电机的制作方法

本发明涉及一种电机，特别是电动机，尤其还涉及对高惯量电机或者说需要强制风冷的大功率电机的冷却所进行的改进。

背景技术：

在电机中，尤其是需要强制风冷的大功率电机中，风扇常被用来实现电机的冷却的部件。在现有技术中，通常在电机壳体的四个角上设有轴向的散热通道。冷却空气在风扇的驱动下沿着轴向的通道从电机的一个轴向端部流出，实现散热。

技术实现要素：

为了实现一种更为优选的散热方式，本发明提供了一种电机，其包括：一壳体，其中在所述壳体中形成至少部分沿所述电机的轴向延伸的内腔；一风扇，其设置在所述内腔的一个第一端，并与所述内腔流体连通，其中所述内腔的与所述风扇对置的第二端被封闭，以及在所述壳体的周壁上设有至少一个开口结构，其与所述内腔流体连通。其中周壁尤其指壳体的沿轴向延伸的外壁部。电机的轴向在本领域中通常指电机的电机轴的延伸方向。通过本发明的这种设计方案，改变了通常散热气体沿着电机的轴向进出的气流方向，使得散热空气在被封闭的第二端的背压的作用下沿着在壳体周壁上的出口至少部分地沿电机的周向流出，由此进一步改善散热。其中风扇不仅仅局限在目前使用的轴流风扇，离心风扇等，也可以是隔膜风泵，风压机等对空气进行压缩以制造风流的设备。

根据一种有利的实施方式，空腔包括主要沿电机的轴向延伸的复数条风道，其中为每条风道分别分配一个所述开口结构。

根据一种有利的实施方式，开口结构为至少一条狭长的开口。通过这种设计能够利用喷管效应，使得气体流出时由于通道横截面积的缩小而速度增加，由此使散热效果更好。

根据一种有利的实施方式，狭长的开口沿所述轴向延伸或者沿与所述轴向成锐角的方向延伸。这种设计方式使得流出的气流可以绕电机的轴线运动，并有效地利用空气放大作用增强在电机周面的散热。

根据一种有利的实施方式，复数条风道的开口结构分别被设置为使得从各个开口结构流出的空气均朝一个旋转方向流动。由此，各个开口结构流出的空气要么都绕电机的轴线主要 朝顺时针方向流动要么朝逆时针方向流动，形成环绕电机轴向方向的环流。

根据一种有利的实施方式，开口结构包括一开口部用于供空气流出，所述开口部由所述周壁的相互间隔地设置的一个第一周壁段与一个第二周壁段之间的缝隙形成。

更为有利的是，第一周壁段的部分与第二周壁段的部分沿所述轴向交错，或者说部分叠置，由此能够在开口部形成一个喷嘴结构。

更为有利的是，第一周壁段与第二周壁段之间的缝隙形成一朝向电机的外部逐渐收窄的喷管，这样能够进一步加速气流的流出速度，提示散热率。

根据一种有利的实施方式，第一周壁段或者第二周壁段具有朝向所述电机的径向内侧弯曲的端部。这种设计能够使气体流出更为平顺。

为了进一步增强散热，可以在所述风道中设有散热筋位。

根据一种有利的实施方式，内腔的第二端通过一盖件封闭，其中在所述盖件上设有供电机的电机轴穿过的通孔。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1示意性地示出了依据现有技术的一种电机；

图2示意性地示出了依据本发明的一种实施方式的电机；

图3示出了沿图2中I-I剖切线的剖视图；

图4示意性地示出了依据本发明的一种实施方式的壳体的开口结构；

图5示意性地示出了依据本发明的一种实施方式的壳体的开口结构；

图6示意性地示出了依据本发明的一种实施方式的壳体的开口结构；

图7示意性地示出了依据本发明的一种实施方式的开口结构的开口部；

图8示意性地示出了依据本发明的一种实施方式的开口结构的开口部；

图9示意性地示出了依据本发明的一种实施方式的开口结构的开口部；

图10示意性地示出了依据本发明的一种实施方式的电机周围的气流。

附图标记列表

10 壳体

11 定子

12 转子

18 周壁

30 风扇

40 空腔

41、42、43、44 风道

45、46、47、48 风道出口

50 盖件

51 通孔

60 开口结构

65 开口部

66 连接部

67、67’ 第一周壁段

68、68’ 第二周壁段

69 缝隙

70 电机轴

71、72 轴承

100 电机

101 外壳部分

102 内壳部分

110 第一端

120 第二端

411、421 风道侧

420 散热筋位

611、612、613、614 开口段

621、622、623、624 开口段

611’、612’、613’、614’ 开口段

621’、622’、623’、624’ 开口段

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具 体实施方式。

图1示出了一种现有技术的电机100’。该电机100’具有沿电机的轴向x延伸的近似桶状的电机壳体10’，图中所示的该壳体10’设有横截面为近似矩形的外壳部分101’和横截面为圆形的内壳部分102’。外壳部分101’与内壳部分102’可以是形成一体的，或者是分离设置两个独立的壳件。内壳部分102’通常用于包围住电机100’的定子和转子。图中所示的现有技术中的外壳部分在轴向延伸的周壁上是封闭的。通常在内壳部分102’与外壳部分101’之间形成主要沿电机的轴向延伸的内腔40，也有例如壳体仅包含外壳部分而没有内壳部分的电机，其中在壳体与电机的定子或者转子也可直接形成有内腔。具体而言，空腔40可以包括在外壳部分101’的四个角处形成的主要沿着电机101’的轴向x延伸的风道41、42、43、44。这些风道具有近似三角形的横截面。用于散热的风扇30通常布置在电机101’的一个轴向的端部处。风道41、42、43、44从电机的位于电机端盖处的第一端110延伸到位于电机的输出端的第二端120(电机的电机轴70从该输出端伸出)。

