CN107017718A - 适于电动马达的冷却装置和为其制备中空轴的方法 - Google Patents
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Abstract
一种电动马达包括定子和转子，所述定子可操作成产生磁场并限定开口，而所述转子至少部分地设置于开口内。转子包括沿着旋转轴线延伸的轴，包括连续地堆叠在轴上的多个叠片的第一转子磁芯部，以及联接到所述多个叠片的第二转子磁芯部。第一转子磁芯部和第二转子磁芯部配合以便限定转子磁芯。多个绕组联接到转子磁芯以及空气流动路径形成为所述第二转子磁芯部的一部分。空气流动路径包括轴向地沿着旋转轴线通过所述轴的轴向部分，以及径向向外延伸通过所述第二转子磁芯部的径向部分。本发明还公开了制备适于电动马达的中空轴的方法。
Description
相关申请的交叉引用
本申请是于2013年3月15日提交的美国专利申请13/835,071的继续部分申请，该美国专利申请通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及适于电动马达的冷却装置。更具体地，本发明涉及适于电动马达转子的冷却装置。
背景技术
适于电动马达的已知冷却方法通常会在马达内导致不均匀的温度分布。已知的方法通常使用由风扇所产生的冷却空气来冷却马达的外部。然而，最高温度通常发生在转子的中心处，而在转子的中心处冷却空气不太有效。
发明内容
在一种结构中，本发明提供一种电动马达，其包括定子和转子，所述定子可操作成产生磁场并限定开口，而所述转子至少部分地设置于开口内。转子包括沿着旋转轴线延伸的轴，包括连续地堆叠在轴上的多个叠片的第一转子磁芯部，以及联接到所述多个叠片的第二转子磁芯部。第一转子磁芯部和第二转子磁芯部配合以便限定转子磁芯。多个绕组联接到转子磁芯以及空气流动路径形成为所述第二转子磁芯部的一部分。空气流动路径包括轴向地沿着旋转轴线通过所述轴的轴向部分，以及径向向外延伸通过所述第二转子磁芯部的径向部分。
优选地，第二转子磁芯部包括具有芯部和支撑部的一体化的磁性组件。
更优选地，多个叠片和第一转子磁芯部中的一个限定两个孔，以及多个叠片和第二转子磁芯部中的另一个限定两个销，所述销的尺寸定制成接合两个孔以便抑制围绕第二转子磁芯部和多个叠片的旋转轴线的相对旋转。
在另一变型中，电动马达还包括联接到所述轴的第一轴承和联接到所述支撑部的第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承支撑转子以便围绕旋转轴线旋转。
优选地，所述轴包括第一端和第二端，并且其中所述多个叠片包括大体上与所述轴的第二端对准的第一端。
在一个实施方式中，一体化的磁性组件包括软磁复合材料。
在另一种实施方式中，支撑部包括中空管，其至少部分地限定所述空气流动路径的轴向部分。
在一个实施方式中，多个叠片和芯部配合以便限定延伸多个叠片和芯部的整个长度的多个完整的齿，以及多个部分齿，每个部分齿包括第一齿件、第二齿片、以及其间的间隙。
优选地，空气流动路径的径向部分延伸通过由多个部分齿所限定的间隙。
在本发明的一个变型中，所述空气流动路径的轴向部分沿着所述旋转轴线从所述轴的第一端和第二端两者延伸，并且其中所述轴包括径向孔，其可操作成连接空气流动路径的轴向部分和径向部分。
在本发明的另一个变型中，第二转子磁芯部包括第二多个叠片和第三多个叠片，所述第二多个叠片的每一个具有配合以便限定间隙的槽，所述第三多个叠片完全围绕所述轴。
优选地，所述间隙包括第一径向间隙和第二径向间隙，并且其中所述第二多个叠片堆叠使得槽的一部分在第一径向位置处对准以便限定第一径向间隙，并且所述第二多个叠片的其余部分与在不同的径向位置处对准以便限 定所述第二径向间隙的槽堆叠。
更优选地，所述第一径向间隙和所述第二径向间隙分隔开180度。
