电机壳体及其组装方法
【专利摘要】一种用于电机的壳体包括端罩和盖.该电机具有旋转轴线，包括转子的转子组件以及控制器组件.转子组件包括轴承组件.端罩包括环形中心部，该环形中心部包括尺寸适于连接到轴承组件的孔.盖连接到端罩.盖包括环绕盖的周边形成的大致轴向延伸的凸缘壁，构成为至少部分包围连接到电机的转子组件的转子的蜗形内腔，以及从内腔径向向外定位的冷却通道.冷却通道构成为至少部分包围电机的控制器组件。
【专利说明】
电机壳体及其组装方法
技术领域
[0001]本发明所描述的实施方式一般来说涉及电机，更具体地说涉及具有蜗形壳体的电机。【背景技术】
[0002]已知的住宅或商用强制通风燃气系统需要空气推进单元。除了为强制通风系统提供流动空气之外，空气推进单元可以与住宅或商用煤气炉、加湿器、热水器以及氢燃料电池一起组合使用。这种已知的空气推进系统包括电机驱动风扇并且需要大的径向电机使风扇运转。这些风扇包括，例如，离心式叶轮风扇。然而，大的径向电机由于其物理尺寸的原因需要大的空间。使用轴向磁通电机可以减少空气推进单元的尺寸需求。然而，对于一些已知的轴向磁通电机来说，由于这种已知电机的功率密度，所以其需要大量的冷却空气来冷却电机的电子设备。
[0003]这种已知的径向或轴向磁通电机需要强制通风系统内部有额外的空间以便于冷却系统保持电机冷却。这种冷却系统可以是单独的或集成到这种电机上。冷却系统还增加了空气推进单元的厚度，并使空气推进单元的重量增加而且更复杂。此外，由于需要考虑将冷却组件连接到电机的增加部件，所以使得这种空气推进单元的成本增加。
[0004]此外，许多已知的空气推进单元包括安装到单元端部的集成控制器，从而进一步增加了空气推进单元的厚度。为了减小空气推进单元的厚度，许多已知单元包括复杂的控制器板配置和布置，这增大了单元的成本和复杂性，并且由于不能充分散热所以导致发热部件局部发热。
【发明内容】
[0005]—方面，提供一种电机壳体。电机包括旋转轴线，转子组件，以及控制器组件。转子组件包括至少一个轴承组件。壳体包括端罩，端罩包括具有孔的环状中心部分，该孔的大小被设计为耦合至至少一个轴承组件。壳体还包括连接到端罩的盖。盖包括环绕盖的周向形成的通常轴向延伸的凸缘壁。盖还包括构成为至少部分包围连接到电机转子组件的转子的蜗形内腔。此外，盖包括从内腔径向向外设置的冷却通道。冷却通道构成为至少部分包围电机的控制器组件。
[0006]另一方面，提供一种电机，其包括包含转子的转子组件，转子连接到限定旋转轴线的转子轴。电机还包括包含定子铁心和多个绕组的定子组件。此外，电机包括壳体，壳体包括端罩和连接到端罩的盖。盖包括环绕盖的周向形成的通常轴向延伸的凸缘壁。盖还包括构成为至少部分包围转子组件的转子的蜗形内腔。此外，盖包括从内腔径向向外设置的冷却通道。冷却通道构成为至少部分包围电机的控制器组件。盖还包括从盖的内表面轴向延伸的蜗形弯曲壁。弯曲壁至少部分限定内腔和冷却通道。此外，电机包括连接到壳体的控制器组件。控制器组件从转子径向向外设置并位于冷却通道中。[〇〇〇7]在又一方面，提供一种电机的组装方法。该方法包括提供端罩。此外，该方法包括将转子组件连接到端罩以使转子组件相对于端罩旋转。转子组件包括其上形成有多个叶片的转子。该方法还包括提供盖，盖包括构成为至少部分包围转子的蜗形内腔。盖还包括从内腔径向向外设置的冷却通道。此外，盖包括从盖的内表面轴向延伸的蜗形弯曲壁。弯曲壁至少部分限定内腔和冷却通道。此外，该方法包括将盖连接到端罩以基本包围其中的转子。【附图说明】[00〇8]图1是示例电机的示意性透视图；
[0009]图2是图1所示电机的分解透视图；[〇〇1〇]图3是图1所示电机除去端罩后的分解透视图；
[0011]图4是沿图1的4-4线截取的电机的截面图；
[0012]图5是图1所示电机的盖的第一侧的示意性透视图；
[0013]图6是图5所示的盖的第二侧的示意性透视图；
[0014]图7是图5所示的盖的第二侧的端视图；
[0015]图8是图3所示电机的转子组件的分解透视图，其示出了转子的第二侧和永磁体；
