根据机座1的轴向长进行确定。所述定子铁心2的轭部外圆开有48个（3×16，16为轴向筋1a个数）鸽尾槽（参照图2）。定子铁心2与笼形机座1的轴向筋1a之间通过交错焊接来传递扭矩。

[0030] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应该涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。