一种磁热隔离型定子结构及电机的制作方法

本发明涉及电机磁热隔离技术领域，具体涉及一种磁热隔离型定子结构及电机。

背景技术：

永磁电机具有很好的机械特性，转矩特性优异，分数槽集中绕组永磁电机以其高效率、高转矩密度、紧凑端部空间的优点。保证永磁电机定位转矩小、转矩波动小。被广泛应用在空间紧凑的直接驱动场合，在上述的应用场合中，永磁电机作为重要的动力来源，其对电机容错能力要求较高。因此，采用分数槽集中绕组电机具有绕组间互感低的特点，以及绕组相间电磁隔离的能力，保证在电机容错性能要求高的航空、航天、航海等军事工业领域以及电动汽车等民用领域得到广泛应用。

中国专利文献cn108880009a公开了一种不等齿永磁力矩电机的定子，定子主体包括：电枢齿、辅助齿、定子轭和电枢绕组。其中，电枢绕组套设于电枢齿上；辅助齿上不套设电枢绕组；电枢齿和辅助齿交替设置在定子轭内圆中。上述的不等齿结构中，具有电枢齿的齿磁密高于辅助齿，从而可以实现电枢齿在齿部磁密的最大化，实现简化绕线工艺的同时提高了槽满率。

但是，上述的电机结构在使用过程中，若一个绕设在电枢齿上的绕组发生短路故障时，故障绕组处产生大量的热量将会传递至临近的其他正常绕组，导致正常的绕组绝缘也将损坏，致使电机结构的故障由一个电枢绕组蔓延至整个电机，导致电机烧毁损害，无法实现容错运行。

技术实现要素：

因此，本发明所要解决的技术问题在于：现有技术中的电机结构由于绕设在电枢齿上的任一绕组发生短路等现象时，其余绕组均将受到影响，导致电机烧毁损害，无法实现容错运行。

为此，本发明提供一种磁热隔离型定子结构，包括：

定子轭，与转子相互套设；

若干定子齿，所述的定子齿包括安装定子齿和隔离定子齿，所述安装定子齿和所述隔离定子齿交替排设在所述定子轭的靠近所述转子一侧的周向壁面上；任一所述定子齿朝向所述转子一侧凸出设置；所述安装定子齿外周绕设有绕组线圈；

