專利名稱：永磁電機(jī)繞組冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及永磁電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種永磁電機(jī)繞組冷卻裝置。
背景技術(shù)：
隨著近幾年汽車保有量的快速增加，汽車能源消耗增長呈現(xiàn)加速趨勢，進(jìn)一步加劇了石油供需矛盾。發(fā)展電動(dòng)汽車特別是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是緩解石油資源短缺現(xiàn)狀的有效途徑?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車的核心是混合動(dòng)力系統(tǒng)，而電機(jī)又是混合動(dòng)力系統(tǒng)的主要部件， 電機(jī)的作用是將由發(fā)電機(jī)或儲(chǔ)能裝置提供的電能轉(zhuǎn)換為用于驅(qū)動(dòng)車輪的機(jī)械能。它的性能將直接影響混合動(dòng)力汽車整車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能。驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須具有結(jié)構(gòu)簡單， 體積小，質(zhì)量輕，效率高等特點(diǎn)，永磁電機(jī)很好的綜合了這些特點(diǎn)。然而體積小勢必影響到電機(jī)的散熱效果，繞組作為電機(jī)運(yùn)行時(shí)的主要熱源，其溫度受到絕緣等級(jí)的限制，熱量如果不能有效地散出，當(dāng)繞組溫度上升至電機(jī)絕緣等級(jí)規(guī)定的溫度限制之上時(shí)，會(huì)帶來導(dǎo)致電樞繞組絕緣被破壞的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而引起電機(jī)短路，而電機(jī)短路可能造成定子瞬時(shí)電流過大，從而導(dǎo)致繞組絕緣的進(jìn)一步破壞，瞬間的強(qiáng)磁場還會(huì)引起永磁體失磁，還可能導(dǎo)致三相反電勢的不平衡，影響電機(jī)控制器的輸出特性，最終使得電機(jī)無法正常工作。因此，改善體積較小的永磁電機(jī)的散熱效果是目前混合動(dòng)力汽車生產(chǎn)制造領(lǐng)域所亟待解決的問題。熱管技術(shù)是1963年美國Los Alamos國家實(shí)驗(yàn)室的G. M. Grover發(fā)明的一種稱為 “熱管”的傳熱元件，它充分利用了熱傳導(dǎo)原理與致冷介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì)，透過熱管中導(dǎo)熱性能良好的相變材料的作用，將發(fā)熱物體的熱量迅速傳遞到熱源外，其導(dǎo)熱能力超過任何已知金屬的導(dǎo)熱能力。熱管技術(shù)以前被廣泛應(yīng)用在宇航、軍工等行業(yè)，但從未被應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)的冷卻方面。與傳統(tǒng)的冷卻方式相比，這種方法導(dǎo)熱效果更好，冷卻更加直接有效。熱管中所使用的相變材料具有在一定溫度范圍內(nèi)改變其物理狀態(tài)的能力。以固-液相變?yōu)槔?，在加熱到熔化溫度時(shí)，就產(chǎn)生從固態(tài)到液態(tài)的相變，熔化的過程中，相變材料吸收并儲(chǔ)存大量的潛熱；當(dāng)相變材料冷卻時(shí)，儲(chǔ)存的熱量在一定的溫度范圍內(nèi)要散發(fā)到環(huán)境中去，進(jìn)行從液態(tài)到固態(tài)的逆相變。在這兩種相變過程中，所儲(chǔ)存或釋放的能量稱為相變潛熱。相變材料的物理狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，材料自身的溫度在相變完成前幾乎維持不變， 形成一個(gè)寬的溫度平臺(tái)，雖然溫度不變，但吸收或釋放的潛熱卻相當(dāng)大。E89是一種已知的相變材料，其相變溫度溶點(diǎn)為89°C，密度1550kg/m3，潛熱為 163kJ/kg，比熱 2. 