具有直冷结构的电机的制作方法

本实用新型属于电动机和发电机领域，具体提供一种具有直冷结构的电机。

背景技术：

电机的应用范围较广，特别是近年来，随着我国推动制造业转型升级，在各种智能制造领域中，以电机为动力并进行驱动控制的自动化设备的自动化程度越来越高。在这种趋势下，各行业的设备对电机的要求也越来越高，例如，效率高、功率密度大。但是电机在长时间的运转过程中，温升问题往往制约着电机的高效运行，进一步还会降低电机的使用寿命。

为了保证电机长时间稳定运行，需要将电机的温度控制在一个合理的范围内，目前，被广泛采用的降温技术有自然冷却、强制风冷、强制水冷等。其中降温效果最好的当属强制水冷技术，强制水冷一般将循环水通入电机机壳，带走电机产生的热量，从而达到冷却电机的目的。但是强制水冷并没有将电机热量充分传导出去，因为电机的定子绕组与机壳和端盖都没有直接接触，中间有空气，而空气的传热系数很低，传热能力很差，定子绕组只与定子接触，所以其热量只能先传导给定子，再由定子传导给外面的机壳，致使电机工作时，机壳温度不高，但是电机内部温度仍然很高的现象，严重阻碍了电机的高效运行。

相应地，本领域需要一种新的冷却装置来解决上述问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有水冷技术冷却电机时不能将电机的热量充分传导出去的问题，本实用新型提供了一种具有直冷结构的电机，该具有直冷结构的电机包括转轴、固定到所述转轴的转子、环绕所述转子的定子以及盘绕在所述定子上的定子绕组，所述电机还包括环绕所述定子并与所述定子的外表面紧密贴合的机壳和封闭所述机壳的一个端部的第一端盖，所述第一端盖与所述定子之间设置有第一内环构件，使得所述第一端盖、所述机壳、所述定子和所述第一内环构件共同形成第一环形空腔，所述第一环形空腔被通入第一冷却液以便直接冷却所述定子绕组。

在上述电机的优选技术方案中，所述第一内环构件与所述第一端盖一体形成并且从所述第一端盖轴向延伸到所述定子的一个端部，在组装好的状态下所述第一内环构件密封地抵靠所述定子的所述一个端部。

在上述电机的优选技术方案中，所述第一内环构件与所述定子一体形成并且从所述定子轴向延伸到所述第一端盖的内表面，在组装好的状态下所述第一内环构件密封地抵靠所述第一端盖的内表面。

在上述电机的优选技术方案中，所述第一端盖或所述机壳上设置有第一进液口和第一出液口，所述第一进液口用于将第一冷却液引入所述第一环形空腔，所述第一出液口用于将第一冷却液从所述第一环形空腔引出。

在上述电机的优选技术方案中，所述电机还包括封闭所述机壳的另一个端部的第二端盖，所述第二端盖与所述定子之间设置有第二内环构件，使得所述第二端盖、所述机壳、所述定子和所述第二内环构件共同形成第二环形空腔，所述第二环形空腔也被通入第一冷却液以便直接冷却所述定子绕组。

在上述电机的优选技术方案中，所述第二内环构件与所述第二端盖一体形成并且从所述第二端盖轴向延伸到所述定子的另一个端部，在组装好的状态下所述第二内环构件密封地抵靠所述定子的所述另一个端部。

在上述电机的优选技术方案中，所述第二内环构件与所述定子一体形成并且从所述定子轴向延伸到所述第二端盖的内表面，在组装好的状态下所述第二内环构件密封地抵靠所述第二端盖的内表面。

在上述电机的优选技术方案中，所述第二端盖或所述机壳上设置有第二进液口和第二出液口，所述第二进液口用于将第一冷却液引入所述第二环形空腔，所述第二出液口用于将第一冷却液从所述第二环形空腔引出。

在上述电机的优选技术方案中，所述机壳中设置有内部孔，所述内部孔的一端与所述第一环形空腔连通，所述内部孔的另一端与所述第二环形空腔连通。

在另一个方面，本实用新型提供一种具有直冷结构的电机，其包括转轴、固定到所述转轴的转子、环绕所述转子的定子以及盘绕在所述定子上的定子绕组，所述电机还包括环绕所述定子并与所述定子的外表面紧密贴合的机壳和封闭所述机壳的一个端部的第一端盖，所述第一端盖与所述定子之间设置有第一内环构件，使得所述第一端盖、所述机壳、所述定子和所述第一内环构件共同形成第一环形空腔，所述第一环形空腔被通入第一冷却液以便直接冷却所述定子绕组；所述机壳中设置有内部通道以及与所述内部通道连通的第二冷却液进口和第二冷却液出口，所述第二冷却液进口用于将第二冷却液引入所述内部通道，所述第二冷却液出口用于将第二冷却液从所述内部通道引出。

