CN110277875A - 一种空冷水冷一体式电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空冷水冷一体式电机，包括定子机壳、转轴、转子、定子，定子机壳包括壳体、第一端盖和第二端盖；壳体的四角处分别设有第一组水道、第二组水道、第三组水道，以及第四组水道；所述第一端盖的四角处分别设有第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽，第四凹槽；所述第二端盖的四角处分别设有第一分组凹槽、第二分组凹槽、第三分组凹槽，第四分组凹槽。本发明提升换热效率，减小占用空间，结构紧凑，在减轻重量的同时，也有利于工业化批量生产，这将会加快推动该冷却结构配套电机产品的升级换代。

Description

一种空冷水冷一体式电机

技术领域

本发明涉及带有多种冷却结构的电机领域，更具体地说，涉及一种空冷水冷一体式电机。

背景技术

电机作为驱动设备的动力来源，广泛应用于国民经济的各个领域。电机作为电动机运行时，将电能转化为机械能；作为发电机运行时将机械能转化为电能。无论作为电动机运行还是发电机运行，在能量转化的过程中都会产生损耗，引起发热。因此，电机的温升是电机设计和使用的重要指标，除了与自身发热因素相关外，与电机的冷却结构优劣也密不可分。良好高效的冷却结构不仅可以降低电机的温升，提高电机的运行稳定性，更能延长其使用寿命。小巧轻便是未来电机发展的必然方向，特别是在对电机的体积或重量有严格要求的应用领域，如牵引类电机、井下设备驱动电机、伺服驱动电机等。在有限的空间内加强冷却性能是进一步提升电机功率密度或转矩密度最为行之有效的方法。

现有技术中，中小型电机较常见的冷却结构有两类：

第一类是开启式风冷结构，如图1所示，电机开启式风冷结构的示意图。外部冷却空气在电机内侧离心式风扇8的驱动下，从一侧电机端盖的进风口10进入电机内部后，再从另一侧端盖的出风口11排出，通过对流方式带走内部热量。该冷却结构简单，换热效率高，但防护等级低，外部粉尘、水汽易被带入电机，降低电机的使用可靠性，所以目前应用领域受限。

第二类为封闭式冷却结构，应用领域较多。根据冷却介质的不同又可分为风冷和水冷两种。

风冷结构典型代表为散热片式风冷结构其结构简图如图2所示。电机内部的热量绝大部分通过传导的方式传递给定子机壳1和两侧端盖。为增大散热面积，定子机壳1和端盖外侧带有散热片，电机运行时安装在电机外侧转轴非驱动端风扇9随轴旋转，形成气流，吹拂定子机壳1和端盖外表面及散热片，将定子机壳1和端盖的热量通过对流的方式传递给环境空气，完成冷却。当电机体积较大时，定子绕组端部和转子产生的热量仅依靠传导已变得困难，需要在定子机壳1内侧和转子铁芯185上增加轴向通风道，并在电机内部转子铁芯一侧安装离心式风扇8，使电机内部的空气形成循环冷却风路，将电机转子的热量通过内部循环空气传递给定子机壳1。这种冷却结构是目前应用量最多的结构，常规的紧凑型异步电动机多采用这种方式，该冷却结构配套电机体积相对较大，如果用转矩密度，即单位体积上电动机轴上所输出的转矩来表达的话，该类电机转矩密度较低。

水冷结构的典型代表为水套式冷却结构，其结构示意图如图3所示。电机的定子机壳1由内水套12、外水套13、水道筋14、设置在机壳两侧的端环15、进水口16、出水口17焊接而成或整体铸造而成，冷却水由进水口16进入内水套12和外水套13之间的夹层水道，夹层水道预先设计成螺旋式、轴向往复式或其它形式，电机内部热量绝大部分通过传导的方式传递给定子机壳1内水套12，内水套12的热量再通过对流方式传递给冷却水，温度升高后的冷却水由出水口17排出，完成冷却。该冷却结构配套电机转矩密度较风冷结构配套电机转矩密度虽有增加。但由于该冷却结构定子机壳1内侧无法形成轴向通风道，电机内部也就无法形成风冷结构的循环冷却风路，所以定子绕组端部和转子产生的绝大部分热量只能通过对流和辐射方式传递出去，转子冷却效果较差，易形成热岛。特别是外径较大，长度较短的大长径比电机尤其明显。

如图4所示，传统电机无论采用上述哪种冷却结构，其定子机壳1均为圆柱形，电机的最大宽度和高度均为定子机壳1外部直径。在电机的实际安装使用中，圆柱形的定子机壳1的空间有效利用率低，仅占用正方形安装空间A的78％左右。