在另一结构中，本发明提供一种电动马达，其包括沿着旋转轴线延伸并具有第一端和第二端的轴。第一多个叠片联接到轴并且沿着旋转轴线堆叠，第一多个叠片的每一个具有第一横截面，第二多个叠片联接到轴并且沿着旋转轴线紧邻第一多个叠片堆叠，第二多个叠片的每一个具有不同于第一横截面的第二横截面，以及第三多个叠片联接到轴并且沿着旋转轴线紧邻所述第二多个叠片堆叠，使得第二多个叠片设置于第一多个叠片和第三多个叠片之间，第三多个叠片的每一个具有与第一横截面大致相同的第三横截面。多个齿通过第一多个叠片、第二多个叠片、以及第三多个叠片配合来限定，每个齿与相邻的齿配合以便限定槽。多个绕组均联接到至少一个齿并设置在至少两个槽中。空气流动路径包括沿着所述旋转轴线延伸的轴向部分以及径向延伸通过在第二多个叠片中所限定的间隙的径向部分。空气流动路径可操作成引导空气流通过多个绕组的至少一部分。
在一个变型中，空气流动路径的轴向部分沿着旋转轴线从所述轴的第一端和第二端两者延伸，并且其中所述轴包括径向孔，其可操作成连接空气流动路径的轴向部分和径向部分。
在另一变型中，第一横截面和第三横截面完全围绕旋转轴线延伸并包括第一数量齿的部分，并且其中所述第二横截面包括槽，使得具有第二横截面的叠片包括第二数量齿的部分，所述第二数量齿比第一数量齿至少少一个。
优选地，所述间隙包括第一径向间隙和第二径向间隙，并且其中所述第二多个叠片堆叠，使得所述槽的一部分在第一径向位置处对准以便限定第一径向间隙，而第二多个叠片的其余部分与在不同的径向位置处对准以便限定所述第二径向间隙的槽堆叠。
更优选地，所述第一径向间隙和所述第二径向间隙分隔开180度。
在一个实施方式中，多个齿包括延伸第一多个叠片、第二多个叠片以及第三多个叠片的堆叠的整个长度的多个完整的齿，以及多个部分齿，每个部分齿包括第一齿件、第二齿片、以及其间的间隙。
在另一个实施方式中，电动马达还包括牢固地联接到所述轴的第一端夹具和牢固地联接到所述轴的第二端夹具，所述第一端夹具和第二端夹具配合以便将叠片保持在其间。
在又一结构中，本发明提供一种电动马达，其包括沿着旋转轴线延伸并具有支撑端和自由端的轴，以及联接到所述轴并沿着旋转轴线邻近于自由端堆叠的多个叠片。所述多个叠片限定第一联接部分并部分地限定第一多个齿。一体化的磁性组件包括联接到所述第一联接部分的第二联接部分、支撑部和芯部。芯部包括多个沿着芯部的整个长度延伸的全长度的齿以及仅沿着芯部的整个长度的一部分延伸的多个部分长度的齿。所述第一多个齿、所述多个全长度的齿、以及所述多个部分长度的齿配合以便限定多个完整的齿，其中每个完整的齿与相邻的完整齿配合以便限定槽。多个绕组均联接到完整齿中的至少一个并设置于至少两个槽内。空气流动路径形成为一体化磁性组件的一部分，并且可操作成引导空气流通过所述支撑部并径向通过联接到所述部分长度的齿的绕组。第一轴承联接到所述轴以及第二轴承联接到所述支撑部。
优选地，所述空气流动路径包括轴向地沿着旋转轴线延伸通过支撑部的轴向部分以及径向向外延伸通过芯部的径向部分。
更优选地，所述支撑部包括中空管，其至少部分地限定所述空气流动通道的轴向部分。
在一个变型中，每个部分长度的齿包括延伸多个叠片全长的第一齿件，从芯部的第一端朝向第一齿件延伸的第二齿件，以及设置在第一齿件和第二齿件之间的间隙，并且其中所述空气流动路径的径向部分延伸通过由多个部 分齿所限定的间隙。
在本发明的另一方面，制备马达中空轴的方法包括以下步骤：提供原料轴；将原料轴切割成具有预定形状的中间轴，使得中间轴适于联接到马达的外部组件；以及沿着所述中间轴的旋转轴线在中间轴内形成中空部，以及在中间轴上围绕中空部的周向表面上形成径向孔。中空部和径向孔限定中空轴的空气流动路径。
优选地，所述形成步骤还包括在周向表面的相对侧上形成两个径向孔。
优选地，所述中空轴具有第一端和第二端；所述第一端是开口端并且与中空部空气连通。
在一个实施方式中，所述形成步骤包括在中间轴内钻孔以便形成中空部，并且在周向表面上钻孔以便形成径向孔。
