CN114667667A - 具有内在冷却系统的电动马达 - Google Patents

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CN114667667A CN202080064142.8A CN202080064142A CN114667667A CN 114667667 A CN114667667 A CN 114667667A CN 202080064142 A CN202080064142 A CN 202080064142A CN 114667667 A CN114667667 A CN 114667667A
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Abstract

本公开涉及一种电动马达，其包括：定子(101)，该定子是电动马达中的固定部分，该定子(101)具有在径向方向上安装的多个极；转子(102)，该转子具有多个磁体并且设置成围绕定子(101)自由旋转，定子(101)和转子(102)模制到马达的壳体的环氧层中，使得形成通道(106)，从而允许冷却介质流过电动马达的内部部分。

Description

具有内在冷却系统的电动马达
技术领域
本公开总体上涉及电动马达的领域。具体地，本公开涉及一种用于冷却电动马达(具体地，转子位于外侧的马达)的系统。
背景技术
近年来，在不同应用(诸如电动车、无人机、船、泵等)中使用电动马达的倾向日益增长。存在许多不同类型的电动马达；一些示例是同步马达或异步马达、DC马达或AC马达、有刷马达或无刷马达、内转马达(inrunner motor)或外转马达(outrunner motor)。
一般而言，电动马达是将电能转换成旋转形式的机械能的电机。电动马达通过马达的磁场与由电感式线绕组产生的电磁场之间的相互作用来进行操作。这些磁场之间相互作用的结果是旋转的电磁场，其进而产生例如呈使轴旋转的形式的旋转力(所谓的转矩)。
市场上存在多种类型的马达，但是在本公开中，我们主要聚焦于转子位于外侧的电动无刷DC电动马达(所谓的外转马达)。
外转马达的通常构造包括定子和转子，其中定子具有位于马达中央的绕组或极，转子具有适于围绕定子旋转的永磁体。这种构造的直径通常比其他类型的电动马达的直径更大，并且允许在转子中放置更多的绕组、极或磁体，从而增加旋转磁场。
此外，对于马达而言，较大的直径在转一圈时产生较大的圆周。较大的直径还表示外转马达的力矩臂较大，并且因此转矩较高。对于外转马达而言，在同等速度下较大的力矩臂可以提供较高的转矩。
外转马达的已知问题是来自定子极的热量传递到马达的中央，导致外转马达过热并且限制可能施加到该外转马达的最大功率。此外，过多的热量使磁体弱化并且损坏绕组或极的绝缘，由此极大地限制了可以实施外转马达的应用。
发明内容
本公开的目的是缓解、减轻或消除上文提出的一个或多个现有技术的缺陷和缺点并且至少解决上述问题。
根据第一方面，提供了一种电动马达，其包括：壳体，该壳体具有固定内部部分和可旋转外部部分；定子，该定子安装在壳体的固定内部部分上；转子，该转子附接到壳体的可旋转外部部分上，转子设置成围绕定子自由旋转；该电动马达的特征是可旋转外部部分具有构造成接收冷却介质的至少一个入口和构造成排出冷却介质的至少一个出口；定子和转子各自分别模制在相应的环氧层中；并且在模制的转子和模制的定子之间设置有通道，以在壳体的轴向方向上引导冷却介质并且与至少一个入口和至少一个出口流体连通，从而形成电动马达的内在冷却系统。
环氧层保护定子和转子免受任何泄漏到电路中的液体的影响。这是通过以下方式来实现的：将定子模制在一个环氧层中并且将转子模制在另一环氧层中，由此之后不需要额外的密封。
定子与转子之间的通道或通路允许冷却介质经过，由此可以使转子的面向定子的内部部分温度降低。
将可实现高转矩力的电动马达与根据本公开的内在冷却系统结合使用提供了一种电动马达，这种电动马达不需要齿轮箱并且远比先前版本的电动马达更加高效并且使得能量密度比先前的马达设计高。
此外，不需要额外的密封，这为马达提供了坚固性且减少了标准磨损零件。
此外，通道形成为允许冷却介质流过电动马达并且与至少一个入口和至少一个出口流体连通，其中至少一个入口适于将冷却介质引入到通道，至少一个出口适于在转子旋转期间通过离心力将冷却介质从通道排放出。
此外，至少一个出口可以通过在转子旋转期间产生的离心力来排出冷却介质。
由于转子位于壳体的外部部分上，所以当转子旋转时，可以经由设置在壳体的外部部分上的至少一个出口来排出冷却介质。于是，当电动马达进行操作时，旋转力或离心力可用于从出口排放冷却介质。由此，冷却介质从至少一个入口连续地移动到至少一个出口，使得冷却介质始终保持在低温状态下。
根据一些实施例，马达还可以包括附加通道。该附加通道可以布置成允许冷却介质流过马达。附加通道可以例如轴向地延伸穿过马达的中央。附加通道可例如轴向地延伸穿过壳体的固定内部部分的中央。通过提供附加通道，冷却介质可以流过马达。
根据一些实施例，电动马达可以包括至少一个出口，该至少一个出口可以设置在壳体的外部部分上并且适于在转子旋转期间通过离心力而将冷却介质从通道排放出。
