[发明专利]一种内冷式定子及电机驱动系统

权利要求书

1.一种内冷式定子及电机驱动系统，包括传动部Ⅰ，电磁部Ⅱ和热控部Ⅲ；

其中传动部Ⅰ是一个机械系统，与电磁部相连实现机械力矩的传递或放大，有利于提高电机的扭矩密度；

其中电磁部Ⅱ包括电机转子、定子和控制器，其特征在于它们具有双重功能；首先，定子包含铁芯和绕组，与控制器和转子配合能将电能转化为机械能；同时，定子控制器都是气密性的，内部只与热控部相通，冷却介质能且只能通过管道从热控部进入定子和控制器内部，它能直接对铁芯、线圈和功率器件进行冷却，然后从中流出回到热控部完成循环；它实质上即是定子， 同时又是一个制冷系统的吸热器，对电磁部进行冷却；

其中热控部Ⅲ是控制电磁部运行温度的冷却系统，包括增压器、放热器、减压器和吸热器，吸热器包括电磁部的定子和控制器。

2.如权利要求1所述一种内冷式定子及电机驱动系统，所述电磁部包括转子1、定子2和驱动控制器3；其特征在于：定子由铁芯201和绕组202组成，特别是铁芯是由环形齿铁芯2011和轭铁芯2012组成，环形齿铁芯的环内一面是逐齿相连的，而槽口2013是向外的，使得绕组从槽口往内装配非常容易；齿铁芯2011有等宽齿和等宽槽两种形式，附图2是显示了等宽槽的齿铁芯配置扁线绕组的实例的定转子截面图；绕组装配之后装配轭铁芯使槽口封闭；定子两端与定子端盖203和204也是密封连接的，定子铁芯有轴向贯通的槽孔2013，将定子两边端盖型腔连通；定子端盖呈环槽形，与铁芯201端部密封连接后构成两个相通的环形密闭腔室2031和2041并将绕组端部2021包容在内；定子端盖有通道301同控制器3相通，使冷却介质容易进入其中对功率器件302进行冷却；定子端盖还设有供冷却介质进出的通道和连接件2032R和2042L，一个连接件2032R与减压器6相连，另一个连接件2042L与增压器4相连，由于铁芯槽口是封闭的，两端也是封闭的，因此整个定子是一个密封体，不仅能作为电枢产生旋转磁场，而且还作为热控部的一个部件吸收铁芯绕组的发热，控制定子温升。

3.如权利要求1所述一种内冷式定子及电机驱动系统，其特征在于所述热控部是一个制冷系统，包括压缩机4即增压器，冷凝器5即放热器，节流器6即减压器和蒸发器即定子2和控制器3，它们用管道连通成循环制冷系统；压缩机4进气端与电机定子2及控制器3内部相通，出口端同冷凝器5相连，冷凝器又连接到节流器6；压缩机从定子吸入低温气态工质进行压缩，输出高温高压气态工质给冷凝器，工质在冷凝器放出热量冷凝成液态，冷凝器出口同节流器相连，冷凝后的液态高压工质经过节流器降压进入蒸发器即定子内部，工质在蒸发器即定子内部减压蒸发变为蒸汽，蒸汽直接同线圈和铁芯接触，迅速消耗线圈和铁芯产生的热能即气化吸热；工质汽化所需热能很大，使定子温度无法升高；根据国家制冷行业能效标准，得到几倍的能效比是不困难的。

4.如权利要求1所述一种内冷式定子及电机驱动系统，其特征在于所述所述热控部也可以简化为循环液冷系统，可使用包括水、油、液化汽或其他液体为工质，这时增压器具体所指是一个泵，液相工质由泵驱动循环；回路中，电机定子经由通道连接件2032R和2042L接入外部冷源，由外部提供液态的冷媒给线圈和铁芯降温，适用于外部系统统一对电机、电控及电池系统和车内的其它环境温度进行调控。

5.如权利要求1所述一种内冷式定子及电机驱动系统，其特征在于进一步所述压缩机是同电磁部组合在一起的，这样几部分可共用机壳，压缩机可用独立电机驱动，也可由主电机转轴101耦合传动，节流器6和用于工质循环的通道直接在端盖和定子中加工形成，还可省却压缩机和节流器与定子连接的管道，系统更加紧凑，如图4。

6.如权利要求1所述一种内冷式定子及电机驱动系统，其特征在于还可以采用蒸发式冷却方式降温，使用纯净水为工质，环保且不导电，转子自带压缩风机，风机使定子内产生负压，使水汽化，并抽取吸热后的水蒸汽，压入冷凝水箱；使冷凝水箱的压力略高于大气压，因为压差，水以喷射方式进入到定子内部雾化后吸热汽化，使定子温度不高于负压条件的汽化温度，比如80℃左右；热负荷太重时高温水蒸汽也可排向环境，这取决于冷凝器的工况；因为每千克水汽化可吸收4200kJ的热能，若100kw电机发热为4.2kW，冷凝器通风散热良好则无需排空，比如汽车高速行驶；因为1kg水可持续汽化17分钟，10kg水便可维持100kw电动机安全运行3小时以上，因此，若冷水取用方便也可不使用冷凝器。