一种盘式电机定子冷却结构制造技术

一种盘式电机定子冷却结构，由电机定子绕组(8)和机壳(1)组成。机壳(1)为空心圆柱状，平行于电机转轴(15)。机壳(1)的内壁(2)沿周向开有沟槽，此沟槽为端部绕组嵌线槽(3)。定子绕组分为和嵌线槽槽数相同的若干导线组(17)，每个导线组(17)包含一匝或几匝绕组；各导线组分别嵌入机壳内壁(2)上的嵌线槽(3)中并固定。或者，在电机机壳(1)内套装一个圆环柱形状的冷却结构，所述冷却结构的外表面与电机机壳内壁(2)配合，与电机机壳内壁(2)固定在一起。所述冷却结构的内壁沿周向开有沟槽，此沟槽为端部绕组嵌线槽(3)；定子绕组平均分为与嵌线槽(3)的槽数相同的若干导线组(17)，放入到嵌线槽(3)中并固定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种盘式电机，特别是涉及一种盘式无铁心电机定子冷却结构。
技术介绍
盘式电机体积小，重量轻，轴向尺寸短，功率密度高。盘式无铁心永磁电机主要由定子、转子、转轴和机壳构成，其中，定子和转子均为扁平状环形盘式结构，分别称为定子绕组盘和转子磁钢盘，简称定子盘和转子盘。定子盘通常由铜导线组成的线圈按一定方式排列，再由环氧树脂等材料浇铸成型。转子盘通常由不同充磁方向的永磁体依次排列在转子轭上形成。定子盘和转子盘依次安装在电机轴线上，定子盘和转子盘所在的平面与电机轴向垂直。电机运行时，定子绕组中有电流通过，产生损耗，定子绕组发热。随着近年来盘式电机技术的不断发展和应用范围日益广泛，对盘式电机的性能要求越来越高。电机的温升是电机性能的一个重要指标，而电机的散热能力又是电机温升的决定性因素。目前，盘式电机主要采用风冷或外部水冷的冷却方式进行散热。以最常见的双转子单定子结构的盘式无铁心电机为例，由于盘式电机的结构特点，定子绕组盘位于两个转子磁钢盘之间，定子盘和转子盘之间的气隙很小，定子绕组产生的热量分布在以转轴为中心的径向圆环状空间内。由于热量分布在轴向方向的尺寸很短，因此给定子绕组的散热造成了较大的困难。而传统的风冷或外部水冷的冷却方式，由于冷却介质无法与定子绕组充分接触，从而散热能力非常有限。现有的盘式电机基本结构如图1所示，其中定子绕组外端部与电机机壳的接触面积非常有限，在电机长时间运行或大功率运行时，散热能力通常无法满足要求。专利CN201956765U提出了一种沿定子圆周在定子线圈之间设置S形导流管的盘式电机，散热导流管包括S形散热段、进液端和出液端，S型散热段包括散热直线段和连接散热直线段的散热连接段，散热直线段与定子线圈沿定子径向布置的线圈直线段相适应，散热连接段与定子线圈连接线圈直线段的线圈连接段相适应，线圈直线段线束的导线围绕在散热直线段外表面上，线圈连接段线束的导线围绕在散热连接段外表面上，进液端和出液端设置在盘状定子圆周侧面上。这种结构的不足是需要外加导流管结构才能实现，一方面可能导致空间增加，另一方面结构较复杂。专利CN102611223A提供了一种轴向磁通永磁风力发电机的水冷结构，在定子铁芯的盘体内设置冷却夹层，冷却夹层表面设置有进水口和出水口，冷却夹层内部设置有与进水口和出水口相连接的冷却流道；冷却流道沿电机径向方向呈双螺旋结构，并在定子铁心盘体内靠近转轴处通过弯管连接。这种结构的不足是在定子铁芯的盘体内设置冷却夹层，只能适用于有铁芯的盘式电机，且只能冷却绕组的径向直线部分，无法冷却绕组端部，而绕组端部又是一个高发热的区域，在散热时需要考虑到。专利CN203537176U提出了一种高性能紧凑型盘式电机水冷结构，圆环形的定子铁芯表面沿径向均匀分布有若干凹槽，相邻两个凹槽之间为凸起的定子铁芯齿部，每个定子铁芯齿部均安装有定子绕组线圈，定子铁芯的凹槽内设置有S型冷却水管，S型冷却水管与定子绕组线圈贴合。这种冷却方式的不足是结构较复杂，需要为冷却管留出空间，降低了绕组空间的利用率，且冷却水管呈S型，因此会有二分之一的绕组端部不能与冷却水管直接接触，散热不均匀。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中盘式电机定子绕组冷却性能差，散热能力不足或需要外加散热结构的缺点，提出一种盘式电机定子冷却结构。本专利技术可增大定子绕组端部的散热面积，提高散热能力。