48kJ/kg · K，導(dǎo)熱系數(shù) 0. 67ff/m · K。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性及安全性高、冷卻效果好，能有效提升電機(jī)散熱性能，并最終提高整車性能，成本低廉，且應(yīng)用范圍較為廣泛的永磁電機(jī)繞組冷卻裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的永磁電機(jī)繞組冷卻裝置具有如下構(gòu)成所述的永磁電機(jī)包括轉(zhuǎn)子、定子和繞設(shè)于定子上的繞組，所述的定子上開設(shè)有定子槽，所述的繞組設(shè)置于所述的定子槽內(nèi)。所述的永磁電機(jī)繞組冷卻裝置包括多根設(shè)置于所述的定子槽中的熱管，所述的熱管與所述的定子槽內(nèi)的繞組交叉分布，且每根熱管均與繞組緊密接觸，所述各熱管的兩端均延伸出所述繞組的端部，與繞組端部外空氣接觸。該永磁電機(jī)繞組冷卻裝置中，所述的熱管為管壁厚度非均勻熱管，所述的管壁厚度非均勻熱管的一端的管壁厚度厚于另一端的管壁厚度，所述管壁厚度非均勻熱管的內(nèi)腔填充有相變材料。該永磁電機(jī)繞組冷卻裝置中，所述的相變材料為E89。該永磁電機(jī)繞組冷卻裝置中，所述的熱管的管壁厚度自熱管一端至另一端線性變化，所述的內(nèi)腔為錐形內(nèi)腔。該永磁電機(jī)繞組冷卻裝置中，所述的錐形內(nèi)腔的錐角為7°。采用了該發(fā)明的永磁電機(jī)繞組冷卻裝置，由于其包括多根設(shè)置于定子槽中與繞組交叉分布的熱管，且每根熱管均與繞組緊密接觸，各熱管的兩端均延伸出所述繞組的端部與繞組端部外空氣接觸。從而利用所述的熱管將定子電樞繞組內(nèi)的熱量導(dǎo)出，實(shí)現(xiàn)良好的散熱效果，提升電機(jī)散熱性能，并最終提高整車性能。本發(fā)明的永磁電機(jī)繞組冷卻裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，且應(yīng)用范圍較為廣泛。


圖1為具有本發(fā)明的永磁電機(jī)繞組冷卻裝置的電機(jī)定子結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的永磁電機(jī)繞組冷卻裝置的熱管的橫截面示意圖。
具體實(shí)施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說明。請參閱圖1所示，為具有本發(fā)明的永磁電機(jī)繞組冷卻裝置的電機(jī)定子結(jié)構(gòu)示意圖。所述的永磁電機(jī)包括轉(zhuǎn)子、定子1和繞設(shè)于定子上的繞組3，所述的定子1上開設(shè)有定子槽2，所述的繞組3設(shè)置于所述的定子槽2內(nèi)。在一種實(shí)施方式中，所述的永磁電機(jī)繞組冷卻裝置包括多根設(shè)置于所述的定子槽2中的熱管4，所述的熱管4與所述的定子槽2 內(nèi)的繞組3交叉分布，且每根熱管4均與繞組3緊密接觸，所述各熱管4的兩端均延伸出所述繞組3的端部并與繞組3端部外空氣接觸。其中，如圖2所示，所述的熱管4為管壁厚度非均勻熱管4，所述的管壁厚度非均勻熱管4的一端的管壁厚度厚于另一端的管壁厚度，所述管壁厚度非均勻熱管4的內(nèi)腔5填充有相變材料。所述的相變材料為E89。在一種較優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述的熱管4的管壁厚度自熱管一端至另一端線性變化，所述的內(nèi)腔5為錐形內(nèi)腔。在一種更優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述的錐形內(nèi)腔5的錐角為7°。在本發(fā)明的應(yīng)用中，本發(fā)明的永磁電機(jī)繞組冷卻裝置采用管壁厚度非均勻的，且內(nèi)腔5的腔壁具有3. 5°傾斜角度的熱管4。熱管4內(nèi)裝入合適的相變材料E89，其溶點(diǎn)溫度為89°C，潛熱163kJ/kg。熱管4采用呈一定椎角的傾斜預(yù)緊方式安裝入轉(zhuǎn)子鐵心1中的槽2內(nèi)，均勻分布于電機(jī)繞組3中，熱光上下壁均與繞組3中的導(dǎo)體緊密接觸，以達(dá)到良好的傳熱效果。