定子组件及电机的制作方法

1.本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种定子组件及电机。


背景技术：

2.随着高速电机行业的快速发展，电机领域持续向高速化、小型化发展，随着电机功率、转速逐步上升，电机运行过程中的发热情况也越来越严重，主要热源为铜线产生的铜耗和定子铁芯产生的铁耗，影响最大的铜耗主要集中在定子绕组上，若定子绕组发热严重会导致漆包线的绝缘漆融化或者自燃，使铜线暴露在空气中从而导致定子短路烧毁，定子铁芯产生的铁耗会导致转子组件温度过高导致磁钢退磁，严重缩短了电机的使用寿命。
3.目前的电机冷却除了自冷以外，一般分为三种：
4.风冷：在电机转子上安装风叶，使用电机的机械能带动叶轮旋转产生自然风，虽然比自然冷却效果好，但效率仍旧很低，不建议使用在高转速、高功率的电机上；用高压冷风直吹电机定子、转子，在电机壳体、定子铁芯上开设气孔，直接用高压冷风带走电机内部热量，但由于空气的导热系数低，该方式只能用于发热量低的电机，或者辅助上述方式来冷却电机。
5.水冷：在电机壳体内开设水道，电机产生的热量通过定子铁芯传递给机壳，再由机壳内部水道中的液体将热量带出电机，水冷虽比风冷效果好一些，但略有不足，通常高速电机水冷和风冷混合使用。
6.油冷：冷却效果非常好，可以直接冷却电机绕组，以及润滑轴承；但油道设计复杂，对壳体、端盖铸造或加工难度高。
7.现有技术公开了一种定子冷却结构，包括定子铁芯，定子铁芯包括定子轭部和定子齿部，定子齿部位于定子轭部的内周壁上，并沿周向排布；相邻定子齿之间设置有定子槽；定子齿部绕设有定子绕组，还包括：冷却管，冷却管包括第一侧管、第二侧管和端部冷却件，第一侧管轴向贯穿定子铁芯，且第一侧管设置于定子绕组的外周侧；第二侧管轴向贯穿定子铁芯，且第二侧管设置于定子绕组的内周侧；端部冷却件与第一侧管和第二侧管均连通，端部冷却件位于定子绕组的端部。该现有技术在冷却介质与发热源间存在一层冷却管影响导热效率，同时第一测管与第二测管的数量相同，而实际上定子绕组和定子铁芯的发热量不同，对绕组和铁芯一起冷却会导致整个定子冷却不均。


技术实现要素：

8.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的整个定子冷却不均的缺陷，从而提供一种能分别对绕组和铁芯冷却从而使整个定子均匀冷却的定子组件及电机。
9.为解决上述技术问题，本发明提供的一种定子组件，包括：定子铁芯，包括定子轭部及齿部，相邻的两个齿部之间形成齿槽，所述定子轭部内沿周向均匀分布有多个沿轴向方向延伸且贯穿所述定子轭部的冷却流道；定子绕组，包括设置在所述齿槽中的中部绕组以及位于所述中部绕组两端的出线端绕组和非出线端绕组；第一流入腔体，具有至少一个
第一冷却介质入口，所述第一流入腔体设置在所述定子轭部的第一端且与各个所述冷却流道连通；第一流出腔体，具有至少一个第一冷却介质出口，所述第一流出腔体设置在所述定子轭部的第二端且与各个所述冷却流道连通；第二流入腔体，具有至少一个第二冷却介质入口，所述第二流入腔体设置在所述齿槽的第一端且与各个所述齿槽连通；第二流出腔体，具有至少一个第二冷却介质出口，所述第二流出腔体设置在所述齿槽的第二端且与各个所述齿槽连通，所述出线端绕组和所述非出线端绕组其中之一设置在所述第二流入腔体中，所述出线端绕组和所述非出线端绕组其中另一设置在所述第二流出腔体中。
10.可选地，所述定子组件还包括密封结构，所述密封结构密封所述齿槽的槽口。
11.可选地，所述第一流入腔体和所述第二流入腔体位于所述定子铁芯的同一端，所述第一流出腔体和所述第二流出腔体位于所述定子铁芯的同一端。
12.可选地，所述第一流入腔体和所述第二流入腔体分隔开且均成型在第一壳体内。
13.可选地，所述第一壳体包括第一环形底面以及成型在所述第一环形底面的外边缘处的第一外环壁、成型在所述第一环形底面的内边缘处的第一内环壁以及位于所述第一外环壁和第一内环壁之间的第一中间环壁，所述第一环形底面、所述第一外环壁和所述第一中间环壁之间构成所述第一流入腔体，所述第一环形底面、所述第一内环壁和所述第一中间环壁之间构成所述第二流入腔体。
14.可选地，所述第一冷却介质入口位于所述第一外环壁上，所述第二冷却介质入口位于所述第一内环壁上，所述第一冷却介质入口连接有第一冷却介质流入管，所述第二冷却介质入口连接有第二冷却介质流入管，所述第二冷却介质流入管贯穿所述第一外环壁。