[0016]图9是图8所示转子组件的转子的第一侧的示意性透视图；
[0017]图10是图1所示电机的部分电机壳体组件的分解透视图，其示出了盖和控制器组件；以及
[0018]图11是除去端罩后图1所示电机的第二侧的端视图。
[0019]虽然在一些附图中示出了各种实施例的特定特征，而在其它附图中没有示出，但这只是为了方便起见。可以参考和/或主张将任意附图中的任意特征与任意其它附图中的任意特征进行组合。【具体实施方式】
[0020]这里所描述的系统的实施例利用空气对电机进行冷却，其中利用风扇将空气吸入到电机壳体中并在蜗形腔体中使其加速，风扇被整体形成在电机的转子组件的转子上。因此，壳体尤其形成为便于加强对整体控制组件的冷却。更具体地说，转子组件将冷却空气吸入到壳体中并沿离心方向加速，使得冷却气流的速度和压力增加。部分气流借助加速气流的增加压力强制通过定子组件。这部分气流再次流过定子组件并返回到主冷却气流中。冷却气流强制通过形成在电机壳体中的冷却通道，从而其穿过集中控制组件。强制气流借助强制对流有助于使控制组件冷却。电机包括从定子组件径向向外连接的基本平面控制器组件。控制器组件使低横断面壳体覆盖电机和控制器组件，使得壳体相对定子和转子组件以最小距离延伸。这样，电机在流体循环系统中占据较小空间，并为其它系统部件提供额外的空间。此外，由于风扇部件直接集成在转子上所以电机包含的总部件数量较少，这使得与其它已知电机相比，该电机成本低而且易于组装。在此将对系统的其它特征进行详细描述。 [0021 ]如这里所使用的，以单数形式并在之前用单词“一”或“一个”描述的部件或步骤应该理解为不排除多个部件或步骤，除非这种排除是明确指出的。此外，提及本公开内容的 “示意性实施方式”或“一个实施例”也不意味着解释为排除也包含所描述特征的其它实施例的存在。
[0022]如这里所使用的，术语“轴向的”和“轴向地”是指基本平行于电机的旋转轴线延伸的方向和方位。术语“径向的”或“径向地”是指基本垂直于电机的旋转轴线延伸的方向和方位。此外，如这里所使用的，术语“周向的”和“周向地”是指相对于电机的旋转轴线弓形延伸的方向和方位。
[0023]图1是示例电机10的示意性透视图。图2是从电机10的第一端12看向第二端14的电机10的分解透视图，图3是从第二端14看向第一端12的、除去端罩58后的电机10的分解透视图。图4是沿图1的线4-4截取的电机10的截面图。在示意性实施方式中，电机10构成为在强制通风系统中形成流体流动，例如，非限制性的，强制通风系统是居民或商用煤气炉、加湿器、热水器、氢燃料电池、或任意燃气系统。可替换地，电机10连接到不是流体循环系统的系统并构成为充当电动机或发电机。在示意性实施方式中，电机10是电动机，尤其是轴向磁通电机，其中气隙中的磁通沿着平行于电机10的旋转轴线的方向延伸。可替换地，电机10是径向磁通电机，其中磁通从电机10的旋转轴线径向延伸。
[0024]在示意性实施方式中，电机10包括定子组件16和转子组件18。转子组件包括一对连接到转子轴22的轴承组件20a，20b。定子组件16,转子组件18和轴承组件20a，20b相对于转子轴22同心设置，每个都与电机10的旋转轴线24同心定位。定子组件16包括定子铁心26， 定子铁心26包括多个沿轴向，S卩，基本平行于旋转轴线24延伸的周向间隔的定子齿28。在示意性实施方式中，定子铁心26是实心铁心定子。实心铁心可以是完整的单片部件，或者可以包括连接在一起形成完全实心铁心的多个非层状部分。可替换地，定子铁心26是层状铁心。 如这里所限定的，层状铁心是径向层叠的，例如，用带状材料缠绕在铁心上制成，或者一个堆叠在另一个里面的一串同心环形成的铁心材料，例如，软铁或硅钢片。在示意性实施方式中，定子铁心26由磁材料制成，例如，软磁合金(SMA)或软磁复合(SMC)材料之类的。可替换地，定子铁心26由能够使电机10如此所述运行的任意铁磁材料制成，例如，钢或钢合金之类。