[发明专利]一种永磁同步电机定子散热结构及其设计方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机定子散热结构，包括定子和壳体，所述定子外表面加工一螺旋水槽；所述壳体内表面光滑，定子外表面和壳体内表面进行过盈配合形成内部封闭水道。本发明提供的永磁同步电机定子散热结构及设计方法，该结构的壳体无水道，可有效降低壳体设计的复杂程度、外形尺寸和加工成本；此外冷却液可以与定子直接接触，增加了冷却液与定子的换热效率，改善电机的温升特性，能够进一步提升壳体过盈下的受力均匀，提升壳体的可靠性。

技术领域

本发明涉及电机散热领域，特别涉及一种永磁同步电机定子散热结构及其设计方法。

背景技术

目前新能源汽车电机散热方案主要是在壳体内部设计散热水道，运行过程中，水道里通入冷却液对电机进行散热。现有方案存在以下几个问题：

(1)由于需包含水道结构，因此壳体尺寸较大，成本高，加工复杂；

(2)定子热量首先通过壳体再传递到冷却液，热传递效率不高，定子冷却不理想；

(3)极寒条件下，壳体受定子挤压，由于内部水道结构，会存在应力集中，易涨裂。

发明内容

本发明目的是：提供一种永磁同步电机定子散热结构及其设计方法，在定子表面重新设计了水道结构，降低了壳体结构的设计复杂性，便于加工，成本降低，大大提高了定子与壳体的使用寿命。

本发明的技术方案是：

一种永磁同步电机定子散热结构，包括定子和壳体，所述定子外表面加工一螺旋水槽；所述壳体内表面光滑，定子外表面和壳体内表面进行过盈配合形成内部封闭水道。

一种永磁同步电机定子散热结构的设计方法，包括：

S1，计算参数的设置：设定相应的计算参数，通过此步骤建立壳体径向的变形量ε₁与接触压强P之间的关系；设定定子与壳体接触面间的单边过盈量为ε，壳体径向的变形量为ε₁，定子径向的变形量为ε₂，定子与壳体配合的接触压强为P；

S2，计算壳体径向的变形量ε₁：此步骤是建立定子径向变形量ε₂与接触压强P之间的关系，其计算公式如下：

其中：E₁为壳体的弹性模量、μ₁为壳体的泊松比、R₁为壳体外圆半径、R为定子的外圆半径、P为壳体与定子的接触压强；

S3，计算定子径向的变形量ε₂，其计算公式如下：

其中：E₂为定子的弹性模量、μ₂为定子的泊松比、R₂为定子内圆半径、R为定子的外圆半径、P为壳体与定子的接触压强；

S4，将壳体与定子联合计算，通过联立方程组，约去未知参数ε₁、ε₂，将接触压强P用已知的设计参数来表示；

联立壳体径向的变形量ε₁、定子径向的变形量ε₂、定子与壳体配合的单边过盈量ε，其计算公式为：

ε＝ε₁+ε₂；

计算定子与壳体的接触压强P，计算公式如下：