[发明专利]一种电机定子绕组的复合灌封冷却结构

说明书

本发明涉及一种电机定子绕组的复合灌封冷却结构，包括机壳、定子铁芯、缠绕在定子铁芯上的绕组、热管和绝缘导热灌封胶。定子铁芯固定在机壳内壁，机壳内部具有冷却水道，冷却水道在轴向方向覆盖定子铁芯和绕组端部，在绕组端部与机壳之间的空心圆柱体区域放置热管，热管的吸热端与绕组端部外圈紧密接触，冷却端与机壳内壁紧贴，并采用绝缘导热的灌封胶将从电机绕组端部至机壳内壁的空心圆柱体区域灌封。本发明利用热管的超高导热性能，结合灌封胶和机壳冷却水道的设置，实现近似绕组端部被机壳水道直接冷却的效果。本发明能显著地改善电机绕组散热，提升电机功率密度，且工艺简单，方便对现有电机进行改造。

技术领域

本发明涉及一种电机定子绕组的复合灌封冷却结构，属于一种冷却装置。

背景技术

随着国家对电动汽车用驱动电机的功率密度和效率指标要求逐年提升，提高电机功率密度和效率是科研院校和企业的重要研究方向。电机绕组温升影响了电机长时运行功率和铜损，改善电机绕组散热是提升电机长时运行功率和效率的有效手段之一。

电机绕组的端部灌封是一种常见的改善绕组温度的成熟工艺。其在不改变电机现有结构的前提下，能方便快捷地改造电机，改善绕组散热，提高长时运行功率。然而常用的绕组灌封胶导热率在2W/(m·K)以内，因此即使电机绕组灌封后，绕组端部灌封部分的热阻依然很显著，电机绕组温升降低程度有限。

针对这种情况，利用热管具有超高导热率(约5000W/(m·K))的优良特性，本发明公开一种电机定子绕组的复合灌封冷却结构，在不改变现有电机结构的基础上，通过扁平热管和灌封胶的结合，配合机壳的冷却水道，形成一种复合的绕组端部灌封，达到大幅降低绕组端部灌封部分的热阻，实现绕组端部近似直接被机壳冷却的效果，降低绕组温升，提升电机功率密度和效率。

专利CN01108064.7公开了一种常规的定子灌封工艺，采用环氧树脂材料，将定子绕组两端和位于定子内圆的灌封层与机壳密封成一个整体。虽然灌封后能改善电机绕组温升，然而常用的环氧树脂材料热导率为2W/(m·K)以内，绕组温升改善幅度有限。

专利CN201611156165.3公开了一种基于3D相变热管的定子组件，该组件将热管的蒸发段与绕组端部绑接在一起，热管冷凝段安装在带翅片组的机壳装配通道中。该专利利用了热管超高导热率的特性，将绕组端部热量传递至机壳。然而除去绕组与热管之间必须的绝缘材料外，绕组与热管之间难以避免存在接触间隙，而空气的热导率极低，约0.026W/(m·K)。分析可知，若绕组与热管之间存在1mm的接触间隙，相当绕组与热管之间存在76.9mm的热导率为2W/(m·K)的绝缘导热灌封材料。因此可知单纯的使用热管不一定能达到常规灌封的效果。

发明内容

本发明的目的是：克服现有绕组灌封对电机绕组散热改善程度有限的不足，提供一种电机定子绕组的复合灌封冷却结构，近似实现电机绕组端部直接被机壳水套的冷却效果，进一步提升电机长时运行功率和效率。

本发明利用热管导热率(约5000W/(m·K))远远高于绝缘导热灌封胶(2W/(m·K)以内)的优良特性，结合内部具有在轴向方向覆盖电机定子铁芯和端部的冷却水道的机壳，实现定子绕组的强化散热，改善定子绕组温升，达到提高功率密度和效率的目的。

为达上述目的，本发明的技术方案为：

一种电机定子绕组的复合灌封冷却结构，由机壳、定子铁芯、绕组、热管、绝缘导热灌封胶组合。

电机定子铁芯固定在机壳内壁，机壳内具有冷却水道，冷却水道在轴向方向覆盖电机定子铁芯和绕组端部。分别在电机引出线侧和非引出线侧的绕组端部与机壳内壁所形成的空心圆柱体区域各放置1～Q个热管，Q为电机槽数。所述热管的吸热端与绕组端部外圈紧密接触，热管的冷却端与机壳内壁接触，接触部位的机壳内部有冷却水道，采用绝缘导热灌封胶将从电机绕组端部至机壳内壁之间的空心圆柱体区域灌封，形成复合灌封冷却结构。