与层状定子铁心相比，在实心铁心中利用SMA或SMC材料能够形成三维磁通路径并有利于减小高频损耗(例如，在60Hz以上的频率时的损耗)。利用SMC或SMA材料还有利于增大对气隙30 (如图4所示)的控制，这有助于改善性能并使噪声最小化。[〇〇25]每一对相邻的定子齿28之间设置槽32。每个定子齿28构成为接收多个绝缘绕线筒 34之一，绕线筒包括缠绕在每个绕线筒34的外表面上的铜绕组36。可替换地，每个定子齿28 包括不含绕线筒34的铜绕组36。电机10可以包括每个定子齿28对应的一个铜绕组36或者定位在每隔一个定子齿28上的一个铜绕组36。铜绕组36电连接到控制器组件38用以接收电流，从而在定子铁心26的极周围感应出磁场。控制器组件38构成为在以预先选择的时序使铜绕组36换流的时刻将电压施加到一个或多个铜绕组36上，从而使定子组件18相对于旋转轴线24旋转。在示意性实施方式中，电流是三相交流(AC)。可替换地，电流可以是可以使电机10如此所述运行的任意类型的电流。在示意性实施方式中，控制器组件38控制转子组件 18加速和减速。[〇〇26]在示意性实施方式中，转子组件18包括具有轴向内表面42和至少部分限定开口46 的径向内壁44的转子40。在可替换实施例中，转子40使风扇运转。在示意性实施方式中，转子40是转子组件18的构成部件，其包括连接到转子40的内表面42的多个永磁体48。在一个合适的实施例中，磁体48借助粘合剂连接到转子40。可替换地，磁体48通过磁保持环或任意其他能够使电机10如此所述运行的保持方式连接到转子40。在示意性实施方式中，永磁体 48是对称的，其通过使单个磁体设计用于每个磁体48以便于制造。此外，每个磁体48都具有基本扁平的外形，这有利于减少制造过程中的浪费，并因此有利于降低制造成本。在示意性实施方式中，永磁体48是钕磁体。可替换地，可以包括任意合适的永磁体材料，只要其能够使电机10如此所述运行，永磁体材料是例如，非限制性的，钐钴和铁酸盐。转子组件18在电机10内部可旋转，尤其是，围绕绕着旋转轴线24的轴承20a，20b可旋转。
[0027] 在示意性实施方式中，如上所述，定子铁心26由能够使永磁体48和定子铁心26之间形成磁吸力的材料制成，这有助于使转子组件18,转子轴22和轴承组件20a，20b保持在电机10内部的定位。夹子50连接到转轴22并构成为有助于使轴承组件20a，20b沿转轴22的长度方向保持在适当位置。[〇〇28]在操作中，铜绕组36连接到定子铁心26并且由控制器组件38以预定时序激励。铜绕组的44有助于产生轴向磁场，该磁场绕定子铁心26以顺时针和逆时针中的一个方向移动，这取决于铜绕组36被激励的预定时序。移动的磁场与由永磁体48产生的磁场相交以产生转矩，该转矩使转子组件18相对于定子组件16绕旋转轴线24旋转。所产生的转矩是铜绕组36和永磁体48之间的磁场相互作用的力度，或强度的直接函数。由于转子40直接连接到转轴22,所以转子40的旋转有助于离心式风扇(未示出)之类的连接到转轴22的各种部件的旋转。[〇〇29]在示意性实施方式中，电机10包括壳体52,其构成为为电机10和控制器组件38提供保护外壳。壳体52包括具有整体凸缘壁56的盖54,凸缘壁56环绕盖54的周边并轴向向轴电机10的第二端14延伸而形成。此外，壳体52包括构成为连接到盖54的端罩58,从而包围电机10位于壳体52内部的各组成部分。壳体52构成为在电机10运行期间使冷却气流140穿过电子组件16和控制器组件38。