所述隔离定子齿上具有若干隔离槽，所述隔离槽由靠近所述转子一侧向远离所述转子一侧凹陷设置，所述隔离槽的槽底伸入所述定子轭内。

可选地，上述的磁热隔离型定子结构，所述隔离定子齿与所述定子轭一体设置。

可选地，上述的磁热隔离型定子结构，所述隔离槽的槽口设置在靠近所述转子一侧的端面；所述隔离槽的槽深方向沿磁热隔离型定子结构的径向方向延伸设置。

可选地，上述的磁热隔离型定子结构，还包括填充件，所述填充件填充于所述隔离槽内。

可选地，上述的磁热隔离型定子结构，所述定子轭在所述安装定子齿的安装一侧设有安装槽，所述安装定子齿的齿根固定安装在所述安装槽内。

可选地，上述的磁热隔离型定子结构，所述安装槽沿所述定子轭的母线方向贯穿所述定子轭的两端面。

可选地，上述的磁热隔离型定子结构，所述安装槽与所述安装定子齿之间设有绝缘导热层。

可选地，上述的磁热隔离型定子结构，所述安装定子齿为取向硅钢，所述硅钢的取向方向与所述定子径向方向同向设置。

可选地，上述的磁热隔离型定子结构，所述安装定子齿和所述隔离定子齿沿所述定子轭的周向方向依次间隔排布。

一种电机，包括：上述的磁热隔离型定子结构以及

转子，与所述定子轭相互套设连接；

其中，所述转子套设在所述磁热隔离型定子结构外；或

所述转子套设在所述磁热隔离型定子结构内。

可选地，上述的电机，所述转子包括：

转子铁芯和转轴，所述转轴与所述转子铁芯固定连接，所述转子铁芯与所述定子轭配合套设；

以及若干磁钢，所述磁钢限位固定在所述转子铁芯朝向所述定子轭的一侧壁面上。

本发明提供的技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的磁热隔离型定子结构，包括：定子轭以及若干定子齿。其中，定子轭与转子相互套设；所述的定子齿包括安装定子齿和隔离定子齿，所述安装定子齿和所述隔离定子齿交替排设在所述定子轭的靠近所述转子一侧的周向壁面上；任一所述定子齿朝向所述转子一侧凸出设置；所述安装定子齿外周绕设有绕组线圈；所述隔离定子齿上具有若干隔离槽，所述隔离槽由靠近所述转子一侧向远离所述转子一侧凹陷设置，所述隔离槽的槽底伸入所述定子轭内。

此结构的磁热隔离型定子结构，安装定子齿、隔离定子齿以及隔离槽的设置，显著地提升磁热隔离型定子结构不同相绕组之间的热阻，实现绕组相间热场隔离，从而实现电机故障运行时，相间热隔离的效果。此外，安装定子齿、隔离定子齿以及隔离槽的设置，还能有效地降低绕组相间互感，增大绕组自感，从而实现屏蔽故障绕组短路磁场对正常绕组磁性能的影响，提升电机容错运行能力，进一步提升电机故障运行时绕组相间电磁场隔离的效果。

如当一相绕组发生短路故障时，隔离定子齿上隔离槽的设置，隔离槽将故障绕组与其他正常绕组相互隔离，具体来说，线圈短路产生的热量将会传递到隔离定子齿上；在隔离定子齿沿定子直径方向相接的分别是转子以及定子轭，由于转子一侧形成有气隙，空气作为热的不良导体将热量朝向定子轭一侧传输；在隔离齿沿圆周方向相接的是安装定子齿以及隔离定子齿，由于隔离定子齿上隔离槽的设置，由于隔离槽内介质与定子轭的热导率的差异，隔离槽两侧的热量相互隔离，同时，所述隔离槽的槽底伸入所述定子轭内，进一步保证故障产生的热量与正常绕组一侧相互隔离。此外，还能保证短路磁场不影响正常相磁场，满足电机容错性能的要求。

2.本发明提供的磁热隔离型定子结构，所述隔离定子齿与所述定子轭一体设置。上述隔离定子齿与定子轭一体，简化安装操作，仅需在加工定子轭时，直接加工隔离定子齿以及隔离定子齿的隔离槽即可。

3.本发明提供的磁热隔离型定子结构，所述隔离槽的槽口设置在靠近所述转子一侧的端面；所述隔离槽的槽深方向沿所述定子轭的径向方向延伸设置。此结构的磁热隔离型定子结构，隔离槽的设置进一步在圆周向方向将正常的绕组与不正常的绕组相互隔离，进一步提高隔离定子齿的隔热隔磁的能力。

4.本发明提供的磁热隔离型定子结构，还包括填充件，所述填充件填充于所述隔离槽内。此结构的磁热隔离型定子结构，通过填充件填充在隔离槽内一方面实现强化对隔离槽两侧的隔离定子齿相互隔离，另一方填充件改变填充于隔离槽内不同的介质，如填充热导率相较于空气更低的介质，进一步降低隔离槽内介质的导热能力，保证隔离槽隔磁隔热能力。

5.本发明提供的磁热隔离型定子结构，所述定子轭在所述安装定子齿的安装一侧设有安装槽，所述安装定子齿的齿根固定安装在所述安装槽内。此结构的磁热隔离型定子结构，可以先将线圈绕设在安装定子齿上，而后通过将安装定子齿的齿根插设在安装槽内进行组装，也可以将安装定子齿安装在安装槽内，再进行绕组的绕设固定，从而，上述通过安装槽的设置，在提升绕设绕组的灵活性的同时，进一步提高安装定子齿与隔离定子齿之间绕组绕设的槽满率。