发明内容

本发明的目的是解决现有电机冷却效果差，空间利用率低，换热效率低等问题。

为了达到上述目的，本发明提供一种空冷水冷一体式电机，包括定子机壳、穿设在所述定子机壳内部的转轴、套设在所述转轴外部的转子，以及设置在所述定子机壳内部的定子，设置在所述转轴一端的离心式风扇，所述转子的转子铁芯内部及所述定子机壳靠近所述定子的内部均设有轴向通风道，还包括定子铁芯、定子绕组、转子铁芯、转子绕组、轴承、接线盒，所述定子机壳包括壳体、设置在所述壳体两侧的第一端盖和第二端盖；

所述壳体的四角处分别设有互成呈中心对称的第一组水道、第二组水道、第三组水道，以及第四组水道；

所述第一组水道、所述第二组水道、所述第三组水道，以及所述第四组水道均由n个呈轴对称分水道组成，n＞1；各所述分水道在轴向上贯通设置；

所述第一端盖的四角处分别设有与所述第一组水道相匹配的第一凹槽、与所述第二组水道相匹配的第二凹槽、与所述第三组水道相匹配的第三凹槽，以及与所述第四组水道相匹配的第四凹槽。所述第二端盖的四角处分别设有与所述第一组水道的分水道相匹配的第一分组凹槽、与所述第二组水道的分水道相匹配的第二分组凹槽、与所述第三组水道的分水道相匹配的第三分组凹槽，以及与所述第四组水道的分水道相匹配的第四分组凹槽。所述第一分组凹槽、所述第二分组凹槽、所述第三分组凹槽，以及所述第四分组凹槽均由n个分凹槽组成；并且，所述第一分组凹槽的分凹槽与其相邻的所述第二分组凹槽的分凹槽相连通；所述第二分组凹槽的分凹槽与其相邻的所述第三分组凹槽的分凹槽相连通；所述第三分组凹槽的分凹槽与其相邻的所述第四分组凹槽的分凹槽相连通。所述第四分组凹槽的分凹槽与其相邻的所述第一分组凹槽的分凹槽的设置方式为下列两种中的任一种：

其一，所述第四分组凹槽的分凹槽与其相邻的所述第一分组凹槽的分凹槽相连通，此时，在所述第一凹槽、所述第二凹槽、所述第三凹槽，以及所述第四凹槽之中任一的外部设有进水口，其余三个凹槽中任一个的外部设有出水口；