在本发明的另一个方面，制备马达中空轴的方法包括以下步骤：提供第一原料半轴和第二原料半轴；将第一原料半轴切割成具有第一预定形状的第一中间轴，以及将第二原料半轴切割成具有第二预定形状的第二中间轴，使得第一和第二中间轴适于联接到马达的外部组件；沿着所述第二中间轴的旋转轴线在第二中间轴内形成通孔，以及在第二中间轴的周向表面上形成径向孔；以及将第一中间轴和第二中间轴以首尾相连的方式结合到一起，使得第二中间轴的通孔的一端由第一中间轴的一端封闭。通孔和径向孔限定中空轴的空气流动路径。
优选地，所述形成步骤还包括在周向表面的相对侧上形成两个径向孔。
优选地，所述成形步骤包括在所述中间轴内钻孔，以形成中空部，并在圆周表面上钻孔以便形成径向孔。
在一个变型中，所述结合步骤包括将第一中间轴和第二中间轴以首尾相连方式焊接到一起。
本发明的其它方面通过考虑详细说明和附图将变得明显。
附图说明
图1是示出热分布的现有技术马达的端部视图；
图2是适于具有体现本发明的转子芯的电动马达的旋转组合件的透视图；
图3是图2所示旋转组合件的分解视图；
图4是沿着旋转轴线所取的图3所示旋转组合件的透视横截面视图；
图5是体现本发明的另一转子的侧视图；
图6是图5所示转子一部分的透视图；
图7是图5所示转子的一体化磁性组件的透视图；
图8是图5所示转子的一体化磁性组件的另一透视图；
图9是沿着转子的旋转轴线所取的图5所示转子的横截面视图；
图10是马达的示意图，其包括适于与图2或图5所示的转子一起使用的开口磁通环；
图11是另一马达的示意图，其包括适于与图2或图5所示的转子一起使用的开口磁通环；
图12是适于与图10或图11所示的马达一起使用的轴向场返回路径的示意图；
图13是第一或整个叠片的端视图；
图14是第二或部分叠片的端视图；
图15是相对于图14所示叠片旋转180度的第二叠片的端视图；以及
图16是第二芯部的透视图，其由对准以限定两个间隙的图14和15的第二叠片的两个区段构成；
图17a示出了根据本发明的一个实施例的用于制备马达中空轴的原料轴；
图17b示出了由图17a中的原料轴切割而成的中间轴；
图17c示出了由图17b中的中间轴加工而成的中空轴的内部结构及旋转轴线；
图18是对应于图17a-17c的制备马达中空轴的步骤的流程图；
图19a示出了根据本发明的另一个实施例的用于制备马达中空轴的第一原料半轴及第二原料半轴；
图19b示出了由图19a中的第一原料半轴及第二原料半轴切割而成的第一中间轴和第二中间轴；
图19c示出了在图19b中的第一中间轴以及第二中间轴，其中在第二中间轴上进行钻孔而形成通孔和径向孔；
图19d示出了将图19c中的第一中间轴和第二中间轴结合到一起产生的最终的中空轴；
图20是对应于图19a-19d的制备马达中空轴的步骤的流程图。
但是在对本发明的任何实施例进行详细说明之前，应当理解的是，本发明并不将其应用限制到在下面的说明中所述或在以下的附图中所示的组件 的构造和布置细节。本发明能够具有其它实施例并且可以各种方式被实践或执行。此外，应当理解的是，本文所用的措辞和术语是为了说明的目的，而不应被视为是限制性的。本文使用“包括”、“包含”或“具有”及其变体是指涵盖其后所列出的物件及其等同物以及额外的物件。除非另外指定或限制，术语“安装”、“连接”、“支撑”和“联接”及其变体在广义上使用，并且涵盖直接和间接安装、连接、支撑和联接。此外，“连接”和“联接”并不限于物理或机械连接或联接。
具体实施方式
图1示出现有电动马达10的端视图。电动马达10包括可操作成产生磁场的大体上圆柱形的定子15。转子20受到支撑以便相对于所述定子15旋转，并包括实心轴25。转子20包括支撑导线35的十二个槽30，所述导线围绕齿37缠绕以便限定与齿37配合以便限定转子磁极的线圈或绕组40。在马达操作期间，电流流动通过这些绕组40并产生热量。热量向内传导以便将转子20和轴25快速地加热到高的温度下。热量还经由对流和辐射向外传递到定子15。因为这些热传递过程效率较低并且由于定子15的较大表面积，定子15保持比转子20温度更低。此外，冷却空气45施加到定子15的外部，以增强排热。因此，当与定子15相比较时时，转子20仍然是非常热的。
