CN109921544A - 电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电机,包括外壳,在所述外壳的壁中沿着纵向形成有多条密闭的冷却液流动通道,在第一端盖和第二端盖的侧壁中形成有多个间隔开的第一弧形腔和第二弧形腔,冷却液输入端口和冷却液排出端口被设置在第一端盖和第二端盖中的至少一个上,除了与冷却液输入端口和冷却液排出端口连通的第一弧形腔和/或第二弧形腔之外的每个第一弧形腔和第二弧形腔分别与两条冷却液流动通道对齐以使冷却液在每个第一弧形腔和第二弧形腔中反向,在用于使冷却液反向的第一弧形腔和第二弧形腔的弧形侧壁上分别设置有多条突肋,以便限定用于使冷却液反向的多条转向通道。根据本发明,能够降低供给泵的功率和能耗、并且提高电机的冷却效率。
Description
技术领域
本发明涉及电机,尤其是涉及电机的冷却。
背景技术
随着诸如电动机的电机功率增大,对于电机进行有效冷却变得越来越重要。诸如轴承、旋转密封、磁铁和铜绕组等的电动机元件的最大许可运行温度确定了电动机的最大连续功率。在电动机运行时,在定子和转子中会产生热损失。由于定子通常直接紧邻电动机外壳设置,通过电动机外壳可以将定子中产生的热量散发到周围环境中。通常采用气流或者冷却液对电动机外壳进行冷却。在采用冷却液对电动机外壳进行冷却时,通常会在电动机的外壳的壁中沿着纵向形成有多条密闭的冷却液流动通道,在电动机的端盖上形成有多个弧形腔,每个弧形腔对应两条冷却液流动通道,并且在一个端盖上还形成有冷却液输入端口以及冷却液排出端口。这样,当冷却液从在一个端盖上的冷却液输入端口输入并且流经与输入端口对应的冷却液流动通道至另一端盖中的弧形腔,冷却液在该弧形腔中被反向流过电动机外壳中相邻的另一冷却液流动通道至最初的端盖中,这个过程重复进行直到冷却液通过冷却液排出端口流出电动机外壳。在冷却液流过冷却液流动通道的过程中冷却液与电动机外壳进行充分的热交换,以便将热量从电动机外壳带走,从而使电动机外壳并进而使整个电动机温度降低。
尽管采用冷却液对电动机进行冷却具有冷却结构简单、易于加工制造、并且可靠性和散热效率高,但是冷却液在端盖中的弧形腔处反向时会形成冷却液与冷却液流动通道壁相分离的较大分离区域S、从弧形腔到冷却液流动通道的有效流动区域的急剧减小会形成使冷却液产生较大加速度的区域A、以及在弧形腔附近形成会产生角部涡流的区域V,如图1所示。所有这些区域将使得冷却液在弧形腔中或附近产生较大的压力损失。较大的压力损失一方面需要增大冷却液供给泵的功率,导致能耗增大,另一方面冷却液的不均匀流动也降低了电动机的冷却效率。
因此,需要对现有电机的冷却进行改进。
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,提出一种电机,这种电机在利用冷却液进行冷却时可以避免冷却液在端盖中反向时出现较大的压力损失,从而避免增大供给泵的功率和能耗、并且提高电机的冷却效率。
为此,根据本发明的一方面,提供一种电机,包括:
外壳;
安装到所述外壳两端以形成大体封闭的内部空间的第一端盖和第二端盖;
由所述第一端盖和所述第二端盖可转动地支撑的转轴;
位于所述内部空间中并且安装到所述转轴上的转子;以及
在所述内部空间中环绕所述转子并且紧邻所述外壳设置的定子;
其中,在所述外壳的壁中沿着纵向形成有从所述外壳的一端延伸到所述外壳的另一端的多条密闭的冷却液流动通道,在所述第一端盖的侧壁中形成有多个间隔开的第一弧形腔,在所述第二端盖的侧壁中形成有多个间隔开的第二弧形腔,冷却液输入端口以及冷却液排出端口被设置在所述第一端盖和所述第二端盖中的至少一个上,除了与所述冷却液输入端口和冷却液排出端口连通的第一弧形腔和/或第二弧形腔之外的每个第一弧形腔和第二弧形腔分别与两条所述冷却液流动通道对齐以使冷却液在每个第一弧形腔和第二弧形腔中反向;
在用于使冷却液反向的第一弧形腔和第二弧形腔的弧形侧壁上分别设置有多条突肋,以便限定用于使冷却液反向的多条转向通道。