在上述电机的优选技术方案中，所述电机还包括封闭所述机壳的另一个端部的第二端盖，所述第二端盖与所述定子之间设置有第二内环构件，使得所述第二端盖、所述机壳、所述定子和所述第二内环构件共同形成第二环形空腔，所述第二环形空腔也被通入第一冷却液以便直接冷却所述定子绕组。

在上述电机的优选技术方案中，所述第一内环构件与所述第一端盖一体形成并且从所述第一端盖轴向延伸到所述定子的一个端部，在组装好的状态下所述第一内环构件密封地抵靠所述定子的所述一个端部；并且/或者所述第二内环构件与所述第二端盖一体形成并且从所述第二端盖轴向延伸到所述定子的另一个端部，在组装好的状态下所述第二内环构件密封地抵靠所述定子的所述另一个端部。

在又一个方面，本实用新型提供一种具有直冷结构的电机，包括转轴、固定到所述转轴的转子、环绕所述转子的定子以及盘绕在所述定子上的定子绕组，所述电机还包括环绕所述定子并与所述定子的外表面紧密贴合的机壳和封闭所述机壳的一个端部的第一端盖，所述第一端盖与所述定子之间设置有第一内环构件，使得所述第一端盖、所述机壳、所述定子和所述第一内环构件共同形成第一环形空腔，所述第一环形空腔被通入第一冷却液以便直接冷却所述定子绕组；所述电机还包括封闭所述机壳的另一个端部的第二端盖，所述第二端盖与所述定子之间设置有第二内环构件，使得所述第二端盖、所述机壳、所述定子和所述第二内环构件共同形成第二环形空腔，所述第二环形空腔也被通入第一冷却液以便直接冷却所述定子绕组；所述机壳中设置有内部孔，所述内部孔的一端与所述第一环形空腔连通，所述内部孔的另一端与所述第二环形空腔连通；并且所述第一端盖或所述机壳上设置有进液口，所述第二端盖或所述机壳上设置有出液口，所述进液口用于将第一冷却液引入所述第一环形空腔，所述出液口用于将第一冷却液从所述第二环形空腔引出。

在上述电机的优选技术方案中，所述第一内环构件与所述第一端盖一体形成并且从所述第一端盖轴向延伸到所述定子的一个端部，在组装好的状态下所述第一内环构件密封地抵靠所述定子的所述一个端部；并且/或者所述第二内环构件与所述第二端盖一体形成并且从所述第二端盖轴向延伸到所述定子的另一个端部，在组装好的状态下所述第二内环构件密封地抵靠所述定子的所述另一个端部。

本领域技术人员能够理解的是，在本实用新型的技术方案中，电机的定子或端盖之间设置有内环构件，机壳与定子、端盖和内环构件一起形成环形空腔，用于盛放冷却液，定子绕组被直接浸泡在冷却液中，因此，定子绕组产生的热量直接传递给冷却液，尤其当冷却液被循环供给时，能够大幅度降低电机的温升，使电机非常高效地运行。换句话说，通过设置内环构件并将冷却液通入环形空腔内，本实用新型将现有技术中的“间接冷却结构”改造成了“直接冷却结构”，冷却效率得到大幅度提升。

方案1、一种具有直冷结构的电机，包括转轴、固定到所述转轴的转子、环绕所述转子的定子以及盘绕在所述定子上的定子绕组，所述电机还包括环绕所述定子并与所述定子的外表面紧密贴合的机壳和封闭所述机壳的一个端部的第一端盖，其特征在于，所述第一端盖与所述定子之间设置有第一内环构件，使得所述第一端盖、所述机壳、所述定子和所述第一内环构件共同形成第一环形空腔，所述第一环形空腔被通入第一冷却液以便直接冷却所述定子绕组。

方案2、根据方案1所述的具有直冷结构的电机，其特征在于，所述第一内环构件与所述第一端盖一体形成并且从所述第一端盖轴向延伸到所述定子的一个端部，在组装好的状态下所述第一内环构件密封地抵靠所述定子的所述一个端部。

