CN205901470U - 电动机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电动机，所述电动机包括：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；其特征在于，所述转轴是中空轴，在所述转轴的一端并且在所述内部空间外部安装有冷凝散热器，所述转轴内的封闭的中空空间中的压强被保持低于大气压并且所述中空空间被部分地充装液体；以及所述转轴的所述中空空间的内壁上形成有带有毛细结构的膜。根据本实用新型，能够将密封在电动机的大体封闭的内部空间中的元件所产生的热量快速地散发到周围环境中，从而改善电动机的冷却效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动机，尤其是涉及电动机的冷却。
背景技术
随着诸如电动摩托车、电动自行车和电动汽车等的电动车辆中使用的电动机的功率增大，对于电动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，而转子中产生的热量在散发到周围环境中之前需要经过长的热路径，因而与转子中产生的热量相比定子中产生的热量通常能够更加容易地散发。相比对定子进行冷却而言对转子进行冷却更具有挑战性。尤其是对于永磁电动机而言，转子中的磁铁在经受过高温度时会消磁并进而导致电动机被损坏，因而对转子进行有效冷却对于永磁电动机而言是十分关键的。
为了提高对电动机内部元件的冷却效率，一些设计采用了带有开口的端盖，使得包括转子在内的电动机内部元件可以通过开口暴露于周围环境。但是，这种冷却方法并不适合对于诸如水分或灰尘等的异物具有较高异物防护等级的电动机。在这种具有较高异物防护等级的电动机中，为了防止诸如水分或灰尘等的异物进入电动机内部，电动机的定子和转子通常被密封在大体封闭的空间中。这种大体封闭的空间使得位于其中的电动机元件尤其是电动机转子所产生的热量更加不容易散发出去。
因此，需要对现有的电动机的冷却进行改进。
实用新型内容
本实用新型的目的就是要克服上述现有技术中的至少一种缺陷，提出一种电动机，即使在电动机的定子和转子被密封在大体封闭的空间中的情况下这种电动机也能够将热量从电动机内部元件尤其是电动机转子快速地散发到周围环境中，从而提高电动机的冷却效率。
为此，根据本实用新型的一方面，提供一种电动机，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；
其特征在于，所述转轴是中空轴，在所述转轴的一端并且在所述内部空间外部安装有冷凝散热器，所述转轴内的封闭的中空空间中的压强被保持低于大气压并且所述中空空间被部分地充装液体；以及
所述转轴的所述中空空间的内壁上形成有带有毛细结构的膜。
根据本实用新型，能够将密封在电动机的大体封闭的内部空间中的元件所产生的热量快速地散发到周围环境中，从而改善电动机的冷却效果。
附图说明
图1是根据本实用新型优选实施例的电动机的示意剖视图；以及
图2是与图1类似的根据本实用新型优选实施例的电动机的示意剖视图，其中，以箭头显示了热量传递路径和气流流动路径。
具体实施方式
下面结合示例详细描述本实用新型的优选实施例。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实用新型形成任何限制。
图1是根据本实用新型优选实施例的电动机的示意剖视立体图。如图1所示，根据本实用新型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。
根据本实用新型，转轴15是一端敞开的中空轴，例如在图1中转轴15的右端是敞开的。在转轴15的敞开端安装有位于内部空间5外部的冷凝散热器21。冷凝散热器21由导热材料制成、并且可以通过螺纹连接或过盈配合等公知方式被安装到转轴15上。转轴15的敞开端装有可取下的塞子23，以在转轴15内形成封闭的中空空间15a。转轴15的封闭的中空空间15a内的气体至少部分地被抽出以使中空空间15a内的压强低于大气压，并且在中空空间15a中部分地装有诸如水、乙醇、乙二醇或它们的混合物的液体。通过改变中空空间15a内的压强可以调节液体蒸发的沸点。根据具体应用的需要，转轴15封闭的中空空间15a可以被抽成真空。在电动机运行时，转轴15的中空空间15a内的液体在离心力的作用下紧贴转轴15的中空空间15a的内壁，转子17产生的热量经过转轴15的传递使得紧贴转轴15的中空空间15a的内壁的液体蒸发，蒸发所产生的热蒸汽向着冷凝散热器21所处压力较低部位移动，从而将热量传递给冷凝散热器21，并进而通过冷凝散热器21将热量散发到周围环境。在将热量传递给冷凝散热器21的同时，蒸汽重新冷凝成液体。由于转子17所在部位的转轴15内的液体被不断蒸发，冷凝的液体紧贴转轴15的中空空间15a的内壁沿着图中向左的方向移动，从而使得蒸发、冷凝并且再蒸发的过程持续不断地进行，以便将转子所产生的热量持续地散发到周围环境中，对转子进行有效地冷却。