[0030]参考图1、2和4,在示意性实施方式中，壳体52包括端罩58,端罩58包括相对于旋转轴线24呈大致蜗形，即螺旋形或螺线形的形状，并形成为鼓风机壳体的一部分。可替换地， 端罩58可以具有能够使端罩58实现如此处所述功能的任意形状和构成。在示意性实施方式中，端罩58包括环形中心部60。环形中心部60包括轴向远离定子安装表面62延伸的大致管状结构，定子安装表面62有助于使轴承组件20a，20b(最好如图4所示)保持在适当位置。环形中心部60包括尺寸适于与轴承组件20a，20b形成干涉配合的孔64。如此处所使用的，用词 “干涉配合”表示孔64与轴承组件20a，20b的外径之间的紧密值，S卩，各部件之间的径向间隙量。间隙负值也通常称压配合，其中干涉程度决定了配合是轻干涉配合还是干涉配合。少量的正间隙称为松配合或滑动配合。[〇〇31]在一个实施例中，孔64的尺寸适于以干涉配合连接到轴承20b，即，孔64的大小稍微小于轴承20b的外径(未示出)。在这样的实施例中，孔64与轴承20a的外径形成滑动配合。 这个实施例使得弹簧66沿转轴22轴向远离轴承20b偏压轴承组件20a，以便于在轴承组件 20a，20b上设置预加负荷。可替换地，孔64和轴承组件20a，20b具有能够使电机10如此所述运行的任意尺寸。在示意性实施方式中，定子组件16,尤其是定子铁心26利用多个机械紧固件68和保持环70连接到端罩58。
[0032] 盖54在图5-7中更加详细的示出。盖54具有两个不同的侧面;部件啮合侧72最好如图6和7所示，盖侧74最好如图5所示。尤其是，图5是从盖侧74看向部件啮合侧72的盖54的示意性透视图。图6是从部件啮合侧72看向盖侧74的盖54的示意性透视图。图7是在部件啮合侧72处看到的盖54的端视图。
[0033]在示意性实施方式中，盖54为大致蜗形，具有与端罩58的外周边基本一致的外周边。盖54包括第一凹槽76和与盖54的外表面80轴向偏移预定距离Di的第二凹槽78。第一凹槽76包括第一开口 82，第二凹槽78包括第二开口 84，其中每个开口 82，84构成为接收控制器组件38的电连接器。第一凹槽76靠近盖54的出气口部86。出气口部86包括多个纵向通孔88 以使得冷却气流140能够从盖54内部排放出去。在示意性实施方式中，纵向通孔88形成为大致矩形的垂直延伸槽，其形成在凸缘壁56上以限定多个通常与冷却气流140的通道定向对齐的板条或隔板89。如这里所使用的，术语“定向对齐”旨在表示出气口部86处气流140的通常流动方向，即，如通过出气口部86的大致直线通道，从而使气流140不会因隔板89而故意转变方向。可替换地，纵向通孔88形成为能够使盖54实现如此处所述功能的任意期望形状。 [〇〇34]在示意性实施方式中，盖54包括形成为大致与旋转轴线24同中心的环形进风口 90。进风口 90包括横跨该开口延伸的格子用以形成开放的材料结构，其形成为能够使空气穿过，同时有利于防止外部物体，例如用户的手，物理接触转子部件18(如图2所示)。进风口 90包括轴向延伸边框92,其向内延伸，S卩，远离盖54的盖侧74而向着部件啮合侧72。边框92 向内延伸预定距离而不接触转子组件18,从而有利于将冷却气流140导向转子组件18。
[0035]参考部件啮合侧72，如图6和7所示，弯曲壁94从盖54的内表面96轴向向内延伸。弯曲壁94是环绕旋转轴线24的蜗形壁，其形成为增加气流140的延伸角。弯曲壁94从最接近出气口部86的凸缘壁56的交叉点处大致周向地延伸预定弧长。在示意性实施方式中，如图7通过从旋转轴线24延伸的径向线所示，弯曲壁94与凸缘壁56在位置A处交叉。弯曲壁94以大致蜗形弧线环绕旋转轴线24延伸到位置D，如图7借助于从旋转轴线24延伸的径向线所示。可替换地，弯曲壁94可以环绕旋转轴线24以任意弧长延伸，只要其能够使电机10如这里所述运行。
[0036]在示意性实施方式中，弯曲壁94是变高度壁，从位置A和位置B之间的内表面96轴向延伸第一长度1^，如图7借助于从旋转轴线24延伸的径向线所示。此外，弯曲壁94包括从第一长度1^延伸到第二长度1^2的轴向过渡部98。过渡部98在位置B和位置C之间大致周向地延伸，也在图7中通过从旋转轴线24延伸的径向线示出。弯曲壁94以第二长度L2在位置C，D 和E之间延伸。[〇〇37]在示意性实施方式中，弯曲壁94大致限定内腔体部100和冷却通道102,内腔体部 100构成为至少部分包围定子组件16和转子组件18,冷却通道102构成为至少部分包围控制器组件38。