当所述进水口和所述出水口共同设置在所述第一凹槽、所述第二凹槽、所述第三凹槽，以及所述第四凹槽中任一的外部时，所述进水口与所述出水口在二者所连接的凹槽内不连通；

其二，所述第四分组凹槽的分凹槽与其相邻的所述第一分组凹槽的分凹槽上分别设有进水口及出水口。

所述壳体的分水道横截面积a＝所述第一端盖的各凹槽纵截面面积b＝所述第二端盖的两相邻分凹槽连通处的横截面积c。

优选的是，所述分水道靠近所述定子一侧的内部设有换热片若干。

优选的是，所述分水道内部设有加强筋板。

优选的是，所述壳体与所述第一端盖四角相连接处、所述壳体与所述第二端盖四角相连接处分别设有密封垫。

优选的是，所述密封垫上部设有与所述分水道相匹配的定位卡槽。

优选的是，所述第一端盖和所述第二端盖与所述壳体的连接处均开设有环形的密封圈凹槽。

优选的是，所述密封圈凹槽内设有O型密封圈。

本发明提升换热效率，减小占用空间，结构紧凑，在减轻重量的同时，也有利于工业化批量生产，这将会加快推动该冷却结构配套电机产品的升级换代。

附图说明

图1是现有的开启式风冷电机结构的示意图。

图2是现有的散热片式风冷电机结构的示意图。

图3是现有的水套式冷却电机结构的示意图。

图4是现有的各种冷却结构电机的定子机壳与安装空间的占比示意图。

图5是本发明所述的空冷水冷一体式电机的轴向剖视示意图。

图6是本发明所述的空冷水冷一体式电机定子机壳的周向剖面结构图。

图7是图6的四分之一结构示意图。

图8是图7在水道中设置换热片的结构示意图。

图9是图7在水道中设置加强筋板的结构示意图。

图10是本发明所述的空冷水冷一体式电机的第一端盖的主视结构示意图。

图11是本发明所述的空冷水冷一体式电机的第一端盖在A-A处的侧视剖面结构示意图。

图12是本发明所述的空冷水冷一体式电机的第二端盖的主视结构示意图。

图13是本发明所述的空冷水冷一体式电机的第二端盖在B-B处的侧视剖面结构示意图。

图14是在图6、图10和图12组合后的冷却水路走向示意图。

图15是本发明所述密封垫片一种结构的示意图。

图16是图15所述密封垫片的侧视结构示意图。

图17是本发明所述的空冷水冷一体式电机进水口设置在第一凹槽、出水口设置在第三凹槽时的第一端盖主视结构示意图。

图18是本发明所述的空冷水冷一体式电机进水口设置在第一凹槽、出水口设置在第三凹槽时的第二端盖主视结构示意图。

图19是本发明所述的空冷水冷一体式电机进水口设置在第一凹槽、出水口设置在第三凹槽时的冷却水路走向示意图。

图20是图13在I处的放大结构示意图。

图21是本发明所述的空冷水冷一体式电机进水口和出水口均设置在第四凹槽时的第一端盖主视结构示意图。

图22是本发明所述的空冷水冷一体式电机进水口和出水口均设置在第四凹槽时的冷却水路走向示意图。

图23是本发明所述的空冷水冷一体式电机定子机壳四角分别设有四个分水道时的周向剖面结构示意图。

图24是与图23的定子机壳相匹配的第一端盖的主视结构示意图。

图25是与图23的定子机壳相匹配的第二端盖的主视结构示意图。

图26是图23～25组合后的冷却水路走向示意图。

图27是图5在II处的放大结构示意图。

图28是进水口和出水口在定子机壳上表面任一位置设置的示意图。

图29是进水口和出水口在定子机壳的棱边两侧任一位置设置的示意图。

图30是本发明所述的空冷水冷一体式电机的定子机壳壳体的立体结构示意图。

其中：1、定子机壳；2、转轴；3、转子；4、定子；8、离心式风扇；9、转轴非驱动端风扇；10、进风口；11、出风口；12、内水套；13、外水套；14、水道筋；15、端环；16、进水口；17、出水口；181、壳体；182、第一端盖；183、第二端盖；185、转子铁芯；187、定子铁芯；19、第一组水道；191、第一凹槽；20、第二组水道；201、第二凹槽；21、第三组水道；211、第三凹槽；22、第四组水道；221、第四凹槽；23、第一分组凹槽；24、第二分组凹槽；25、第三分组凹槽；26、第四分组凹槽；27、O型密封圈；28、换热片；29、加强筋板；30、密封垫；301、定位卡槽；31、密封圈凹槽。

具体实施方式

本发明所述的空冷水冷一体式电机实施例：

实施例1：

如图5～6所示，一种空冷水冷一体式电机，包括定子机壳1、穿设在定子机壳1内部的转轴2、套设在转轴2外部的转子3，以及设置在定子机壳1内部的定子4，还包括设置在转轴2一端的离心式风扇8，转子3的转子铁芯185内部及定子机壳1靠近定子4的内部均设有轴向通风道。本发明的空冷方式为：通过离心式风扇8随转轴2转动进而带动空气在循环冷却风路内流动。如图5所示，循环冷却风路结构，离心式风扇8驱动后，空气经由转子铁芯185内部的轴向通风道流入定子铁芯187和转子铁芯185的空间后，进入定子机壳1靠近定子4内部设有的轴向通风道中形成一个循环风路。

如图5所示，定子机壳1包括壳体181、设置在壳体181两侧的第一端盖182和第二端盖183。壳体181的四角处分别设有互成呈中心对称的第一组水道19、第二组水道20、第三组水道21，以及第四组水道22；

如图6所示，第一组水道19包括分水道19a和分水道19b、第二组水道20包括分水道20a和分水道20b、第三组水道21包括分水道21a和分水道21b，第四组水道22包括分水道22a和分水道22b；各分水道在轴向上贯通设置；

如图10～11所示，第一端盖182的四角处分别设有与第一组水道19相匹配的第一凹槽191、与第二组水道20相匹配的第二凹槽201、与第三组水道21相匹配的第三凹槽211，以及与第四组水道22相匹配的第四凹槽221；第一端盖182与壳体181的连接处开设有环形的密封圈凹槽31；密封圈凹槽31内设有O型密封圈27。

如图12～13所示，第二端盖183的四角处分别设有述第一组水道19的分水道相匹配的第一分组凹槽23、与第二组水道20的分水道相匹配的第二分组凹槽24、与第三组水道21的分水道相匹配的第三分组凹槽25，以及与第四组水道22的分水道相匹配的第四分组凹槽26。第一分组凹槽23包括分凹槽23a和分凹槽23b、第二分组凹槽24包括分凹槽24a和分凹槽24b、第三分组凹槽25包括分凹槽25a和分凹槽25b，第四分组凹槽26包括分凹槽26a和分凹槽26b，并且，第一分组凹槽23的分凹槽与其相邻的第二分组凹槽24的分凹槽相连通；第二分组凹槽24的分凹槽与其相邻的第三分组凹槽25的分凹槽相连通；第三分组凹槽25的分凹槽与其相邻的第四分组凹槽26的分凹槽相连通。

