[发明专利]一种水冷电机定子及电机

说明书

本发明公开了一种水冷电机定子，包括定子机座、定子铁心、铁心压板、水冷系统以及端部防护系统，所述的定子机座为笼型机座，所述的定子铁心由齿部和轭部组成，所述水冷系统由槽口冷却器和轭部冷却器组成，所述轭部冷却器由轭部水管和一体化托架组成，所述端部防护系统由一体化托架、端部内外罩和高导热硅脂组成；定子机座与定子铁心装配成一体，所述各部件组成了一个水冷电机定子；本发明的水冷电机定子，冷却效能高，可靠性好，集成度高，较好地解决了高功率密度电机端部防护和冷却的问题。

技术领域

本发明属于电机冷却技术领域，具体涉及一种水冷电机定子，以及具有该定子的电机。

背景技术

永磁电机具有机构简单，运行可靠，损耗少，效率高，可以实现直驱控制等优点，因此广泛应用于船舶推进、矿山开采，冶金轧钢、风力发电等各种工业领域。为了满足不同应用环境，不同驱动负载的要求，对电机的尺寸大小及重量提出了更高的要求，因此对电机的电磁热负荷要求也越来越高，即要求电机的功率密度越来越大。

电机运转过程会产生损耗，在电机内部转换成热量，造成电机内部各部件温度升高，高功率密度必然增大电机运行时单位体积的发热，使得电机绕组和转子永磁体等关键部件的温升升高。为了保证电机稳定安全运行，电机的温升不能超过一定的数值，采用合理的冷却系统对控制电机的温升非常重要。

传统的高功率密度永磁电机通常是采用水套机座或者在铁心轭部穿管对电机进行冷却，定子绕组产生的热量需先沿径向和周向通过热传导的方式至定子铁心的轭部和齿部，然后由定子铁心传到水套机座或定子轭部水管由冷却水带走。此种冷却方式的缺点是其发热源距离冷源较远，热传导路径较长，且其未能解决永磁电机转子永磁体冷却问题，因此其冷却效果有限，电机功率密度的提升受到限制。

为了解决上述问题，现有技术出现了采用强迫风冷和槽内水冷结构或槽内水冷和机座水冷复合的技术方案，其虽然可以对电机的发热部件进行直接冷却，但是由于风冷的冷却方式冷却效能有限，对于高功率密度、超高功率密度永磁电机，尤其电机绕组端部，并不能达到所能要求的冷却效果。此外，风冷具有很大的噪声，并不适合于对于噪声有严格要求的场合。

因此需要一种能满足高功率密度、超高功率密度永磁电机的定子冷却方案，以进一步提高永磁电机的功率密度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种水冷电机定子及电机，以解决电机绕组和转子永磁体的冷却问题。

为实现上述目的，本发明提供一种水冷电机定子，用于对电机定子各部件进行冷却，包括笼型的定子机座、位于定子机座内的定子铁心以及设置在定子铁心两端的铁心压板，笼型定子机座由钢板焊接而成，定子铁心槽内嵌放有绕组；所述的定子铁心槽内及两端还分别设置有水冷系统及端部防护系统；所述的定子铁心由内侧设齿部、外缘开设轭部的定子冲片叠压而成；所述的铁心压板由齿部压板和轭部压板组成，通过拉杆与定子铁心固定在一起；所述的水冷系统包括集水总管、嵌放在定子铁心槽内的槽口冷却器和穿设于定子铁心轭部的轭部冷却器，用于带走所述定子铁心和绕组的热量，冷却水进入作为进水总管的集水总管，然后分别进入作为水管支路的槽口冷却器和轭部冷却器，带走所述定子铁心和端部绕组的热量，再通过集水总管的出水口排出，所述的槽口冷却器由延伸至定子铁心端部的多根矩形水管并联而成，用于消除串联反电动势，所述的轭部冷却器固定于轭部压板，由延伸至定子铁心端部的轭部水管和一体化托架组成，所述的一体化托架采用高导热金属材料一体化铸造成型，用于增强导热和加强端部绕组散热，一体化托架内表面形状与端部绕组适配，沿轴向设置有将液态锡灌入定子铁心、齿部压板、轭部压板与轭部水管之间间隙的灌锡通道，所述一体化托架的端部设置有绕组固定端箍；所述的端部防护系统由端部内罩和端部外罩组成，所述的端部内罩点焊固定于齿部压板，所述的端部外罩通过固定螺钉固定于一体化托架上的凸台螺纹孔，所述端部内罩、端部外罩与一体化托架之间形成的端部腔体内灌封导热硅脂，用于将端部绕组的热量传导至槽口冷却器水管和轭部冷却器水管，从而降低端部绕组温度，并对端部绕组起到防护作用，提高电机定子可靠性。