根据一些实施例，电动马达可以包括壳体、定子、转子、通道和至少一个出口。壳体可具有固定内部部分和可旋转外部部分。定子可以由所述壳体的固定内部部分支撑。转子可附接至所述壳体的所述可旋转外部部分，并且所述转子可设置成围绕定子自由旋转。可旋转外部部分可具有构造成接收冷却介质的至少一个入口和构造成排出冷却介质的至少一个出口。定子和转子可以各自分别模制在相应的环氧层中。通道可布置在模制的转子和模制的定子之间，以在壳体的轴向方向上引导冷却介质并且与至少一个入口和至少一个出口流体连通，从而形成电动马达的内在冷却系统。该至少一个出口可以设置在壳体的外部部分上并且适于在转子的旋转期间通过离心力而将冷却介质从通道排放出。
根据一些实施例，至少一个入口可以布置在固定内部部分的内表面上。通过将至少一个入口设置在固定内部部分的内表面上，可以改善通过通道的冷却介质的流动。例如，通过在转子旋转期间产生的离心力或旋转力，冷却介质可以被朝向至少一个入口推动。此外，经由通道，从至少一个出口排出冷却介质可以在至少一个入口处产生抽吸。根据一些实施例，至少一个入口可以在定子上朝向附加通道布置。通过将至少一个入口设置在固定内部部分的内表面上，可以改善通过通道的冷却介质的流动。例如，通过在转子旋转期间产生的离心力或旋转力，可以将冷却介质从附加通道朝向至少一个入口推动。此外，经由通道，从至少一个出口排出冷却介质可以在至少一个入口处产生抽吸。
根据一些实施例，至少一个入口可设置有流体引导器件(诸如位于入口的边缘处的延伸部)以将流动的冷却介质引导至入口。延伸部可位于入口的就冷却介质的流动而言位于下游或后方的部分上。延伸部还可具有凹形表面以进一步引导冷却介质朝向入口流动。
根据一些实施例，至少一个入口可设置有流体引导器件(诸如位于入口的边缘处的凹进部)以将流动的冷却介质引导至入口。凹进部可位于入口的就冷却介质的流动而言位于上游或前方的部分上。延伸部还可具有凹形表面以进一步引导冷却介质朝向入口流动。
根据一些实施例，流体引导器件的位置可以基于马达操作期间冷却介质的流动方向来决定。根据一些实施例，附加通道可以是中央通道和/或马达通道或者可以被称为中央通道和/或马达通道。
根据一些实施例，电动马达可以包括壳体、定子、转子和通道。壳体可具有固定内部部分和可旋转外部部分。定子可以由所述壳体的固定内部部分支撑。转子可附接至所述壳体的所述可旋转外部部分，并且所述转子可设置成围绕定子自由旋转。可旋转外部部分可具有构造成接收冷却介质的至少一个入口和构造成排出冷却介质的至少一个出口。定子和转子可以各自分别模制在相应的环氧层中。通道可布置在模制的转子和模制的定子之间以在壳体的轴向方向上引导冷却介质并且与至少一个入口和至少一个出口流体连通，从而形成电动马达的内在冷却系统。
此外，该内在冷却系统可包括附加通道，该附加通道轴向延伸穿过壳体的固定内部部分的中央并且布置成允许冷却介质流过。
此外，出口中的一些可以围绕壳体的可旋转外部部分的周缘排列。
在出口围绕壳体的外部部分的周缘排列的情况下，冷却介质以围绕外部部分的表面分散开的方式排出。
此外，壳体的可旋转外部部分至少是部分柱形的。
部分柱形的形状允许冷却介质在轴向方向上流动，由此内部马达的大部分被冷却。
此外，出口为圆形开口、狭缝和锥形开口中的任一种。该形状取决于例如冷却介质的厚度或磁体在转子中的位置。电动马达的构造中的灵活性提供了最佳效率。
根据一些实施例，环氧层可以是至少部分电绝缘的。例如，至少部分电绝缘的环氧层的电绝缘特性可以大于每mm的厚度为100欧姆。电绝缘的环氧层的电绝缘特性还可以大于每mm的厚度为1千欧姆、每mm的厚度为10千欧姆、每mm的厚度为100千欧姆、每mm的厚度为1兆欧姆、每mm的厚度为10兆欧姆、每mm的厚度为100兆欧姆、每mm的厚度为1000兆欧姆或每mm的厚度为10000兆欧姆。
根据一些实施例，环氧层可以是电绝缘的。例如，电绝缘的环氧层的电绝缘特性可以大于每mm的厚度为100欧姆。电绝缘的环氧层的电绝缘特性还可以大于每mm的厚度为1千欧姆、每mm的厚度为10千欧姆、每mm的厚度为100千欧姆、每mm的厚度为1兆欧姆、每mm的厚度为10兆欧姆、每mm的厚度为100兆欧姆、每mm的厚度为1000兆欧姆或每mm的厚度为10000兆欧姆。
根据一些实施例，环氧层可以是至少部分导热的。例如，至少部分导热的环氧层的导热特性可以大于0.5瓦特每毫开尔文(W/mK)。导热的环氧层的导热特性还可以为1W/mK。
根据一些实施例，环氧层可以是导热的。例如，导热的环氧层的导热特性可以大于0.5瓦特每毫开尔文(W/mK)。导热的环氧层的导热特性还可以为1W/mK。
根据一些实施例，环氧层可以是至少部分导热的且至少部分电绝缘的。例如，至少部分电绝缘的环氧层的电绝缘特性可以大于每mm的厚度为100欧姆。电绝缘的环氧层的电绝缘特性还可以大于每mm的厚度为1千欧姆、每mm的厚度为10千欧姆、每mm的厚度为100千欧姆、每mm的厚度为1兆欧姆、每mm的厚度为10兆欧姆、每mm的厚度为100兆欧姆、每mm的厚度为1000兆欧姆或每mm的厚度为10000兆欧姆。例如，至少部分导热的环氧层的导热特性可以大于0.5瓦特每毫开尔文(W/mK)。导热的环氧层的导热特性还可以为1W/mK。
