CN109347242A - 具有随形水冷结构高效低噪声电动机壳体及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了具有随形水冷结构高效低噪声电动机壳体及其制造方法，所述电机壳主体上设有一个以上轴向主水道以及周向支路水道，轴向主水道与周向支路水道相互连通。所述轴向主水道包括进水主水道和出水主水道，所述进水主水道和出水主水道分别设置在周向支路水道两侧。所述进水主水道和出水主水道分别贯穿的连通到周向支路水道。本发明中，轴向主水道穿过周向支路水道，并联多支路冷却水道结构压头损失较小、冷却均匀、温度梯度较小。
Description
技术领域
本发明涉及机械领域，特别是具有随形水冷结构高效低噪声电动机壳体及其制造方法。
背景技术
目前,电机的散热方式主要有风冷和水冷两种方式。但是风冷耗电多,占用空间大,同时用自然风做冷源冷却效率低；水冷法具有效率高,耗电少,占用空间小的特点,它比风冷具有明显的优越性。电机的水冷结构套在电机定子铁心外周，根据其内部冷却液的流向可划分为Z字型(直槽水道)和螺旋型两种类型。Z字型结构由于水流的曲折流动，会导致压头损失过大；螺旋型结构虽具有较小的压头损失，但是该结构容易使电机两端产生较大的温度梯度，且制造工艺复杂。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供具有随形水冷结构高效低噪声电动机壳体及其制造方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了具有随形水冷结构高效低噪声电动机壳体及其制造方法，包括电机壳主体，所述电机壳主体上设有一个以上轴向主水道以及周向支路水道，轴向主水道与周向支路水道相互连通。
本发明中，所述轴向主水道包括进水主水道和出水主水道，所述进水主水道和出水主水道沿着电机壳主体的中心轴对称设置。
本发明中，所述进水主水道和出水主水道分别贯穿的连通到周向支路水道。
本发明中，所述进水主水道包括一进水口，进水主水道的纵截面的面积由进水口向另一端递减。有助于水冷循环过程中水流流速的均匀分布。
本发明中，所述出水主水道包括一出水口，出水主水道的纵截面的面积由出水口向另一端递减。有助于水冷循环过程中水流流速的均匀分布。
本发明中，所述轴向主水道的轴向上设有一个以上的用于引流的第一水槽。
本发明中，所述周向支路水道上设有一个以上的第二水槽，第二水槽与周向支路水道方向一致。
本发明中，所述周向支路水道的宽度有中间向两端递减。
本发明还公开了一种具有随形水冷结构高效低噪声电动机壳体的制造方法，包括下述步骤：
步骤1：设计电动机壳体的三维模型，对模型进行切片处理，对每层电机壳体的二维切片进行数据处理；
步骤2：打印机的铺粉辊筒将装填入储粉供料腔的金属粉末送至成型腔，在成型腔的加工平台上铺一层粉末；
步骤3：计算机控制数字微喷头将UV胶供应装置中UV胶粘结剂喷射到金属粉末上，金属粉末粘结形成电机壳体截面，UV固化成型粉末，打印第一层；
步骤4：成型腔下降一个切片层厚，储粉供料腔上升一个切片层厚，铺粉滚轴按照步骤转动铺粉，开始下一层打印，重复该过程直至打印出电机壳体；
步骤5：将成型的电机壳体取出放入高温炉中进行高温烧结，得到电机壳体。
有益效果：1、本发明中，轴向主水道穿过周向支路水道，并联多支路冷却水道结构压头损失较小、冷却均匀、温度梯度较小。
2.本发明的水冷壳体水道采用刻有小水槽的内壁面，增大水道与电机内部热源的接触面积，提升散热效果。小水槽的个数不固定，可根据电机功率和体积大小以及周向水道宽度决定。
3.根据电机热量分布设计的不同宽度的周向水道，热量高的地方水道宽，能够更有效地满足电机不同部位的散热需求，起到更好的散热效果。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1是水冷电机壳体结构示意图；
图2是水冷电机壳体主视图；
图3是周向支路水道结构示意图；
图4是电机壳体制造示意图；
图5是电机壳体结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作详细说明。
实施例：
如图1，本实施例提供的具有随形水冷结构高效低噪声电动机壳体及其制造方法，包括进水口1、出水口2、轴向主水道3、周向支路水道4和电机壳主体6，其中电机壳主体6上设置有两个轴向主水道3和周向支路水道4，两个轴向主水道3对称地分布在电机主壳体6的两侧，所述两个轴向主水道3将多个周向支路水道4连通形成可循环的并联水冷结构。轴向主水道包括进水主水道和出水主水道，所述进水主水道和出水主水道沿着电机壳主体的中心轴对称设置。
所述进水口1和出水口2分别连接在两个轴向主水道3上面。冷却液经进水口1进入电机壳体连接轴向主水道3，流入两侧的周向支路水道4，再汇流到对侧的轴向主水道3，经出水口2流出。
如图2所示，所述轴向主水道3为V字型结构，水道两侧呈现一定的夹角θ，本实施例中的θ角约为5～6°，夹角θ有助于水冷循环过程中水流流速的均匀分布。具体的进水主水道由进水口向另一端的纵截面为V型结构，出水主水道由出水口向另一端的纵截面为V型结构。
如图2和图3所示，4.周向支路水道，a.周向支路水道水道宽度，b.周向支路水道水道高，18.周向支路水道内小水槽。