15.可选地，所述定子铁芯连接有温度传感器，所述第一冷却介质流入管和所述第二冷却介质流入管上分别设有调节阀、压力表和/或流量表，所述定子组件还包括控制器，所述控制器分别于与所述温度传感器、所述调节阀、所述压力表和/或所述流量表通信连接。
16.可选地，所述第一流出腔体和所述第二流出腔体分隔开且均成型在第二壳体内。
17.可选地，所述出线端绕组设置在所述第二流出腔体中，所述第二壳体包括第二环形底面以及成型在所述第二环形底面的外边缘处的第二外环壁、成型在所述第二环形底面的内边缘处的第二内环壁以及位于所述第二外环壁和第二内环壁之间的第二中间环壁，所述第二中间环壁与所述第二环形底面间隔开且通过第三环形底面与所述第二外环壁相连，所述第三环形底面与所述第二环形底面相互平行，所述第三环形底面、所述第二内环壁和所述第二外环壁之间构成所述第一流出腔体，所述第二壳体内除所述第一流出腔体外的空间为所述第二流出腔体。
18.可选地，所述第一冷却介质出口和所述第二冷却介质出口均位于所述第二外环壁上，所述第一冷却介质出口连接有第一冷却介质流出管，所述第二冷却介质出口连接有第二冷却介质流出管。
19.可选地，所述密封结构由密封胶形成，所述密封结构密封连接所述第一壳体、所述定子铁芯及所述第二壳体。
20.可选地，所述定子铁芯包括定子冲片及设置在所述定子冲片两端的定子挡板，所述定子冲片包括主体部以及设置在所述主体部内侧且沿周向均匀间隔分布的多个第一槽部，所述主体部内设有多个沿周向均匀间隔分布且贯穿所述主体部的冷却通道，所述定子挡板上设有与所述冷却通道一一对应的通孔和与所述第一槽部一一对应的第二槽部，所述
通孔和所述冷却通道构成所述冷却流道，所述第一槽部和所述第二槽部构成所述齿槽。
21.可选地，所述第一冷却介质入口、所述第二冷却介质入口、所述第一冷却介质出口和所述第二冷却介质出口均与冷却装置相连。
22.本发明还提供一种电机，包括所述的定子组件。
23.本发明技术方案，具有如下优点：
24.本发明提供的定子组件，一部分冷却介质经第一冷却介质入口流入第一流入腔体中，之后进入各个冷却流道内对定子铁芯内部进行热量置换使定子铁芯内部进行降温，之后流入第一流出腔体，经第一冷却介质出口流出；另一部分冷却介质经第二冷却介质入口流入第二流入腔体中，对出线端绕组或者是非出线端绕组进行降温，之后流经各个齿槽，对中部绕组和齿部进行降温，之后流入第二流出腔体，对非出线端绕组或出线端绕组降温后经第二冷却介质出口流出。能够对定子铁芯和定子绕组进行全方位冷却，并避免了对定子铁芯和定子绕组一起冷却会导致整个定子冷却不均的问题，解决了高速电机定子绕组温升过高、定子铁芯内部热量难以散出去的问题。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
26.图1为本发明的实施例1中提供的定子组件在一个剖面处的剖视图；
27.图2为本发明的实施例1中提供的定子组件在另一个剖面处的剖视图；
28.图3为图1所示的定子冲片的剖视图；
29.图4为图1所示的第一壳体的结构示意图；
30.图5为第一壳体在一个剖面处的剖视图；
31.图6为第一壳体在另一个剖面处的剖视图；
32.图7为图1所示的第二壳体的结构示意图；
33.图8为第二壳体在一个剖面处的剖视图；
34.图9为第二壳体在另一个剖面处的剖视图。
35.附图标记说明：
36.1、定子铁芯；101、定子冲片；1011、主体部；1012、第一槽部；1013、冷却通道；102、定子挡板；1021、通孔；2、定子绕组；201、中部绕组；202、出线端绕组；203、非出线端绕组；4、第一流入腔体；401、第一冷却介质入口；5、第一流出腔体；501、第一冷却介质出口；6、第二流入腔体；601、第二冷却介质入口；7、第二流出腔体；701、第二冷却介质出口；8、第一壳体；801、第一环形底面；802、第一外环壁；803、第一内环壁；804、第一中间环壁；9、第一冷却介质流入管；10、第二冷却介质流入管；11、第二壳体；1101、第二环形底面；1102、第二外环壁；1103、第二内环壁；1104、第二中间环壁；1105、第三环形底面；12、第一冷却介质流出管；13、第二冷却介质流出管。
具体实施方式
37.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
41.实施例1