6.本发明提供的磁热隔离型定子结构，所述安装槽与所述安装定子齿之间设有绝缘导热层。此结构的磁热隔离型定子结构，通过绝缘导热层的设置，减小安装定子齿与安装槽在安装过程中产生的装配气隙，从而安装定子齿上的热量可以直接向定子轭一侧传输，实现降低安装定子齿向定子轭一侧的传热阻隔。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1中所提供的电机的结构示意图；

图2为实施例1中所提供的安装定子齿与线圈缠绕的结构示意图；

附图标记说明：

11-定子轭；111-安装槽；12-安装定子齿；13-隔离定子齿；131-隔离槽；14-线圈；

21-转子铁芯；22-转轴；23-磁钢。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种电机，如图1和图2所示，包括：机壳、磁热隔离型定子结构以及转子。机壳具有容纳转子和磁热隔离型定子结构的容纳腔体；转子与磁热隔离型定子结构相互套设。具体而言，本实施例以内转子电机为例，磁热隔离型定子结构套设在转子外侧。

本实施例中，转子包括：转子铁芯21、转轴22以及若干磁钢23。其中，转轴22与转子铁芯21固定连接，磁热隔离型定子结构套设在转子铁芯21的外周；磁钢23限位固定在转子铁芯21朝向磁热隔离型定子结构的一侧壁面上。磁钢23与转子铁芯21可以选用表贴式、表面嵌入式或者嵌入式。只要保证磁钢23与转子铁芯21相互贴合即可。

本实施例中，如图1和图2所示，磁热隔离型定子结构包括：定子铁芯和线圈14；定子铁芯包括：定子轭11，安装定子齿12、隔离定子齿13。其中，定子轭11套设在转子外侧；安装定子齿12和隔离定子齿13交替排设在定子轭11的靠近转子一侧的周向壁面上，安装定子齿12和隔离定子齿13沿定子轭11的周向方向依次间隔排布；安装定子齿12和隔离定子齿13均朝向转子一侧凸出设置；安装定子齿12外周绕设有绕组线圈14；隔离定子齿13外周未绕设线圈14绕组。相邻的定子齿围合为定子槽。

本实施例中，安装定子齿12为取向硅钢，取向硅钢插接在定子轭11的安装槽111内(下文提及)，硅钢的取向方向与定子轭11径向方向同向设置。当然，安装定子齿12也可以选用无取向硅钢。隔离定子齿13与定子轭11一体设置。

本实施例中的绕组采用单层分数槽集中绕组，相数为m相，定子槽数为n*(2*m)，转子极数n*(2*m)±2，其中n，m为正整数。电机每相有n个线圈14，一共n*m个，每个线圈14有且仅同齿缠绕在一个安装定子齿12上。在本实施例中，电机相数m为3，n为2，则槽数n*(2*m)为12，极数n*(2*m)-2为10。

隔离定子齿13上具有若干隔离槽131，隔离槽131由靠近转子一侧向远离转子一侧凹陷设置，隔离槽131的槽底伸入定子轭11内。隔离槽131的设置进一步在圆周向方向将正常的绕组与不正常的绕组相互隔离，进一步提高隔离定子齿13的隔热隔磁的能力。隔离槽131的槽口设置在靠近转子一侧的端面；隔离槽131的槽深方向沿定子轭11的径向方向延伸设置。

本实施例中，磁热隔离型定子结构还包括填充件，填充件填充于隔离槽131内。隔离，另一方填充件改变填充于隔离槽内不同的介质，如填充热导率相较于空气更低的介质，进一步降低隔离槽内介质的导热能力，保证隔离槽隔磁隔热能力。具体而言，空气的热导率为0.03，而金属一般在30～200之间。填充件的热导率相较于空气的热导率更小，即可满足提高隔离槽的隔磁隔热能力的作用。

具体在本实施例中，隔离槽131的宽度应不大于隔离定子齿13bt的10％，且不小于其中bt为隔离定子齿宽，λiron为安装定子齿12所用的硅钢片导热系数，λs为隔离槽131的等效等热系数；若隔离槽131内不填充隔热材料，则λs为空气的导热系数，若隔离槽内填充填充件，λs为所填充的填充件的导热系数。

