一种电机机壳、电机和压缩机的制作方法

1.本发明涉及压缩机技术领域，具体涉及一种电机机壳、电机和压缩机。


背景技术：

2.空压机电机主要分为异步电机和永磁电机，由于异步电机是基于额定点设计，当电机转速降低时，电机效率和功率因数急剧下降。而空压机作为常用的动力源设备，平均负载率在57％，可见异步电机并非最优的匹配电机。永磁同步电机可以变频调速，具有温升低、功率密度大、起动性能良好、轻载效率高、体积小重量轻等优点。行业从2014年开始行大范围节能改造，使用永磁电机替代异步电机，2017年改造基本完成，由增量市场进入存量市场。而后整个空压机行业对电机结构、冷却方式、节能、低噪等提出了更高要求。油冷电机因机壳布置有油道，对电机冷却，电机提效具有明显的效果，同时电机结构紧凑、体积更小、噪声更低。
3.由于现有技术中的空压机作为通用动力源设备其电机散热能力差，导致其温升高，电机效率低，导致空压机系统的运行效率较低，每年的耗电量巨大等技术问题，因此本发明研究设计出一种电机机壳、电机和压缩机。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的空压机存在其电机散热能力差，导致其温升高，电机效率低，导致空压机系统的运行效率较低的缺陷，从而提供一种电机机壳、电机和压缩机。
5.为了解决上述问题，本发明提供一种电机机壳，其中：
6.所述电机机壳为圆筒体结构，包括内壁和外壁，在所述内壁和所述外壁之间还设置有沿所述圆筒体结构的轴向延伸的沟槽，所述沟槽内能够通有冷却流体。
7.在一些实施方式中，所述沟槽从所述圆筒体结构的轴向一端端面延伸至轴向另一端端面；和/或，所述沟槽为至少两个，至少两个所述沟槽在所述圆筒体结构的周向方向间隔布置，且相邻两个所述沟槽之间为实体结构形成隔水部，以进行密封分隔。
8.在一些实施方式中，所述沟槽在所述电机机壳的径向方向的深度d与所述电机机壳的内径d、所述电机机壳的外径d1满足以下关系：
[0009][0010]
在一些实施方式中，d 1＝1.2*d。
[0011]
在一些实施方式中，所述沟槽的数量n与所述电机机壳的内径d满足以下关系：
[0012]
当d≤210mm时，n＝8；
[0013]
当210《d≤290mm时，n＝12；
[0014]
当290《d≤368mm时，n＝14。
[0015]
在一些实施方式中，所述电机机壳通过挤压或拉伸工艺一次成型；和/或，所述电
机机壳采用铝合金制成。
[0016]
在一些实施方式中，所述沟槽的横截面形状为等腰梯形，包括外圆边、内圆边、第一侧边和第二侧边，所述外圆边位于所述内圆边的径向外侧且二者相对，所述第一侧边与所述第二侧边相对设置；
[0017]
所述等腰梯形具有对称轴线，所述对称轴线为所述外圆边的中点和所述内圆边的中点之间的连线，所述第一侧边与所述第二侧边相对于所述对称轴线对称设置。
[0018]
在一些实施方式中，所述沟槽对称轴线的横截面形状为扇环形，包括外圆边、内圆边、第一侧边和第二侧边，所述外圆边位于所述内圆边的径向外侧且二者相对，所述外圆边和所述内圆边均为弧形，所述第一侧边与所述第二侧边相对设置；所述外圆边对应的弦长为第一弦长，所述内圆边对应的弦长为第二弦长，并且以所述第一弦长、所述第二弦长和两条径向方向的边组成矩形，所述沟槽的截面积比所述矩形的面积大30％～50％。
[0019]
在一些实施方式中，所述沟槽的横截面形状为“u”型、椭圆形或倒三角形。
[0020]
在一些实施方式中，所述沟槽的轴向一端密封；和/或，所述沟槽的轴向另一端密封。
[0021]
本发明还提供一种电机，其包括前任一项所述的电机机壳，还包括前端盖、后端盖、定子和转子，所述前端盖固定连接于所述电机机壳的轴向一端，所述后端盖固定连接于所述电机机壳的轴向另一端，所述定子和所述转子设置于所述电机机壳的内部。
[0022]
本发明提供的一种电机机壳、电机和压缩机具有如下有益效果：
[0023]
