定子及包括其的电机制造技术

本发明专利技术公开了一种定子及包括其的电机，定子包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯包括多个定子齿和多个定子槽，两定子绕组分别缠绕在沿定子的周向方向相邻的两定子齿上，至少一个定子槽内的两定子绕组之间设有第一空隙，定子还包括液冷装置，液冷装置包括液冷管，液冷管包括冷却段、进液段和出液段，冷却段的至少一部分设于第一空隙内。本发明专利技术将液冷管的冷却段置于定子槽且贴近定子绕组，增大了冷却段与定子绕组间的接触面积，提高了电机的液冷效率。多个定子槽内的液冷管串联且一体成型，减少了接头数量。同时充分利用定子的内部空间，将部分液冷装置设于定子内部，降低了电机空间对液冷装置的约束，从而降低生产成本，提高液冷装置布局的可行性。

【技术实现步骤摘要】
定子及包括其的电机
本专利技术涉及一种定子及包括其的电机。
技术介绍
电机运行过程中由于欧姆电阻和铁磁滞在定子绕组和铁芯上产生热量，需要通过冷却装置将这些热量散去，否则电机可能会产生多种模式的失效。过高的电机温度将会加速定子绕组绝缘的老化，最终造成绝缘损毁、电机无法正常工作。根据经验，定子绕组温升每提升10℃，绝缘寿命将会缩短一半。另一方面，定子绕组温度升高将会导致定子绕组电阻变大、电机产热成平方关系增长，造成电机效率下降。因此，将电机温升控制在限值内并尽可能的降低电机温升对于电机的正常运行和高效运行都具有及其重要的意义。对于永磁电机，定子绕组产生的热量会通过气隙传递至永磁体从而提升永磁体温度，过高的温度将导致永磁体发生不可逆的退磁，进一步造成电机功率下降、不平衡等一系列问题。只有将定子绕组产生的热量通过合理方法及时散去并降低定子绕组温度，才能有效避免由于高温产生的永磁体不可逆退磁。现有小型电机几乎都采用空气冷却电机。小型电机产热量小，但是产热量与散热面积的比值大，所以空冷虽然冷却效率低，但是往往足够满足冷却需求。这种情况下，采用空气冷却的方式能够充分发挥其易实现、可靠性强、基本免维护等特点。然而，对于大型电机而言空冷的可行性往往较低，这是由空冷效率低、空冷设备体积大、整体成本高等因素造成的。因此，许多大型电机冷却采用液体冷却。电机液冷存在多种形式和多种布局，例如冷却液管路位于机壳内的水套冷、冷却液管路位于定子铁芯轭部的水套冷、定子绕组导线内部通冷却液的水内冷等。不同的液冷方式冷却效率相差甚远，因此，液冷设计的一个挑战在于采用合适的液冷方式以及合理的冷却布置，提高冷却效率。另一方面，液冷管路和设备往往受到电机空间约束，成为造成液冷成本较高的一个主要原因。所以，在不影响可靠性的前提下，通过合理的利用电机内部空间，将液冷管路和设备进行合理布置，是增强液冷可行性的一种途径。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中电机定子的液冷装置由于空间布局而导致的可行性较低以及成本较高的缺陷，提供一种定子及包括其的电机。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：一种定子，包括定子铁芯、定子绕组，所述定子铁芯由多个齿槽状的硅钢片堆叠而成，所述定子铁芯包括多个定子齿和多个定子槽，两所述定子绕组分别缠绕在沿所述定子的周向方向相邻的两所述定子齿上，任一所述定子槽内承载沿所述定子的周向方向相邻的两所述定子绕组的各一部分，至少一个所述定子槽内的两所述定子绕组之间设有第一空隙，其特点在于，所述定子还包括液冷装置，所述液冷装置包括液冷管，所述液冷管包括冷却段、进液段和出液段，所述冷却段与所述进液段连接并连通，所述冷却段与所述出液段连接并连通，所述冷却段的至少一部分设于所述第一空隙内。