第四分组凹槽26的分凹槽与其相邻述第一分组凹槽23的分凹槽的设置方式如图17～19所示，分凹槽23b与分凹槽24a相连通，分凹槽24b与分凹槽25a相连通，分凹槽25b与分凹槽26a相连通，分凹槽26b与分凹槽23a相连通；此时，在所述第一凹槽191的外部设有进水口16，在所述第三凹槽211设置出水口17。本发明在机壳1内部的水冷结构如图19所示，冷却水通过进水口16进入第一凹槽191后，分别进入分水道19a和19b，进入分水道19a的冷却水→分凹槽26b→分凹槽25a→分水道22b→第四凹槽221→分水道22a→分凹槽25b→分凹槽24a→分水道21b→第三凹槽211的出水口17，进入分水道19b的冷却水→分凹槽26a→分凹槽25b→分水道20a→第二凹槽201→分水道20b→分凹槽25a→分凹槽24b→分水道21a→第三凹槽211的出水口17。

上述的进水口16和出水口17与端盖优选的连接方式为螺纹旋接(本领域常规连接方式)，也可为其他的常规连接方式。

如图7、图11和图13所示，壳体181的分水道横截面积a＝第一端盖182的各凹槽纵截面面积b＝第二端盖183的两相邻分凹槽连通处的横截面积c，此时，保证冷却水通路的通流面积相同，产生的水阻最小。

经过试验得出本实施例的较同种型号现有电机相比，其换热效率提升了2.5％，占用空间减小了22％，重量减轻了6％，工业化批量生产率提高了80％。本发明能够加速推动现有冷却结构配套电机产品的升级换代。

实施例2：

如图5～6所示，一种空冷水冷一体式电机，包括定子机壳1、穿设在定子机壳1内部的转轴2、套设在转轴2外部的转子3，以及设置在定子机壳1内部的定子4，还包括设置在转轴2一端的离心式风扇8，转子3的转子铁芯185内部及定子机壳1靠近定子4的内部均设有轴向通风道。本发明的空冷方式为：通过离心式风扇8随转轴2转动进而带动空气在循环冷却风路内流动。如图5所示，循环冷却风路结构，离心式风扇8驱动后，空气经由转子铁芯185内部的轴向通风道流入定子铁芯187和转子铁芯185的空间后，进入定子机壳1靠近定子4内部设有的轴向通风道中形成一个循环风路。

如图5所示，定子机壳1包括壳体181、设置在壳体181两侧的第一端盖182和第二端盖183。壳体181的四角处分别设有互成呈中心对称的第一组水道19、第二组水道20、第三组水道21，以及第四组水道22；

如图6所示，第一组水道19包括分水道19a和分水道19b、第二组水道20包括分水道20a和分水道20b、第三组水道21包括分水道21a和分水道21b，第四组水道22包括分水道22a和分水道22b；各分水道在轴向上贯通设置；

如图10～11所示，第一端盖182的四角处分别设有与第一组水道19相匹配的第一凹槽191、与第二组水道20相匹配的第二凹槽201、与第三组水道21相匹配的第三凹槽211，以及与第四组水道22相匹配的第四凹槽221；第一端盖182与壳体181的连接处开设有环形的密封圈凹槽31；密封圈凹槽31内设有O型密封圈27。

如图12～13所示，第二端盖183的四角处分别设有述第一组水道19的分水道相匹配的第一分组凹槽23、与第二组水道20的分水道相匹配的第二分组凹槽24、与第三组水道21的分水道相匹配的第三分组凹槽25，以及与第四组水道22的分水道相匹配的第四分组凹槽26。第一分组凹槽23包括分凹槽23a和分凹槽23b、第二分组凹槽24包括分凹槽24a和分凹槽24b、第三分组凹槽25包括分凹槽25a和分凹槽25b，第四分组凹槽26包括分凹槽26a和分凹槽26b，并且，第一分组凹槽23的分凹槽与其相邻的第二分组凹槽24的分凹槽相连通；第二分组凹槽24的分凹槽与其相邻的第三分组凹槽25的分凹槽相连通；第三分组凹槽25的分凹槽与其相邻的第四分组凹槽26的分凹槽相连通。

第四分组凹槽26的分凹槽与其相邻第一分组凹槽23的分凹槽的设置方式：

如图12～14所示，分凹槽23b与分凹槽24a相连通，分凹槽24b与分凹槽25a相连通，分凹槽25b与分凹槽26a相连通，分凹槽26b外部设有出水口17，分凹槽23a外部设有进水口16。本发明在机壳1内部的水冷结构如图14所示，冷却水通过入水口16→分凹槽23a→分水道19a→第四凹槽221→分水道19b→分凹槽23b→分凹槽24a→分水道20a→第三凹槽211→分凹槽24b→分凹槽25a→分水道21a→第二凹槽201→分水道21b→分凹槽25b→分凹槽26a→分水道22a→第一凹槽191→分水道22b→分凹槽26b→出水口17排出。