根据本发明,通过在用于使冷却液反向的第一弧形腔和第二弧形腔中限定多条用于使冷却液反向的转向通道,可以避免冷却液在弧形腔中反向时形成冷却液与冷却液流动通道壁相分离的大的分离区域、甚至消除分离区域、避免形成使冷却液产生较大加速度的区域、以及避免在弧形腔附近形成会产生角部涡流的区域。结果,冷却液在弧形腔中反向时不会产生大的压力损失,因而无需增大冷却液供给泵的功率,即,可以减小供给泵的能耗,另一方面也可以使冷却液大体均匀、恒定地流过外壳,从而与外壳进行充分的热交换,提高电动机的冷却效率。
附图说明
图1是现有电机的冷却液在端盖中及其附近的流场分布示意图;
图2是根据本发明优选实施例的电动机的立体示意图;
图3是根据本发明优选实施例的电动机的另一立体示意图;
图4是图2和图3所示电动机的示意剖视图;
图5是图2和图3所示电动机的第一端盖的立体示意图;
图6是图2和图3所示电动机的第二端盖的立体示意图;
图7示意地显示了用于插入图6所示第二端盖的弧形腔中的四个嵌入件;
图8是图7所示一个嵌入件的放大示意立体图;以及
图9是图7所示一个嵌入件的另一放大示意立体图。
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2是根据本发明优选实施例的电动机的立体示意图,图3是根据本发明优选实施例的电动机的另一立体示意图,图4是图2和图3所示电动机的示意剖视图。如图2-4所示,根据本发明优选实施例的电动机1包括外壳3、安装到外壳3两端以形成大体封闭的内部空间5的第一端盖7和第二端盖9、由设置在第一端盖7上的第一轴承11和设置在第二端盖9上的第二轴承13可转动地支撑的转轴15、在内部空间5中并且安装到转轴15上以随着转轴15转动的转子17、以及在内部空间5中环绕转子17并且紧邻外壳3设置的定子19。
在外壳3的壁21中沿着纵向形成有从外壳3的一端延伸到外壳3的另一端的多条密闭的冷却液流动通道23。在电动机的第一端盖7的侧壁25中形成有多个间隔开的第一弧形腔27,在电动机的第二端盖9的侧壁29中形成有多个间隔开的第二弧形腔31。在第一端盖7上还形成有冷却液输入端口33以及冷却液排出端口35。冷却液输入端口33用于通过管路连接到泵送冷却液的供给泵(未示出),冷却液排出端口35用于通过管路连接到接收从外壳3排出的冷却液的容器(未示出)。尽管冷却液输入端口33以及冷却液排出端口35可以连通到第一端盖7上不同的第一弧形腔27,但优选地是它们连接到第一端盖7上的同一第一弧形腔27,以使冷却液大体上流经整个外壳3,以对电动机进行充分冷却。在这种情况下,冷却液输入端口33以及冷却液排出端口35与其相通的第一弧形腔27被间隔部27a进一步分隔成第一弧形腔部分27b和第二弧形腔部分27c,使得第一弧形腔部分27b和第二弧形腔部分27c中的一个与冷却液输入端口33连通,以及第一弧形腔部分27b和第二弧形腔部分27c中的另一个与冷却液排出端口35连通。在冷却液输入端口33以及冷却液排出端口35都被设置在第一端盖7(或者第二端盖9)上的情况下,外壳3的壁21中形成有偶数条冷却液流动通道23(例如在优选实施例中为8条冷却液流动通道),第一端盖7中的第一弧形腔27和第二端盖9中的第二弧形腔31的数目分别为冷却液流动通道23的数目的一半(例如在优选实施例中第一弧形腔27和第二弧形腔31的数目分别为4个)。在这种情况下,第一弧形腔27和第二弧形腔31中的每个弧形腔与两条冷却液流动通道23对齐,即,冷却液从第一端盖7和第二端盖9中的一个端盖经过两条冷却液流动通道23中的一条冷却液流动通道23流到第一端盖7和第二端盖9中的另一个端盖中的弧形腔并且在该弧形腔中反向,再经过两条冷却液流动通道23中的另一条冷却液流动通道23流回到第一端盖7和第二端盖9中的所述一个端盖,这个过程重复进行直到冷却液经过冷却液排出端口35从外壳3排出。尽管在优选实施例中,冷却液输入端口33以及冷却液排出端口35被设置在同一端盖上,应理解的是,冷却液输入端口33以及冷却液排出端口35可以被分别设置在第一端盖7和第二端盖9上,在这种情况下,外壳3的壁21中形成有奇数条冷却液流动通道23。
