[發明專利]一種定子槽內水冷結構及其制作方法

在審

• 申請號: 202011612059.8
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112737167A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 黃允凱;儲成龍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02K1/20
• 分類號: H02K1/20;H02K1/16;H02K15/02
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 饒富春

本發明涉及電機設計領域，具體的是一種定子槽內水冷結構及其制作方法，電機定子槽內繞組的間隙中設有水溶性材料制作的管道，定子槽內空隙、槽口空間以及兩側端部繞組均被灌封，端部灌封區域設有冷卻介質進、出口，水溶性材料可在整體灌封完畢后通水進行溶解，形成所需的水冷管道。通過灌封膠和水溶性材料在定子槽內形成水道，定子槽內以及兩側端部繞組被灌封膠完全包裹。待灌封膠固化完成后，通水將水溶性材料充分溶解。由于其水道設置在槽內空間，且利用灌封膠將端部繞組和槽內實現完全密封。本發明提出的水冷結構和制作方法不會增大電機的外部尺寸，同時具有優良的冷卻效果。所以，電機的電磁負荷、轉矩密度和功率密度可以得到進一步的提高。

技術領域

本發明涉及電機設計領域，具體的是一種定子槽內水冷結構及其制作方法。

背景技術

近年來，多電飛機、電動汽車等領域的快速發展對其所用電機的功率密度和安全運行提出了更高的要求。與常規電機相比，高功率密度電機的電磁負荷較高，散熱面積小，單位體積的損耗很大。所以，需要設計合理的冷卻系統以保證電機的高效安全運行。良好的冷卻系統可以保證電機在運行時的繞組、鐵心和磁鋼等關鍵部件的溫升合理，并保證電機的運行壽命。因此，高效的冷卻方式對高功率密度電機的安全穩定運行有著至關重要的影響。

目前，油冷和水冷冷卻方式最為常用。在油冷方式中，定子浸沒式油冷的冷卻效果最好，該方法中冷卻油可以直接與定子鐵芯、有效部分繞組以及端部繞組接觸，帶走熱源所產生的熱量，從而有效降低電機定子部分的溫升。但是，定子浸沒式油冷中的冷卻油直接接觸繞組，在長時間的流動沖刷后可能會破壞繞組表面絕緣層，出現短路故障。

在水冷方式中，由于冷卻水不可以直接和電機的有效部分接觸，所以一般將冷卻水道設置在機殼或者端蓋中，用以間接帶走電機傳遞出來的熱量。該方法不需要特定密封也不會明顯增大電機的體積和重量所以在工業應用中得到廣泛的應用。但是，定子端部繞組和定子槽內的組成復雜，存在銅線、浸漬漆、聚酰亞胺絕緣層和空氣等導熱系數差異巨大、體積尺寸差異明顯的導熱體。因此，在采用水冷方式時會出現端部繞組溫度高和定子槽內的局部溫升過高，這會嚴重影響電機的安全運行。所以，需要提出高效安全的冷卻方式以提高電機的功率密度和保證電機高效、穩定運行。

發明內容

為解決上述背景技術中提到的不足，本發明的目的在于提供一種定子槽內水冷結構及其制作方法，通過灌封膠和水溶性材料在定子槽內形成水道，定子槽內以及兩側端部繞組被灌封膠完全包裹。待灌封膠固化完成后，通水將水溶性材料充分溶解。由于其水道設置在槽內空間，且利用灌封膠將端部繞組和槽內實現完全密封。本發明提出的水冷結構和制作方法不會增大電機的外部尺寸，同時具有優良的冷卻效果。所以，電機的電磁負荷、轉矩密度和功率密度可以得到進一步的提高。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種定子槽內水冷結構，包括定子鐵芯和定子繞組，每個定子槽內的雙層繞組間存在間隙，間隙內放置有S型管道，S型管道內設置有冷卻介質，定子鐵芯的兩端和定子槽內均設置有灌封膠；

位于一側的所述灌封膠側壁開有第一開口和第二開口，第一開口和第二開口為進水口或者出水口。

進一步地，所述S型管道采用水溶性材料制作而成。

進一步地，所述冷卻介質為冷卻水或者冷卻油或者水和乙二醇混合物。

進一步地，所述冷卻水的冷卻效果最佳。

進一步地，所述第一開口和第二開口并不直接相通，第一開口、第二開口分別和S型管道的兩端連通。

進一步地，所述S型管道與槽內兩層繞組、定子鐵芯和端部繞組中均設置一層絕緣層。

進一步地，所述定子槽形為閉口槽、半閉口槽、開口槽、平底槽、梨形槽中的一種。

一種定子槽內水冷結構的制作方法，所述制作方法包括以下步驟：