上述的进水口16和出水口17与端盖优选的连接方式为螺纹旋接(本领域常规连接方式)，也可为其他的常规连接方式。

如图7、图11和图13所示，壳体181的分水道横截面积a＝第一端盖182的各凹槽纵截面面积b＝第二端盖183的两相邻分凹槽连通处的横截面积c，此时，保证冷却水通路的通流面积相同，产生的水阻最小。

经过试验得出本实施例的较同种型号现有电机相比，其换热效率提升了2.5％，占用空间减小了22％，重量减轻了6％，工业化批量生产率提高了85％。本发明能够加速推动现有冷却结构配套电机产品的升级换代。

实施例3：

如图5～6所示，一种空冷水冷一体式电机，包括定子机壳1、穿设在定子机壳1内部的转轴2、套设在转轴2外部的转子3，以及设置在定子机壳1内部的定子4，还包括设置在转轴2一端的离心式风扇8，转子3的转子铁芯185内部及定子机壳1靠近定子4的内部均设有轴向通风道。本发明的空冷方式为：通过离心式风扇8随转轴2转动进而带动空气在循环冷却风路内流动。如图5所示，循环冷却风路结构，离心式风扇8驱动后，空气经由转子铁芯185内部的轴向通风道流入定子铁芯187和转子铁芯185的空间后，进入定子机壳1靠近定子4内部设有的轴向通风道中形成一个循环风路。

如图5所示，定子机壳1包括壳体181、设置在壳体181两侧的第一端盖182和第二端盖183。壳体181的四角处分别设有互成呈中心对称的第一组水道19、第二组水道20、第三组水道21，以及第四组水道22；

如图6所示，第一组水道19包括分水道19a和分水道19b、第二组水道20包括分水道20a和分水道20b、第三组水道21包括分水道21a和分水道21b，第四组水道22包括分水道22a和分水道22b；各分水道在轴向上贯通设置；

如图10～11所示，第一端盖182的四角处分别设有与第一组水道19相匹配的第一凹槽191、与第二组水道20相匹配的第二凹槽201、与第三组水道21相匹配的第三凹槽211，以及与第四组水道22相匹配的第四凹槽221；第一端盖182与壳体181的连接处开设有环形的密封圈凹槽31；密封圈凹槽31内设有O型密封圈27。

如图12～13所示，第二端盖183的四角处分别设有述第一组水道19的分水道相匹配的第一分组凹槽23、与第二组水道20的分水道相匹配的第二分组凹槽24、与第三组水道21的分水道相匹配的第三分组凹槽25，以及与第四组水道22的分水道相匹配的第四分组凹槽26。第一分组凹槽23包括分凹槽23a和分凹槽23b、第二分组凹槽24包括分凹槽24a和分凹槽24b、第三分组凹槽25包括分凹槽25a和分凹槽25b，第四分组凹槽26包括分凹槽26a和分凹槽26b，并且，第一分组凹槽23的分凹槽与其相邻的第二分组凹槽24的分凹槽相连通；第二分组凹槽24的分凹槽与其相邻的第三分组凹槽25的分凹槽相连通；第三分组凹槽25的分凹槽与其相邻的第四分组凹槽26的分凹槽相连通。

第四分组凹槽26的分凹槽与其相邻第一分组凹槽23的分凹槽的设置方式：

如图18、图21～22所示，分凹槽23b与分凹槽24a相连通，分凹槽24b与分凹槽25a相连通，分凹槽25b与分凹槽26a相连通，分凹槽26b与分凹槽23a相连通；此时，进水口16和出水口17均设在第四凹槽221中，且进水口16和出水口17之间不连通，即，进水口16设置在第四凹槽的分凹槽221a中，出水口17设置在第四凹槽的分凹槽221b中。本发明在机壳1内部的水冷结构如图22所示，冷却水通过进水口16进入分凹槽221a→分水道22b→分凹槽23a→分凹槽26b→分水道19a→第一凹槽191→分水道19b→分凹槽26a→分凹槽25b→分水道20a→第二凹槽201→分水道20b→分凹槽25a→分凹槽24b→分水道21a→第三凹槽211→分水道21b→分凹槽24a→分凹槽23b→分水道22a→分凹槽221b→出水口17。

上述的进水口16和出水口17与端盖优选的连接方式为螺纹旋接(本领域常规连接方式)，也可为其他的常规连接方式。

如图7、图11和图13所示，壳体181的分水道横截面积a＝第一端盖182的各凹槽纵截面面积b＝第二端盖183的两相邻分凹槽连通处的横截面积c，此时，保证冷却水通路的通流面积相同，产生的水阻最小。