冷却通道102被大致限定为在弯曲壁94和凸缘壁56之间的区域。冷却通道102包括构成为接收机械紧固件(图5-7未示出)以保持控制器组件38的电路板(图5-7未示出)的多个安装凸起。弯曲壁94有助于将定子组件16和转子组件18与盖54内部的控制器组件38基本隔离。这有助于减少组件之间的电气干扰或短路，也有助于控制器组件38的有效冷却。 [0〇38]在示意性实施方式中，盖54由薄片材料金属片利用冲压成型程序(drawing process)形成，薄片材料金属片例如为铝或钢片。在另一实施例中，盖54是浇铸部件。相应地，这里所述的盖54的零件可以具有与每个壁相关联的拔模斜度和/或凹处以便于盖54从模具移走。在这样的实施例中，盖54通过浇铸浇铸材料形成盖54的形状，浇铸材料是例如， 非限制性的，铝。可替换地，盖54由能够使盖54实现如此处所述功能的任意材料制成，例如， 非限制性的，铝锡镍合金，铁，或钢。在一些替换实施例中，盖54是注模的并且由热塑性树脂制成，例如，非限制性的，聚丁烯对苯二酸盐(PBT)。可替换地，盖54由除冲压成形或浇铸/模制之外的方法制成，例如，机械加工，并因此不需要具有与此处所述零件相关联的拔模斜度。此外，在示意性实施方式中，盖54是单片部件。可替换地，盖54由能够连接在一起形成盖 54的几个分离部件制成。
[0039]在示意性实施方式中，壳体52组装成将定子组件16和转子组件18基本围绕在内。 盖54利用多个机械紧固件106(图2中示出)连接到端罩58。每个紧固件106延伸通过形成在盖54中的开口 108。每个开口 108对应于形成在端罩58(图2中示出)上的螺纹凸起110。
[0040]图8是从转子组件18的第二侧112向第一侧114看的图3所示电机10的转子组件18 的分解透视图。图9是从第一侧114向第二侧112看的转子40的示意性透视图。
[0041]在示意性实施方式中，转子40是圆盘形的并具有外径D4,外径D4稍微小于弯曲壁 94在其最小弧半径处、即在位置D和位置E之间的半径R1，如图7所示。如图4所示，直径D4尺寸适于在转子40和弯曲壁94之间留下小半径间隙116。转子40包括从转子40的外表面120轴向向外延伸的多个叶片118。每个叶片118绕旋转轴线24大致径向延伸。叶片118从转子40的外缘径向向内延伸预定长度L3,这基本相当于进风口 90的边框92的直径。如上文对边框92 的描述，每个叶片118都向外延伸预定距离且不接触盖54,尤其是边框92。在示意性实施方式中，转子40包括10个叶片118。可替换地，转子40包括能够使转子40如此所述运行的任意数量的叶片188。[〇〇42]在示意性实施方式中，叶片118是直叶片，其从转子40的旋转轴线24基本径向向外沿半径线延伸。此外，叶片118基本等间距环绕转子40。可替换地，叶片118可以包括向后倾斜叶片，向后弯曲叶片，向前倾斜叶片，向前弯曲叶片和翼形叶片中的一种。可替换地，风扇叶轮10可以具有能够使转子40如此所述运行的任意合适的叶片形状或各种叶片形状的组合。[〇〇43]在示意性实施方式中，转子40包括轴向延伸唇状件122,其远离转子40的第一侧 114向第二侧112延伸。唇状件122构成为便于将永磁体48定位使之与电机10的旋转轴线24 基本同中心，从而有助于减小不平衡和振动。可替换地，转子40不包括唇状件122和永磁体 48，并且作为风扇运行。在示意性实施方式中，转子40包括基本平面且光滑的内表面42，如此处所述，其构成为直接与永磁体48配合。如此所述，永磁体48利用粘接剂连接到转子40。 可替换地，永磁体48连接到转子40,其借助于磁保持环或者能够使电机10如此所述运行的任意其它保持方法。[〇〇44] 在示意性实施方式中，径向内壁44形成为包括贯穿开口46的轮毂部124.开口46尺寸适于通过干涉配合连接到转轴22, S卩，开口46大小稍微小于转轴22的直径(未示出)。轮毂部124远离转子40的外表面120和内表面42轴向延伸。