图2示出转子50，其适于与图1所示的定子15一起使用或优选与另一个定子一起使用，如将相对于图10-12所述的那样。转子50包括轴55，一对夹具60(示出一个)，磁芯65，风扇70，和换向器75。风扇70邻近磁芯65牢固地联接到轴55，使得风扇70随同轴55一起旋转并将冷却空气提供到电动马达。在其它马达中，可应用其它类型的风扇或其它风扇布置。在一些电动马达中，所述ti.in可以完全省略。换向器75牢固地联接到轴55，以便将转子绕组40中的电流方向周期性地逆转。
在图3中最佳示出的轴55是细长的大致圆柱形的构件，其给马达的旋转组件提供旋转支撑。在所示的结构中，轴55沿着纵向或旋转轴线80延伸，并包括第一端和第二端。中心孔85延伸通过轴55长度的至少一部分并限定冷却流动路径95的轴向部分90，如将关于图4详细论述的那样。两个径向槽100(每侧一个)限定在轴55的外表面上，并且限定所述冷却流动路径95的径向部分105的一部分。所示实施例示出在轴55每一侧上的单个槽100(参照图4)，但可使用多个较小的孔来代替每个槽100，如果需要的话。
参照图2和图3，每个夹具60包括中心孔110，其尺寸定制成适于接合所述轴55。优选地，提供冷缩配合以便将夹具60牢固地附接到轴55。其它的结构可以使用粘合剂、焊接、软焊、钎焊或另外的附接手段。每个夹具60包括中央毂部115和从每一中央毂部115的端部部分径向向外延伸的多个指状物120。指状物120具有一定的长度并在其间限定槽。中心毂部115和多个指状物120具有足够的刚性和强度以便夹持磁芯65并且抑制不需要的轴向运动。
如图2中所示，磁芯65是由轴55旋转地支撑的基本圆柱形的构件。图2的磁芯65包括十二个齿125，其中齿125的一部分是完整的齿125a以及所述齿125的其余部分是不完整的齿125b。每个齿125与相邻的齿125相配合以便限定槽130。每个齿125包括两个钩表面135，其中钩表面135的每一个延伸到两个相邻的槽130中之一。绕组40联接到齿125的一部分并分别设置于至少两个槽130中，如图1中所示。在开始之前，应当指出的是，本文示出的结构包括十二个齿125，其限定十二个槽130并因此限定十二个磁极。然而，具有更多或更少齿125的马达也可使用本文中所述的发明。因此，本发明不应当被限制到十二个磁极的转子。
图2所示的磁芯65由沿着旋转轴线80堆叠以便限定芯长度140的多个叠片形成。在图示的结构中，两个不同的叠片145，150在三个不同的部分 中堆叠以便完成磁芯65。如图13中所示，第一叠片145包括十二个齿125并完全围绕中心孔155延伸。如图14和图15中所示，第二叠片150，包括十一个齿125，其中槽160代替第十二个齿形成，并从中心孔155延伸到叠片150的最外侧部分。第一磁芯部165由多个第一叠片145沿着芯长度140的第一部分170堆叠而形成。这样，第一磁芯部165包括十二个完整的齿125a。
第二磁芯部175通过将所述第二叠片150沿着适于芯长度140的第二部分180的旋转轴线80堆叠而形成。如图4中最佳所示，第二叠片150堆叠成两组175a，175b，其中每组的槽160彼此对准。如图16中最佳所示，两组175a，175b邻近于彼此堆叠，其中槽160定位成间隔开180度，这样槽160限定间隔开180度的两个间隙185。图16示出具有面对第一方向176的槽的第一组175a的第一叠片150a以及具有面对第二方向177的槽的第二组175b的第一叠片150b。多个叠片150a堆叠，这样它们在第一方向176上与槽对准以便完成第一组175a，并且多个叠片150b堆叠，这样它们在第二方向177上与槽对准以便完成第二组175b。从而第二磁芯部175包括十个完整的齿125a和两个间隙185。当然，其它结构可包括更少或更多的间隙185，如用于实现所需水平的冷却或操作可能需要的那样。