本专利技术在盘式电机的机壳内壁上沿周向开有若干沟槽。定子绕组的外端部绕组部分平均分为与沟槽数量相同的导线组。各导线组分别嵌入电机机壳内壁上的沟槽中并固定，使得端部绕组与机壳充分接触，通过分散的外端部绕组，将集中在较小面积上的定子绕组产生的热量分散到电机机壳上，增大绕组与机壳的接触面积，从而增大散热面积。再结合外部冷却如水冷、风冷等方式将定子绕组分散在机壳上的热量散发出去。本专利技术有效解决了现有盘式电机定子绕组散热性能差的问题，且不需要外加结构。同时机壳内壁的沟槽也可以实现端部绕组的快速整形。本专利技术所采用的技术方案是：本专利技术一种盘式电机定子冷却结构，主要由电机定子绕组和机壳组成。所述的机壳为空心圆柱状，平行于转轴，选用非导磁材料制成。机壳的内壁沿周向开有沟槽，此沟槽为端部绕组嵌线槽，两个嵌线槽之间的部分定义为嵌线槽凸部。嵌线槽的尺寸和数量由电机的尺寸以及定子绕组的厚度和匝数确定。嵌线槽的尺寸大小以可放置一匝或几匝绕组为宜，目的是增加端部绕组的散热面积，将定子绕组的热量传递到整个电机机壳上，再通过其他冷却方式将机壳上的热量带走。例如可通过在嵌线槽外侧的机壳中设置冷却水道的方式，将传递到机壳上的热量带走，也可以采用外部风冷的方法进行散热。这种冷却结构的好处是不需要外加其他部件，就可以增大电机定子绕组的导热散热面积，增强冷却效果。基于盘式电机的基本结构，定子和转子均为扁平盘式结构，称为定子盘和转子盘，在组成盘式电机定子的绕组中，位于定子盘径向中间部分的大多数绕组位于垂直于轴向的同一平面上，这部分绕组定义为定子中心绕组，定子中心绕组最大半径以外至电机机壳以内的部分绕组定义为定子外端部绕组，定子中心绕组最小半径以内的部分绕组定义为定子内端部绕组。以双层定子绕组为例，定子绕组分为和嵌线槽槽数相同的若干导线组，每个导线组包含一匝或几匝绕组。各导线组分别嵌入机壳内壁上的嵌线槽中并固定。若电机转轴沿水平方向放置，将嵌线槽以定子盘中心面为分界面分为左嵌线槽组和右嵌线槽组，双层绕组分为左层绕组和右层绕组。在绕制绕组的过程中，当左层绕组中位于最右的导线组绕制到达外端部时，将此导线组放进左嵌线槽组中位于最右侧的一个嵌线槽中，左层绕组中位于次右的导线组绕制到达外端部时，将此导线组放入左嵌线槽组的右边第二个嵌线槽中，随着绕组不断绕制，外端部绕组的一组一组导线组分别被放入从右到左的若干个嵌线槽中。右层绕组以同样的方式将右层绕组外端部绕组中的若干导线组从左到右放入到右嵌线槽组中的嵌线槽中。进一步地，这种盘式电机定子冷却结构同时也是一种端部绕组的快速整形结构。嵌线槽可以起到作为端部绕组整形模具的作用，使得外端部绕组均匀整齐地排列在同一个圆柱面上。绕好的定子绕组外端部均匀地分散排列在机壳内壁的嵌线槽中，用具有良好导热性能的绝缘材料将嵌线槽内的绕组与嵌线槽内壁固定，防止绕组在电机运行时从嵌线槽内脱落。进一步地，为了保证绕组在向左右两端扩展时，分散的各导线组应尽量贴近机壳散热结构，并保证端部绕组的平整性。进一步地，定子外端部绕组从中心绕组向各个嵌线槽分布时，从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盘式电机定子冷却结构，由电机定子绕组(8)和机壳(1)组成，其特征在于，所述的机壳(1)为空心圆柱状，平行于电机转轴(15)；机壳(1)的内壁(2)沿周向开有沟槽，此沟槽为端部绕组嵌线槽(3)；定子绕组分为和嵌线槽槽数相同的若干导线组(17)，每个导线组(17)包含一匝或几匝绕组；各导线组分别嵌入机壳内壁(2)上的嵌线槽(3)中并固定。

【技术特征摘要】
1.一种盘式电机定子冷却结构，由电机定子绕组(8)和机壳(1)组成，其特征在于，
所述的机壳(1)为空心圆柱状，平行于电机转轴(15)；机壳(1)的内壁(2)沿周向开
有沟槽，此沟槽为端部绕组嵌线槽(3)；定子绕组分为和嵌线槽槽数相同的若干导线组
(17)，每个导线组(17)包含一匝或几匝绕组；各导线组分别嵌入机壳内壁(2)上的嵌
线槽(3)中并固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：王又珑，陈晨，温旭辉，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11