公开/公告号CN112636497A
专利类型发明专利
公开/公告日2021-04-09
原文格式PDF
申请/专利权人 合肥巨一动力系统有限公司;
申请/专利号CN202011168483.8
申请日2020-10-28
分类号H02K1/20(20060101);H02K5/04(20060101);H02K9/19(20060101);
代理机构32103 苏州创元专利商标事务所有限公司;
代理人范晴
地址 230051 安徽省合肥市包河工业区上海路东大连路北
入库时间 2023-06-19 10:32:14
技术领域
本发明涉及电机散热领域,特别涉及一种永磁同步电机定子散热结构及其 设计方法。
背景技术
目前新能源汽车电机散热方案主要是在壳体内部设计散热水道,运行过程 中,水道里通入冷却液对电机进行散热。现有方案存在以下几个问题:
(1)由于需包含水道结构,因此壳体尺寸较大,成本高,加工复杂;
(2)定子热量首先通过壳体再传递到冷却液,热传递效率不高,定子冷 却不理想;
(3)极寒条件下,壳体受定子挤压,由于内部水道结构,会存在应力集 中,易涨裂。
发明内容
本发明目的是:提供一种永磁同步电机定子散热结构及其设计方法,在定 子表面重新设计了水道结构,降低了壳体结构的设计复杂性,便于加工,成本 降低,大大提高了定子与壳体的使用寿命。
本发明的技术方案是:
一种永磁同步电机定子散热结构,包括定子和壳体,所述定子外表面加工 一螺旋水槽;所述壳体内表面光滑,定子外表面和壳体内表面进行过盈配合形 成内部封闭水道。
一种永磁同步电机定子散热结构的设计方法,包括:
S1,计算参数的设置:设定相应的计算参数,通过此步骤建立壳体径向的 变形量ε
S2,计算壳体径向的变形量ε
其中:E
S3,计算定子径向的变形量ε
其中:E
S4,将壳体与定子联合计算,通过联立方程组,约去未知参数ε
联立壳体径向的变形量ε
ε=ε
计算定子与壳体的接触压强P,计算公式如下:
其中:ε为定子与壳体配合的单边过盈量、R为定子的外圆半径、E
S5,计算定子与壳体过盈配合后能够传递的最大扭矩T′,通过第四步中计 算得到的接触压强P和已知的设计参数来建立定子、壳体配合后所能传递的最 大扭矩与未知水道设计参数h,s,d的关系;
其计算公式如下:
其中:u为定子与壳体接触的静摩擦系数、L为定子与壳体轴向的接触长度、 s为螺旋水道的螺距、R为定子的外圆半径、P为壳体与定子的接触压强,h为螺 旋线轴向长度,d为水道槽宽;
在此,建立了基于定子与壳体过盈配合后能够传递的最大扭矩T′与h,s,d的方程式,根据实际需要的最大扭矩T,则可以确定h,s,d的关系;
S6,根据电机设计传递的最大扭矩T,以保证电机正常工作为前提,建立 T′与T的关系,结合步骤S5中h,s,d与T′的关系,进而求出h,s,d需满足的 关系。
步骤S6具体步骤如下:
(1)设定要求电机正常工作下输出的最大扭矩为T,最大扭矩T根据电 动汽车对电机的实际要求来定;
(2)获取定子与壳体配合后所能传递的最大扭矩值T′,且满足T′≥T;
(3)h,s,d水道设计参数的关系,其计算公式如下:
其中,
本发明的优点是:
本发明提供了一种永磁同步电机定子散热结构及设计方法,该结构的壳体 无水道,可有效降低壳体设计的复杂程度、外形尺寸和加工成本;此外冷却液 可以与定子直接接触,增加了冷却液与定子的换热效率,改善电机的温升特性, 能够进一步提升壳体过盈下的受力均匀,提升壳体的可靠性。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
图1为本发明永磁同步电机定子散热结构的示意图;
图2为本发明永磁同步电机定子散热结构的剖视图。
具体实施方式
如图1所示,本发明的永磁同步电机定子散热结构,包括定子1和壳体2, 所述定子外表面加工一螺旋水槽;所述壳体内表面光滑,定子外表面和壳体内 表面进行过盈配合形成内部封闭水道3。冷却液与定子1直接接触,增加了冷 却液与定子1的换热效率,改善电机的温升特性,能够进一步提升壳体过盈下 的受力均匀,提升壳体的可靠性。
本发明的永磁同步电机定子散热结构的安装原理为:定子表面加工螺旋槽 并与壳体过盈配合形成散热水道,且定子与壳体接触面产生一定的静摩擦力, 但螺旋槽的设计会减少定子与壳体的过盈接触面积,因此为了保证定子与壳体 的固定连接,具体设计方法如下:
本发明的一种永磁同步电机定子散热结构的设计方法,包括:
S1,计算参数的设置:设定相应的计算参数,通过此步骤建立壳体径向的 变形量ε
S2,计算壳体径向的变形量ε
其中:E
S3,计算定子径向的变形量ε
其中:E
S4,将壳体与定子联合计算,通过联立方程组,约去未知参数ε
联立壳体径向的变形量ε
ε=ε
计算定子与壳体的接触压强P,计算公式如下:
其中:ε为定子与壳体配合的单边过盈量、R为定子的外圆半径、E
S5,计算定子与壳体过盈配合后能够传递的最大扭矩T′,通过第四步中计 算得到的接触压强P和已知的设计参数来建立定子、壳体配合后所能传递的最 大扭矩与未知水道设计参数h,s,d的关系,
其计算公式如下:
其中:u为定子与壳体接触的静摩擦系数、L为定子与壳体轴向的接触长度、 s为螺旋水道的螺距、R为定子的外圆半径、P为壳体与定子的接触压强,h为螺 旋线轴向长度,d为水道槽宽,
在此,建立了基于定子与壳体过盈配合后能够传递的最大扭矩T′与 h,s,d的方程式,根据实际需要的最大扭矩T,则可以确定h,s,d的关系。
S6,根据电机设计传递的最大扭矩T,以保证电机正常工作为前提,建立 T′与T的关系,结合步骤S5中h,s,d与T′的关系,进而求出h,s,d需满足的 关系。
步骤S6具体步骤如下:
(1)设定要求电机正常工作下输出的最大扭矩为T,最大扭矩T根据电 动汽车对电机的实际要求来定;
(2)获取定子与壳体配合后所能传递的最大扭矩值T′,且满足T′≥T;满 足T′≥T的目的是,在进行了水道设计后的定子,其要满足设计要求的最大扭 矩T,根据这个要求,确定水道设计数值的范围关系。
(3)h,s,d水道设计参数的关系,其计算公式如下:
其中,
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技 术的人能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。 凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰,都应涵盖在本发明的保护 范围之内。
机译: 永磁同步电机及制造永磁同步电机定子的方法
机译: 永磁同步电机定子的制造方法及永磁同步电机
机译: 永磁同步电机及制造永磁同步电机定子的方法