根据一些实施例，环氧层可以是导热的且电绝缘的。例如，电绝缘的环氧层的电绝缘特性可以大于每mm的厚度为100欧姆。电绝缘的环氧层的电绝缘特性还可以大于每mm的厚度为1千欧姆、每mm的厚度为10千欧姆、每mm的厚度为100千欧姆、每mm的厚度为1兆欧姆、每mm的厚度为10兆欧姆、每mm的厚度为100兆欧姆、每mm的厚度为1000兆欧姆或每mm的厚度为10000兆欧姆。例如，导热的环氧层的导热特性可以大于0.5瓦特每毫开尔文(W/mK)。导热的环氧层的导热特性还可以为1W/mK。根据一些实施例，环氧层可以具有低粘度，例如在23摄氏度和100rpm时，其粘度在1400至2200cPs的跨度内。环氧层还可以是均匀的和/或热稳定的。
根据一些实施例，环氧层可以在室温下固化。
根据一些实施例，电动马达可以包括壳体、定子、转子和通道。壳体可具有固定内部部分和可旋转外部部分。定子可以由所述壳体的固定内部部分支撑。转子可附接至所述壳体的所述可旋转外部部分，并且所述转子可设置成围绕定子自由旋转。可旋转外部部分可具有构造成接收冷却介质的至少一个入口和构造成排出冷却介质的至少一个出口。定子和转子可以各自分别模制在相应的环氧层中。通道可布置在模制的转子和模制的定子之间，以在壳体的轴向方向上引导冷却介质并且与至少一个入口和至少一个出口流体连通，从而形成电动马达的内在冷却系统。环氧层可以是导热的且电绝缘的。
此外，电动马达设置成在浸没状态下进行操作并且冷却介质为水。
将马达设置成在浸没状态下操作的优点是该马达可用于海军或海事应用(诸如潜艇、船和泵)。此外，不需要具有冷却介质的额外容器，从而促进了电动马达的操作。
根据一些实施例，转子的多个磁体可布置成磁化模式，该磁化模式将这些磁体的组合磁通量集中到转子的中央。转子可以是中空的，例如具有柱形形状，于是磁通量可以集中到柱形的转子的中空中央部。该中空中央部可以包括其他部件。
根据一些实施例，转子的多个磁体可布置成海尔贝克构造，由此将磁场强度朝向转子的中央引导。通过引导磁场，可以实现磁体的更有效和/或更紧凑的布置，由此，可在不降低马达效率的情况下最大化位于定子和转子之间的冷却流体通道的尺寸。转子可以是中空的，例如具有柱形形状，于是，磁通量可以集中到柱形转子的中空中央部。中空中央部可以包括其他部件。
根据一些实施例，磁体可以包括高通量合金，例如钕钢。
根据一些实施例，布置成海尔贝克构造的磁体可布置成空间旋转的磁化模式，以在构造的一侧上增强磁场，同时在构造的另一侧上抵消磁场使其接近于零。
根据一些实施例，电动马达可以包括壳体、定子、转子和通道。壳体可具有固定内部部分和可旋转外部部分。定子可以由所述壳体的固定内部部分支撑。转子可附接至所述壳体的所述可旋转外部部分，并且所述转子可设置成围绕定子自由旋转。转子可包括布置成海尔贝克构造的磁体。可旋转外部部分可具有构造成接收冷却介质的至少一个入口和构造成排出冷却介质的至少一个出口。定子和转子可以各自分别模制在相应的环氧层中。通道可布置在模制的转子和模制的定子之间，以在壳体的轴向方向上引导冷却介质并且与至少一个入口和至少一个出口流体连通，从而形成电动马达的内在冷却系统。
根据一些实施例，马达还可以包括至少一个推进器。该至少一个推进器可布置在马达的可旋转部分(诸如，转子)上和/或与转子相连接。由此，通过转子和推进器的旋转运动，可以将电动马达在转子上产生的旋转力转化成推力。
根据一些实施例，马达还可以包括推进器连接器，其中，推进器连接器设置成与至少一个推进器相连接。
根据一些实施例，推进器可包括叶毂和多个辐射叶片，这些辐射叶片设置一节距以形成螺旋模式，由此，在旋转时通过作用于工作流体(诸如，水)而将旋转动力转化为线性推力。
根据一些实施例，推进器可以是螺旋推进器。
根据一些实施例，推进器可布置成浸没在水中进行操作。
根据一些实施例，马达还可以包括叶轮。
根据一些实施例，电动马达可包括壳体、定子、转子、通道和推进器。壳体可具有固定内部部分和可旋转外部部分。定子可以由所述壳体的固定内部部分支撑。转子可附接至所述壳体的所述可旋转外部部分，并且所述转子可设置成围绕定子自由旋转。可旋转外部部分可具有构造成接收冷却介质的至少一个入口和构造成排出冷却介质的至少一个出口。定子和转子可以各自分别模制在相应的环氧层中。通道可布置在模制的转子和模制的定子之间，以在壳体的轴向方向上引导冷却介质并且与至少一个入口和至少一个出口流体连通，从而形成电动马达的内在冷却系统。推进器可布置在转子上并且环氧层可以是导热的且电绝缘的。
根据一些实施例，电动马达可包括壳体、定子、转子、通道和推进器。壳体可具有固定内部部分和可旋转外部部分。定子可以由所述壳体的固定内部部分支撑。转子可附接至所述壳体的所述可旋转外部部分，并且所述转子可设置成围绕定子自由旋转。可旋转外部部分可具有构造成接收冷却介质的至少一个入口和构造成排出冷却介质的至少一个出口。定子和转子可以各自分别模制在相应的环氧层中。通道可布置在模制的转子和模制的定子之间，以在壳体的轴向方向上引导冷却介质并且与至少一个入口和至少一个出口流体连通，从而形成电动马达的内在冷却系统。推进器可布置在转子上。
根据一些实施例，马达可以包括第二壳体并且设置成喷射构造。第二壳体可布置成至少部分地包围马达和推进器，由此在第二壳体和转子之间产生环绕通道，在该环绕通道中推进器可与流体相互作用。