根据本发明,在用于使冷却液反向的第一弧形腔27和第二弧形腔31的弧形侧壁上分别设置有多条突肋37,以便在第一弧形腔27和第二弧形腔31中限定用于使冷却液反向的多条转向通道39。优选地,每条突肋37形成为无拐角的大体U形光滑突肋37,以便每条转向通道39形成为大体平滑的U形转向通道。尽管突肋37可以从用于使冷却液反向的第一弧形腔27和第二弧形腔31的弧形内侧壁向着弧形外侧壁突出但并不延伸至用于使冷却液反向的第一弧形腔27和第二弧形腔31的弧形外侧壁,但优选地是突肋37从用于使冷却液反向的第一弧形腔27和第二弧形腔31的弧形内侧壁延伸至用于使冷却液反向的第一弧形腔27和第二弧形腔31的弧形外侧壁。在与冷却液输入端口33以及冷却液排出端口35相通的弧形腔中,由于不需要使冷却液反向,因而可以不设置突肋37。根据本发明,通过在用于使冷却液反向的第一弧形腔27和第二弧形腔31中限定多条用于使冷却液反向的转向通道39,转向通道39将相应的弧形腔分成多个相对小的区域并且引导冷却液在相对小的区域中反向。这样,可以避免冷却液在弧形腔中反向时形成冷却液与冷却液流动通道壁相分离的大的分离区域、甚至消除分离区域。从弧形腔到冷却液流动通道的有效流动区域也不会急剧减小,可以避免形成使冷却液产生较大加速度的区域、以及避免在弧形腔附近形成会产生角部涡流的区域。结果,冷却液在弧形腔中反向时不会产生大的压力损失,因而无需增大冷却液供给泵的功率,即,可以减小供给泵的能耗,另一方面也可以使冷却液大体均匀、恒定地流过外壳,从而与外壳进行充分的热交换,提高电动机的冷却效率。
由于端盖通常是采用铸造或其它机加工工艺制成,弧形腔本身的尺寸也不是很大,要想在弧形腔中直接形成转向通道的工艺相对复杂。因此,为了使在弧形腔中形成转向通道变得相对简单,即,为了使端盖的制造简单,优选地是为用于使冷却液反向的第一弧形腔27和第二弧形腔31提供可插入其中的嵌入件41。图7示意地显示了用于插入图6所示第二端盖的弧形腔中的四个嵌入件,图8是图7所示一个嵌入件的放大示意立体图,以及图9是图7所示一个嵌入件的另一放大示意立体图。如图7-9所示,嵌入件41包括弧形基板43,用于限定转向通道39的突肋37设置在弧形基板43上。弧形基板43的尺寸和形状可以选择成使其底侧43a与用于使冷却液反向的第一弧形腔27和第二弧形腔31的弧形内侧壁贴切地配合,用于限定转向通道39的突肋37设置在弧形基板43的顶侧43b上并且向着用于使冷却液反向的第一弧形腔27和第二弧形腔31的弧形外侧壁突出。应理解的是,弧形基板43的尺寸和形状也可以选择成使其顶侧43b与用于使冷却液反向的第一弧形腔27和第二弧形腔31的弧形外侧壁贴切地配合,用于限定转向通道39的突肋37设置在弧形基板43的底侧43a上并且向着用于使冷却液反向的第一弧形腔27和第二弧形腔31的弧形内侧壁突出。突肋37可以与弧形基板43分开地形成并被安装到弧形基板43上,但突肋37优选地与弧形基板43一体地形成。嵌入件41可以采用与端盖相同的材料制成,但也可以采用与端盖不同的材料制成。例如,当第一端盖7和第二端盖9采用金属制成时,嵌入件41可以采用塑料注塑而成,以减轻重量并且降低成本。根据本发明,嵌入件41可以与第一端盖7和第二端盖9分开地制造,随后将嵌入件41分别插入用于使冷却液反向的第一弧形腔27和第二弧形腔31中,从而在用于使冷却液反向的第一弧形腔27和第二弧形腔31中设置转向通道39,以便将相应的弧形腔分成多个相对小的区域并且引导冷却液在相对小的区域中反向。根据需要,嵌入件41可以从第一弧形腔27和第二弧形腔31中取出并且被更换为新的嵌入件。
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。例如,尽管本发明优选适用于永磁电动机,但本发明实际上适用于定子和转子被密封在大体封闭空间内并且转子随着转轴转动的任何电动机。此外,尽管参照电动机描述了本发明的优选实施例,但本发明也适用于发电机。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 (10)
1.一种电机(1),包括:
外壳(3);
安装到所述外壳(3)两端以形成大体封闭的内部空间(5)的第一端盖(7)和第二端盖(9);
由所述第一端盖(7)和所述第二端盖(9)可转动地支撑的转轴(15);
位于所述内部空间(5)中并且安装到所述转轴(15)上的转子(17);以及
在所述内部空间(5)中环绕所述转子(17)并且紧邻所述外壳(3)设置的定子(19);