在本方案中，定子采用双层集中式定子绕组结构，将液冷管的冷却段置于定子槽且贴近定子绕组，冷却段与定子绕组之间通过摩擦力固定。冷却液在液冷管内流动，对定子铁芯和定子绕组起到冷却作用。冷却段的位置设置一方面充分利用定子绕组间的空间，降低了电机空间对液冷管的约束，从而降低生产成本，提高液冷装置布局的可行性；另一方面增大了冷却段与定子绕组间的接触面积，提高了电机的液冷效率。较佳地，所述冷却段至少设于沿所述定子的周向方向相邻的两所述第一空隙内，所述液冷管还包括连接两相邻的所述第一空隙内的所述冷却段的连接段。在本方案中，至少两相邻的第一空隙内的冷却段连接，可以减少冷却回路中进液段和出液段等接头的数量，减少设置在进液段入口和出液段出口处的绝缘装置的数量和焊接次数，从而降低成本、减少故障点、增加液冷可靠性。较佳地，所述进液段和所述出液段平行于所述定子的径向方向，所述进液段的一部分和所述出液段的一部分设于所述第一空隙内。在本方案中，进液段和出液段平行于定子径向，从而进液段和出液段的位置设置能够利用定子的内部空间，降低电机空间的约束，提高液冷装置布局的可行性。较佳地，所述定子铁芯包括至少一排由所述硅钢片不连续堆叠而形成的径向通道，所述径向通道内设有支撑结构。在本方案中，径向通道用于使进液段和出液段能够沿定子径向穿过定子铁芯，从而部分液冷装备可以设置定子内部空间，通过充分利用定子内部空间，以降低电机空间的约束，提高液冷装置布局的可行性。较佳地，所述径向通道的数量为一个。在本方案中，径向通道数量越多，定子沿其轴向方向的长度越长，也越占用电机内部空间，所以要尽量减少径向通道的数量，以减少定子在电机中所占的空间。较佳地，所述支撑结构包括支撑槽板，沿所述定子的轴向方向，所述支撑槽板的两端分别与所述径向通道的两端的硅钢片连接，所述支撑槽板包括支撑底板和支撑筋，所述支撑筋设于所述支撑底板上。较佳地，沿所述定子的轴向方向，所述支撑筋的高度大于所述进液段的高度和所述出液段的高度，所述进液段和所述出液段穿设于所述径向通道，用于将所述液冷装置的一部分设于所述定子的内部区域。在本方案中，支撑筋的高度需要满足进液段或出液段能够沿定子径向穿过径向通道。较佳地，所述液冷管的截面形状为四边形，所述液冷管的至少两个面与所述定子绕组或所述定子铁芯接合。在本方案中，液冷管设为四边形的截面可以增大液冷管与定子绕组的接触面积，从而提高液冷效率。较佳地，所述冷却段包括多根平行于所述定子的轴向方向的管道。在本方案中，冷却段中的冷却液主要流动方向平行于定子轴向。较佳地，所述冷却段为盘管结构，所述冷却段的弯折处设于所述冷却段沿所述定子的轴向方向的两端。在本方案中，冷却液在盘管中的流动路程大于冷却液在单根直管中的流动路程，便于冷却液充分吸收定子铁芯和定子绕组产生的热量，提高液冷效率。较佳地，所述定子槽的底部设有槽底垫块，所述槽底垫块用于填充所述液冷管与所述定子槽的底部之间的第二空隙。在本方案中，槽底垫块填充了液冷管与定子槽的底部之间的区域，使液冷管固定的稳定性提高。较佳地，所述冷却段为多条并联直管结构。在本方案中，冷却液能同时在多根直管中流动，加快冷却速度，提高冷却效率。较佳地，所述液冷管中的冷却液为绝缘液体，且所述液冷管中的冷却液的电导率在25℃时小于5.0μS/cm。在本方案中，冷却液的电导率较小，不容易堵塞液冷管，能够增加液冷管的使用寿命。较佳地，沿所述定子的周向方向，所述定子绕组与所述液冷管之间设有隔离垫条；沿所述定子的径向方向，所述隔离垫条的长度等于所述定子绕组的长度。在本方案中，隔离垫条用于减少液冷管与定子绕组间的磨损情况。