第三磁性芯部190通过将多个第一叠片145沿着芯长度140的第三部分195层叠而形成。第三磁性芯部190包括十二个完整的齿125a。
芯长度的第一部分170，芯长度的第二部分180，和芯长度的第三部分195当总计时等于总的芯长度140。在一个结构中，完成的磁芯具有长度“L”，并且例如包括具有轴向长度“1/4L”的第一磁芯部165，包括具有长度“1/4L”的第一组175a具有长度“1/4L”的第二组175b的第二磁芯部175，以及具有长度“1/4L”的第三磁性芯部190。第一磁芯部165的十二个齿125a与第二磁芯部175的十个完整的齿125a并与第三芯部190的十二个完整的齿125a 配合以便限定延伸磁芯65全长的十个完整的齿125a。两个间隙185位于第一芯部165和第三芯部190的齿125a之间，这样形成两个部分长度的齿125b。每个部分齿125b包括在磁芯65一端处的第一齿部，在磁芯65相对端处的第二齿部，以及所述第一齿部和第二齿部之间的间隙185。
如图4中最佳所示，冷却流动路径95包括延伸通过轴55内部85的整个长度的轴向部分90。冷却流动路径95还包括轴55的径向槽100和间隙185，其配合以限定流动路径95的完整径向部分105。在操作过程中，冷却空气在一端或两端处进入轴55，并且沿着冷却流动路径95的轴向部分90流动。空气到达轴55的径向槽100并向外流动通过径向槽100和间隙185。当空气流动通过间隙185时，所述空气流动通过邻近间隙185设置于槽130内的绕组40并冷却绕组40。
在另一结构中，如图5-9中所示，磁芯200具有芯长度205，并包括第一转子磁芯部210和第二转子磁芯部215。第一转子磁芯部210包括连续堆叠在轴225上的多个叠片220。每个叠片220包括十二个齿230，使得叠片220配合以便限定轴向延伸芯长度205一部分的十二个完整的齿230a。多个齿230的每一个与相邻齿230配合以便限定槽235。在每个叠片220中形成四个孔240以便限定第一附接部分245。
参照图7，第二转子磁芯部215包括具有芯部255和支撑部260的一体化磁性组件250。在图示的实施例中，一体化的磁性组件250由软磁性复合(SMC)材料制成。中心孔265通过一体化的磁性组件250限定，并且在所述磁性组件250的第一端和第二端之间延伸。
磁性组件250的芯部255包括一定的长度，该长度与由第一芯部210所限定的芯长度部分一起延伸的磁芯的全长205。芯部255包括十二个齿230，其中八个齿230a延伸芯部255延伸的全长，以及四个齿230b仅延伸长度的一部分以便限定径向间隙270。每个径向间隙270延伸通过磁性组件250到 达中心孔265，以便限定通过磁性组件250的径向流动路径275。类似于叠片220，每个齿230与相邻齿230配合以便限定槽235。此外，每个齿230包括两个钩280，其中每个钩280设置于槽235之一内。虽然包括叠片220和磁性组件250的磁芯200已被描述成包括十二个齿230，但是其它结构可包括更少或更多的齿230，如对于马达而言可能需要的那样。另外，磁性组件250已被描述成包括四个间隙270。然而，可以采用更多或更少的间隙270，如为了实现所需的冷却可能需要的那样。
参照图8，磁性组件250包括第二附接部分285，其包括沿着平行于转子旋转轴线80的轴线延伸的四个销290。每个销290的尺寸定制成接合所述第一附接部分245的孔240之一以便将第一芯部210联接到第二磁芯部215以便旋转。如普通技术人员将认识到的那样，可以采用其它附接布置以便将所述第一芯部210和第二芯部215联接以便旋转。例如，在一些结构中，销290可替换为接收贯通螺栓的通孔。贯通螺栓的使用在可能会经受显著弯曲的应用中提供额外的刚性。