根据一些实施例，马达可以设置有位于中空的定子内的转子以及设置在中空的转子内的推进器。通过这种布置，推进器可与在附加通道内输送的流体相互作用。通过保护位于马达内部的推进器，可以提供更耐用的马达。
根据一些实施例，马达可以设置有位于中空的定子内的转子以及设置在中空的转子内的推进器。通过这种布置，马达可从环绕推进器的位置驱动推进器。与在中央位置进行驱动相比，使用这种布置可通过在靠近壳体处向马达提供驱动而能够更容易构造喷射构造。
根据一些实施例，马达可以包括第二壳体并且设置成喷射构造。第二壳体可布置成至少部分地包围马达和推进器，由此在第二壳体和转子之间产生环绕通道，在该环绕通道中推进器可与流体相互作用。
根据一些实施例，提供了一种用于为水中的航行器提供动力的电动马达。航行器可例如为船、摩托艇、舰艇、潜艇等。该马达可在推进器上提供动力并在浸没状态下进行操作。该马达已经在本文公开的任何实施例中进行了描述。
根据一些实施例，电动马达可以设置成船外发动机、船内发动机或设置成吊舱。
根据一些实施例，电动马达还可以包括安装器件，其中，安装器件适于用于将马达安装到船。例如，马达可以安装在横梁、船尾、船体、船舵和/或水翼上。
根据一些实施例，电动马达可以构造成安装在例如横梁、船尾、船体、船舵和/或水翼上。
本发明将从以下给出的具体实施例而变得显而易见。具体实施例方式和具体示例仅通过说明的方式公开了本发明的优选实施例。本领域技术人员通过具体实施方式的指导了解可以在本发明的范围内进行改变和修改。
因此，应当理解的是，本文公开的发明不限于所描述的装置的具体组成部分或所描述的方法的步骤，这是因为这些装置和方法可以变化。还应当理解的是，本文中使用的术语仅用于描述具体实施例的目的，而并非旨在进行限制。应当注意的是，如在说明书和所附权利要求中所使用的，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个元件，除非上下文另有明确规定。因此，例如，提及“一个单元”或“该单元”时可以包括若干个装置等。此外，词语“包括”、“包含”、“含有”以及类似词语不排除其他元件或步骤。
在术语上-术语“通道”应被解释为将流体从起始位置输送至结束位置的间隙、通路或空间。
附图说明
在结合附图的情况下，通过参考本发明的示例性实施例的以下说明性且非限制性的详细描述，将更全面地理解本公开的上述目的以及其他目的、特征和优点。
图1示出了根据本公开的示例的电动马达的截面图。
图1b示出了根据本公开的示例的电动马达的示意性截面图。
图1c示出了根据本公开的示例的入口的示意性截面图。
图1d示出了根据本公开的示例的入口的示意性截视图。
图2A示出了根据本公开的电动马达的示例的壳体的可旋转外部部分的分解图。
图2B示出了根据本公开的电动马达的示例的壳体的可旋转外部部分的立体图。
图2C示出了根据本公开的电动马达的示例的壳体的固定内部部分的立体图。
图3A和图3B示出了根据本公开的电动马达的实施方式的示例的立体图。
具体实施方式
现在将参考附图描述本发明，在附图中，示出了本发明的优选的示例性实施例。然而，本发明可以以其他形式实施并且不应被解释为限于文中所公开的实施例。提供所公开的实施例以向本领域技术人员充分传达本发明的范围。
图1示出了根据本发明的实施例的示例的电动马达的截面图。该电动马达包括壳体100，该壳体是由不可氧化的材料制成的并且具有可旋转外部部分120，该可旋转外部部分至少是部分柱形的。然而，该形状的不同变型也是可能的。例如，具有锥形端部或圆形端部的部分柱形形状也被视作可行的选项。
壳体100具有固定内部部分110和可旋转外部部分120，并且该壳体包括由固定内部部分110支撑的定子101和附接至可旋转外部部分120的转子102。转子设置成围绕定子101自由地旋转。
由固定内部部分110支撑的定子101包括：定子芯，该定子芯具有沿径向方向设置的多个极；以及安装在每个极上的绕组或导体。壳体的可旋转外部部分120容纳包含多个永磁体的转子102。转子102还通过滚珠轴承103A、103B或任何类似的元件在壳体100的两个端部处附接至定子101，以便围绕定子自由旋转并且在定子和转子之间留有通道106。通道106的大小可以根据要实现的效果而变化。为了获得高效的电动马达，转子和定子之间的通道106中的电磁场需要尽可能小。同时，如果通道106尽可能大，冷却系统将更加高效。因此，两个约束条件之间的平衡将带来获得高效电动马达的最佳方法。
当定子与转子102一起操作并由直流DC供电时，极中的电流与马达的由转子102的多个磁体产生的磁场相互作用，从而获得使转子旋转的旋转力或转矩。根据电动马达的应用，马达可附接至推进器轴或任何其他的可旋转轴。
如图1中的虚线所示，定子101和转子102各自分别模制在相应的环氧层107A、107B中。换言之，定子封装或模制在环氧层107A中，该环氧层防止定子由于任何冷却介质(诸如，水)而造成损坏并且保护定子免于由于任何冷却介质而造成损坏。然而，它不一定必须是环氧层，而是任何其他将保护定子和转子免于例如由于进水和灰尘而造成损坏的层，例如，塑料层或树脂层。
