CN106549536B - 电动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动机，包括：限定内部空间并形成有多个第一纵向通道的壳体；固定地设置在内部空间中的定子；可转动地设置在定子的中心的转子，在转子铁芯上形成有多个第二纵向通道；安装到壳体的前侧的前侧端盖；安装到壳体的后侧的后侧端盖；以及用于促使气流在内部空间流动的风扇；其中，前侧端盖和后侧端盖中的一个与外界隔绝地封闭内部空间和多个第一纵向通道的一端，但是允许内部空间和多个第一纵向通道的一端相互连通，前侧端盖和后侧端盖中的另一个使内部空间和多个第一纵向通道的另一端相互隔绝但是分别与外界相通。根据本发明，能够显著地提高电动机的散热效果。

Description

电动机

技术领域

本发明涉及电动机，尤其是涉及电动机的冷却。

背景技术

电动机通常包括定子和可转动地设置在定子中的转子，定子由定子铁芯和缠绕在定子铁芯上的绕组构成。在电动机通电运行时，电流不仅导致在定子上产生铜损和铁损，而且还导致在转子上产生铁损。所产生的铜损和铁损最终表现为电动机的定子和转子发热而温度升高。定子和转子发热是影响电动机功率密度和使用寿命的关键性制约因素。因此，如何使电动机的定子和转子上的热量有效地散发是电动机中必须解决的关键问题之一。

已知一种电动机，其中在电动机的转子铁芯和电动机外壳上形成有循环气流通道，同时还在电动机外壳外侧设置有外部风扇。电动机内温度相对较高的气流从转子铁芯上的气流通道流到电动机外壳上的气流通道中，与外界环境进行热交换而温度降低，温度因热交换而降低的气流再次流入转子铁芯上的气流通道而温度再次升高，随后再进入电动机外壳上的气流通道中进行热交换。这个过程一直循环地进行。外部风扇使电动机外壳周围的气流对流加快，以便进一步提高散热效果。在这种电动机中，气流一直在电动机外壳内侧循环，基本上既没有新鲜气流进入电动机外壳内侧，也没有气流排出到电动机外壳外侧。其结果是，热气流不能被有效地排出到电动机外壳外侧，对电动机外壳内侧的定子和转子的散热效果并不好。

因此，需要对现有的电动机进行改进。

发明内容

本发明的目的就是要克服上述现有技术中的至少一种缺陷，提出一种改进的电动机，这种电动机的散热效果能够得到显著地提高。

为此，根据本发明的一方面，提供一种电动机，所述电动机包括：

限定所述电动机的内部空间的壳体，在所述壳体的壁中形成有多个第一纵向通道；

固定地设置在所述内部空间中的定子；

可转动地设置在所述定子的中心的转子，所述转子包括转子铁芯和转轴，在所述转子铁芯上形成有多个第二纵向通道；

安装到所述壳体的前侧并且可转动地支撑所述转轴的输出端的前侧端盖；

安装到所述壳体的后侧并且可转动地支撑所述转轴的尾端的后侧端盖；以及

用于促使气流在所述内部空间流动的风扇；

其中，所述前侧端盖和所述后侧端盖中的一个设置成与外界隔绝地封闭所述内部空间和所述多个第一纵向通道的一端，但是允许所述内部空间和所述多个第一纵向通道的所述一端相互连通，所述前侧端盖和所述后侧端盖中的另一个设置成使所述内部空间和所述多个第一纵向通道的另一端相互隔绝但是分别与外界相通。

优选地，所述前侧端盖设置成与外界隔绝地封闭所述内部空间和所述多个第一纵向通道的前侧端，但是允许所述内部空间和所述多个第一纵向通道的所述前侧端相互连通，所述后侧端盖设置成使所述内部空间和所述多个第一纵向通道的后侧端相互隔绝但是分别与外界相通。

优选地，所述壳体的前侧形成向内的凸缘，所述前侧端盖安装到所述凸缘上，所述后侧端盖上形成有通气开口，所述后侧端盖被安装到所述壳体的内壁上。

优选地，所述风扇是设置在所述转轴上位于所述转子与所述前侧端盖之间的内部风扇、设置在所述转子的转子铁芯的端面上的端面风扇、以及设置在所述后侧端盖外侧的外部风扇中的至少一个，其中，所述端面风扇包括端面风扇主体、设置在所述端面风扇主体上并且与所述转子铁芯上的相应第二纵向通道相通的多个开口、以及从相应的所述开口的边缘弯折的扇叶，所述外部风扇被安装在所述转轴上或者被安装在独立的驱动电动机上。