本发明通过在电机机壳的内壁和外壁之间设置沟槽的结构，并在沟槽内部通入冷却液体(优选为水)，能够有效地对电机机壳进行有效的散热冷却，以有效地对电机机壳内部定子、转子运行时产生的热量进行冷却和散热，提高电机的散热能力，有效地降低温度，提高电机效率，从而提高空压机系统的运行效率，降低耗电量；本发明的电机壳体优选为空压机的壳体，从而还能对空压机进行冷却降温，使得电机部分与空压机的泵体部分共用冷却系统，从而有效降低成本，提高能效，冷却液还能起到隔音降噪的效果。
附图说明
[0024]
图1为本发明的电机的纵向剖视内部结构图；
[0025]
图2为本发明的电机机壳的横截面剖视图；
[0026]
图3为本发明的电机机壳的纵向剖视图；
[0027]
图4为图2中的沟槽部分的局部放大图；
[0028]
图5为本发明的电机机壳的立体结构图；
[0029]
图6为本发明的沟槽深度对电机温升的影响曲线图。
[0030]
附图标记表示为：
[0031]
1、前端盖；2、电机机壳；2-1、沟槽；2-2-1、外圆边；2-2-2、内圆边；2-2-3、第一侧边；2-2-4、第二侧边；2-2、隔水部；2-3、外壁；2-4、内壁；2-5、端部焊点；3、定子；4、转子；5、后端盖。
具体实施方式
[0032]
如图1-6所示，本发明提供一种电机机壳，其中：
[0033]
所述电机机壳2为圆筒体结构，包括内壁2-4和外壁2-3，在所述内壁2-4和所述外壁2-3之间还设置有沿所述圆筒体结构的轴向延伸的沟槽2-1，所述沟槽2-1内能够通有冷却流体。本发明通过在电机机壳的内壁和外壁之间设置沟槽的结构，并在沟槽内部通入冷却液体(优选为水)，能够有效地对电机机壳进行有效的散热冷却，以有效地对电机机壳内部定子、转子运行时产生的热量进行冷却和散热，提高电机的散热能力，有效地降低温度，提高电机效率，从而提高空压机系统的运行效率，降低耗电量。
[0034]
空压机作为通用动力源设备，运行效率较低，每年的耗电量巨大，通过永磁电机对空压机进行节能改造，提高永磁电机的效率等级直接影响空压机能耗，本技术方案通过提高电机的散热能力，降低电机温升，提高电机效率，进而解决空压机系统运行效率低的问题。
[0035]
1.本发明的电机机壳设置有冷却油轴向通道，提高电机散热能力，降低电机温升，提高电机效率。
[0036]
2.缩小电机体积，提高电机功率密度，电机结构更加紧凑。
[0037]
3.与空压机共用冷却冷却系统，降低系统成本，冷却液起到隔音降噪效果。
[0038]
4.机壳使用铝合金材料，通过挤压或者拉伸工艺一次成型，机壳设置有轴向流道，流道有隔水台(即隔水部2-2)、沟槽两部分组成，其中隔水台数量与沟槽数量一致。
[0039]
在一些实施方式中，所述沟槽2-1从所述圆筒体结构的轴向一端端面延伸至轴向另一端端面；和/或，所述沟槽2-1为至少两个，至少两个所述沟槽2-1在所述圆筒体结构的周向方向间隔布置，且相邻两个所述沟槽2-1之间为实体结构形成隔水部2-2，以进行密封分隔。这是本发明的沟槽的优选结构形式，其从圆筒体结构的轴向一端端面延伸至轴向另一端端面，能够有效地对电机壳体的整个轴向长度均能有效起到冷却散热的作用，提高对电机的散热能力；并且通过两个以上的沟槽的设置形式，能够在周向方向的不同位置均能有效起到对电机的散热效果，进一步提高电机的散热能力，两个相邻的沟槽之间通过实体的隔水部形成分隔密封，能够防止两个沟槽之间的冷却液互串，防止冷却液由于重力的作用只是集中在位于底部，而无法对电机上部进行冷却的效果，提高对电机的周向的多个位置的散热能力，从而进一步提高电机的散热能力。
[0040]
在一些实施方式中，所述沟槽2-1在所述电机机壳2的径向方向的深度d与所述电机机壳2的内径d、所述电机机壳2的外径d1满足以下关系：
[0041][0042]
本发明通过上述公式能够限定沟槽深度与机壳内、外径的关系，当沟槽过深时机壳内、外壁太薄，降低机壳结构强度，当沟槽深度大于时，机壳壁太厚，一方面影响冷却液在流道的阻力，另一方面增加电机材料成本。d在上述范围内既能保证结构强度，冷却效果相对比较理想。