方案3、根据方案1所述的具有直冷结构的电机，其特征在于，所述第一内环构件与所述定子一体形成并且从所述定子轴向延伸到所述第一端盖的内表面，在组装好的状态下所述第一内环构件密封地抵靠所述第一端盖的内表面。

方案4、根据方案2或3所述的具有直冷结构的电机，其特征在于，所述第一端盖或所述机壳上设置有第一进液口和第一出液口，所述第一进液口用于将第一冷却液引入所述第一环形空腔，所述第一出液口用于将第一冷却液从所述第一环形空腔引出。

方案5、根据方案1至4中任一项所述的具有直冷结构的电机，其特征在于，所述电机还包括封闭所述机壳的另一个端部的第二端盖，所述第二端盖与所述定子之间设置有第二内环构件，使得所述第二端盖、所述机壳、所述定子和所述第二内环构件共同形成第二环形空腔，所述第二环形空腔也被通入第一冷却液以便直接冷却所述定子绕组。

方案6、根据方案5所述的具有直冷结构的电机，其特征在于，所述第二内环构件与所述第二端盖一体形成并且从所述第二端盖轴向延伸到所述定子的另一个端部，在组装好的状态下所述第二内环构件密封地抵靠所述定子的所述另一个端部。

方案7、根据方案5所述的具有直冷结构的电机，其特征在于，所述第二内环构件与所述定子一体形成并且从所述定子轴向延伸到所述第二端盖的内表面，在组装好的状态下所述第二内环构件密封地抵靠所述第二端盖的内表面。

方案8、根据方案6或7所述的具有直冷结构的电机，其特征在于，所述第二端盖或所述机壳上设置有第二进液口和第二出液口，所述第二进液口用于将第一冷却液引入所述第二环形空腔，所述第二出液口用于将第一冷却液从所述第二环形空腔引出。

方案9、根据方案8所述的具有直冷结构的电机，其特征在于，所述机壳中设置有内部孔，所述内部孔的一端与所述第一环形空腔连通，所述内部孔的另一端与所述第二环形空腔连通。

方案10、一种具有直冷结构的电机，包括转轴、固定到所述转轴的转子、环绕所述转子的定子以及盘绕在所述定子上的定子绕组，所述电机还包括环绕所述定子并与所述定子的外表面紧密贴合的机壳和封闭所述机壳的一个端部的第一端盖，其特征在于，所述第一端盖与所述定子之间设置有第一内环构件，使得所述第一端盖、所述机壳、所述定子和所述第一内环构件共同形成第一环形空腔，所述第一环形空腔被通入第一冷却液以便直接冷却所述定子绕组；所述机壳中设置有内部通道以及与所述内部通道连通的第二冷却液进口和第二冷却液出口，所述第二冷却液进口用于将第二冷却液引入所述内部通道，所述第二冷却液出口用于将第二冷却液从所述内部通道引出。

方案11、根据方案10所述的具有直冷结构的电机，其特征在于，所述电机还包括封闭所述机壳的另一个端部的第二端盖，所述第二端盖与所述定子之间设置有第二内环构件，使得所述第二端盖、所述机壳、所述定子和所述第二内环构件共同形成第二环形空腔，所述第二环形空腔也被通入第一冷却液以便直接冷却所述定子绕组。

方案12、根据方案10或11所述的具有直冷结构的电机，其特征在于，所述第一内环构件与所述第一端盖一体形成并且从所述第一端盖轴向延伸到所述定子的一个端部，在组装好的状态下所述第一内环构件密封地抵靠所述定子的所述一个端部；并且/或者所述第二内环构件与所述第二端盖一体形成并且从所述第二端盖轴向延伸到所述定子的另一个端部，在组装好的状态下所述第二内环构件密封地抵靠所述定子的所述另一个端部。

方案13、一种具有直冷结构的电机，包括转轴、固定到所述转轴的转子、环绕所述转子的定子以及盘绕在所述定子上的定子绕组，所述电机还包括环绕所述定子并与所述定子的外表面紧密贴合的机壳和封闭所述机壳的一个端部的第一端盖，其特征在于，所述第一端盖与所述定子之间设置有第一内环构件，使得所述第一端盖、所述机壳、所述定子和所述第一内环构件共同形成第一环形空腔，所述第一环形空腔被通入第一冷却液以便直接冷却所述定子绕组；所述电机还包括封闭所述机壳的另一个端部的第二端盖，所述第二端盖与所述定子之间设置有第二内环构件，使得所述第二端盖、所述机壳、所述定子和所述第二内环构件共同形成第二环形空腔，所述第二环形空腔也被通入第一冷却液以便直接冷却所述定子绕组；所述机壳中设置有内部孔，所述内部孔的一端与所述第一环形空腔连通，所述内部孔的另一端与所述第二环形空腔连通；并且所述第一端盖或所述机壳上设置有进液口，所述第二端盖或所述机壳上设置有出液口，所述进液口用于将第一冷却液引入所述第一环形空腔，所述出液口用于将第一冷却液从所述第二环形空腔引出。

