电机的制作方法

本发明涉及一种电机，特别是涉及一种带有冷却系统的电机。

背景技术：

电机是一种生活中常见的一种驱动机构。在工作过程中，电机会产生较多的热量，如果热量不被及时排出，会降低电机的效率。对于工作环境要求高的电机，更需要及时散热。

现有电机虽已出现冷却套的冷却结构，但其只能对电机外围进行冷却，冷却效果不理想。

技术实现要素：

本发明针对现有电机冷却效果不理想的技术问题，提供一种冷却效果理想的电机。

为此，本发明设有主体组件、前盖组件和后盖组件，前盖组件、后盖组件与主体组件连接，主体组件内部安装有转子组件，转子组件中间设有转轴，主体组件设有定子，定子的外表面设有冷却套管，冷却套管的外表面设有外壳，外壳设有冷却液入口、冷却液出口，冷却套管外表面设有凹槽，凹槽设有第一起点、第一终点，凹槽为z字形或螺旋形。

优选地，第一起点、第一终点分别向外侧延伸，延伸的终点处设有螺纹通孔。

优选地，定子上靠近外圆周处设有周向分布的第一通孔，第一通孔数量大于1，第一通孔设有铜管，铜管相互连接，形成连续通道；螺纹通孔设有公接头，公接头在冷却套管的内表面径向突出，连接起来的铜管与公接头连接，形成封闭回路。

优选地，第一起点、第一终点附近均设有开口，开口的轴线与冷却液入口、冷却液出口的轴线不同轴；定子的外表面设有z字形凹槽，z字形凹槽设有第二起点、第二终点，第二起点、第二终点与开口相对应。

优选地，定子设有呈径向分布的第二通孔，第二通孔数量大于1，第二通孔内安装有绕组；冷却套管内表面与定子外表面之间设有密封结构，形成可供冷却液流动的空腔。

优选地，第一起点、第一终点分别向外侧延至与主轴线垂直的冷却套管的两个表面，这两个延伸凹槽分别是入口、出口；转轴设有始于背面的中心孔，中心孔内壁设有螺旋状凸起，中心孔的终点向内呈锥形，中心孔的终止处设有与主轴线垂直且贯穿转轴轴壁的通孔；后盖组件设有用于连通出口、中心孔的后盖通道，前盖组件设有用于连通入口、通孔的前盖通道。

优选地，凹槽向与主轴线垂直的冷却套管的前表面延伸出入口、出口两条分支，转轴设有始于背面的中心孔、斜孔，斜孔以中心孔为中心，呈周向分布；中心孔轴壁设有螺旋状内部凸起，在中心孔终止处设有贯穿转轴轴壁且与主轴线垂直的通孔，斜孔终止处设有垂直于主轴线的支路，支路始于斜孔终止处，终于转轴轴壁，转轴背面设有将中心孔与斜孔连通的小型圆柱形帽，前盖组件设有第一前盖通道、第二前盖通道，第一前盖通路用于连通入口、通孔，第二前盖通路用于连通出口、支路。

本发明的有益效果是，通过合理的设计，将冷却流体在电机发热区域进行合理的布置和循环，可以有效降低电机定子、转子、轴承、转轴以及转轴上所附其他部件上的温度，不仅能提高电机运行可靠性，还可以提高电机功率密度，降低电机重量。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是主体组件的结构示意图；