轮毂部124的延伸长度所提供的额外材料有助于增加转子40与转轴22的适当干涉配合的强度。[〇〇45] 此外，转子40包括贯穿转子40的多个轴向延伸的开口或孔126。孔126与轮毂部124 相邻并大致具有径向外缘，该外缘大致对应于定子组件16的绕线筒34的内缘以使冷却气流 140能够流过定子组件16和转子组件18的中心区域。在示意性实施方式中，有三个大致肾形的开口。可替换地，可以具有能够使电机10如此所述运行的任意数量任意形状的开口。在示意性实施方式中，转子40由固体金属材料制成，例如，非限制性的，钢或铁。可替换地，转子 40由例如，非限制性的，塑料材料，SMA材料，SMC材料，或粉末铁氧体材料借助烧结工艺制成。
[0046]参考图1-4,在示意性实施方式中，定子组件16通过多个紧固件68连接到端罩58， 紧固件穿过保持环70和端罩58的定子安装表面62延伸。此外，每一个轴承20a，20b都连接到端罩58的轴承定位器68。转子组件18定位在壳体52中使得转轴22穿过轴承组件20a，20b延伸。轴承20a，20b在端罩58中的位置以及夹子50在转轴22上的位置构成为控制气隙30的宽度，这便于改善性能并使噪声最小化。盖54连接到端罩58以使壳体52组装完毕并使电机10 密封。[〇〇47]图10是图1所示电机10的部分壳体组件52的分解透视图，其示出了盖54和控制器组件38。图11是图1所示电机10去掉端罩58后从电机10的第二端14向第一端12看的端视图。 在示意性实施方式中，控制器组件38连接在盖54内部与定子组件16和转子组件18相邻，以使得控制器组件38从定子组件16径向向外设置。具体来说，控制器组件38连接在冷却通道 102中，其大致限定弯曲壁94和凸缘壁56之间的区域。控制器组件38包括至少一个电路板 128。在示意性实施方式中，电路板128是单个电路板并至少包括，例如，非限制性的，连接到用户输入连接器130的用户接口部分，和连接到功率连接器132的AC输入部分。可替换地，控制器组件38包括一个以上的电路板，使得不同的板上包含控制器38的各种功能。例如，非限制性的，在一个实施例中，控制器组件38包括用户接口板，整流器板，逆变器板和AC输入板。 在另一合适实施例中，控制器组件38包括两个电路板，以使得功率能够被直接提供到逆变器板，从而不需要整流器板和用户接口板。[〇〇48]将控制器组件38分解成模块化板部件的好处在于:能够使控制器组件38环绕定子组件16的外径有利地设置;配置控制器组件38的各个板使得发热部件分开设置在各个板上;将控制器组件38分成能够建立在各个板上的主要功能。利用具有不同功能的分离电路板能够使控制器组件38的各个板被更新而不影响整个控制器组件38。这种更新可以通过终端用户，新元件，节省成本，或当前元件的退化而强制进行。
[0049]在示意性实施方式中，电路板128相对于盖54的内表面96基本平行的定位或者是平面的。这样，控制器组件38不需要相对于电机10轴向定位。可替换地，控制器组件38相对于电机10轴向定位。在示意性实施方式中，电路板128大致是C形以便于安装在盖54的冷却通道102的内部。电路板128包括贯穿其形成的多个安装孔134,包括位于电路板128各端部的至少一个安装孔134。紧固件136贯穿每个孔134并通过安装螺栓104连接到盖54以确保电路板128准确定位。接着用户将必要的输入连接到电路板128,例如，非限制性的，通过功率连接器132的AC输入连接，通过用户输入连接器130的串行通信连接，以及任意其它的分离输入/输出数字或模拟连接。
[0050]在示意性实施方式中，在连接好电路元件之后电路板128由陶制材料138(图4中示出)覆盖。陶制材料138保护电路板128上的电路元件。陶制材料138还为电路板128提供额外的支撑。至少一个绝缘体(未示出)实现使电路板128上的电气连接与盖54相互绝缘。在示意性实施方式中，陶制材料138基本覆盖电路板128并具有与弯曲壁94的长度L2基本一致的上表面。
