专利名称：水冷式永磁转子电机及排水泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及永磁转子电机技术领域。
背景技术：
永磁转子电机被广泛地应用于排水泵及其它泵设备中。永磁转子电机工作时线圈和定子铁芯会产生大量的热量，因此需要散热降温。现有的永磁转子电机的降温方式主要有如下三种1、通过电机的定子铁芯和线圈表面自然辐射散热的方式进行的，散热效果有限。2、通过集成于泵体上的自成水箱来散去铁芯热量，达到降温目的的做法。但是该方式由于是通过工作时泵送的水来实现铁芯的降温，受到泵送的水中杂质的影响，使泵体自成水箱中残留较多杂质、水垢，泵体自成水箱中的水长时间存放变质更是造成了对外部整机的水质污染。3、在壳体上自成密闭水腔或在线圈和铁芯上外加水箱，通过水箱内的水进行冷却，此方式由于水在水箱内不能快速流动，散热比较慢。授权公告号为CN201197099Y，授权公告日为2009年2月18日，发明名称为“一种水冷永磁同步牵引电机”的中国实用新型专利，公开了一种水冷永磁同步牵引电机，其是在机座上固联有焊接盖板，焊接盖板的内圈与定子外圆过盈配合，焊接盖板上开有水冷通道， 并设有进水口和出水口，进水口与水箱相联，出水口与水泵联，还设有与水冷通道相适配的封圈，形成水冷循环通道。授权公告号为CN201588791U，授权公告日为2010年9月22日，发明名称为“一种水冷式泵”的中国实用新型专利公开了一种水冷式泵，是在转子的外围设置导通水泵进水口的水冷结构，利用该水冷结构降低水泵工作时的温度。授权公告号为CN20170868U，授权公告日为2011年2月2日，发明名称为“一种水冷式泵”的中国实用新型专利公开了一种水冷式泵，设置有散热座，散热座内设有冷水循环的冷水道，水泵壳体上设有与泵腔相通的二条管道，各管道分别与冷水道的进水口和出水口连接相通，管道与冷水道形成一个水循环系统，散热座或泵盖上设有进入壳体泵腔的进水口。上述专利的冷却水均来自于水泵的进水口，利用泵送的工作流体本身完成水泵电机的冷却降温，因此均存在冷却系统乃至泵体中残留较多杂质、水垢，对外部整机水质造成污染的问题。
发明内容本发明的目的在于解决上述问题，设置一种结构简单、轻便，自带冷却水箱的电机，可实现电机的快速散热自我冷却，经测试验证使用本发明电机比没有使用水冷方式的电机温升可以减低约15K。水箱内用水独立于水泵所泵送的工作流体。为了达到上述发明目的，本发明采用了以下技术方案一种水冷式永磁转子电机， 包括壳体、转子组件及安装有绕组的定子铁芯，所述壳体设有用于容纳冷却液的冷却腔，所述冷却腔由内部容置有所述转子组件的转子腔及包裹于所述定子铁芯外的水冷腔构成，且所述转子腔及水冷腔相互连通。所述转子组件包括永磁转子及转子轴，安置于所述转子腔中，且与转子腔内壁之间留有可供冷却液流动的空间，通过转子的转动带动冷却液的流动，加速传热。所述转子腔设有供转子轴向外伸出的开口，所述转子轴与开口的腔壁之间采用轴密封件密封连接。 所述水冷腔设有环绕于转子腔外径的环形开口，所述壳体设有壳体压盖，封堵于所述环形开口，并以密封圈密封连接。所述水冷腔的腔壁包括包裹于所述定子铁芯外的内腔壁及作为壳体外壁的外腔壁，内腔壁与外腔壁相对延伸连成水冷腔的底部。为了改善传热效果，所述冷却腔腔壁的局部或全部为采用导热良好的材料制造的传热壁。所述壳体压盖的局部或全部为采用导热良好的材料制造的传热壁，以改善壳体压盖的传热效果。所述冷却液体为水、水溶液或其他液体。