与定子101一样，转子102也封装或模制到环氧层107B中，以防止任何湿气、锈、灰尘、冷却介质或水进入转子的内部部分。转子102和定子101被封装在分开的环氧层中使得转子102和定子101之间的通道106相对于定子的内部部分和转子的内部部分隔绝并密封。这种隔绝或密封允许诸如水的冷却介质通过至少一个入口104A、104B和至少一个出口105A、105B流过通道106。图1的示例性实施例示出了可旋转外部部分100，其在附接在壳体100的每个端部处的每个轴承103A、103B的接口处具有至少一个入口104A、104B。这些入口104A、104B构造成接收冷却介质并且可以是由在使用轴承将转子102附接到定子101时的接口或者定子与转子之间的其他边缘差异而产生的自然入口。根据电动马达的应用，可以以不同方式经由至少一个入口104A、104B引入冷却介质。
在一些实施例中，电动马达应用在水环境之外的环境中，并且于是冷却介质从外部容器经由入口(诸如，与轴承或任何其他合适的支撑元件相关的接口)引入，并且经由以下解释的任何出口重新引入到容器中。
回到图1，诸如水的冷却介质通过入口104A、104B流入并且通过通道106。通道106布置在模制的转子和模制的定子之间以在壳体100的轴向方向上引导冷却介质并且与至少一个入口104A、104B和至少一个出口105A、105B流体连通，从而形成电动马达的内在冷却系统。该内在冷却系统构造成冷却马达的内部部分。然后，经由至少一个出口105A、105B从通道106排放引入的冷却介质，该出口位于壳体的可旋转外部部分120上并且构造成通过在转子102旋转期间产生的离心力(或者也称为旋转力)而排出冷却介质。
出口105A、105B是穿过壳体的可旋转外部部分120和转子102两者并且与内部通道106流体连通的开口。出口105A、105B的形状是圆形开口、狭缝、方形开口、星形开口、钻孔和锥形开口中的任一种，或者是以圆环形式或围绕壳体的可旋转外部部分120的周缘排列的任何类型的小直径开口。出口105A、105B可以是仅一个或多个并且可以位于壳体的可旋转外部部分120中的任何位置。
然而，位于转子内的磁体限制了可用于设置这些出口的空间。因此，这些出口的位置以及彼此之间的间隔以及每个出口的直径的大小都可以变化。
图1b示出了电动马达的子设备的示意图，该子设备示出了定子101和转子102。定子和转子是电动马达的一部分并且分别以旋转对称的方式布置。在该图的中央示出了附加通道108。该附加通道轴向地延伸穿过电动马达的中央并且布置为允许冷却介质流过定子101的内部。附加通道108沿着电动马达的马达轴线延伸。因此，这种颠倒的电动马达构造包括沿着电动马达的马达轴线延伸穿过位于内侧的定子101的中央的中央通道108(在本文中称为附加通道)以用于冷却介质。该图还示出了布置在转子和定子之间的通道106，以至少部分地沿马达的轴向方向引导冷却介质并且与至少一个入口104和至少一个出口105流体连通，从而形成电动马达的内在冷却系统。至少一个入口104被示出为布置在定子101的内表面上。该内表面面向附加通道108。至少一个出口105布置在转子102的外表面上。该图示出了四个入口和两个出口，然而，应当认识到的是，所示出的仅是示例并且其他组合是可能的。定子和/或转子可设置有位于定子和/或转子上以及/或者位于定子和转子之间的边沿处的入口和/或出口。该图示出了位于定子101上的入口104。
图1c示出了具有延伸部109c的入口104的示意图，该延伸部位于入口的边缘处，以引导冷却介质朝向入口104流动。在冷却介质的流动方向上，延伸部位于入口104的下游侧处。延伸部可具有不同的形状，其中，示出的三角形形状仅作为示例。在所示示例中，延伸部从定子的内表面突出到附加通道108中，以增加冷却介质从附加通道经由入口104到内在冷却系统的通道106中的流动。
图1d示出了具有凹进部109d的入口104的示意图，该凹进部位于入口的边缘处，以引导冷却介质朝向入口104流动。在冷却介质的流动方向上，凹进部109d位于入口104的上游侧处。凹进部可具有不同的形状，其中，示出了三角形切口形状来作为示例。在所示示例中，凹进部在定子的内表面中形成凹部，以增加冷却介质从附加通道经由入口104到内在冷却系统的通道106中的流动。
在另一个示例性实施例中，电动马达能够在浸没或浸入状态下进行操作，并且可用于多种应用，诸如挖掘泵、深井泵、污水泵、船、舰艇或潜艇。
电动马达还可以布置成在浸没状态下进行操作并且冷却介质可以是水。对于可浸没式电动马达，上述冷却系统可以通过设置附加通道108来增强，该附加通道轴向延伸穿过壳体的固定内部部分的中央并且布置为允许冷却介质流过。固定内部部分110的中央是中空的，以允许水在轴向方向上流过定子101的外部部分。水可经由设置在转子102的外前部的扇或推进器P引入通过壳体的中空部分。然后，如图1和图3所示，沿着壳体的轴向方向朝向电动马达的背侧引导水。中空部分或附加通道108可以构造成能够允许水流过的单个通道或彼此平行的多个小通道或开口。穿过附加通道的水越多，电动马达冷却地越快。
在另一个示例性实施例中，电动马达不位于水环境中，于是，附加通道108在两个端部处封闭或密封，从而在马达内部留有空的空间，该空的空间可以具有至少一个入口和至少一个出口，其中入口用于从外部容器引入冷却介质，出口用于将冷却介质排放出到同一外部容器或另一外部容器。冷却介质在被引入该附加通道108中时对马达的内部部分(具体地，定子的可旋转外部部分)进行冷却。冷却介质的引入或排放的其他变型也是可能的。