图3是转子组件的结构示意图；

图4是实施例一冷却套管的结构示意图；

图5是实施例一外壳的结构示意图；

图6是实施例二z字形凹槽冷却套管的结构示意图；

图7是实施例二定子的结构示意图；

图8是实施例二安装有铜管的定子结构示意图；

图9是实施例二主体组件的结构示意图；

图10是实施例二主体组件的结构示意图；

图11是实施例二螺旋形凹槽冷却套管的结构示意图；

图12是实施例三z字形凹槽冷却套管的结构示意图；

图13是实施例三定子叠片结构示意图；

图14是实施例三定子结构示意图；

图15是实施例三主体组件的结构示意图；

图16是实施例三螺旋形凹槽冷却套管的结构示意图；

图17是安装有图16的主体组件结构示意图；

图18是实施例四冷却套管的结构示意图；

图19是实施例四冷却套管的结构示意图；

图20是实施例四定子叠片的结构示意图；

图21是实施例四主体组件结构示意图；

图22是实施例五冷却套管结构示意图；

图23是实施例五后盖组件结构示意图；

图24是实施例五后盖组件结构示意图；

图25是实施例五前盖组件结构示意图；

图26是实施例五转轴剖面图；

图27是实施例五转轴与后盖组件连接示意图；

图28是实施例五圆柱形帽结构示意图；

图29是实施例五冷却液流动路径示意图；

图30是实施例六冷却套管结构示意图；

图31是实施例六前盖内表面结构示意图；

图32是实施例六前盖外表面结构示意图；

图33是实施例六转轴剖面图；

图34是实施例六转轴与前盖组件连接示意图；

图35是实施例六冷却液流动路径示意图；

图36是实施例六冷却液在转轴中流动方向示意图。

图中符号说明：

1.主体组件；2.前盖组件；3.后盖组件；4.密封圈；5.转子组件；6.转子叠片；7.转轴；8.圆口；9.轴承孔；10.定子；11.冷却套管；12.外壳；13.安装孔；14.凹槽；15.冷却液入口；16.冷却液出口；17.起点；18.终点；19.螺纹通孔；20.第一通孔；21.铜管；22.公接头；23.开口；24.定子叠片；25.辐条；26.螺纹孔；27.封闭槽；28.第二通孔；29.环形密封硅圈；30.辅助密封盖；31.第三通孔；32.入口；33.出口；34.密封孔；35.空腔；36.前盖；37.台阶凸起；38.中心孔；39.通孔；40.垫片；41.辅助前盖；42.竖直凹槽；43.第一小孔；44.第二小孔；45.第三小孔；46.第四小孔；47.斜孔；48.支路；49.小型圆柱形帽；50.前轴承密封；51.轴通孔密封；52.后盖通道；53.前盖通道。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

如图1-3所示，本发明对象为永磁交流电机，其包括主体组件1、前盖组件2和后盖组件3，前盖组件2、后盖组件3通过密封圈4与主体组件1密封连接。主体组件1内部安装有转子组件5，转子组件5设有转子叠片6、安装在转子叠片6表面的永久磁铁，转子叠片6中间安装有转轴7，前盖组件2中间设有供转轴7穿出的圆口8，后盖组件3设有可安装轴承装置的轴承孔9。主体组件1包括定子10，定子10上安装有绕组，定子10固定于冷却套管11内表面，冷却套管11安装在外壳12内表面。冷却套管11与轴线垂直的前后表面上设有用于与前盖组件2、后盖组件3安装的安装孔13。

当电源产生的电流通过绕组时，绕组可以产生热量。由于电机功率极大，因此需要液体冷却液驱散产生的热量。

实施例一

如图1-5所示，冷却套管11的外表面设有凹槽14，安装外壳12之后，可形成内腔。外壳12上设有两个用于连接冷却液终端的孔，分别是冷却液入口15、冷却液出口16。可从冷却液入口15将冷却液压入内腔。冷却套管11外表面边缘设有厌氧密封剂涂层，厌氧密封剂在外壳内表面和冷却套管外表面之间产生粘合作用，将这些部件粘结在一起形成液体无法渗透的粘结层。

凹槽14的形状为z字形或螺旋形，前者在图4(a)中示出，后者在图4(b)中示出，该凹槽14的形状并非固定。

将任意位置定义为起点，即与主轴线平行的中点，此处材料被保留，两侧形成凹槽的起点17和终点18。利用冷却液，可在冷却套管11上产生顺时针的热梯度，从而在定子10和绕组上产生顺时针的热梯度。

实施例二

如图6-10所示，冷却套管11的凹槽14为实施例一所述的z字形，但是其起点17、终点18分别向冷却套管11的前、后表面延伸，且远离凹槽14的一端均设有螺纹通孔19。

定子10上靠近外圆周处设有一圈第一通孔20，如图10所示，在这些第一通孔20中安装铜管21，保持其中一个第一通孔20中不安装铜管21，铜管21从第一通孔20中伸出弯曲，形成连续通道，靠近空的第一通孔20的铜管不弯曲。

将定子10安装固定于冷却套管11之后，螺纹通孔19安装有公接头22，公接头22在冷却套管11的内表面径向突出，将靠近空的第一通孔20的铜管21与公接头22连接起来。

冷却套管11中冷却液的流向为顺时针，从而产生顺时针的热梯度。铜管21中的冷却液沿逆时针方向流动，从而产生逆时针的热梯度。方向相反的热梯度组合起来使冷却能力加倍，从而产生较小的热点，该热点的方向与冷却液进入系统的方向正好相反，从而减小不均匀热膨胀的影响。

如图11所示，上述冷却套管11的凹槽14也可为螺旋形。

实施例三

如图12-15所示，冷却套管11的凹槽14为实施例一所述的z字形，但在起点17、终点18附近分别设有开口23，开口23的轴线与外壳12上冷却液入口15、冷却液出口16的轴线并不同轴。