42.现有技术公开了一种定子冷却结构，包括定子铁芯，定子铁芯包括定子轭部和定子齿部，定子齿部位于定子轭部的内周壁上，并沿周向排布；相邻定子齿之间设置有定子槽；定子齿部绕设有定子绕组，还包括：冷却管，冷却管包括第一侧管、第二侧管和端部冷却件，第一侧管轴向贯穿定子铁芯，且第一侧管设置于定子绕组的外周侧；第二侧管轴向贯穿定子铁芯，且第二侧管设置于定子绕组的内周侧；端部冷却件与第一侧管和第二侧管均连通，端部冷却件位于定子绕组的端部。该现有技术在冷却介质与发热源间存在一层冷却管影响导热效率，同时第一测管与第二测管的数量相同，而实际上定子绕组和定子铁芯的发热量不同，对绕组和铁芯一起冷却会导致整个定子冷却不均。
43.为此，本实施例提供一种定子组件，该定子组件能分别对绕组和铁芯冷却从而使整个定子均匀冷却。
44.在一个实施方式中，如图1至图9所示，定子组件包括定子铁芯1、定子绕组2、第一流入腔体4、第一流出腔体5、第二流入腔体6和第二流出腔体7。
45.其中，定子铁芯1包括定子轭部及齿部，相邻的两个齿部之间形成齿槽，定子轭部内沿周向均匀分布有多个沿轴向方向延伸且贯穿定子轭部的冷却流道；定子绕组2包括设置在齿槽中的中部绕组201以及位于中部绕组201两端的出线端绕组202和非出线端绕组203；第一流入腔体4具有至少一个第一冷却介质入口401，第一流入腔体4设置在定子轭部的第一端且与各个冷却流道连通；第一流出腔体5具有至少一个第一冷却介质出口501，第一流出腔体5设置在定子轭部的第二端且与各个冷却流道连通；第二流入腔体6具有至少一个第二冷却介质入口601，第二流入腔体6设置在齿槽的第一端且与各个齿槽连通；第二流出腔体7具有至少一个第二冷却介质出口701，第二流出腔体7设置在齿槽的第二端且与各个齿槽连通，出线端绕组202和非出线端绕组203其中之一设置在第二流入腔体6中，出线端绕组202和非出线端绕组203其中另一设置在第二流出腔体7中。
46.在本实施方式中，一部分冷却介质经第一冷却介质入口401流入第一流入腔体4中，之后进入各个冷却流道内对定子铁芯1内部进行热量置换使定子铁芯1内部进行降温，之后流入第一流出腔体5，经第一冷却介质出口501流出；另一部分冷却介质经第二冷却介质入口601流入第二流入腔体6中，对出线端绕组202或者是非出线端绕组203进行降温，之后流经各个齿槽，对中部绕组201和齿部进行降温，之后流入第二流出腔体7，对非出线端绕组203或出线端绕组202降温后经第二冷却介质出口701流出。能够对定子铁芯1和定子绕组2进行全方位冷却，并避免了对定子铁芯1和定子绕组2一起冷却会导致整个定子冷却不均的问题，解决了高速电机定子绕组2温升过高、定子铁芯1内部热量难以散出去的问题。
47.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，定子组件还包括密封结构，密封结构密封齿槽的槽口。在该实施方式中，冷却介质不会经齿槽流出与转子接触，该定子铁芯1及定子绕组2均处在一个全封闭的冷却环境中，解决了普通油冷方式接触到高速旋转的转自导致的油损耗的问题。
48.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，第一流入腔体4和第二流入腔体6位于定子铁芯1的同一端，第一流出腔体5和第二流出腔体7位于定子铁芯1的同一端。在该实施方式中，通过使第一流入腔体4和第二流入腔体6设置在定子铁芯1的同一端，将第一流出腔体5和第二流出腔体7设置在定子铁芯1的同一端，便于第一流入腔体4和第二流入腔体6与冷却装置相连，以及从同一端回收从第一流出腔体5和第二流出腔体7流出的冷却介质。当然，在一个可替换的实施方式中，可以使第一流入腔体4和第二流入腔体6分别位于定子铁芯1的两端，相应的，第一流出腔体5和第二流出腔体7也分别位于定子铁芯1的两端。
49.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，第一流入腔体4和第二流入腔体6分隔开且均成型在第一壳体8内。在该实施方式中，通过在第一壳体8内同时成型第一流入腔体4和第二流入腔体6，结构简单，将第一壳体8固定在定子铁芯1的一端后，即可使第一流入腔体4与冷却流道连通，定子绕组2的非出线端绕组203或者是出线端绕组202位于第二流入腔体6内，第二流入腔体6既能对定子绕组2进行限位，流入第二流入腔体6的冷却介质还能对非出线端绕组203或者是出线端绕组202进行冷却降温。