如图1所示，定子轭11在安装定子齿12的安装一侧设有安装槽111，安装定子齿12的齿根固定安装在安装槽111内。安装槽111沿定子轭11的母线方向贯穿定子轭11的两端面。此结构的磁热隔离型定子结构，可以先将线圈14绕设在安装定子齿12上，而后通过将安装定子齿12的齿根插设在安装槽111内进行组装，也可以将安装定子齿12安装在安装槽111内，再进行绕组的绕设固定，从而，上述通过安装槽111的设置，在提升绕设绕组的灵活性的同时，进一步提高安装定子齿12与隔离定子齿13之间绕组绕设的槽满率。

安装槽111与安装定子齿12之间设有绝缘导热层。绝缘导热层可以为在安装定子齿12和定子轭11的拼接处涂布的导热硅脂或其他导热绝缘材料。通过绝缘导热层的设置，减小安装定子齿与安装槽在安装过程中产生的装配气隙，从而安装定子齿上的热量可以直接向定子轭一侧传输，实现降低安装定子齿向定子轭一侧的传热阻隔。

本实施例提供的磁热隔离型定子结构，安装定子齿、隔离定子齿以及隔离槽的设置，显著地提升磁热隔离型定子结构不同相绕组之间的热阻，实现绕组相间热场隔离，从而实现电机故障运行时，相间热隔离的效果。此外，安装定子齿、隔离定子齿以及隔离槽的设置，还能有效地降低绕组相间互感，增大绕组自感，从而实现屏蔽故障绕组短路磁场对正常绕组磁性能的影响，提升电机容错运行能力，进一步提升电机故障运行时绕组相间电磁场隔离的效果。

如当一相绕组发生短路故障时，隔离定子齿上隔离槽的设置，隔离槽将故障绕组与其他正常绕组相互隔离，具体来说，线圈短路产生的热量将会传递到隔离定子齿上；在隔离定子齿沿定子直径方向相接的分别是转子以及定子轭，由于转子一侧形成有气隙，空气作为热的不良导体将热量朝向定子轭一侧传输；在隔离齿沿圆周方向相接的是安装定子齿以及隔离定子齿，由于隔离定子齿上隔离槽的设置，由于隔离槽内介质与定子轭的热导率的差异，隔离槽两侧的热量相互隔离，同时，所述隔离槽的槽底伸入所述定子轭内，进一步保证故障产生的热量与正常绕组一侧相互隔离。此外，还能保证短路磁场不影响正常相磁场，满足电机容错性能的要求。

实施例2

本实施例提供一种电机，其与实施例1中提供的电机相比，存在的区别之处在于，

在本实施例中的一种实施方式中，隔离定子齿13与定子轭11可以为相互插接设置。

在本实施例的第二种实施方式中，隔离槽131的槽口可以设置在隔离定子齿13朝向线圈14一侧的壁面，也即，隔离定子齿13的侧面，同样可以满足对故障热量的隔离。

当然隔离定子齿13的个数也可以为任意多个，隔离定子齿13的设置个数越多，可以使得隔离其两侧线圈14可靠性越高。

在本实施例的第三种实施方式，安装定子齿12和隔离定子齿13在沿定子轭11的周向方向上，可以一个安装定子齿12两侧分别设有一个安装定子齿12和隔离定子齿13，一个隔离定子齿13的两侧设有两个安装定子齿12。当然排列方式可以进一步变形，两个隔离定子齿13之间设有三个或者更多安装定子齿12，但是，相邻隔离定子齿13之间安装定子齿12设置的个数越多，安装定子齿12上的线圈14发生短路时，导热传热会相应变差。

实施例3

本实施例提供一种电机，其与实施例1或实施例2中提供的电机相比，存在的区别之处在于：

电机为外转子电机，也即转子设在磁热隔离型定子结构的外侧。定子轭11设置在旋转中心，转子铁芯21设置在定子轭11的外侧。并利用上述的磁热隔离型定子结构同样实现隔磁隔热的作用。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。