尽管冷凝散热器21可以呈任何合适的形状，例如圆盘状，但是在图1和2所示优选实施例中冷凝散热器21包括中空中心轴25和从中空中心轴25向周围延伸的散热盘27。中空中心轴25和散热盘27优选地一体形成。冷凝散热器21的中空中心轴25和散热盘27通常由导热的金属材料一体地形成。为了进一步加大冷凝散热器21周围的空气流动以提高散热效率，冷凝散热器21还包括形成在散热盘27周围的扇叶29。扇叶29可以由与散热盘27相同的金属材料形成，但也可以通过诸如包覆模制工艺在散热盘27周围形成多个由塑料制成的扇叶，以降低冷凝散热器的成本、减轻重量以及降低冷凝散热器21旋转时所产生的噪音。为了防止冷凝散热器在旋转过程中造成意外伤害，可以为冷凝散热器设置安装到外壳3上的带开口31的罩盖33。
根据本实用新型优选实施例，如图1所示，转轴15的中空空间15a的内壁上可以形成有带有毛细结构的膜35。带有毛细结构的膜35可以是例如通过烧结一体地形成在中空空间15a的内壁上，也可以通过将带有毛细结构的膜35附着到中空空间15a的内壁上而可拆卸地形成，以方便在需要时更换带有毛细结构的膜35。毛细结构意味着在膜35内形成有多个细微的毛细管或毛细通道。这种毛细管或毛细通道有助于在冷凝散热器21处冷凝的液体通过毛细作用向着与转子17相对应的转轴15内的蒸发空间快速地移动，从而增大液体蒸发速度以及蒸发量，提高散热效率。
图2是根据本实用新型优选实施例的电动机的示意剖视图，其中，以箭头显示了热量传递路径和气流流动路径。在图2中，虚线箭头A表示热量传递路径，实线箭头B表示热量气流流动路径。如图2所示，在电动机运行时，充填在电动机的中空转轴15的中空空间15a中的液体在离心力作用下在中空转轴15的中空空间15a的内壁上形成一层液膜。转子17上的热量经过转轴15传递到液膜使液体蒸发，流向冷凝散热器21的蒸汽将热量传递给冷凝散热器21，并进而通过冷凝散热器21将热量散发到周围环境。在将热量传递给冷凝散热器21的同时，蒸汽重新冷凝成液体并且沿着中空转轴15的中空空间15a的内壁上的带有毛细结构的膜35快速地流回到中空转轴15内的蒸发空间，从而使得蒸发、冷凝并且再蒸发的过程持续不断地进行，以便将转子所产生的热量持续地散发到周围环境中。与此同时，随着转轴15旋转的冷凝散热器21的扇叶29将冷空气经过罩盖33上的开口31驱动到冷凝散热器21周围、并且在冷空气与冷凝散热器21换热之后将其沿着外壳3上的散热翅片所形成的凹槽驱动到大气环境中，从而提高冷却效率。
这样，根据本实用新型，即使在电动机的定子和转子被密封在大体封闭的空间中的情况下也能够将热量从电动机内部元件尤其是电动机转子散发到周围环境中，防止电动机由于过热而受到损坏。
以上结合具体实施例对本实用新型进行了详细描述。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，而不构成对本实用新型的限制。例如，尽管本实用新型优选适用于永磁电动机，但本实用新型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。对于本领域技术人员而言，可以在不脱离本实用新型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实用新型的范围。
Claims (7)
1.一种电动机(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)；
其特征在于，所述转轴(15)是中空轴，在所述转轴的一端并且在所述内部空间(5)外部安装有冷凝散热器(21)，所述转轴(15)内的封闭的中空空间(15a)中的压强被保持低于大气压并且所述中空空间(15a)被部分地充装液体；以及
所述转轴(15)的所述中空空间(15a)的内壁上形成有带有毛细结构的膜(35)。
2.根据权利要求1所述的电动机(1)，其特征在于，所述带有毛细结构的膜(35)一体地形成在所述中空空间(15a)的内壁上。
3.根据权利要求1所述的电动机(1)，其特征在于，所述带有毛细结构的膜(35)可拆卸地形成在所述中空空间(15a)的内壁上。
4.根据权利要求1所述的电动机(1)，其特征在于，所述冷凝散热器(21)包括中空中心轴(23)和从所述中空中心轴(23)向周围延伸的散热盘(25)。
5.根据权利要求4所述的电动机(1)，其特征在于，所述冷凝散热器(21)还包括形成在所述散热盘(25)周围的扇叶(31)。
6.根据权利要求5所述的电动机(1)，其特征在于，所述散热盘(25)由金属材料制成，所述扇叶(31)由塑料制成。
7.根据权利要求1所述的电动机(1)，其特征在于，所述电动机是永磁电动机。
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