電機(jī)在運(yùn)行過程中，由于電流的通過在繞組3中產(chǎn)生焦耳熱，繞組3作為主要熱源，達(dá)到89°C后相變材料E89吸受熱量發(fā)生相變，由液態(tài)相變?yōu)闅鈶B(tài)，由于其氣態(tài)密度遠(yuǎn)小于液態(tài)密度，如圖2所示，相變材料E89沿著下部箭頭所示方向從管壁較厚的位置①移動(dòng)至管壁較薄的位置②，相變材料E89接觸熱管4位于繞組3端部的外壁后放出熱量，使相變材料E89溫度低于89°C，相變材料E89再次相變?yōu)橐簯B(tài)，由于熱管管壁厚度不均勻，相變材料E89受到虹吸效應(yīng)及重力效應(yīng)的作用，沿著下部箭頭方向從管壁較薄的位置②移動(dòng)到管壁較厚的位置①。以此形成循環(huán)，達(dá)到將定子電樞繞組內(nèi)部的熱量導(dǎo)出的目的，實(shí)現(xiàn)良好的散熱效果。同時(shí)，采用本發(fā)明的冷卻裝置也能有效減輕電機(jī)質(zhì)量，提高電機(jī)的功率密度。采用了該發(fā)明的永磁電機(jī)繞組冷卻裝置，由于其包括多根設(shè)置于定子槽中與繞組交叉分布的熱管，且每根熱管均與繞組緊密接觸，各熱管的兩端均延伸出所述繞組的端部與繞組端部外空氣接觸。從而利用所述的熱管將定子電樞繞組內(nèi)的熱量導(dǎo)出，實(shí)現(xiàn)良好的散熱效果，提升電機(jī)散熱性能，并最終提高整車性能。本發(fā)明的永磁電機(jī)繞組冷卻裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，且應(yīng)用范圍較為廣泛。在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種永磁電機(jī)繞組冷卻裝置，所述的永磁電機(jī)包括轉(zhuǎn)子、定子和繞設(shè)于定子上的繞組，所述的定子上開設(shè)有定子槽，所述的繞組設(shè)置于所述的定子槽內(nèi)，其特征在于，所述的冷卻裝置包括多根設(shè)置于所述的定子槽中的熱管，所述的熱管與所述的定子槽內(nèi)的繞組交叉分布，且每根熱管均與繞組緊密接觸，所述各熱管的兩端均延伸出所述繞組的端部，與繞組端部外空氣接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁電機(jī)繞組冷卻裝置，其特征在于，所述的熱管為管壁厚度非均勻熱管，所述的管壁厚度非均勻熱管的一端的管壁厚度厚于另一端的管壁厚度，所述管壁厚度非均勻熱管的內(nèi)腔填充有相變材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁電機(jī)繞組冷卻裝置，其特征在于，所述的相變材料為E89。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的永磁電機(jī)繞組冷卻裝置，其特征在于，所述的熱管的管壁厚度自熱管一端至另一端線性變化，所述的內(nèi)腔為錐形內(nèi)腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁電機(jī)繞組冷卻裝置，其特征在于，所述的錐形內(nèi)腔的錐角為7°。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種永磁電機(jī)繞組冷卻裝置，其包括多根設(shè)置于定子槽中與繞組交叉分布的熱管，且每根熱管均與繞組緊密接觸，各熱管的兩端均延伸出所述繞組的端部與繞組端部外空氣接觸。由于其包括多根分散設(shè)置于繞組中并與繞組緊密接觸的熱管，因此能夠利用所述的熱管將定子電樞繞組內(nèi)的熱量導(dǎo)出，實(shí)現(xiàn)良好的散熱效果，提升電機(jī)散熱性能，并最終提高整車性能，本發(fā)明的永磁電機(jī)繞組冷卻裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，且應(yīng)用范圍較為廣泛。
文檔編號(hào)H02K9/22GK102185422SQ20111011180
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者張淑衡, 朱勇, 朱巍 申請人:上海中科深江電動(dòng)車輛有限公司