[0051]在运行中，转子组件18环绕旋转轴线24旋转以通过进风口90将气流140吸入到壳体52中。参考图11，随着转子40上点沿逆时针方向在壳体52中从位置C到位置D移动，通过电机10移动的空气量增加，位置C和D对应于内腔部100的出口和冷却通道102的入口。弯曲壁 94在转子40的旋转方向上逐步远离转子40以容纳因盖54的蜗形形状而大量增加的空气。转子40产生从盖54的出气口部86排出的高速度气流140。转子40通过进气口 90沿电机10的轴向(指旋转轴线24)将气流140吸进壳体52并以大致径向(指大致垂直于旋转轴线24的径向) 将气流140翻转，使得气流140在叶片118之间通过并因旋转叶片118所产生的离心力而向外推出。气流140在方向上的快速变化使得流过进风口90的部分气流140和盖54中的部分之间气流速度和压力不同。这种压力和速度差使得部分气流140循环通过定子组件16,穿过铜绕组36之间的空间，从而有利于定子组件16的冷却。循环气流140接着穿过贯穿转子40形成的孔126,其与进入气流140组合在一起并再次通过叶片118径向向外推进。[〇〇52]如图11所示，由于弯曲壁94和通过转子40、尤其是叶片118而在气流140上产生的力，气流140在周向上加速。气流140通过内腔部100并进入到位置D处的冷却通道102。随着气流140通过冷却通道102,其撞击电路板128的发热部件，从而有助于通过强制对流冷却使电路板128冷却。气流140连续通过冷却通道102直到通过盖54的出气口部86排出。
[0053]本公开提供了一种电机，其具有构成为有助于冷却集成控制组件的壳体。尤其是， 公开了一种电机，其包括蜗形壳体和位于电机转子上的多个整体形成的风扇叶片。转子组件将冷却空气吸进壳体并在离心方向上加速，使得冷却气流的速度和压力增加。部分气流借助于加速气流的增加压力强制通过定子组件。这部分气流循环通过定子组件并返回到主冷却气流中。冷却气流强制通过形成在电机壳体中的冷却通道使其通过集成控制组件。强制气流借助于强制对流有助于使控制组件冷却。电机包括从定子组件径向向外连接的基本平面控制器组件。控制器组件使低轮廓壳体能够覆盖电机和控制器组件，使得壳体以最小距离绕定子和转子组件延伸。这样，电机在流体循环系统中占据较少空间并把其它空间提供给其它系统部件。此外，由于风扇部件直接集成在转子上所以电机包含的总部件数量较少，这使得与其它已知电机相比，该电机花费少而且便于组装。因此，此处所述的装置，方法和系统提供了一种电机，其具有改善冷却的控制器组件。此处所述的示意性实施方式提供了尤其适用于强制通风系统电机的装置，系统和方法。[〇〇54]上面对电机的示意性实施方式作了详细描述。这些方法和装置不限于此处所述的特定实施方式，装置零部件和/或方法步骤可以单独并且与此处所述的其它零部件和/或步骤分开利用。例如，零部件还可以与其它机械系统，方法和装置组合使用，并且不限于仅与此处所述系统和装置一起运行。更确切地说，示意性实施方式可以与许多其它应用一起组合实施并加以利用。
[0055]虽然在一些附图中示出了本公开的各种实施方式的特定特征，而在其它附图中没有示出，但这只是为了方便起见。根据本公开的原理，可以引用和/或主张附图的任意特征与任意其它附图的任意特征进行组合。
[0056]本书面说明书利用实施方式来公开本发明，包括最佳模式，使得任意本领域技术人员都能够实现该发明，包括制造和使用任意装置或系统并实施任意具体方法。本发明可专利性范围由权利要求来限定，并且可以包括本领域存在的其它实施方式。如果这些其它实施方式具有与权利要求的字面文字不同的结构单元，或者它们包括与权利要求的字面文字实质上不同的等价结构单元，那么它们确定落在权利要求的范围之内。
【主权项】