马达还可以包括附加通道108。该附加通道108可以布置成允许冷却介质流过马达。附加通道108可以例如轴向延伸穿过马达的中央。附加通道可例如轴向地延伸穿过壳体的固定内部部分的中央。通过提供附加通道，冷却介质可以流过马达。
电动马达可以包括至少一个出口，该至少一个出口可以设置在壳体的外部部分上并且适于在转子的旋转期间通过离心力而将冷却介质从通道排放出。
在另一个示例性实施例中，电动马达可以包括壳体、定子、转子、通道和至少一个出口。壳体可具有固定内部部分和可旋转外部部分。定子可以由所述壳体的固定内部部分支撑。转子可附接至所述壳体的所述可旋转外部部分，并且所述转子可设置成围绕定子自由旋转。可旋转外部部分可具有构造成接收冷却介质的至少一个入口和构造成排出冷却介质的至少一个出口。定子和转子可以各自分别模制在相应的环氧层中。通道可布置在模制的转子和模制的定子之间，以在壳体的轴向方向上引导冷却介质并且与至少一个入口和至少一个出口流体连通，从而形成电动马达的内在冷却系统。至少一个出口可以设置在壳体的外部部分上并且适于在转子的旋转期间通过离心力将冷却介质从通道排放出。
至少一个入口可以设置在固定内部部分的内表面上。
至少一个入口可以布置成在定子上朝向附加通道。
至少一个入口可设置有流体引导器件，例如位于入口的边缘处的延伸部，以将流动的冷却介质引导至入口。延伸部可位于入口的就冷却介质的流动而言位于后方的部分上。延伸部还可具有凹形表面以进一步引导冷却介质朝向入口流动。根据一些实施例，至少一个入口可设置有流体引导器件，例如位于入口的边缘处的凹进部，以将流动的冷却介质引导至入口。凹进部可位于入口的就冷却介质的流动而言位于前方的部分上。延伸部还可具有凹形表面。
流体引导器件的位置可以基于马达操作期间冷却介质的流动方向来决定。
附加通道108可以是中央通道和/或马达通道，或者可以被称为中央通道和/或马达通道。
在另一个示例性实施例中，电动马达可以包括壳体、定子、转子和通道。壳体可具有固定内部部分和可旋转外部部分。定子可以由所述壳体的固定内部部分支撑。转子可附接至所述壳体的所述可旋转外部部分，并且所述转子可设置成围绕定子自由旋转。可旋转外部部分可具有构造成接收冷却介质的至少一个入口和构造成排出冷却介质的至少一个出口。定子和转子可以各自分别模制在相应的环氧层中。通道可布置在模制的转子和模制的定子之间，以在壳体的轴向方向上引导冷却介质并且与至少一个入口和至少一个出口流体连通，从而形成电动马达的内在冷却系统。
图2A示出了根据本公开的电动马达的示例的壳体的可旋转外部部分220的分解图，并且图2B示出了根据本公开的电动马达的示例的壳体的可旋转外部部分的立体图。
壳体220是柱形形状的并且具有包络表面、顶部表面和底部表面。在壳体220的外部包络表面上可以看到一系列开口205A、205B。开口205A、205B分别是彼此间隔开并沿着包络表面的每个端侧排列的出口，从而形成围绕壳体的外部部分的环形形状，以允许在使用期间从壳体的固定内部部分排放冷却介质或水。每个由出口205A或205B形成的环形形状均位于距入口的不同距离处。这些距离留有足够的空间，以使引入的冷却介质或水流过壳体的固定内部部分，从而降低外部马达的内部温度。
在一些实施例中，仅一些出口以环形形状围绕壳体的外部部分排列，而其他出口设置在壳体的外部表面的不同部分上。在一些示例中，出口可以设置在转子的永磁体之间的空间中，即，外部表面的中间部分中，并且该出口不必形成某一形状，而是以适当方式允许水或冷却介质从壳体排放即可。其他示例可仅包括设置在外部包络表面220中的任何位置处的一个出口。
图2C示出了根据本公开的示例的电动马达的壳体的固定内部部分210的立体图。
壳体的固定内部部分210支撑马达的固定部分(即，定子)。固定内部部分210包括中空结构，定子在封装在环氧层中之后安装在该中空结构上。这种环氧层是可模制的并且保护任何模制的装置免受任何液体、灰尘、沙子或湿气的影响。
模制的定子至少是防水和防尘的。对于转子而言使用相同的步骤，随后将转子通过轴承安装在定子上。这些轴承允许转子自由旋转而不产生摩擦，从而在定子与转子之间留有通道(诸如间隔、腔或间隙)。引入到至少一个入口的任何液体将通过通道通往至少一个出口，在这个过程中，不会发生引入的液体泄漏到转子或定子中。
中空部分的结构足够大以使冷却介质或水在不对马达的效率产生负面影响的情况下流过马达的中央。
图3A和3B示出了包括本公开的电动马达的船用马达的示例。
图3A中所示的船用马达是图1所示的电动马达的实施方式的示例并且附接至外部推进器。在前视图中，可以看到推进器在电动马达的前方设置在与电动马达连接在一起的轴上。电动马达在轴上产生旋转力或转矩，旨在使推进器330转动以通过将旋转运动转换成推力来传递动力。
在其他实施例(未示出)中，推进器可以附接在壳体的可旋转外部部分上以利用电动马达的外部旋转。其他构造也是可能的。
推进器330的叶片的形状具体设计为产生压力差，该压力差在马达浸没在水中时使通过推进器330的水加速。