50.具体在一个实施方式中，如图4至图6所示，第一壳体8包括第一环形底面801以及成型在第一环形底面801的外边缘处的第一外环壁802、成型在第一环形底面801的内边缘处的第一内环壁803以及位于第一外环壁802和第一内环壁803之间的第一中间环壁804，第一环形底面801、第一外环壁802和第一中间环壁804之间构成第一流入腔体4，第一环形底面801、第一内环壁803和第一中间环壁804之间构成第二流入腔体6。在其他可替换的实施方式中，第一壳体8的形状可以是其他形状。
51.图1和图2中示出了非出线端绕组203位于第二流入腔体6中，对定子绕组2冷却的顺序为非出线端绕组203－中间绕组－出线端绕组202，实际上也可以将出线端绕组202设置在第二流入腔体6中，此时对定子绕组2的冷却顺序为出线端绕组202－中间绕组－非出线端绕组203。当将出线端绕组202设置在第二流入腔体6中时，需要在第二流入腔体6上开设出线口。
52.需要说明的是，第一中间环壁804的直径小于等于冷却流道所在圆环的内环直径，且大于齿槽的槽底所在圆的直径，第一内环壁803的直径小于等于定子铁芯1的内径，第一外环壁802的直径大于等于冷却流道所在圆环的外环直径且小于等于定子铁芯1的外径。在
一个优选的实施方式中，第一外环壁802的直径等于冷却流道所在圆环的外环直径，第一中间环壁804的直径等于冷却流道所在圆环的内环直径，第一内环壁803的直径等于定子铁芯1的内径。
53.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，第一冷却介质入口401位于第一外环壁802上，第二冷却介质入口601位于第一内环壁803上，第一冷却介质入口401连接有第一冷却介质流入管9，第二冷却介质入口601连接有第二冷却介质流入管10，第二冷却介质流入管10贯穿第一外环壁802。在该实施方式中，冷却介质均从侧部流入第一介质流入腔和第二介质流入腔中，便于第一冷却介质流入管9和第二冷却介质流入管10的连接，且第一冷却介质流入管9和第二冷却介质流入管10不会与电机的其他部件发生干涉。在一个可替换的实施方式中，也可以将第一冷却介质入口401和第二冷却介质入口601分别设置在第一环形底面801上，在该实施方式中，第二冷却介质流入管10无需管贯穿第一外环壁802。
54.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，定子铁芯1连接有温度传感器，第一冷却介质流入管9和第二冷却介质流入管10上分别设有调节阀、压力表和/或流量表，定子组件还包括控制器，控制器分别于与温度传感器、调节阀、压力表和/或流量表通信连接。在该实施方式中，通过设置温度传感器，可以实时检测定子铁芯1的温度，并可根据温度传感器检测到的温度来调节第一冷却介质流入管9中冷却介质的流量和/或压力、第二冷却介质流入管10中冷却介质的流量和/或压力，从而将定子铁芯1控制在一个合理的温度范围内。
55.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，第一流出腔体5和第二流出腔体7分隔开且均成型在第二壳体11内。在该实施方式中，通过在第二壳体11内同时成型第一流出腔体5和第二流出腔体7，结构简单，将第二壳体11固定在定子铁芯1的一端后，即可使第一流出腔体5与冷却流道连通，定子绕组2的非出线端绕组203或者是出线端绕组202位于第二流出腔体7内，第二流出腔体7既能对定子绕组2进行限位，流入第二流出腔体7的冷却介质还能对非出线端绕组203或者是出线端绕组202进行冷却降温。
56.具体在一个实施方式中，出线端绕组202设置在第二流出腔体7中，如图7至图9所示，第二壳体11包括第二环形底面1101以及成型在第二环形底面1101的外边缘处的第二外环壁1102、成型在第二环形底面1101的内边缘处的第二内环壁1103以及位于第二外环壁1102和第二内环壁1103之间的第二中间环壁1104，第二中间环壁1104与第二环形底面1101间隔开且通过第三环形底面1105与第二外环壁1102相连，第三环形底面1105与第二环形底面1101相互平行，第三环形底面1105、第二内环壁1103和第二外环壁1102之间构成第一流出腔体5，第二壳体11内除第一流出腔体5外的空间为第二流出腔体7。在该实施方式中，第二流出腔体7的形状更便于出线端绕组202的固定及出线。在一个可替换的实施方式中，第二壳体11的形状可与第一壳体8的形状相同。