1.一种用于电机(10)的壳体(52)，该电机(10)具有旋转轴线(24)、包括转子(40)的转 子组件(18)以及控制器组件(38)，转子组件(18)包括至少一个轴承组件(20a，20b)，所述壳 体(52)包括:包括环形中心部(60)的端罩(58)，环形中心部(60)包括尺寸适于连接到该至少一个轴 承组件(20a，20b)的孔(64);以及连接到所述端罩(58)的盖(54)，盖(54)包括:环绕所述盖(54)的周边形成的大致轴向延伸的凸缘壁(56);构成为至少部分包围转子(40)的蜗形内腔(100 )，该转子(40)连接到电机(10)的转子 组件(18);以及从所述内腔(100)径向向外定位的冷却通道(102)，所述冷却通道(102)构成为至少部 分包围电机(10)的控制器组件(38).2.根据权利要求1的壳体(52)，其中所述盖(54)还包括在所述冷却通道(102)的端部形 成的出气口部(86)，用以在所述冷却通道(102)和所述盖(54)的外部环境之间提供开放的互通。3.根据权利要求1的壳体(52 )，其中所述盖(54)还包括与电机(10)的旋转轴线(24)基 本同中心地形成的环形进风口(90)。4.根据权利要求1的壳体(52)，其中所述盖(54)还包括从所述盖(54)的内表面(96)轴 向延伸的蜗形弯曲壁(94)，所述弯曲壁(94)至少部分限定所述内腔(100)和所述冷却通道 (102).5.—种电机(10)，包括:包括转子(40)的转子部件(18)，转子(40)连接到限定旋转轴线(24)的转轴(22);包括定子铁心(26)和多个绕组(36)的定子组件(16);包括端罩(58)和盖(54)的壳体(52)，盖连接到所述端罩(58)，所述盖(54)包括:环绕所述盖(54)的周边形成的大致轴向延伸的凸缘壁(56);构成为至少部分包围所述转子组件(18)的所述转子(40)的蜗形内腔(100);从所述内腔(100)径向向外定位的冷却通道(102)，所述冷却通道(102)构成为至少部 分包围所述电机(10)的控制器组件(38);以及从所述盖(54)的内表面(96)轴向延伸的蜗形弯曲壁(94)，所述弯曲壁(94)至少部分限 定所述内腔(100)和所述冷却通道(102);以及连接到所述壳体(52)的控制器组件(38)，其中所述控制器组件(38)从所述转子(40)径 向向外定位并位于所述冷却通道(102)中.6.根据权利要求5的电机(10)，其中所述转子(40)包括基本垂直于旋转轴线(24)的第 一表面(120)，以及形成在所述第一表面(120)上并从所述第一表面(120)轴向延伸的多个 叶片(118).7.根据权利要求5的电机(10)，其中所述冷却通道(102)包括蜗形冷却通道(102).8.根据权利要求5的电机(10)，其中所述转子(40)包括至少一个与所述转子(40)的轮 毂部(124)相邻设置的轴向延伸开口(126)，其中所述至少一个轴向延伸开口(126)构成为 在所述电机(1 〇)运转期间使空气能够穿过所述转子(40).9.一种组装电机(10)的方法，所述方法包括:提供端罩(58);将转子组件(18)连接到端罩(58)，以使转子组件(18)能够相对于端罩(58)旋转，转子 组件(18)包括转子(40)，转子(40)具有形成在所述转子(40)上的多个叶片(118);提供盖(54)，盖(54)包括构成为至少部分包围转子(40)的蜗形内腔(100 )，从内腔 (100)径向向外定位的冷却通道(102)，以及从盖(54)的内表面(96)轴向延伸的蜗形弯曲壁 (94)，弯曲壁(94)至少部分限定内腔(100)和冷却通道(102);以及 将盖(54)连接到端罩(58)以基本包围转子(40).10.根据权利要求9的方法，还包括将控制器组件(38)连接到盖(54)，其中控制器组件 (38)从转子(40)径向向外定位并位于冷却通道(102)中，所述弯曲壁(94)构成为将转子 (40)与盖(54)内部的控制器组件(38)基本隔离。
【文档编号】H02K15/00GK105990934SQ201610326160
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月23日
【发明人】M·D·史密斯, J·M·库皮斯
【申请人】雷勃美国公司