定子采用銅管結構的直冷直驅式電機制造技術

定子采用銅管結構的直冷直驅式電機，屬于電機設備技術領域。本發明專利技術為了解決現有新能源汽車用電機系統效率低，結構復雜，不能實現電機在低壓下高速運行的問題。本發明專利技術包括殼體、定子鐵芯、轉子鐵芯、永磁體、驅動模塊、驅動電源、銅管、轉軸和水道環，定子鐵芯安裝設置在殼體內，定子鐵芯的環體上設有若干槽孔，每個槽孔內均安裝有銅管，兩個水道環分別設置定子鐵芯的兩側，銅管通過水管接頭與水道環建立連接，轉子鐵芯的外圓柱面上安裝有永磁體，轉子鐵芯設置在定子鐵芯的環體內，轉子鐵芯上安裝有轉軸，驅動模塊和驅動電源建立連接并設置在殼體的一側卡槽內。本發明專利技術結構簡單，便于安裝，易于批量化生產，易于維護，生產成本低，易于推廣應用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及定子采用銅管結構的直冷直驅式電機，屬于電機設備

技術介紹
新能源汽車中，電機的性能指標對整車的動力性及續行里程產生直接的影響，而電機的功率密度又決定了性能指標的優劣。目前，整車廠對電機的功率密度不斷提出更高的要求，然而在傳統電機中，電機本體結構的特點使得電機系統功率密度的提升空間越來越小。因此，新型電機應從電機結構、冷卻方式和電機驅動方式等方面著手，在保持電機系統效率不變或略有提高的前提下，提高功率密度、簡化結構，對于新能源汽車的發展能夠起到極大的推動作用。目前的交流電動機定子線圈根據繞制的形狀與嵌裝布線方式不同，可分為集中式繞組和分布式繞組兩類。集中式繞組的繞制和嵌裝比較簡單，但效率較低，運行性能也差。所以絕大部分交流電機都是應用分布式繞組。但無論是哪種繞組形式，每個磁極都是由若干線圈按照一定的規律嵌裝繞線組成線圈組，通電后形成不同極性的磁極;對于傳統電機而言，驅動電壓的等級向著兩個方向發展，而低壓驅動方式更具特點，由于定子繞組匝數越多，感應電動勢越高，因此很難實現在較低電壓下電機高速運行，而想要使電機在低壓下運行，必須對電機本體結構進行優化設計。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決現有新能源汽車用電機系統效率低，結構復雜，不能實現電機在低壓下高速運行的問題，進而提供定子采用銅管結構的直冷直驅式電機。本專利技術的技術方案:定子米用銅管結構的直冷直驅式電機包括殼體、定子鐵芯、轉子鐵芯、永磁體、驅動模塊、驅動電源、銅管、轉軸和兩個水道環，所述的定子鐵芯安裝設置在殼體內，所述的定子鐵芯為圓環形結構，定子鐵芯的環體上設有若干槽孔，每個槽孔內均安裝有銅管，所述兩個水道環分別設置定子鐵芯的兩側，銅管通過水管接頭與水道環建立連接，所述的轉子鐵芯為圓柱形結構，轉子鐵芯的外圓柱面上安裝有永磁體，轉子鐵芯設置在定子鐵芯的環體內，轉子鐵芯上安裝有轉軸，所述的驅動模塊和驅動電源建立連接并設置在殼體的一側卡槽內。優選的:所述的兩個水道環上還安裝有注水管，注水管的另一端穿過殼體設置在殼體的外側。優選的:所述的定子鐵芯槽孔內的銅管的兩端均凸出定子鐵芯設置。優選的:所述的水道環為環形結構，水道環的橫截面呈“回”形，水道環的內端面直徑大于轉子鐵芯的外端面直徑。本專利技術具有以下有益效果:本專利技術的定子采用銅管結構的直冷直驅式電機，定子采用銅管結構，兼做冷卻“水道”、每根銅管直接獨立驅動，單根銅管代替多匝線圈，用單根導體所產生的磁場來等效多匝線圈所產生的磁場，進而產生車輛所需的驅動力；同時用對通電導體直接冷卻的方式代替傳統水冷電機通過外殼體冷卻線圈的方式，可有效降低導體因溫度升高所帶來的額外損耗;采用電機與電機驅動器一體化結構代替通常的電機、控制器分體結構，大幅減小系統體積，有效提高電機系統功率密度。本專利技術機構布局巧妙，結構簡單，便于安裝，易于批量化生產，易于維護，生產成本低，易于推廣應用。【附圖說明】圖1是定子采用銅管結構的直冷直驅式電機的結構示意圖；圖中1-殼體，2-定子鐵芯，3-轉子鐵芯，4-永磁體，5-驅動模塊，6_驅動電源，7_銅管，8-轉軸，9-水道環，I O-水管接頭，11-注水管。【具體實施方式】【具體實施方式】一:結合圖1說明本實施方式，本實施方式的定子采用銅管結構的直冷直驅式電機包括殼體1、定子鐵芯2、轉子鐵芯3、永磁體4、驅動模塊5、驅動電源6、銅管7、轉軸8和兩個水道環9，定子鐵芯2安裝設置在殼體I內，所述的定子鐵芯2為圓環形結構，定子鐵芯2的環體上設有若干槽孔，每個槽孔內均安裝有銅管7，所述兩個水道環9分別設置定子鐵芯2的兩側，銅管7通過水管接頭10與水道環9建立連接，所述的轉子鐵芯3為圓柱形結構，轉子鐵芯3的外圓柱面上安裝有永磁體4，轉子鐵芯3設置在定子鐵芯2的環體內，轉子鐵芯3上安裝有轉軸8，所述的驅動模塊5和驅動電源6建立連接并設置在殼體I的一側卡槽內；所述的兩個水道環9上還安裝有注水管11，注水管11的另一端穿過殼體I設置在殼體I的外側;所述的定子鐵芯2槽孔內的銅管7的兩端均凸出定子鐵芯設置;所述的水道環9為環形結構，水道環9的橫截面呈“回”形，水道環9的內端面直徑大于轉子鐵芯3的外端面直徑。