经过试验得出本实施例的较同种型号现有电机相比，其换热效率提升了3％，占用空间减小了25％，重量减轻了7％，工业化批量生产率提高了80％。本发明能够加速推动现有冷却结构配套电机产品的升级换代。

实施例4：

如图5～6所示，一种空冷水冷一体式电机，包括定子机壳1、穿设在定子机壳1内部的转轴2、套设在转轴2外部的转子3，以及设置在定子机壳1内部的定子4，还包括设置在转轴2一端的离心式风扇8，转子3的转子铁芯185内部及定子机壳1靠近定子4的内部均设有轴向通风道。本发明的空冷方式为：通过离心式风扇8随转轴2转动进而带动空气在循环冷却风路内流动。如图5所示，循环冷却风路结构，离心式风扇8驱动后，空气经由转子铁芯185内部的轴向通风道流入定子铁芯187和转子铁芯185的空间后，进入定子机壳1靠近定子4内部设有的轴向通风道中形成一个循环风路。

如图5所示，定子机壳1包括壳体181、设置在壳体181两侧的第一端盖182和第二端盖183。壳体181的四角处分别设有互成呈中心对称的第一组水道19、第二组水道20、第三组水道21，以及第四组水道22；

如图23所示，第一组水道19包括分水道19a、分水道19b、分水道19c及分水道19d，第二组水道20包括分水道20a、分水道20b、分水道20c、分水道20d，第三组水道21包括分水道21a、分水道21b、分水道21c和分水道21d，第四组水道22包括分水道22a、分水道22b、分水道22c和分水道22d；各分水道在轴向上贯通设置；

如图24所示，第一端盖182的四角处分别设有与第一组水道19相匹配的第一凹槽191、与第二组水道20相匹配的第二凹槽201、与第三组水道21相匹配的第三凹槽211，以及与第四组水道22相匹配的第四凹槽221；

第一凹槽191包括分凹槽191a和分凹槽191b，第二凹槽201包括分凹槽201a和分凹槽201b，第三凹槽211包括分凹槽211a和分凹槽211b，第四凹槽221包括分凹槽221a和分凹槽221b；第一端盖182与壳体181的连接处开设有环形的密封圈凹槽31；密封圈凹槽31内设有O型密封圈27。

如图25所示，第二端盖183的四角处分别设有述第一组水道19的分水道相匹配的第一分组凹槽23、与第二组水道20的分水道相匹配的第二分组凹槽24、与第三组水道21的分水道相匹配的第三分组凹槽25，以及与第四组水道22的分水道相匹配的第四分组凹槽26。第一分组凹槽23包括分凹槽23a、分凹槽23b和分凹槽23c、第二分组凹槽24包括分凹槽24a、分凹槽24b和分凹槽24c、第三分组凹槽25包括分凹槽25a、分凹槽25b和分凹槽25c，第四分组凹槽26包括分凹槽26a、分凹槽26b和分凹槽26c，并且，分凹槽23c与分凹槽24a相连通；分凹槽24c与分凹槽25a相连通；分凹槽25c与分凹槽26c相连通；进水口16设置在分凹槽23a的外部，出水口设置在分凹槽26c的外部。

本发明在机壳1内部的水冷结构如图26所示，冷却水→进水口16→分凹槽23a→分水道19a→分凹槽221b→分水道19b→分凹槽23b→分水道19c→分凹槽221a→分水道19d→分凹槽23c→分凹槽24a→分水道20a→分凹槽211b→分水道20b→分凹槽24b→分水道20c→分凹槽211a→分水道20d→分凹槽24a→分凹槽25a→分水道21a→分凹槽201b→分水道21b→分凹槽25b→分水道21c→分凹槽201a→分水道21d→分凹槽25c→分凹槽26a→分水道22a→分凹槽191b→分水道22b→分凹槽26b→分水道22c→分凹槽191a→分水道22d→分凹槽26c→出水口17。

上述的进水口16和出水口17与端盖优选的连接方式为螺纹旋接(本领域常规连接方式)，也可为其他的常规连接方式。

如图26所示，壳体181的各分水道横截面积＝第一端盖182的各凹槽纵截面面积＝第二端盖183的两相邻分凹槽连通处的横截面积，此时，保证冷却水通路的通流面积相同，产生的水阻最小。

经过试验得出本实施例的较同种型号现有电机相比，其换热效率提升了2％，占用空间减小了20％，重量减轻了5％，工业化批量生产率提高了50％。本发明能够加速推动现有冷却结构配套电机产品的升级换代。