57.需要说明的是，第二中间环壁1104的直径小于等于冷却流道所在圆环的内环直径，且大于齿槽的槽底所在圆的直径，第二内环壁1103的直径小于等于定子铁芯1的内径，第二外环壁1102的直径大于等于冷却流道所在圆环的外环直径且小于等于定子铁芯1的外径。在一个优选的实施方式中，第二外环壁1102的直径等于冷却流道所在圆环的外环直径，第二中间环壁1104的直径等于冷却流道所在圆环的内环直径，第二内环壁1103的直径等于定子铁芯1的内径。
58.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，第一冷却介质出口501和第二冷却介质出口701均位于第二外环壁1102上，第一冷却介质出口501连接有第一冷却介质流出管12，第二冷却介质出口701连接有第二冷却介质流出管13。在该实施方式中，冷却介质均从第一介质流出腔和第二介质流出腔的侧部流出，便于第一冷却介质流出管12和第二冷却介质流出管13的连接，且第一冷却介质流出管12和第二冷却介质流出管13不会与电机的其他部件发生干涉。在一个可替换的实施方式中，也可以将第二冷却介质出口701设置在第二环形底面1101上。
59.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，密封结构由密封胶形成，密封结构密封连接第一壳体8、定子铁芯1及第二壳体11。具体地，将定子绕组2装配在定子铁芯1中后，将第一壳体8和第二壳体11分别安装在定子铁芯1的两端，之后用密封胶进行密封处理，可将组装好的结构浸在密封胶中，密封胶形成的密封结构如图所示，密封结构密封在第一壳体8与铁芯端面之间的缝隙、第二壳体11与铁芯端面之间的缝隙、齿槽的槽口、以及第一壳体8和第二壳体11外。密封结构既起到密封作用，又起到连接作用。
60.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，定子铁芯1包括定子冲片101及设置在定子冲片101两端的定子挡板102，如图3所示，定子冲片101包括主体部1011以及设置在主体部1011内侧且沿周向均匀间隔分布的多个第一槽部1012，主体部1011内设有多个沿周向均匀间隔分布且贯穿主体部1011的冷却通道1013，定子挡板102上设有与冷却通道1013一一对应的通孔1021和与第一槽部1012一一对应的第二槽部，通孔1021和冷却通道1013构成冷却流道，第一槽部1012和第二槽部构成齿槽。在该实施方式中，具体在制作定子铁芯1时，加工好定子冲片101和定子挡板102后，将定子冲片101和定子挡板102叠压在一起形成定子铁芯1，通孔1021和冷却通道1013构成冷却流道，第一槽部1012和第二槽部构成齿槽，再将定子铁芯1进行浸漆处理，使定子冲片101与定子挡板102之间的间隙被漆浸满，使冷却流道形成密封流道。
61.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，第一冷却介质入口401、第二冷却介质入口601、第一冷却介质出口501和第二冷却介质出口701均与冷却装置相连。具体地，第一冷却介质入口401和第二冷却介质入口601分别与冷却装置的介质流出口相连，第一冷却介质出口501和第二冷却介质出口701分别于冷却介质的介质流入口相连，换热完成后的冷却介质从介质流入口流回冷去装置，经冷却装置再次冷却后从介质流出口流出，可以继续对定子铁芯1、定子绕组2进行冷却，因此可以对冷却介质循环使用，降低了对环境的污染。
62.需要说明的是，图1中仅示出了设置一个第一冷却介质入口401、一个第一冷却介质出口501、一个第二冷却介质入口601和一个第二冷却介质出口701，但实际上第一冷却介质入口401、第一冷却介质出口501、第二冷却介质入口601和第二冷却介质出口701的数量可分别是两个及以上，可根据实际需要进行设置，第一冷却介质入口401、第一冷却介质出口501、第二冷却介质入口601和第二冷却介质出口701的位置也可根据电机的需要进行调整。
63.实施例2
64.本实施例提供一种电机，包括上述实施例中提供的定子组件以及转子组件。
65.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对
于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。