冷却的外部的水不仅沿着电动马达的外部表面通过，而且可流过位于结构内部的附加通道308，以便减少马达的内部部分的热量。图3B示出了电动马达的另一个视图，该视图示出了处于管道或通路形式的附加通道308的端部。
环氧层可以是至少部分电绝缘的。例如，至少部分电绝缘的环氧层的电绝缘特性可以大于每mm的厚度为100欧姆。电绝缘的环氧层的电绝缘特性还可以大于每mm的厚度为1千欧姆、每mm的厚度为10千欧姆、每mm的厚度为100千欧姆、每mm的厚度为1兆欧姆、每mm的厚度为10兆欧姆、每mm的厚度为100兆欧姆、每mm的厚度为1000兆欧姆或每mm的厚度为10000兆欧姆。
环氧层可以是电绝缘的。例如，电绝缘的环氧层的电绝缘特性可以大于每mm的厚度为100欧姆。电绝缘的环氧层的电绝缘特性还可以大于每mm的厚度为1千欧姆、每mm的厚度为10千欧姆、每mm的厚度为100千欧姆、每mm的厚度为1兆欧姆、每mm的厚度为10兆欧姆、每mm的厚度为100兆欧姆、每mm的厚度为1000兆欧姆或每mm的厚度为10000兆欧姆。
环氧层可以是至少部分导热的。例如，至少部分导热的环氧层的导热特性可以大于0.5瓦特每毫开尔文(W/mK)。导热的环氧层的导热特性还可以为1W/mK。
环氧层可以是导热的。例如，导热的环氧层的导热特性可以大于0.5瓦特每毫开尔文(W/mK)。导热的环氧层的导热特性还可以为1W/mK。
环氧层可以是至少部分导热的且至少部分电绝缘的。例如，至少部分电绝缘的环氧层的电绝缘特性可以大于每mm的厚度为100欧姆。电绝缘的环氧层的电绝缘特性还可以大于每mm的厚度为1千欧姆、每mm的厚度为10千欧姆、每mm的厚度为100千欧姆、每mm的厚度为1兆欧姆、每mm的厚度为10兆欧姆、每mm的厚度为100兆欧姆、每mm的厚度为1000兆欧姆或每mm的厚度为10000兆欧姆。例如，至少部分导热的环氧层的导热特性可以大于0.5瓦特每毫开尔文(W/mK)。导热的环氧层的导热特性还可以为1W/mK。
环氧层可以是导热的且电绝缘的。例如，电绝缘的环氧层的电绝缘特性可以大于每mm的厚度为100欧姆。电绝缘的环氧层的电绝缘特性还可以大于每mm的厚度为1千欧姆、每mm的厚度为10千欧姆、每mm的厚度为100千欧姆、每mm的厚度为1兆欧姆、每mm的厚度为10兆欧姆、每mm的厚度为100兆欧姆、每mm的厚度为1000兆欧姆或每mm的厚度为10000兆欧姆。例如，导热的环氧层的导热特性可以大于0.5瓦特每毫开尔文(W/mK)。导热的环氧层的导热特性还可以为1W/mK。根据一些实施例，环氧层可以具有低粘度，例如在23摄氏度和100rpm时，其粘度在1400至2200cPs的跨度内。环氧层还可以是均匀的和/或热稳定的。
环氧层可以在室温下固化。
根据一些实施例，电动马达可以包括壳体、定子、转子和通道。壳体可具有固定内部部分和可旋转外部部分。定子可以由所述壳体的固定内部部分支撑。转子可附接至所述壳体的所述可旋转外部部分，并且所述转子可设置成围绕定子自由旋转。可旋转外部部分可具有构造成接收冷却介质的至少一个入口和构造成排出冷却介质的至少一个出口。定子和转子可以各自分别模制在相应的环氧层中。通道可布置在模制的转子和模制的定子之间，以在壳体的轴向方向上引导冷却介质并且与至少一个入口和至少一个出口流体连通，从而形成电动马达的内在冷却系统。环氧层可以是导热的且电绝缘的。
转子的多个磁体可布置成磁化模式，该磁化模式将这些磁体的组合磁通量集中到转子的中央。转子可以是中空的，例如具有柱形形状，于是磁通量可以集中到柱形的转子的中空中央部。该中空中央部可以包括其他的部件。
转子的多个磁体可布置成海尔贝克构造，由此将磁场强度朝向转子的中央引导。转子还可以是中空的，例如具有柱形形状，于是磁通量可以集中到柱形转子的中空中央部。该中空中央可以包括其他部件。
磁体可以包括高通量合金，例如钕钢。
布置成海尔贝克构造的磁体可布置成空间旋转的磁化模式，以在构造的一侧上增强磁场，同时在构造的另一侧上抵消磁场使其接近于零。
根据一些实施例，电动马达可包括壳体、定子、转子和通道。壳体可具有固定内部部分和可旋转外部部分。定子可以由所述壳体的固定内部部分支撑。转子可附接至所述壳体的所述可旋转外部部分，并且所述转子可设置成围绕定子自由旋转。转子可包括布置成海尔贝克构造的磁体。可旋转外部部分可具有构造成接收冷却介质的至少一个入口和构造成排出冷却介质的至少一个出口。定子和转子可以各自分别模制在相应的环氧层中。通道可布置在模制的转子和模制的定子之间，以在壳体的轴向方向上引导冷却介质并且与至少一个入口和至少一个出口流体连通，从而形成电动马达的内在冷却系统。
马达还可以包括至少一个推进器。该至少一个推进器可布置在马达的可旋转部分(诸如，转子)上和/或与转子相连接。
马达还可以包括推进器连接器，其中，推进器连接器布置成与至少一个推进器相连接。
推进器可包括叶毂和多个辐射叶片，这些辐射叶片设置一节距(pitch，桨距)，以形成螺旋模式，由此在旋转时通过作用于工作流体(诸如，水)而将旋转动力转化为线性推力。
推进器可以是螺旋推进器。
推进器可布置为浸没在水中进行操作。
马达还可以包括叶轮。