较佳地，所述进液段设有进液口，所述出液段设有出液口，所述液冷装置还包括引水组件和汇流组件，所述进液段与所述出液段分别通过所述进液口和所述出液口实现与所述引水组件和所述汇流组件连通。较佳地，所述引水组件和所述汇流组件设于所述定子铁芯的内部区域。在本方案中，引水组件和汇流组件充分利用定子内部空间，降低了电机的空间约束。较佳地，所述引水组件包括第一引水管和第二引水管，所述第一引水管的一端与所述进液口连接并连通，所述第二引水管的一端与所述出液口连接并连通。在本方案中，第一引水管用于将冷却液引入液冷管，冷却液经液冷管流动后，由出液口流入第二引水管。较佳地，所述第一引水管和所述第二引水管均设有绝缘装置。在本方案中，绝缘装置提高了液冷装置的安全性。较佳地，所述汇流组件包括第一汇流管和第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定子，包括定子铁芯、定子绕组，所述定子铁芯由多个齿槽状的硅钢片堆叠而成，所述定子铁芯包括多个定子齿和多个定子槽，两所述定子绕组分别缠绕在沿所述定子的周向方向相邻的两所述定子齿上，任一所述定子槽内承载沿所述定子的周向方向相邻的两所述定子绕组的各一部分，至少一个所述定子槽内的两所述定子绕组之间设有第一空隙，其特征在于，所述定子还包括液冷装置，所述液冷装置包括液冷管，所述液冷管包括冷却段、进液段和出液段，所述冷却段与所述进液段连接并连通，所述冷却段与所述出液段连接并连通，所述冷却段的至少一部分设于所述第一空隙内。

【技术特征摘要】
1.一种定子，包括定子铁芯、定子绕组，所述定子铁芯由多个齿槽状的硅钢片堆叠而成，所述定子铁芯包括多个定子齿和多个定子槽，两所述定子绕组分别缠绕在沿所述定子的周向方向相邻的两所述定子齿上，任一所述定子槽内承载沿所述定子的周向方向相邻的两所述定子绕组的各一部分，至少一个所述定子槽内的两所述定子绕组之间设有第一空隙，其特征在于，所述定子还包括液冷装置，所述液冷装置包括液冷管，所述液冷管包括冷却段、进液段和出液段，所述冷却段与所述进液段连接并连通，所述冷却段与所述出液段连接并连通，所述冷却段的至少一部分设于所述第一空隙内。2.如权利要求1所述的定子，其特征在于，所述冷却段至少设于沿所述定子的周向方向相邻的两所述第一空隙内，所述液冷管还包括连接两相邻的所述第一空隙内的所述冷却段的连接段。3.如权利要求1所述的定子，其特征在于，所述进液段和所述出液段平行于所述定子的径向方向，所述进液段的一部分和所述出液段的一部分设于所述第一空隙内。4.如权利要求3所述的定子，其特征在于，所述定子铁芯包括至少一排由所述硅钢片不连续堆叠而形成的径向通道，所述径向通道内设有支撑结构。5.如权利要求4所述的定子，其特征在于，所述径向通道的数量为一个。6.如权利要求4所述的定子，其特征在于，所述支撑结构包括支撑槽板，沿所述定子的轴向方向，所述支撑槽板的两端分别与所述径向通道的两端的硅钢片连接，所述支撑槽板包括支撑底板和支撑筋，所述支撑筋设于所述支撑底板上。7.如权利要求6所述的定子，其特征在于，沿所述定子的轴向方向，所述支撑筋的高度大于所述进液段的高度和所述出液段的高度，所述进液段和所述出液段穿设于所述径向通道，用于将所述液冷装置的一部分设于所述定子的内部区域。8.如权利要求1所述的定子，其特征在于，所述液冷管的截面形状为四边形，所述液冷管的至少两个面与所述定子绕组或所述定子铁芯接...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴立建，闻汇，施杨，王海洋，刘军伟，王伶俐，方攸同，
申请(专利权)人：浙江大学，上海电气风电集团有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33