轴向主水道3和周向支路水道4沿着各自的水道方向，在靠近电机内部热源一侧的水道壁面上刻有小水槽，水槽为内嵌于主水道和周向水道底部表面的U型凹面槽，，本实施例中在进水口和出水口的主水道3上各分布着一条第一水槽5第一水槽5对进水和出水起到引流作用，周向支路水道4上的第二水槽18起到将主路冷却水引导分流到支路水道的作用。周向支路水道4中的第二水槽18的个数根据周向支路水道的宽度不同而决定，本实施例中中间5个周向支路水道4分别采用含有两条第二水槽18的分布特征，而两端共6个周向支路水道分别采用含有各两条第二水槽18的分布特征。同时第一水槽5和第二水槽18这些水槽靠近电机内部热源一侧，能够增大水道与电机散热面的的接触面积，提高散热效率，提高电机的冷却效果。
所述周向支路水道4的水道宽度不同，从中间向两侧满足正态分布规律：中间水道较宽向两侧逐渐减小，本实施例中中间水道宽度约为9mm，两侧最小处宽度值约为5mm。
根据电机热量分布设计的不同水道宽度，其中，所述周向支路水道4在电机主壳体6表面并非均匀分布，从中间向两侧满足正态分布规律：中间较宽向两侧逐渐减小。根据电机运行时的热量分布特点，对于热量较多电机周向的中部位置采用宽水道，对散热需求较小的两侧则采用较窄水道，同时主水道中采用只有一条水槽的结构，而周向水道中的水槽的个数则不固定，可根据电机功率和体积大小以及周向支路水道4的宽度决定，且均匀地分布在水道中。
如图4所示的利用金属粉末三维打印成型工艺制造电机壳体的实现方案如下：
1、将设计好的水冷电机壳体的电机壳体三维模型，根据器件精度要求选择合适的层厚进行切片处理，获得一系列离散的切片，对每层电机壳体的二维切片进行数据处理以用于打印路径控制。
2、铺粉辊筒9将装填入储粉供料腔11的金属粉末13送至成型腔10，在成型腔10的加工平台(或基底)上铺一层粉末。
3、数字微喷头7在计算机控制下，根据模型切片后定义出来的每层轮廓数据，将UV胶供应装置8中UV胶粘结剂有选择性地喷射到金属粉末13上，金属粉末13粘结形成电机壳体截面，UV固化成型粉末，打印完成第一层。
4、成型腔10下降一个切片层厚，储粉供料腔11上升一个切片层厚，铺粉滚轴9按照步骤2转动铺粉，接着开始下一层电力器件的轮廓信息打印，如此重复相同过程直至打印出电机壳体14。
5、最后将成型的电机壳体14取出放入高温炉中进行高温烧结，进一步增加其结构的可靠性。
图中，12为粉末回收槽，16为X轴，17为Y轴，18为升降结构。
图5即生产出的电机壳体。
本发明提供了具有随形水冷结构高效低噪声电动机壳体及其制造方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (9)
1.一种具有随形水冷结构高效低噪声电动机壳体，其特征在于，包括电机壳主体(6)，所述电机壳主体上设有一个以上轴向主水道(3)以及周向支路水道(4)，轴向主水道与周向支路水道相互连通。
2.根据权利要求1所述的具有随形水冷结构高效低噪声电动机壳体，其特征在于，所述轴向主水道包括进水主水道和出水主水道，所述进水主水道和出水主水道沿着电机壳主体(6)的中心轴对称设置。
3.根据权利要求2所述的具有随形水冷结构高效低噪声电动机壳体，其特征在于，所述进水主水道和出水主水道分别贯穿的连通到周向支路水道(4)。
4.根据权利要求3所述的具有随形水冷结构高效低噪声电动机壳体，其特征在于，所述进水主水道包括一进水口(1)，进水主水道的纵截面的面积由进水口向另一端递减。
5.根据权利要求4所述的具有随形水冷结构高效低噪声电动机壳体，其特征在于，所述出水主水道包括一出水口(2)，出水主水道的纵截面的面积由出水口向另一端递减。
6.根据权利要求1或5所述的具有随形水冷结构高效低噪声电动机壳体，其特征在于，所述轴向主水道的轴向上设有一个以上的用于引流的第一水槽(5)。
7.根据权利要求1或5所述的具有随形水冷结构高效低噪声电动机壳体，其特征在于，所述周向支路水道(4)上设有一个以上的第二水槽(18)，第二水槽与周向支路水道方向一致。
8.根据权利要求1所述的具有随形水冷结构高效低噪声电动机壳体，其特征在于，所述周向支路水道的宽度由中间向两端递减。
9.一种具有随形水冷结构高效低噪声电动机壳体的制造方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤1：设计电动机壳体的三维模型，对模型进行切片处理，对每层电机壳体的二维切片进行数据处理；
步骤2：打印机的铺粉辊筒(9)将装填入储粉供料腔(11)的金属粉末(13)送至成型腔(10)，在成型腔(10)的加工平台上铺一层粉末；
步骤3：计算机控制数字微喷头(7)将UV胶供应装置(8)中UV胶粘结剂喷射到金属粉末(13)上，金属粉末(13)粘结形成电机壳体截面，UV固化成型粉末，打印第一层；
步骤4：成型腔(10)下降一个切片层厚，储粉供料腔(11)上升一个切片层厚，铺粉滚轴(9)按照步骤(2)转动铺粉，开始下一层打印，重复该过程直至打印出电机壳体(14)；
步骤5：将成型的电机壳体(14)取出放入高温炉中进行高温烧结，得到电机壳体。
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