根据一些实施例，电动马达可包括壳体、定子、转子、通道和推进器。壳体可具有固定内部部分和可旋转外部部分。定子可以由所述壳体的固定内部部分支撑。转子可附接至所述壳体的所述可旋转外部部分，并且所述转子可设置成围绕定子自由旋转。可旋转外部部分可具有构造成接收冷却介质的至少一个入口和构造成排出冷却介质的至少一个出口。定子和转子可以各自分别模制在相应的环氧层中。通道可布置在模制的转子和模制的定子之间，以在壳体的轴向方向上引导冷却介质并且与至少一个入口和至少一个出口流体连通，从而形成电动马达的内在冷却系统。推进器可布置在转子上并且环氧层可以是导热的且电绝缘的。
根据一些实施例，电动马达可包括壳体、定子、转子、通道和推进器。壳体可具有固定内部部分和可旋转外部部分。定子可以由所述壳体的固定内部部分支撑。转子可附接至所述壳体的所述可旋转外部部分，并且所述转子可设置成围绕定子自由旋转。可旋转外部部分可具有构造成接收冷却介质的至少一个入口和构造成排出冷却介质的至少一个出口。定子和转子可以各自分别模制在相应的环氧层中。通道可布置在模制的转子和模制的定子之间，以在壳体的轴向方向上引导冷却介质并且与至少一个入口和至少一个出口流体连通，从而形成电动马达的内在冷却系统。推进器可布置在转子上。
马达可以包括第二壳体并且设置成喷射构造。第二壳体可布置成至少部分地包围马达和推进器。
马达可以设置有位于中空的定子内的转子以及设置在中空的转子内的推进器。
马达可以设置有位于中空的定子内的转子以及设置在中空的转子内的推进器。
马达可以包括第二壳体并且设置成喷射构造。第二壳体可布置成至少部分地包围马达和推进器。
电动马达可适于为水中的航行器提供动力。该航行器可例如为船、摩托艇、舰艇、潜艇等。马达可为推进器提供动力并在浸没状态下进行操作。
电动马达可以设置成船外发动机、船内发动机或设置成吊舱。
电动马达还可以包括安装器件，其中，安装器件适于将马达安装到船。例如，马达可以安装在横梁、船尾、船体、船舵和/或水翼上。
电动马达可以构造成安装在例如横梁、船尾、船体、船舵和/或水翼上。
根据本公开的电动马达不仅可用于海事或海军应用，还可用于其他应用(例如，无人机、电动汽车和各种各样的电动玩具)。然而，在非军用时，需要用冷却介质来取代水，可以通过至少一个入口将冷却介质引入到封闭或密封的通道308中并且通过至少一个出口(图中未示出)排放该冷却介质。至少一个出口和至少一个入口两者都可以连接到容纳冷却介质的外部容器或类似装置。在一些应用中，需要用扇或类似装置来取代推进器以正确操作。
本领域技术人员应认识到，本发明不限于上述优选的实施例。本领域技术人员还应认识到，在所附权利要求的范围内可以进行修改和变型。此外，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域的技术人员可以理解所公开的实施例并且在实践所要求保护的本发明时可以对所公开的实施例进行变型。

Claims (7)

1.一种电动马达，包括：
-壳体(100)，具有固定内部部分(110)和可旋转外部部分(120)；
-定子(101)，由所述壳体(100)的所述固定内部部分(110)支撑；
-转子(102)，附接至所述壳体(100)的所述可旋转外部部分(120)，所述转子设置成围绕所述定子(101)自由旋转；
其特征在于：
-所述可旋转外部部分(100)具有构造成接收冷却介质的至少一个入口(104A，104B)和构造成排出所述冷却介质的至少一个出口(105A，105B)，
-所述定子(101)和所述转子(102)各自分别模制在相应的环氧层(107A，107B)中，并且
-在模制的所述转子与模制的所述定子之间设置有通道(106)，所述通道在所述壳体(100)的轴向方向上引导所述冷却介质并且与所述至少一个入口(104A，104B)和所述至少一个出口(105A，105B)流体连通，从而形成所述电动马达的内在冷却系统。
2.根据权利要求1所述的电动马达，其中，所述至少一个出口(105A，105B)通过在所述转子(102)旋转期间产生的离心力而排出所述冷却介质。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电动马达，其中，所述内在冷却系统还包括附加通道(108)，所述附加通道轴向地延伸穿过所述壳体的所述固定内部部分的中央并且布置为允许所述冷却介质流过。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电动马达，其中，多个所述出口(105A，105B)中的一些出口围绕所述壳体的所述可旋转外部部分的周缘排列。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电动马达，其中，所述壳体的所述可旋转外部部分至少是部分柱形的。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电动马达，其中，所述至少一个出口(105A，105B)是圆形开口、狭缝、星形开口、方形开口、钻孔和锥形开口中的任一种。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电动马达，其中，所述电动马达设置成在浸没的状态下进行操作，并且所述冷却介质是水。
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