所述转子腔及水冷腔由壳体自身形成且一次注塑成型。一种使用如上所述的水冷式永磁转子电机的排水泵，包括如上所述的水冷式永磁转子电机，还包括叶轮组件。本发明的电机壳体直接形成冷却腔，该冷却腔包括包裹于定子铁芯外通过腔壁对定子铁芯实现间接冷却的水冷腔及把转子容置于其中，使转子浸没于冷却液中的转子腔， 利用转子的转动使冷却液处于流动状态，从而加速冷却液的传热效率，把工作中线圈和定子铁芯产生的热量迅速传至冷却腔中的冷却液，再通过冷却腔的其余壁面及泵体压盖把冷却液的热量传至泵送的工作流体，通过工作流体不断带走热量，达到对电机散热降温的目的，有效地降低了电机的温升。本发明散热效果好，结构容易实现，工艺可行，适于实际生产应用，具有以下有益效果1、冷却腔中的冷却液体与电机水泵所泵送的流体各自独立，避免泵送流体中的杂质水垢污染泵体，进而污染外部整机水质。2、冷却腔由泵壳自身形成，结构紧凑，装配、维修方便。3、利用转子工作时的转动带动冷却液的流动，增强热交换效果。
图1是本发明的结构示意图。图2是安装有叶轮的水冷式永磁转子电机的结构分解图。图3a是本发明水冷式永磁转子电机的俯向剖示图。图北是图3a的A-A剖面图。图4是电机壳体的正面结构示意图，图中可见到水冷腔与转子腔相连的通道。图5是电机壳体的背面结构示意图。图6是电机壳体与冷却水箱密封件的装配示意图。图7是电机壳体的正面结构示意图，图中可见到水冷腔与转子腔连通的另一种实施方式。其中，1线圈，2壳体，21水冷腔，22转子腔，23冷却液，3后轴承，4永磁转子，5转子轴，6密封圈，7定子铁芯，8前轴承，9壳体压盖，10轴密封件，轴封压盖11，叶轮12。
具体实施方式
如图1 2所示，为安装有叶轮的本发明的水冷式永磁转子电机，其包括壳体2、转子组件及包裹于转子组件外的安装有绕组的定子铁芯7。壳体2设有用于容纳冷却液23的冷却腔，该冷却腔由转子腔22及水冷腔21构成，且转子腔22及水冷腔21相互连通，冷却液23可在转子腔22及水冷腔21内自由流动。永磁转子4、转子轴5置于转子腔22中，浸没于冷却液23内，转子的转动可带动转子腔中的冷却液流动。如图3a 北所示，水冷腔 21包裹于定子铁芯外，具有紧贴定子铁芯7的内腔壁211及充当壳体外壁的外腔壁212，内腔壁211与外腔壁在底部相对延伸连动水冷腔的底壁。内腔壁211与定子铁芯7接触，带走定子铁芯7在工作时产生的热量，由冷却液对定子铁芯进行间接冷却。转子腔22设有开口，可容转子轴5向前伸出(以驱动叶轮转动)。转子腔开口的外周设有水冷腔的环形开口，壳体压盖9封堵于该环形开口，并以密封圈6密封。壳体压盖9前方安装有由转子轴传动的叶轮12等组件。如图4所示，转子腔与水冷腔之间通过槽M连通。转子腔与水冷腔的连通方式有多种实施方式，除图4所示外，还可采用图6所示方式及其它连通结构。壳体2与壳体压盖9、转子轴5、密封圈6及轴密封件10将冷却液23密封于腔内， 具体结构如图2、图6所示，密封圈6及轴密封件10可防止冷却腔内的液体泄漏出腔外，也防止腔外液体，如排水泵所泵送的水流入冷却腔中，对冷却腔造成污染。当电机工作时，线圈1和定子铁芯7产生的热量通过与其接触的水冷腔腔壁导入冷却液中，热量被流动的冷却液吸收，并通过与冷却液接触的壳体2的其余腔壁及壳体压盖9将热量导走。因为冷却液23有流动，热量可被快速导走，使电机工作过程始终保持良好的性能。