实施例1～4中的分水道靠近定子4一侧的内部设有换热片28若干或者分水道内部设有加强筋板29。水道内侧设置换热片28为了增加冷却水与定子机壳的接触面积，提高导热系数，减小热阻力。若因壳体1因增加了各水道使机壳的结构强度降低，不能满足使用要求，特别是大机座号的定子机壳，在各水道内增加轴向贯穿的加强筋板24能够提高壳体的结构强度，满足使用要求。

如图15～16所示，壳体181与第一端盖182四角相连接处、壳体181与第二端盖183四角相连接处分别设有密封垫30。密封垫30上部设有与分水道相匹配的定位卡槽301。定子机壳四角处的四组水道与两侧第一端盖182和第二端盖183的各凹槽的连接处，安置密封垫30，密封垫30的外形及尺寸与定子机壳1各水道的截面相一致。为保证密封垫30与定子机壳1的水道准确定位，密封垫30在与每个水道定位处设置定位卡槽301，定位卡槽301可以卡入定子机壳的水道中，起到定位作用。密封垫可根据使用环境分别选用耐高低温、防腐、阻燃橡胶一次铸造而成。

如图20所示，第一端盖182和第二端盖183与壳体181的连接处均开设有环形的密封圈凹槽31，在密封圈凹槽31内设有O型密封圈27。为防止密封垫失效，造成冷却水进入电机内部，在第一端盖182和第二端盖183配止口φ2处加工有如图20所示的环形密封圈安装槽31并放置有对应尺寸的O型密封圈27。

本发明中的壳体181先由铝合金铸造，后经机械加工而成，截面积近似为正方形，四个角上分别设有第一组水道19、第二组水道20、第三组水道21、第四组水道22。四组水道尺寸相同，90度均布，轴向贯通。

如附图5～6和图27所示，定子机壳1的两侧与第一端盖182和第二端盖183相配合止口为内止口φ1，用于定位第一端盖182和第二端盖183，内止口φ1在电机轴向上的长度为L3，第一端盖182和第二端盖183上设有匹配止口φ2，匹配止口φ2的轴向长度为L4，其中L3＝L4+2mm。在内止口φ1的外侧加工外止口R1，外止口R1用于定位四角处水道外部的密封垫30，外止口R1在轴向上的长度尺寸L2等于密封垫压缩后的厚度，即约为密封垫30自由厚度尺寸的70±5％，定子机壳1壳体2、181的两端端面由于要和密封垫紧密配合，所以光洁度需达到1.6以上。第一端盖182和第二端盖183均为铸造而成。第一端盖182和第二端盖183均通过螺栓与定制机壳1固定连接。

上述实施例1～4中的冷却水水路结构是本发明的典型水路结构，但不是唯一结构，经过简单的结构改变，可调整其他能够达到同样的冷却效果的形式。第一端盖182和第二端盖183与定子机壳配合止口尺寸相同，固定螺栓的位置、尺寸、数量也相同，所以第一端盖182和第二端盖183可根据使用需要进行互换。如图28～29所示，进水口16和出水口17的位置不但可以随一端盖182和第二端盖183对换调整，也可以设置在机壳表面形成多种位置组合，且可以实现延轴中心线90度旋转。电机出线盒的位置也可以进行调整，满足使用需要。

采用空冷水冷一体式的冷却结构时，电机机身的安装固定方式也有多种选择形式，由于机壳水道位于四角处，那么在机壳强度满足使用要求的前提下，可灵活的再机壳左右两侧或上下侧设置安装固定用螺孔。当机壳带有轴向通风道时，应采用铝合金整体铸造而成，可根据中心高度设置多个机座号，每个机座号设置两至三个机座铁芯长度。当转子换热条件较好时，如机座号较小且长径比较大的电机，或转子损耗较低时，如转子为永磁转子，电机可不设置循环内风路，机壳的轴向风道可取消，机壳采用如图30所示，挤压成型铝合金型材加工而成，这样可以大大提高机壳制造的工艺性和生产效率。两侧端盖均采用铝合金铸造而成。

本发明可在体积一定的情况下，提升换热效率，提高电机的功率或转矩。或在输出功率或转矩一定的情况下，减小电机体积和重量。采用方型机壳，大大提升电机的空间利用率。适用于中小型电机的所有机座号范围，且机座长度可根据设计需要改变，满足电机产品设计系列化，生产加工批量化，制造工艺统一化的要求。另外，当对电机外形尺寸有特殊要求时，也可根据要求进行定制化设计。本发明广泛应用于多种电机类型，如目前使用量较多的交流异步电机和交流永磁同步电机。特别是随着永磁电机应用的普及，永磁材料的性能随着温度上升而衰减，可比常规结构提升换热效果，提高永磁材料的运行稳定性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种空冷水冷一体式电机，包括定子机壳(1)、穿设在所述定子机壳(1)内部的转轴(2)、套设在所述转轴(2)外部的转子(3)，以及设置在所述定子机壳(1)内部的定子(4)，设置在所述转轴(2)一端的离心式风扇(8)，所述转子(3)的转子铁芯(185)内部及所述定子机壳(1)靠近所述定子(4)的内部均设有轴向通风道，还包括定子铁芯、定子绕组、转子铁芯、转子绕组、轴承及接线盒，其特征在于，所述定子机壳(1)包括壳体(181)、设置在所述壳体(181)两侧的第一端盖(182)和第二端盖(183)；