通过第一芯部210和第二芯部215联接，齿230对准，这样它们配合以便限定延伸磁芯200的全长205的八个齿230a和仅部分地沿着磁芯200的长度205延伸的四个齿230b。具体地，部分长度的齿230b包括邻近磁芯200一端的第一齿部，邻近芯200相对端的第二齿部，以及其间的间隙270。
在图7中最佳示出的支撑部260包括限定中心开口265的轴或管295，所述中心开口265沿着旋转轴线80延伸通过磁性组件250。开口265限定冷却流动路径305的轴向部分300，如将详细论述的那样。尽管所示的结构包括与芯部255形成为一件的支撑部260，但是其它结构可以形成这些组件，这些组件作为两个单独的件，然后牢固地将它们附接到彼此。
第一轴承310联接到支撑部260，如图5和图9中所示。第一轴承310与第二轴承315配合以便完全支撑转子以便旋转。
图5和图9最佳示出图5-9所示结构的冷却流动路径305。冷却空气经由支撑部260的开口265进入冷却流动路径305并且沿着旋转轴线80轴向流动。在到达磁性组件250中的间隙270时，冷却空气被径向向外引导。当空气流动通过间隙270时，其流过邻近间隙270定位在槽235内的绕组40，从而冷却绕组40。
为了组装图2-4所示的磁芯65，叠片145，150如所述堆叠以便限定第一芯部165，第二芯部175(包括一个或多个间隙185)，以及第三芯部190。在优选的结构中，通过将叠片145，150和轴55联接以便旋转的其它手段，叠片145，150包括与轴55的轻微干涉配合。第一端夹具60和第二端夹具60牢固地联接到轴55并且配合以便轴向地保持叠片145，150。绕组40然后以传统的方式被放置在槽130中来完成磁芯65。
图5-9所示的磁芯200的组合件类似于图2-3所示的组合件。首先通过将叠片220以类似于关于图2-4所述的方式堆叠来组装第一转子磁芯部210。第二磁芯部215然后联接到第一转子磁芯部210。第一接合部分245和第二接合部分285彼此接合以便抑制所述第一转子磁芯部210和第二转子磁芯部215之间的相对旋转。在图示的结构中，第二磁芯部215的四个销290接合第一磁芯部215的四个孔240。绕组40然后以传统的方式被放置在槽235中来完成磁芯200。
此外，也可如10和图11中所示对定子320，325进行修改通过图2-9所示的磁芯65，200来实现增强的冷却效果。具体地，磁通环一侧的部分330(图11)或部分330(图10)被移除以便提供通过磁芯65，200和定子320，325的自由空气流动路径。如普通技术人员将认识到的那样，定子320，325的磁通量通常在固定的轴向平面内的磁极之间(即，径向返回路径)流动。换言之，磁通量通常不在轴向方向而是保持径向延伸或偏离。然而，为了适应磁通环的被移除部分330或部分330，使用磁性端环335或磁通环来支撑 如图12中所示的轴承310中之一。磁性端环335提供适于磁通量的磁性路径，从而完成定子320，325的磁性路径。图10所示的定子320最佳地适合于永久磁场，而图11所示的定子325更适合于绕组磁场。
在操作期间，本文所述的转子结构或与定子结构结合的转子结构提供马达的更有效的冷却。增强的冷却可提高马达的使用寿命，并能改善用于构造马达的绝缘材料的耐久性。此外，增强的冷却可允许更大的电流密度，而不会使得转子或定子组件过热。携载额外电流的能力对于给定结构(即，导线类型和直径，每个线圈的绕组数量等)的马达而言允许更高的额定电流，这又给马达提供额外的扭矩输出。在一些结构中，测试表明50％的改善是可能的。
在本发明的另一方面，用于制备与马达转子一起使用的中空轴的方法如上文在本发明的实施例中所述的那样。如上文参照图2和图4所述的那样，根据本发明的中空轴55包括在轴外表面上的两个径向孔100，其中每个径向孔100配置在轴的沿其周向方向上的相反侧上。因此径向孔100与马达的中心孔85空气连通，其中后者延伸通过轴55长度的至少一部分。为了制造这样的中空轴，本发明提供将要在以下的实施例中进行描述的方法。