定子叠片24有不同的构造，没有标准的圆形表面，但是具有切口，从而形成辐条25，如图13(a)所示。还有一种定子叠片24是在前者的基础上再去掉一个辐条25，形成更大的切口，如图13(b)所示。将这种定子叠片24堆叠起来形成外表面如图14所示的z字形凹槽。该z字形凹槽与冷却套管11的z字形凹槽相似，但是旋向相反。定子10外表面采用厌氧密封剂覆层，并将其置于冷却套管11内部，然后将定子10凹槽的起点和终点与冷却套管的开口对齐。这样一来，冷却液可以进入两个空腔。

冷却套管11中的冷却液沿顺时针方向流动，从而产生顺时针的热梯度。定子10中的冷却液沿逆时针方向流动，从而产生逆时针的热梯度。热梯度的组合可以产生逆流效应，使冷却能力加倍，几乎可以消除热点，从而消除不均匀热膨胀产生的影响。

如图16、17所示，冷却套管11的凹槽14也可为螺旋形。冷却套管11中的冷却液沿螺旋形凹槽流动，从而产生纵向热梯度。定子10中的冷却液沿逆时针方向流动，从而产生逆时针的热梯度。热梯度的组合可使冷却能力加倍，从而产生较小的热点，该热点的方向与冷却液进入系统的方向正好相反，从而减小不均匀热膨胀的影响。

实施例四

如图18-21所示，以实施例二中冷却套管11结构为基础，在冷却套管11内表面靠近前、后端处分别设有一圈螺纹孔26，螺纹孔26的开口均朝外，螺纹孔26的轴线与冷却套管11的主轴线之间存在较小夹角，夹角范围根据实际需要确定。

定子叠片24设有封闭的封闭槽27，因此定子10具有多个呈径向分布的第二通孔28。将绕组安装于定子10的第二通孔28内，并在封闭槽27内、靠近定子od侧保持较小间隙。

将带有绕组的定子10放置在冷却套管11内。在定子10的内表面边缘处放置环形密封硅圈29。然后，在冷却套管11的内部以及定子10前端旋转一个辅助密封盖30，其中辅助密封盖30的外径与冷却套管11的内径相同。在冷却套管11的内径涂覆厌氧密封剂。该辅助密封盖30可压紧环形密封硅圈29。在该辅助密封盖30上径向布置多个第三通孔31，这些第三通孔31与冷却套管11的螺纹孔26对齐。

另一端的设置大致相同，不同的是，辅助密封盖30上多设了3个用于绕组相退出的第三通孔31。用厌氧密封剂对这些第三通孔31进行密封，这样可以产生二次内腔，冷却液可从冷却套管11的螺纹通孔19进入二次内腔。

冷却套管11中的冷却液沿顺时针方向流动，从而产生顺时针的热梯度。内腔中的冷却液方向与主轴线平行，从而产生纵向热梯度。由于冷却液几乎全部位于绕组与定子10结构表面，因此热梯度组合可以提供优异的冷却能力。

实施例五

如图22-29所示，冷却套管11的凹槽14为实施例一所述的z字形，但是其起点17、终点18分别从凹槽向外延至与主轴线垂直的冷却套管11的前、后表面，这两个延伸凹槽分别是入口32、出口33。

后盖组件3内表面设有轴承孔9，轴承孔9内部设有密封孔34，密封孔34内部设有更小的空腔35，空腔35设有一个小孔，在后盖组件3内表面靠近外径处设有与冷却套管11出口33对应的小孔，后盖组件3内部设有连接这两个小孔的后盖通道52。

前盖组件2与后盖组件3设置类似，在前盖组件2内表面靠近外径处设有与冷却套管11入口对应的小孔，当前盖组件2与冷却套管11接合时，该孔与冷却套管11的入口32对齐。

如图25所示，前盖组件2设有前盖36，前盖36外表面设有径向壁，前盖36的外表面上设有一个小孔，小孔位于径向壁覆盖范围内，前盖36内部设有连接该小孔与前盖36内表面小孔的前盖通道53。前盖36还设有轴承孔，轴承孔外侧设有台阶凸起37，该凸起有助于调节密封机构。

转轴7设有始于背面(即与花键表面相对的表面)的中心孔38，该中心孔38具有类似枪筒设计的螺旋状内部凸起，中心孔38的终点向内呈锥形。在转轴7中心孔38的终止处设有一个与主轴线垂直且贯穿轴壁的通孔39。

在轴承孔的内部安装密封机构，该密封机构是在轴承孔内壁开槽，并在槽中放置密封材料，然后安装垫片40。使密封机构保持在适当的位置，作为轴承的最后隔挡。垫片40是圆柱形，为防止其在后盖组件内旋转，垫片40可设有突片或凸角。转轴7的端部与后盖组件3中的非轴伸端密封机构接触。