优选地，在包括所述外部风扇的情况下，所述电动机还包括安装在所述壳体的后侧并且带有开口的防护罩。

优选地，所述防护罩被分隔部分成与所述内部空间相通的内侧空间和与所述多个第一纵向通道相通的外侧空间。

优选地，所述电动机还包括设置在所述壳体的后侧的导流管。

优选地，所述导流管具有内壁和环绕所述内壁设置的外壁，从而限定与所述内部空间相通的中心通道和与所述第一纵向通道相通并且环绕所述中心通道的外侧通道。

优选地，所述导流管大体成L形形状，包括水平部分和相对于所述水平部分弯折而向上延伸的部分。

优选地，在所述中心通道的自由端附近设置有位于所述中心通道内的过滤器。

根据本发明，通过允许外界的温度较低的气流从第一纵向通道和第二纵向通道中的一个流入电动机内部空间，与电动机内部空间中的转子和定子进行充分的热交换，然后从第一纵向通道和第二纵向通道中的另一个排出到外界环境中，使得电动机内部空间中的转子和定子的温度能够被显著地降低，从而显著地提高电动机的散热效果。

附图说明

图1是根据本发明优选实施例的电动机的纵向剖视图；

图2是沿着图1中的线2-2截取的剖视图；

图3是图1中的电动机的后侧端盖的示意立体图；

图4是图1中的电动机的转子端面风扇的示意立体图；

图5是根据本发明优选实施例的电动机的另一实施方式的纵向剖视图。

具体实施方式

下面结合示例详细描述本发明的优选实施例。本领域技术人员应理解的是，这些示例性实施例并不意味着对本发明形成任何限制。

图1是根据本发明优选实施例的电动机的纵向剖视图，图2是沿着图1中的线2-2截取的剖视图。如图1和2所示，根据本发明优选实施例的电动机1是永磁同步电动机，它包括限定电动机内部空间3的壳体5、固定地设置在电动机内部空间3中并且包括定子铁芯7和定子绕组9的定子11、可转动地设置在定子11中心并且包括转子铁芯13和转轴15的转子17、安装到壳体5的前侧(在本申请中将电动机转轴15的输出端定义为前侧，将与电动机转轴15的输出端相反的尾端定义为后侧)并且通过其中的前侧轴承19可转动地支撑转轴15的输出端的前侧端盖21、以及安装到壳体5的后侧并且通过其中的后侧轴承23可转动地支撑转轴15的尾端的后侧端盖25。由于在优选实施例中电动机被显示为永磁电动机，因此，在电动机的转子铁芯13外周还嵌设有永磁体26。

根据本发明，在壳体5的壁中形成有多个第一纵向通道5a，以及在电动机的转子铁芯13上形成有多个第二纵向通道13a。前侧端盖21安装到壳体5的前侧，并且使内部空间3和多个第一纵向通道5a的前侧端与外界气密地隔绝，但允许内部空间3或第二纵向通道13a与第一纵向通道5a的前侧端气体连通。后侧端盖25安装到壳体5的后侧，并且使内部空间3或第二纵向通道13a与第一纵向通道5a的后侧端相互气体隔绝，但允许内部空间3或第二纵向通道13a与第一纵向通道5a的后侧端分别与外界气体连通。为此，在优选实施例中，壳体5的前侧形成向内的凸缘5b，前侧端盖21安装到壳体5的前侧凸缘5b上。如图3所示的具有通气开口25a的后侧端盖25安装到壳体5的内壁上。应理解的，本领域技术人员可以多种不同方式来实现前侧端盖21和后侧端盖25的上述功能。例如，壳体5的前侧可以不形成向内的凸缘5b，而是在每个第一纵向通道5a接近前侧的位置形成有与内部空间3相通的开口，前侧端盖21直接安装在壳体5的前侧端部。也可以设置安装到壳体5的整个后侧端部上的后侧端盖25，但是在与内部空间相通的通气开口25a外围还设置有分别与第一纵向通道5a相通的多个另外通气开口。