如此設置，這種直冷式電機定子采用銅管結構的線圈一方面產生電磁轉矩另外一個做用是冷卻液體的冷卻“水道”，工作時，電機定子鐵芯2產生磁場與轉子鐵芯3配合實現轉動，同時通過注水管11向水道環9內注水或冷卻介質，如此安裝在定子鐵芯2內部的銅管7內均填充滿水或冷卻介質，同時銅管7和安裝在兩端的水道環9組成一個循環系統，可以在電機轉動的同時循環更換銅管7內的水或介質，實現冷卻作用;驅動電源6是一種帶有正負極轉換的裝置，工作時可以通過轉換模塊實現驅動電源6的正負極轉換，從而實現電機的正轉和反轉。傳統電機的鐵耗、定子繞組銅耗、轉子磁鋼的渦流損耗、機械損耗是電機發熱的主要原因，初步統計電機銅耗約占總損耗的75 %左右，是鐵耗4倍左右，采用電機殼體冷卻方式并不能迅速將定子熱量帶走，因而造成散熱困難，溫升過高，容易引起永磁體過熱而產生不可逆退磁。實驗測得當冷卻水溫達到70°C時，定子溫度可達到150°C左右。溫度上升是銅耗增加的主要原因，對于同一定子線圈來說，溫度每增加10°C，定子線圈電阻值增加2%左右，因此，若能將定子溫度降至與冷卻水溫接近，可有效增加電機效率。經計算，若定子溫度由150°C降至70°C，銅耗可降低16%，可將電機效率提高接近I個百分點。本項目采用對定子線圈直接冷卻的方式，在定子線圈導體內通以冷卻液，利用銅管內的冷卻液降低定子溫度，這種冷卻方式可以顯著提高冷卻效率。針對所采用的電機結構，深入研究電機啟動過程的運行機理，采取有效的方法抑制啟動過程中的沖擊電流，充分利用沖擊電流提高電機的啟動轉矩。其研究成果對單層繞組單只線圈獨立驅動的電機啟動控制具有一定的指導意義。這種新型電機特別適合于新能源汽車，突出的優勢表現為:I)可靠性高，具有很好的容錯能力，每槽單獨驅動；2)功率密度高、電機與控制器一體化結構，可將永磁同步電機調速系統功率密度提尚1 %以上；3)結構簡單，易于批量化生產，易于維護，生產成本低，易于推廣應用；4)低電壓，安全可靠。本實施方式只是對本專利的示例性說明，并不限定它的保護范圍，本領域技術人員還可以對其局部進行改變，只要沒有超出本專利的精神實質，都在本專利的保護范圍內。【主權項】1.定子采用銅管結構的直冷直驅式電機，包括殼體(I)、定子鐵芯(2)、轉子鐵芯(3)、永磁體(4)、驅動模塊(5)、驅動電源(6)、銅管(7)、轉軸(8)和兩個水道環(9)，其特征在于:所述的定子鐵芯(2)安裝設置在殼體(I)內，所述的定子鐵芯(2)為圓環形結構，定子鐵芯(2)的環體上設有若干槽孔，每個槽孔內均安裝有銅管(7)，所述兩個水道環(9)分別設置定子鐵芯(2)的兩側，銅管(7)通過水管接頭(10)與水道環(9)建立連接，所述的轉子鐵芯(3)為圓柱形結構，轉子鐵芯(3)的外圓柱面上安裝有永磁體(4)，轉子鐵芯(3)設置在定子鐵芯(2)的環體內，轉子鐵芯(3)上安裝有轉軸(8)，所述的驅動模塊(5)和驅動電源(6)建立連接并設置在殼體(I)的一側卡槽內。2.根據權利要求1所述的定子采用銅管本文檔來自技高網...

【技術保護點】
定子采用銅管結構的直冷直驅式電機，包括殼體(1)、定子鐵芯(2)、轉子鐵芯(3)、永磁體(4)、驅動模塊(5)、驅動電源(6)、銅管(7)、轉軸(8)和兩個水道環(9)，其特征在于：所述的定子鐵芯(2)安裝設置在殼體(1)內，所述的定子鐵芯(2)為圓環形結構，定子鐵芯(2)的環體上設有若干槽孔，每個槽孔內均安裝有銅管(7)，所述兩個水道環(9)分別設置定子鐵芯(2)的兩側，銅管(7)通過水管接頭(10)與水道環(9)建立連接，所述的轉子鐵芯(3)為圓柱形結構，轉子鐵芯(3)的外圓柱面上安裝有永磁體(4)，轉子鐵芯(3)設置在定子鐵芯(2)的環體內，轉子鐵芯(3)上安裝有轉軸(8)，所述的驅動模塊(5)和驅動電源(6)建立連接并設置在殼體(1)的一側卡槽內。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：周凱，王旭東，那日沙，
申請(專利權)人：哈爾濱理工大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23