[发明专利]高效水冷电机定子

说明书

本发明公开了一种高效水冷电机定子，包括定子铁芯，还包括与定子铁心同轴布置的集水总管，定子铁心的内表面上且沿圆周方向均匀开设有n个安装槽，每个安装槽沿轴向方向贯穿定子铁心；每个安装槽内安装有一个定子绕组和一个槽内水冷单元，定子绕组位于安装槽顶部，槽内水冷单元位于安装槽底部，每个槽内水冷单元与集水总管相连形成冷却循环水路。采用水冷式散热方式，槽内水冷单元直接布置于定子铁心的安装槽槽底，缩短了电机定子热源的导热路径，尤其是大大降低了定子绕组与冷却水之间的传热热阻，使定子水冷系统的散热效率得到了明显提高。

技术领域

本发明属于电机技术领域，具体涉及一种高效水冷电机定子。

背景技术

电机定子的常见冷却方式包括空冷、油冷和水冷三类，其中水冷相对空冷的散热效率更高，同时工程实现难度明显低于油冷，因此在高性能电机领域得到了较为广泛的应用。传统电机定子水冷系统一般布置在铁芯外的机座水套内，冷却水距离定子绕组等主要热源距离较远，热传导路径较长，散热效率偏低。而为提升功率密度等性能指标，新型高性能电机势必采用较高的磁负荷与电负荷，电机定子的损耗密度与热负荷也随之升高。尤其是定子绕组发热量大而且集中，传统水套冷却方式难以快速导出定子绕组所产生的热量，这会导致定子绕组温度过高，不仅会影响电机运行性能，严重时甚至会破坏电机绝缘系统，大大缩短电机的使用寿命。

仅从定子换热角度考虑，冷却水距离定子绕组等热源越近则冷却效果越好。但定子水冷管路一般由导热导电性均较好的金属材料制成，水冷管路若安装在定子内部，水管自身构成的导体回路就纳入了定子主磁场范围，若设计不当，主磁场会在水管内部感应出较大的涡流电流，这不仅影响定子本身电磁性能，同时也会在水管上产生明显的附加损耗。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种能满足电磁功能的同时能提高散热效率高效水冷电机定子。

为实现上述目的，本发明所设计的高效水冷电机定子，包括定子铁芯，还包括与定子铁心同轴布置的集水总管，定子铁心的内表面上且沿圆周方向均匀开设有n个安装槽，每个安装槽沿轴向方向贯穿定子铁心；每个安装槽内安装有一个定子绕组和一个槽内水冷单元，定子绕组位于安装槽顶部，槽内水冷单元位于安装槽底部，每个槽内水冷单元与集水总管相连形成冷却循环水路。

进一步地，每个所述槽内水冷单元包含两根平行布置的水管，两个水管的端部通过弯头连通，槽内水冷单元的出水口通过弯管与集水总管的回水管相连，槽内水冷单元的进水口通过弯管与集水总管的进水管相连。

进一步地，每个所述槽内水冷单元包含两根平行布置的水管，两个水管的端部通过弯头连通，若干槽内水冷单元串联成为一组，每组分别有一个进水口和一个出水口，进水口通过弯管与集水总管的进水管相连，出水口通过弯管与集水总管的回水管相连。

进一步地，每个所述槽内水冷单元的外部均设置有绝缘层。

进一步地，所述水管截面的形状和尺寸与安装槽底部形状相匹配。

进一步地，每组内串联槽内水冷单元的个数根据定子冷却水总流量与流速来确定。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明采用水冷式散热方式，槽内水冷单元直接布置于定子铁心的安装槽槽底，缩短了电机定子热源的导热路径，尤其是大大降低了定子绕组与冷却水之间的传热热阻，使定子水冷系统的散热效率得到了明显提高；

2)槽内水冷单元的管路采用低附加损耗设计，在为定子绕组提供高效散热的同时，水冷管路本身不引入明显的附加损耗，进一步提高了该类高效水冷电机定子的散热性能与实用性。

3)定子铁心内部直接集成水冷管路，槽内水冷单元安装于定子铁心安装槽槽底，槽内水冷单元、集水总管等与定子其他结构不存在干涉，所需安装空间较小，集成化程度高，便于加工制造。

附图说明