根据本发明，还设置有用于促使气流在内部空间3内流动的风扇。如图1所示，具有设置在转轴15上位于转子17与前侧端盖21之间的内部风扇27、设置在转子17的转子铁芯13的端面上的端面风扇29、以及设置在转轴15上位于后侧端盖25外侧的外部风扇31。应理解的是，根据电动机的功率大小和使用环境等因素，可以设置上述三个风扇中的一个、二个或全部三个。图4显示了端面风扇的一种实施例，它包括形成在端面风扇主体29a上与转子铁芯13上的相应第二纵向通道13a相通的多个开口29b、以及从相应开口29b的边缘弯折的扇叶29c。在转动时，扇叶29c通过相应开口29b将气流推入到转子铁芯13上的相应第二纵向通道13a中。在包括外部风扇31的情况下，优选地还设置有位于壳体5的后侧并且带有开口的防护罩33。更优选地，防护罩33还被分隔部33a分成与多个第二纵向通道13a相通的内侧空间33b和与多个第一纵向通道5a相通的外侧空间33c。还应理解的是，外部风扇31可以安装在独立的驱动电动机上而不用安装在转轴15上，在这种情况下可以根据需要设置或调节外部风扇31的转速，以获得更好的冷却效果。

图1中的箭头显示了本发明优选实施例的电动机通电运行时气流在电动机中的流动路径。在电动机通电运行时，外界的温度较低的气流在风扇的作用下经过防护罩33上的开口进入内侧空间33b，通过后侧端盖25上的通气开口25a流过转子铁芯13上的相应第二纵向通道13a，进而经过转子17与前侧端盖21之间的内部空间3进入壳体5上的第一纵向通道5a，最后流过防护罩33的外侧空间33c排出到外界环境。在外界的温度较低的气流流过电动机时，与电动机内部空间中的转子和定子进行充分的热交换，因热交换而温度升高的气流最终全部排出到外界环境中，而外界的温度较低的气流又源源不断地进入到电动机内部空间，这个过程不断地重复进行，使得电动机内部空间中的转子和定子的温度能够被显著地降低，从而显著地提高电动机的散热效果。

图5是根据本发明优选实施例的电动机的另一实施方式的纵向剖视图。图5所示实施方式与图1所示实施方式大体相同，因而相同部件与相同标号表示，并且省略地相同部分的描述。图5所示实施方式与图1所示实施方式的区别在于在壳体5的后侧设置有导流管35。导流管35具有内壁37和环绕内壁37设置的外壁39，从而限定与电动机内部空间3连通的中心通道41和与壳体5上的第一纵向通道5a连通并且环绕中心通道41的外侧通道43。导流管35优选地为大体L形形状，从而大体包括水平部分35a和相对于水平部分35a弯折而向上延伸的部分35b。与图1类似，图5中的箭头也显示了本发明优选实施例的电动机的另一实施方式通电运行时气流在电动机中的流动路径。为了防止灰尘或其它杂物随着进气气流进入电动机的内部空间3中，可以在进气气流从其进入的中心通道41的自由端附近设置过滤器45。

设置有导流管35的电动机特别适合用作电动车辆中的驱动电机，因为导流管35不仅可以显著地提高电动机的散热效果，而且还可以防止路面积水或雨水等进入电动机内部空间导致诸如短路等的各种故障。导流管35的向上延伸的部分35b的高度可以根据车辆的用途以及相关设计参数进行选择。

在图1和5所示优选实施例中，外界的温度较低的气流流过转子铁芯13上的相应第二纵向通道13a，进而进入壳体5上的第一纵向通道5a，然后排出到外界环境。但应理解的是，通过对用于促使气流流动的风扇的扇叶方向和/或转动方向进行选择性地设置，外界的温度较低的气流也可以先流过壳体5上的第一纵向通道5a，进而进入转子铁芯13上的相应第二纵向通道13a，然后排出到外界环境。类似地，在图1和5所示优选实施例中，前侧端盖21使内部空间3和多个第一纵向通道5a的前侧端与外界气密地隔绝，但允许内部空间3与第一纵向通道5a的前侧端气体连通；后侧端盖25使内部空间3与第一纵向通道5a的后侧端相互气体隔绝，但允许内部空间3与第一纵向通道5a的后侧端分别与外界气体连通。但应理解的是，前侧端盖21和后侧端盖25也可以设置成，后侧端盖25使内部空间3和多个第一纵向通道5a的后侧端与外界气密地隔绝，但允许内部空间3与第一纵向通道5a的后侧端气体连通；前侧端盖21使内部空间3与第一纵向通道5a的前侧端相互气体隔绝，但允许内部空间3与第一纵向通道5a的前侧端分别与外界气体连通。这样，气流从壳体5的前侧进出电动机的内部空间3。此外，在优选实施例中，电动机被显示为永磁同步电动机，但应理解的是，本发明适用于任何包括定子以及可转动地设置在定子中的转子的电动机，例如，其中转子不包括磁铁而是包括转子线圈的励磁电动机。