为了加强传热效果，内腔壁211的局部或全部可采用导热良好的材料制造，如铝， 形成传热壁；同理，壳体压盖9的局部或全部也可采用导热良好的金属材料制造，其余部分则由塑料材料制造，以尽快地把定子铁芯产生的热量经传热壁——冷却液——压盖，再由壳体压盖外表面91传至叶轮腔中的流体，不断被带走。壳体2为整体注塑成型，图4、5分别可见壳体2的正面及背面，转子腔与水冷腔之间的连通可采用多种方式，不限于如图4所示的槽M的形式。壳体2可以具有多种形状， 水冷腔、转子腔及叶轮腔的具体形状，更会根据转子的型号、尺寸、叶轮及适用的泵的类型、 型号的不同而异。冷却腔中盛装的冷却液一般采用廉价且易获取的自来水，但也可采用其它冷却液，以达到加强冷却效果的目的。本发明包括但并不限于上述实施例及附图所示的内容，其它一切与本发明的技术方案具有相同实质性内容的产品结构均落入本发明的保护范围之内。
权利要求1.一种水冷式永磁转子电机，包括壳体、转子组件及安装有绕组的定子铁芯，其特征在于所述壳体设有用于容纳冷却液的冷却腔，所述冷却腔由内部容置有所述转子组件的转子腔及包裹于所述定子铁芯外的水冷腔构成，且所述转子腔及水冷腔相互连通。
2.根据权利要求1所述的水冷式永磁转子电机，其特征在于所述转子组件包括永磁转子及转子轴，安置于所述转子腔中，且与转子腔内壁之间留有可供冷却液流动的空间。
3.根据权利要求2所述的水冷式永磁转子电机，其特征在于所述转子腔设有供转子轴向外伸出的开口，所述转子轴与开口的腔壁之间采用轴密封件密封连接。
4.根据权利要求1所述的水冷式永磁转子电机，其特征在于所述水冷腔设有环绕于转子腔外径的环形开口，所述壳体设有壳体压盖，封堵于所述环形开口，并以密封圈密封连接。
5.根据权利要求1所述的水冷式永磁转子电机，其特征在于所述水冷腔的腔壁包括包裹于所述定子铁芯外的内腔壁及作为壳体外壁的外腔壁，内腔壁与外腔壁相对延伸连成水冷腔的底部。
6.根据权利要求1所述的水冷式永磁转子电机，其特征在于所述冷却腔腔壁的局部或全部为采用导热良好的材料制造的传热壁。
7.根据权利要求4所述的水冷式永磁转子电机，其特征在于所述壳体压盖的局部或全部为采用导热良好的材料制造的传热壁。
8.根据权利要求1所述的水冷式永磁转子电机，其特征在于所述冷却液体为水、水溶液。
9.根据权利要求1所述的水冷式永磁转子电机，其特征在于所述转子腔及水冷腔由壳体自身形成且一次注塑成型。
10.一种使用如权利要求1 9所述的水冷式永磁转子电机的排水泵，其特征在于包括如权利要求1 9所述的水冷式永磁转子电机，还包括叶轮组件。
专利摘要一种水冷式永磁转子电机，包括壳体、转子组件及安装有绕组的定子铁芯，所述壳体设有用于容纳冷却液的冷却腔，所述冷却腔由内部容置有所述转子组件的转子腔及包裹于所述定子铁芯外的水冷腔构成，且所述转子腔及水冷腔相互连通。本实用新型的电机壳体直接形成冷却腔，该冷却腔包括包裹于定子铁芯外通过腔壁对定子铁芯实现间接冷却的水冷腔及把转子容置于其中使转子浸没于冷却液中的转子腔，利用转子的转动使冷却液处于流动状态，从而加速冷却液的传热效率，把工作中线圈和定子铁芯产生的热量迅速传至冷却液，再通过冷却腔的其余壁面及泵体压盖把冷却液的热量传至泵送的工作流体，通过工作流体不断带走热量，达到对电机散热降温的目的。
文档编号H02K9/197GK202076877SQ201120190960
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月8日 优先权日2011年6月8日
发明者池文茂, 石华山, 郑立楷, 黄访新 申请人:江门市地尔汉宇电器股份有限公司