方案14、根据方案13所述的具有直冷结构的电机，其特征在于，所述第一内环构件与所述第一端盖一体形成并且从所述第一端盖轴向延伸到所述定子的一个端部，在组装好的状态下所述第一内环构件密封地抵靠所述定子的所述一个端部；并且/或者所述第二内环构件与所述第二端盖一体形成并且从所述第二端盖轴向延伸到所述定子的另一个端部，在组装好的状态下所述第二内环构件密封地抵靠所述定子的所述另一个端部。

附图说明

图1是现有冷却技术的电机结构示意图。

图2是本实用新型的具有直冷结构的电机的第一实施方式的剖视图。

图3是本实用新型的具有直冷结构的电机的第二实施方式的剖视图。

图4是本实用新型的具有直冷结构的电机的第三实施方式的剖视图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。例如，尽管说明书中是结合液压油来描述的，但是，本实用新型显然可以采用其他各种形式的冷却液，只要该冷却液本身是电绝缘的并且不会对定子绕组等电机部件造成腐蚀。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，图中为现有技术中通用结构的电机冷却结构，该电机包括转轴1、固定到转轴1上的转子7、环绕转子7的定子5以及盘绕在定子5上的定子绕组3，该电机还包括环绕定子5并与定子5的外表面紧密贴合的机壳4和封闭机壳4的第一端盖2、第二端盖6。在机壳4内设置有内部通道11，并且在内部通道11的两端设置有进水口和出水口，该电机通过进水口将低温冷却水通入内部通道11，并由出水口将高温冷却水排出。如上面在背景技术部分所述，这种冷却方式的弊端是，冷却介质不与热源(定子绕组)直接接触，冷却效率较低。

如图2所示，本实用新型的具有直冷结构的电机包括包括转轴1、固定到转轴1上的转子7、环绕转子7的定子5以及盘绕在定子5上的定子绕组3，该电机还包括环绕定子5并与定子5的外表面紧密贴合的机壳4和封闭机壳4的第一端盖2和第二端盖6。按照图2中的方位，第一端盖2位于机壳4的左端，第二端盖6位于机壳4的右端。

继续参阅图2，第一端盖2上设置有第一内环构件21，第二端盖6上设置有第二内环构件61，使得第一端盖2和第二端盖6分别与机壳3以及定子5构成一个封闭环形空腔：第一环形空腔9和第二环形空腔8。本领域技术人员能够想到的是，第一内环构件21可以是一个单独的构件，也可以是与第一端盖2一体形成并延伸到定子5的相邻端面处，也可以是与定子5一体形成并延伸到第一端盖2的内表面处。第二内环构件61可以是一个单独的构件，也可以是与第二端盖2一体形成并延伸到定子5的相邻端面处，也可以是与定子5一体形成并延伸到第二端盖6的内表面处。在任一种情况下，当组装好时，内环构件21、61都与端盖2、6或定子5密封接触以便形成密封的环形空腔。此外，端盖2、6与机壳4之间以及机壳4与定子5之间也需要设置成密封的，以便环形空腔中的冷却液不会向外泄漏。

继续参阅图2，在机壳4的左端或者第一端盖2上开两个孔(第一进油口、第一出油口)，在机壳4的右端或者第二端盖6上开两个孔(第二进油口、第二出油口)。第一冷却液优选地使用液压油，通过第一进油口进入第一环形空腔9，通过第二进油口进入第二环形空腔8，液压油浸泡定子绕组3等部件并将其热量吸收，然后通过第一出油口和第二出油口流出，将热量带走。优选地，将进油口设置在机壳4或端盖的下端，将出油口设置在机壳4或端盖的上端，以便于液压油能够充分地与定子绕组3接触，进行热量交换。本领域技术人员能够理解的是，进出油口的位置关系并非一成不变，可以根据具体的工作环境与安装环境对进出油口的位置进行调整。此外，本领域技术人员还能够理解的是，除了液压油作为冷却介质外，其它对电机(尤其是定子绕组)不会造成腐蚀并且不导电的流体介质都可以作为冷却介质。再者，本领域技术人员还能够理解的是，上文所述的机壳4的左端或右端是指机壳4上分别对应于第一环形空腔9和第二环形空腔8的横向区段，而非机壳4与端盖2、6的接触的部分。