[0043]
在一些实施方式中，d 1＝1.2*d。
[0044]
在一些实施方式中，所述沟槽2-1的数量n与所述电机机壳2的内径d满足以下关系：
[0045]
当d≤210mm时，n＝8；
[0046]
当210《d≤290mm时，n＝12；
[0047]
当290《d≤368mm时，n＝14。
[0048]
本发明对于已开发的工业电机，机壳内径值d为210mm，260mm，290mm，327mm，368mm，每一个d值有一个最优的隔水台和沟槽数n，当大于或小于n时，冷却效果非最优。
[0049]
当d≤210mm时，最优取n＝8，当n＜8时机壳流道布置数量过少，在一组隔水部2-2和沟槽2-1中，导致隔水部2-2截面积增加，冷却油过油面积相对比较小，电机冷却效果不明显，同时由于流道的处理，造成电机生产成本的增加。当n＞8，受机壳尺寸限制，隔水部2-2截面积相对较小，对机壳成型模具要求较高，同时降低机壳结构强度。
[0050]
当210mm《d≤290mm时，最优取n＝12，当290《d≤368mm时，最优取n＝14，当n非最优时，均会出现上述问题。
[0051]
在一些实施方式中，所述电机机壳通过挤压或拉伸工艺一次成型；和/或，所述电机机壳采用铝合金制成。
[0052]
本发明的机壳优选通过挤压或拉伸工艺一次成型，机壳长度l可根据使用需求任意调整如图5所示。机壳的端部通过摩擦焊处理如图3，端部焊点2-5，保证焊接质量及产品一致性。
[0053]
在一些实施方式中，所述沟槽2-1的横截面形状为等腰梯形，包括外圆边2-2-1、内圆边2-2-2、第一侧边2-2-3和第二侧边2-2-4，所述外圆边2-2-1位于所述内圆边2-2-2的径向外侧且二者相对，所述第一侧边2-2-3与所述第二侧边2-2-4相对设置；
[0054]
所述等腰梯形具有对称轴线，所述对称轴线为所述外圆边2-2-1的中点和所述内圆边2-2-2的中点之间的连线，所述第一侧边2-2-3与所述第二侧边2-2-4相对于所述对称轴线对称设置。
[0055]
在一些实施方式中，所述沟槽对称轴线的横截面形状为扇环形，包括外圆边2-2-1、内圆边2-2-2、第一侧边2-2-3和第二侧边2-2-4，所述外圆边2-2-1位于所述内圆边2-2-2的径向外侧且二者相对，所述外圆边2-2-1和所述内圆边2-2-2均为弧形，所述第一侧边2-2-3与所述第二侧边2-2-4相对设置；所述外圆边2-2-1对应的弦长为第一弦长，所述内圆边2-2-2对应的弦长为第二弦长，并且以所述第一弦长、所述第二弦长和两条径向方向的边组成矩形，所述沟槽2-1的截面积比所述矩形的面积大30％～50％。本发明这样的结构能够增大冷却液与机壳接触面积，带走铁芯产生的热量，降低电机温升。
[0056]
在一些实施方式中，所述沟槽2-1的横截面形状为“u”型、椭圆形或倒三角形。
[0057]
在一些实施方式中，所述沟槽2-1的轴向一端密封，优选焊接；和/或，所述沟槽2-1的轴向另一端密封，优选焊接。
[0058]
本发明还提供一种电机，其包括前任一项所述的电机机壳，还包括前端盖1、后端盖5、定子3和转子4，所述前端盖1固定连接于所述电机机壳2的轴向一端，所述后端盖5固定连接于所述电机机壳2的轴向另一端，所述定子3和所述转子4设置于所述电机机壳2的内部。
[0059]
本发明还提供一种压缩机(优选空压机)，其包括前述的电机。本发明的电机壳体优选为空压机的壳体，从而还能对空压机进行冷却降温，使得电机部分与空压机的泵体部分共用冷却系统，从而有效降低成本，提高能效，冷却液还能起到隔音降噪的效果。
[0060]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精
神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。