参照图17a-17c，在本发明的一个实施例中，用于制备马达中空轴的方法包括以下步骤：提供原料轴，将原料轴切割成具有预定形状的中间轴，并且在中间轴内形成中空部以及在中间轴的周向表面上形成径向孔。原料轴402在图17a中示出为具有均匀分布直径的杆。如技术人员将理解到的那样，原料轴由金属制成。提供原料轴402的步骤在图18的流程图中被示出为步骤407。接着，在图18的步骤408中切割原料轴402以将其外部形状改变为预定形状。原料轴402接着变成为图17b中的中间轴411。中间轴411包括两个端部401，403，相比于中间轴411的其余部分具有稍微较小的直径。中间轴411的这种预定形状使得中间轴411能够联接到马达的外部组件，所述 外部组件具有相应的结构来接合所述中间轴411。
在图18的第三步骤409中，如图17c中所示，中空部485沿着中间轴的旋转轴线在中间轴的内部形成。旋转轴线在图17c中由部件编号486表示。还存在两个径向孔400，其在中间轴上形成于围绕中空部485的周向表面上。优选地，中空部485和径向孔400通过钻孔过程(诸如像使用钻孔机的那些)形成在中间轴上。因此如图17c中所示的所得中空轴包括开口端487和封闭端488。开口端487在上述的钻孔过程中形成。中空部485和径向孔400限定中空轴的空气流动路径。空气流动路径以与参照图1-16所示和所述的空气流动路径大体上相同的方式发挥作用。在此其将不再重复。
优选地，还存在配置到中空轴的封闭端488上的联接孔406。联接孔406在步骤409中通过如上所述的钻孔过程形成。联接孔406适于将马达轴在其轴向方向上联接到其它组件上。
参照图19a-19d，在本发明的第三实施例中，用于制备马达中空轴的另一方法包括以下步骤：提供第一原料半轴502和第二原料半轴504；将第一原料半轴502切割成第一中间轴512以及将第二原料半轴504切割成第二中间轴514，每一个中间轴都具有相应的预定形状；在第二中间轴514内形成通孔585，以及在第二中间轴514的周向表面上形成径向孔500；以及将第一中间轴512和第二中间轴514结合以便形成单个中空轴。
第一原料半轴502和第二原料半轴504在图19a中示出为两根杆，每一杆具有均匀分布的直径。但是第一原料半轴502和第二原料半轴504可具有不同的长度。提供第一原料半轴502和第二原料半轴504的步骤在图20的流程图中被示出为步骤507。接着，在图20的步骤508中，切割第一原料半轴502以将其外部形状改变成预定的形状，并且在步骤510中，切割第二原料半轴504以将其外部形状改变成预定的形状。第一原料半轴502成为图19b中的第一中间轴512，以及第二原料半轴504成为图19b中的第二中间轴514。 如可以看到的那样，第一中间轴512包括端部501，其具有相比于第一中间轴512的其余部分的稍微较小的直径。类似地，第二中间轴514包括端部503，其具有相比于第二中间轴514的其余部分的稍微较小的直径。第一中间轴512和第二中间轴514的预定形状使得最终的中空轴能够联接到所述马达的外部组件，所述外部组件具有相应的结构。
在图20的步骤509中，如图19c中所示，通孔585沿着第二中间轴514的旋转轴线形成在第二中间轴514内。旋转轴线在图19c中由部件编号586表示。通孔585延伸过第二中间轴514的整个长度。还存在两个径向孔500，其在第二中间轴514上形成于围绕通孔585的周向表面上。优选地，通孔585和径向孔500通过钻孔过程(诸如像使用钻孔机的那些)形成在中间轴上。由于通孔585沿着第二中间轴514的整个长度延伸，因此可从第二中间轴514的两端进行对第二中间轴514的钻孔。有利地，首先通过制备两个单独的半轴，通过在半轴之一(例如本文所述的第二中间轴514)上钻出完全贯通的孔而更容易操作钻孔过程，并且还可提高生产效率。