前盖组件2设有密封机构，该密封机构由前后盖(图中未示出)两部分组成，转轴7的通孔39位于密封机构内部。

前盖组件2设有辅助前盖41，辅助前盖41上有一个便于转轴7拆装的圆口。

安装转轴7内的通孔39位于两个密封机构之间。辅助前盖41设有连接前盖通道53、转轴7通孔39的竖直凹槽42。

冷却液可以通过外壳12上的冷却液入口15进入冷却套管11，然后分成两路，一路沿着冷却套管11的凹槽14流动，另一路通过入口32进入前盖通道53，再通过竖直凹槽42进入转轴7。在内圆锥、螺旋状结构与离心力共同作用下，冷却液流出转轴，进入后盖通道52，通过出口33回到冷却套管11，然后一起流向冷却液出口16。

除了移动冷却液之外，内部螺旋状结构可以增大转轴7的表面积，有助于更好地散热。该冷却系统有助于驱散转子由于轴承摩擦、密封机构摩擦以及磁感应产生的所有热量，从而增加轴承的可靠性，延长其使用寿命；而且该冷却系统可以防止发热引起的永磁体退磁。

上述冷却套管11的凹槽14也可为螺旋形。

实施例六

如图30-36所示，冷却套管11的凹槽14为实施例一所述的z字形，但是其距起点17、终点18的最近点分别延伸至与主轴线垂直的冷却套管11的前表面，这两个延伸凹槽分别是入口32、出口33。

前盖36的内表面靠近外径处设有两个小孔，分别是第一小孔43、第二小孔44。当前盖组件2与冷却套管11接合时，第一小孔43与冷却套管的入口32对齐，第二小孔44与出口33对齐。前盖36的外表面设有两个小孔，分别是第三小孔45、第四小孔46，第三小孔45、第四小孔46位于径向壁覆盖范围内。前盖36内设有两个通道，分别用于连接第一小孔43与第四小孔46、第二小孔44与第三小孔45。前盖组成2的其他结构与实施五中的一致。

转轴7设有始于背面(即与花键表面相对的表面)的中心孔38，该孔具有类似枪筒设计的螺旋状内部凸起。在转轴7中心孔38终止处设有一个贯穿轴壁且与主轴线垂直的通孔39。转轴7还设有同样始于背面的斜孔47，斜孔47的数量至少是两个。斜孔47直径小于中心孔38直径，且越向内斜孔47的轴线越远离中心孔38轴线。斜孔47的终止处与中心孔38的终止处不在一条垂线上，斜孔47终止处均设有垂直于主轴线的支路48。支路48始于斜孔47终止处，终于转轴7轴壁。转轴7背面设有小型圆柱形帽49，形成了将中心孔38与斜孔47连接起来的通道。

前盖组件2安装有前轴承密封50，安装后，支路位于该前轴承密封50之后。

前盖组件2设有辅助前盖41。辅助前盖41设有便于转轴7拆卸的圆口，轴通孔密封51则位于辅助前盖41的另外两个孔内，中心孔38终止处的通孔39位于轴通孔密封51之间。辅助前盖41的竖直凹槽42，可将前盖36的两条通道分别与通孔39、支路48连接。

冷却液通过外壳12上的冷却液入口进入冷却套管11，然后通过入口32进入前盖组件2的通道，再通过竖直凹槽42进入转轴7通孔39，再进入中心孔38，在螺旋状结构与离心力的共同作用下，冷却液被推向出口。冷却液从转轴7的背面流出，被与转轴7融合的小型圆柱形帽49压入转轴7边缘的斜孔47，然后被推向支路48，流出转轴，通过辅助前盖41上的竖直凹槽42进入前盖组件2的另一个通道，通过出口回到冷却套管11，然后一起流向冷却液出口16。

除了流动的冷却液，转轴7上中心孔38的螺旋状结构增大转轴7的表面积，有助于更好地散热。该冷却系统有助于驱散转子组件5由于轴承摩擦、密封机构摩擦以及磁感应产生的所有热量，从而增加轴承的可靠性，延长其使用寿命；而且该冷却系统可以防止发热引起的永磁体退磁。

由于冷却液被迫在转轴7上来回移动，并且转轴7没有热点，因此转轴7上的热梯度比较均匀。

上述冷却套管11的凹槽14也可为螺旋形。

相较常规电机，本发明通过合理的设计，将冷却流体在电机发热区域进行合理的布置和循环，可以有效降低电机定子、转子、轴承、转轴以及转轴上所附其他部件上的温度，不仅能提高电机运行可靠性，还可以提高电机功率密度，降低电机重量。

惟以上者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明的保护范围。