所述壳体(181)的四角处分别设有互成呈中心对称的第一组水道(19)、第二组水道(20)、第三组水道(21)，以及第四组水道(22)；

所述第一组水道(19)、所述第二组水道(20)、所述第三组水道(21)，以及所述第四组水道(22)均由n个呈轴对称分水道组成，n＞1；各所述分水道在轴向上贯通设置；

所述第一端盖(182)的中部设有支撑所述转轴(2)的通孔；所述第一端盖(182)的四角处分别设有与所述第一组水道(19)相匹配的第一凹槽(191)、与所述第二组水道(20)相匹配的第二凹槽(201)、与所述第三组水道(21)相匹配的第三凹槽(211)，以及与所述第四组水道(22)相匹配的第四凹槽(221)；

所述第二端盖(183)的中部设有支撑所述转轴(2)的盲孔；所述第二端盖(183)的四角处分别设有与所述第一组水道(19)的分水道相匹配的第一分组凹槽(23)、与所述第二组水道(20)的分水道相匹配的第二分组凹槽(24)、与所述第三组水道(21)的分水道相匹配的第三分组凹槽(25)，以及与所述第四组水道(22)的分水道相匹配的第四分组凹槽(26)；

所述第一分组凹槽(23)、所述第二分组凹槽(24)、所述第三分组凹槽(25)，以及所述第四分组凹槽(26)均由n个分凹槽组成；

并且，所述第一分组凹槽(23)的分凹槽与其相邻的所述第二分组凹槽(24)的分凹槽相连通；所述第二分组凹槽(24)的分凹槽与其相邻的所述第三分组凹槽(25)的分凹槽相连通；所述第三分组凹槽(25)的分凹槽与其相邻的所述第四分组凹槽(26)的分凹槽相连通；

所述第四分组凹槽(26)的分凹槽与其相邻的所述第一分组凹槽(23)的分凹槽的设置方式为下列两种中的任一种：

其一，所述第四分组凹槽(26)的分凹槽与其相邻的所述第一分组凹槽(23)的分凹槽相连通，此时，在所述第一凹槽(191)、所述第二凹槽(201)、所述第三凹槽(211)，以及所述第四凹槽(221)之中任一的外部设有进水口(16)，在所述第一凹槽(191)、所述第二凹槽(201)、所述第三凹槽(211)，以及所述第四凹槽(221)之中任一的外部还设有出水口(17)；

当所述进水口(16)和所述出水口(17)共同设置在所述第一凹槽(191)、所述第二凹槽(201)、所述第三凹槽(211)，以及所述第四凹槽(221)中任一的外部时，所述进水口(16)与所述出水口(17)在二者所连接的凹槽内不连通；

其二，所述第四分组凹槽(26)的分凹槽与其相邻的所述第一分组凹槽(23)的分凹槽上分别设有进水口(16)及出水口(17)；

所述壳体(181)的分水道横截面积a＝所述第一端盖(182)的各凹槽纵截面面积b＝所述第二端盖(183)的两相邻分凹槽连通处的横截面积c。

2.根据权利要求1所述的空冷水冷一体式电机，其特征在于，所述分水道靠近所述定子(4)一侧的内部设有换热片(28)若干。

3.根据权利要求1所述的空冷水冷一体式电机，其特征在于，所述分水道内部设有加强筋板(29)。

4.根据权利要求1所述的空冷水冷一体式电机，其特征在于，所述壳体(181)与所述第一端盖(182)四角相连接处、所述壳体(181)与所述第二端盖(183)四角相连接处分别设有密封垫(30)。

5.根据权利要求4所述的空冷水冷一体式电机，其特征在于，所述密封垫(30)上部设有与所述分水道相匹配的定位卡槽(301)。

6.根据权利要求1所述的空冷水冷一体式电机，其特征在于，所述第一端盖(182)和所述第二端盖(183)与所述壳体(181)的连接处均开设有环形的密封圈凹槽(31)。

7.根据权利要求6所述的空冷水冷一体式电机，其特征在于，所述密封圈凹槽(31)内设有O型密封圈(27)。