在如图20中所示的最后步骤511中，第一中间轴512和第二中间轴514结合到一起以产生最终的中空轴。优选地，通过将第一中间轴512和第二中间轴514焊接到一起来完成结合过程。在焊接之后，第二中间轴514的一端由第一中间轴512的一端封闭。因此如图19d中所示的最终的中空轴包括开口端587和封闭端588。中空部585和径向孔500限定中空轴的空气流动路径。空气流动路径以与参照图1-16所示和所述的空气流动路径大体上相同的方式发挥作用。在此其将不再重复。
优选地，还存在配置到中空轴的封闭端588上的联接孔506。联接孔506在步骤509中通过如上所述的钻孔过程形成。联接孔506适于将马达轴在其轴向方向上联接到其它组件上。
虽然本发明已经在附图中详细地示出并在前面的描述中详细地进行了 描述，但同样被认为是说明性的而不是限制性的，应当理解的是示出和描述了仅仅示例性实施例，并且不以任何方式限制本发明的范围。应当理解的是，本文所述的任何特征可与任何实施例一起使用。示例性的实施例并不排除彼此或本文没有描述的其它实施例。因此，本发明还提供实施例，其包括上述示例性实施例的一个或多个的组合。在不脱离其精神和范围的情况下可对本文所阐述的发明进行修改和改变，因此，只应进行如由所附权利要求所示的这样的限制。
例如，在如上所示制备中空轴的实施例中，存在两个对称布置的径向孔，其形成在轴的周向表面上。然而，本领域的技术人员应毫无疑义地理解，也可配置其它数目的径向孔，这取决于特定的应用，诸如空气流动路径马达叠片的设计约束。
Claims (8)
1.一种制备马达中空轴的方法，其包括以下步骤：
a)提供原料轴；
b)将所述原料轴切割成具有预定形状的中间轴，使得中间轴适于联接到所述马达的外部组件；以及
c)沿着所述中间轴的旋转轴线在所述中间轴内形成中空部，以及在所述中间轴上围绕所述中空部的周向表面上形成径向孔；所述中空部和所述径向孔限定所述中空轴的空气流动路径。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述形成步骤还包括在所述周向表面的相对侧上形成两个径向孔。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述中空轴具有第一端和第二端；所述第一端是开口端并且与所述中空部空气连通。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述形成步骤包括在所述中间轴内钻孔以便形成所述中空部，并且在所述周向表面上钻孔以便形成所述径向孔。
5.一种制备马达中空轴的方法，其包括以下步骤：
a)提供第一原料半轴和第二原料半轴；
b)将所述第一原料半轴切割成具有第一预定形状的第一中间轴，以及将所述第二原料半轴切割成具有第二预定形状的第二中间轴，使得所述第一和第二中间轴适于联接到所述马达的外部组件；
c)沿着所述第二中间轴的旋转轴线在所述第二中间轴内形成通孔，以及在所述第二中间轴的周向表面上形成径向孔；以及
d)将所述第一中间轴和所述第二中间轴以首尾相连的方式结合到一起，使得所述第二中间轴的所述通孔的一端由所述第一中间轴的一端封闭；所述通孔和所述径向孔限定所述中空轴的空气流动路径。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述形成步骤还包括在所述周向表面的相对侧上形成两个径向孔。
7.根据权利要求5-6中任一项所述的方法，其中，所述成形步骤包括在所述中间轴内钻孔，以形成所述中空部，并在所述圆周表面上钻孔以便形成所述径向孔。
8.根据权利要求5-6中任一项所述的方法，其中，所述结合步骤包括将所述第一中间轴和所述第二中间轴以首尾相连方式焊接到一起。
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