进一步，还可以在机壳4中设置内部孔，内部孔的一端与第一环形空腔9连通，内部孔的另一端与第二环形空腔8连通。具体而言，如图3所示，本实用新型的具有直冷结构的电机的第二实施方式包括转轴1、固定到转轴1上的转子7、环绕转子7的定子5以及盘绕在定子5上的定子绕组3，该电机还包括环绕定子5并与定子5的外表面紧密贴合的机壳4以及封闭机壳4的第一端盖2和第二端盖6。第一端盖2位于机壳4的左端，第二端盖6位于机壳4的右端。第一端盖2上设置有第一内环构件21，第二端盖6上设置有第二内环构件61，使得第一端盖2和第二端盖6分别与机壳3以及定子5构成一个封闭环形空腔：第一环形空腔9和第二环形空腔8。本领域技术人员能够想到的是，第一内环构件21可以是一个单独的构件，也可以是与第一端盖2一体形成并延伸到定子5的相邻端面处，也可以是与定子5一体形成并延伸到第一端盖2的内表面处；第二内环构件61可以是一个单独的构件，也可以是与第二端盖2一体形成并延伸到定子5的相邻端面处，也可以是与定子5一体形成并延伸到第二端盖6的内表面处。第一环形空腔9和第二环形空腔8的内部通入第一冷却液，优选地，第一冷却液为液压油。

继续参阅图3，在第一端盖2或者机壳4的左端开一个孔作为进油口，将液压油引入第一环形空腔9中；在第二端盖6或机壳4的右端开一个孔作为出油口，电机内的液压油经由此口流出。在机壳4内沿轴向开一个内部孔10，连接第一环形空腔9和第二环形空腔8，形成一个连通的封闭流路。此种方案能够有效地减少外接油管的数量，方便安装。优选地，将进、出油口均设置在机壳4的顶端，将内部孔10设置在机壳4的底端便于冷却油能够充分地与定子绕组3接触、交换热量。

如图4所示，本实用新型的具有直冷结构的电机的第三实施方式包括转轴1、固定到转轴1的转子7、环绕转子7的定子5以及盘绕在定子5上的定子绕组3，该电机还包括环绕定子5并与定子5的外表面紧密贴合的机壳4和封闭机壳4的第一端盖2、第二端盖6。第一端盖2位于机壳4的左端，第二端盖6位于机壳4的右端。第一端盖2上设置有第一内环构件21，第二端盖6上设置有第二内环构件61，使得第一端盖2和第二端盖6分别与机壳3以及定子5构成一个封闭环形空腔：第一环形空腔9和第二环形空腔8。本领域技术人员能够想到的是，第一内环构件21可以是一个单独的构件，也可以是与第一端盖2一体形成并延伸到定子5的相邻端面处，也可以是与定子5一体形成并延伸到第一端盖2的内表面处；第二内环构件61可以是一个单独的构件，也可以是与第二端盖2一体形成并延伸到定子5的相邻端面处，也可以是与定子5一体形成并延伸到第一端盖2的内表面处。第一环形空腔9和第二环形空腔8的内部通入第一冷却液，优选地，第一冷却液为液压油。

继续参阅图4，机壳4内设置有内部通道11，并开有两个口，一个为进水口，一个为出水口。将外部第二冷却液与进水口连接。优选地，第二冷却液为没有腐蚀性的冷却水。电机工作时，先通过液压油将定子绕组3上的热量传递给定子5和机壳4，定子5上的热量进一步传递给机壳4，再通过流经机壳4上的内部通道11的第二冷却液与机壳4进行热量交换，进一步，第二冷却液通过出水口将高温水排出。

继续参阅图4，在此种方案的基础上，在机壳4的左端或者第一端盖2上开两个孔(进油口、出油口)，在机壳4的右端或者第二端盖6上开两个孔(进油口、出油口)，以便循环液压油，从而在液压油与冷却水的双重作用下对电机进行冷却。

上述三种实施方式，均是通过液压油将定子绕组3与电机外壳4和端盖2、6之间的缝隙填满，以液压油作为直接热量传导介质，较之以空气作为间接热量传导介质，大大提高了热交换的效率。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。