以上结合具体实施例对本发明进行了详细描述。显然，以上描述以及在附图中示出的实施例均应被理解为是示例性的，而不构成对本发明的限制。对于本领域技术人员而言，可以在不脱离本发明的精神的情况下对其进行各种变型或修改，这些变型或修改均不脱离本发明的范围。

Claims (9)

1.一种电动机，所述电动机(1)包括：

限定所述电动机(1)的内部空间(3)的壳体(5)，在所述壳体(5)的壁中形成有多个第一纵向通道(5a)；

固定地设置在所述内部空间(3)中的定子(11)；

可转动地设置在所述定子(11)的中心的转子(17)，所述转子(17)包括转子铁芯(13)和转轴(15)，在所述转子铁芯(13)上形成有多个第二纵向通道(13a)；

安装到所述壳体(5)的前侧并且可转动地支撑所述转轴(15)的输出端的前侧端盖(21)；

安装到所述壳体(5)的后侧并且可转动地支撑所述转轴(15)的尾端的后侧端盖(25)；以及

用于促使气流在所述内部空间流动的风扇；

其中，所述前侧端盖(21)和所述后侧端盖(25)中的一个设置成与外界隔绝地封闭所述内部空间(3)和所述多个第一纵向通道(5a)的一端，但是允许所述内部空间(3)和所述多个第一纵向通道(5a)的所述一端相互连通，所述前侧端盖(21)和所述后侧端盖(25)中的另一个设置成使所述内部空间(3)和所述多个第一纵向通道(5a)的另一端相互隔绝但是分别与外界相通；

其特征在于，所述电动机还包括设置在所述壳体(5)的后侧的导流管(35)，所述导流管(35)具有内壁(37)和环绕所述内壁(37)设置的外壁(39)，从而限定与所述内部空间(3)相通的中心通道(41)和与所述第一纵向通道(5a)相通并且环绕所述中心通道(41)的外侧通道(43)。

2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述前侧端盖(21)设置成与外界隔绝地封闭所述内部空间(3)和所述多个第一纵向通道(5a)的前侧端，但是允许所述内部空间(3)和所述多个第一纵向通道(5a)的所述前侧端相互连通，所述后侧端盖(25)设置成使所述内部空间(3)和所述多个第一纵向通道(5a)的后侧端相互隔绝但是分别与外界相通。

3.根据权利要求2所述的电动机，其特征在于，所述壳体(5)的前侧形成向内的凸缘(5b)，所述前侧端盖(21)安装到所述凸缘(5b)上，所述后侧端盖(25)上形成有通气开口(25a)，所述后侧端盖(25)被安装到所述壳体(5)的内壁上。

4.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述风扇是设置在所述转轴(15)上位于所述转子(17)与所述前侧端盖(21)之间的内部风扇(27)、设置在所述转子(17)的转子铁芯(13)的端面上的端面风扇(29)、以及设置在所述后侧端盖(25)外侧的外部风扇(31)中的至少一个，其中，所述端面风扇(29)包括端面风扇主体(29a)、设置在所述端面风扇主体(29a)上并且与所述转子铁芯(13)上的相应第二纵向通道(13a)相通的多个开口(29b)、以及从相应的所述开口(29b)的边缘弯折的扇叶(29c)，所述外部风扇(31)被安装在所述转轴(15)上或者被安装在独立的驱动电动机上。

5.根据权利要求4所述的电动机，其特征在于，在包括所述外部风扇(31)的情况下，所述电动机还包括安装在所述壳体(5)的后侧并且带有开口的防护罩(33)。

6.根据权利要求5所述的电动机，其特征在于，所述防护罩(33)被分隔部(33a)分成与所述内部空间(3)相通的内侧空间(33b)和与所述多个第一纵向通道(5a)相通的外侧空间(33c)。

7.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述导流管(35)大体成L形形状，包括水平部分(35a)和相对于所述水平部分(35a)弯折而向上延伸的部分(35b)。

8.根据权利要求7所述的电动机，其特征在于，在所述中心通道(41)的自由端附近设置有位于所述中心通道(41)内的过滤器(45)。

9.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述内壁(37)的自由端在纵向上延伸超出所述外壁(39)的自由端、并且还径向向外地弯曲延伸超出所述外壁(39)。

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