其中,在所述外壳(3)的壁(21)中沿着纵向形成有从所述外壳(3)的一端延伸到所述外壳(3)的另一端的多条密闭的冷却液流动通道(23),在所述第一端盖(7)的侧壁(25)中形成有多个间隔开的第一弧形腔(27),在所述第二端盖(9)的侧壁(29)中形成有多个间隔开的第二弧形腔(31),冷却液输入端口(33)以及冷却液排出端口(35)被设置在所述第一端盖(7)和所述第二端盖(9)中的至少一个上,除了与所述冷却液输入端口(33)和冷却液排出端口(35)连通的第一弧形腔(27)和/或第二弧形腔(31)之外的每个第一弧形腔(27)和第二弧形腔(31)分别与两条所述冷却液流动通道(23)对齐以使冷却液在每个第一弧形腔(27)和第二弧形腔(31)中反向;
在用于使冷却液反向的第一弧形腔(27)和第二弧形腔(31)的弧形侧壁上分别设置有多条突肋(37),以便限定用于使冷却液反向的多条转向通道(39)。
2.根据权利要求1所述的电机(1),其特征在于,每条突肋(37)形成为U形光滑突肋,以便每条转向通道(39)形成为平滑的U形转向通道。
3.根据权利要求1所述的电机(1),其特征在于,所述突肋(37)从用于使冷却液反向的第一弧形腔(27)和第二弧形腔(31)的弧形内侧壁延伸至其弧形外侧壁。
4.根据权利要求1所述的电机(1),其特征在于,所述电机(1)还包括与所述第一端盖(7)和所述第二端盖(9)分开制造的嵌入件(41),所述嵌入件(41)包括弧形基板(43)和设置在所述弧形基板(43)上的所述突肋(37),所述嵌入件(41)被插入到用于使冷却液反向的第一弧形腔(27)和第二弧形腔(31)中。
5.根据权利要求4所述的电机(1),其特征在于,所述弧形基板(43)的尺寸和形状选择成使其底侧(43a)与用于使冷却液反向的第一弧形腔(27)和第二弧形腔(31)的弧形内侧壁贴切地配合,所述突肋(37)设置在所述弧形基板(43)的顶侧(43b)上并且向着用于使冷却液反向的第一弧形腔(27)和第二弧形腔(31)的弧形外侧壁突出。
6.根据权利要求4所述的电机(1),其特征在于,所述弧形基板(43)的尺寸和形状选择成使其顶侧(43b)与用于使冷却液反向的第一弧形腔(27)和第二弧形腔(31)的弧形外侧壁贴切地配合,所述突肋(37)设置在所述弧形基板(43)的底侧(43a)上并且向着用于使冷却液反向的第一弧形腔(27)和第二弧形腔(31)的弧形内侧壁突出。
7.根据权利要求4所述的电机(1),其特征在于,所述嵌入件(41)由与所述第一端盖(7)和所述第二端盖(9)相同或不同的材料制成。
8.根据权利要求1所述的电机(1),其特征在于,所述冷却液输入端口(33)和所述冷却液排出端口(35)被设置在所述第一端盖(7)上,所述外壳(3)的壁(21)中形成有偶数条所述冷却液流动通道(23),所述第一弧形腔(27)和所述第二弧形腔(31)的数目为所述冷却液流动通道(23)的数目的一半,所述第一弧形腔(27)和所述第二弧形腔(31)中的每个弧形腔与两条所述冷却液流动通道(23)对齐,与所述冷却液输入端口(33)和所述冷却液排出端口(35)连通的所述第一弧形腔(27)被进一步分隔成第一弧形腔部分(27b)和第二弧形腔部分(27c),使得所述第一弧形腔部分(27b)和所述第二弧形腔部分(27c)中的一个与所述冷却液输入端口(33)连通,以及所述第一弧形腔部分(27b)和所述第二弧形腔部分(27c)中的另一个与所述冷却液排出端口(35)连通。
9.根据权利要求1所述的电机(1),其特征在于,所述冷却液输入端口(33)和所述冷却液排出端口(35)中的一个被设置在所述第一端盖(7)上,所述冷却液输入端口(33)和所述冷却液排出端口(35)中的另一个被设置在所述第二端盖(9)上,所述外壳(3)的壁(21)中形成有奇数条所述冷却液流动通道(23)。
10.根据权利要求1所述的电机(1),其特征在于,所述电机(1)是电动机。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190621 |
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