电机的热主要由电机本体，即电机的定子与转子产生。尤其在定子布置在转子的径向外侧的电机中，定子的线圈会产生大量的热，这些大量的热又被进一步传递到内壳部分102’上。因此，为了实现电机的散热，通常需要考虑如何将热量从电机本体，尤其从内壳部分102’带走。在图1所示的散热方式中，风扇30带动空气沿着风道41、42、43、44沿轴向x输送，在此过程中带走内壳部分102’的部分热量，然后在输出端120处的风道出口45、46、47、48离开电机进入到外环境，由此实现对电机的冷却。

现结合图2和图3以示意图描述了依据本发明的一种实施方式的电机100。其中图3是图2中沿剖切线I-I的剖视图。电机100也具有沿轴向x延伸的近似桶状的电机壳体10。在壳体10中容纳有电机本体，即电机的定子11、转子12和电机轴70等核心部件，其中电机轴70通过轴承71、72转动地支承在电机中。该壳体10也类似地具有横截面为近似矩形的外壳部分101和横截面为圆形的内壳部分102。其中外壳部分102的横截面形状也可以是圆形的或者其他本领域技术人员选用的形状，而且其与内壳部分101可以是形成一体的，或者是相互分离的方式构造的。

为了实现更好的散热，依据本发明，首先将壳体10中的各个风道41、42、43、44在轴向的各个风道出口45、46、47、48处被轴向封闭。如图2和图3所示，在风道41、42、43、44的第二端120处设有一个盖件50。盖件在风道41、42、43、44的第二端部120处将这些风道封闭。在盖件50上设有通孔51，电机轴70通过该通孔伸出用于动力传输。此外，依据本发明，在壳体10的沿轴向x延伸的外壳部分101的周壁18上设有至少一个开口结构60， 这些开口结构60与壳体10的空腔40或者说风道41、42、43、44流体连通。由于风扇30驱动空气沿着风道41、42、43、44从第一端110朝第二端120流动，当第二端120被封闭时，在风道41、42、43、44内部形成较大的背压。在此背压的作用下，空气从设在外壳部分101的周壁18上的各个开口结构60以较高的速度流出。由此用于冷却的空气形成围绕在整个电机本体的几乎所有外表面上的气流，进一步增强散热。

图2所示出的开口结构60为依据本发明的一种实施方式，其为在壳体10的外壳部分101上延伸的狭长的开口。由于狭长的开口带来的空气放大效应，从开口喷出的高速气体带动壳体10外部的周围空气流动形成高压、高速的气流，散热效率也因此得到了提高。尤其是，在图2所示的实施方式中，这种狭长形开口还沿着轴向x延伸，由此空气在放大效应的作用下沿着壳体10的周向高速流出。特别是在此实施方式中，由于空腔40包括风道41、42、43、44，因此为这四个风道分别配置一个沿轴向延伸的开口结构60。虽然没有示出，但是可以想到的是在具有其他构造的电机壳体中，例如当外壳部分的横截面是圆形的情况下，其在外壳部分与内壳部分之间可以布置六个、八个或其他数量的风道，也分别为每个风道设置一个依据本发明的流体连通的开口结构。参加图10示意性地示出了电机100在设有依据本发明的设计后冷却风的流动方向。如图可以见，与现有技术中冷却空气顺着轴向从风道开口45、46、47、48流出形式明显不同的是，大量的气体从壳体10的开口结构60中喷出，形成围绕在整个电机本体的几乎所有外表面上的气流，由此进一步地增强了散热效果。

此外，根据电机的壳体的具体构造和壳体内风道的设计，还可以在本发明的教导下将壳体10的周壁18上的开口结构60设计为各种不同的形式。

例如，图4和图5分别示意性地示出了依据本发明的开口结构60的一种实施方式。其中如图4所示，与每个风道41、42、43、44分别流体连通的开口结构60可以是在壳体10的周壁18上的沿着电机100的轴向x延伸的多个狭长的开口段。例如，与风道41流体连通的开口结构被构造为四个沿轴向x均匀排列的狭长开口段611、612、613、614；与风道42流体连通的开口结构被构造为四个沿轴向x均匀排列的狭长开口段621、622、623、624。当然，还可以设置长度更短数量更多的开口段。应该注意到，为了实现在电机的外周更好的空气动力学，可以将各个开口结构60分别布置在各个风道的相同方向的一边处，例如图4中的风道41的风道侧411以及风道42的风道侧421。

图5则示出了开口结构60的另一种实施方式，其可以是多个与轴向x有夹角，特别是锐角的开口段。例如在图6则示例性地示出了与风道41连通的开口结构61被设计为四条与轴向x成锐角排列的四个开口段611’、612’、613’、614’。在此设计下，气流的出口流动方向为 贴着壳体10的周壁沿垂直于开口段611’、612’、613’、614’的方向流出。当然，开口段的数量和具体的夹角可以根据实际情况进行选择。而且开口段还可以带有一定的曲线设计。这样设计有利于在增强散热效果的同时将散热气流引导到远离风扇30的一侧。虽然没有具体示出，但是开口结构60还可以在本发明的教导下实现更多的布置方式。

为了进一步优化从开口结构60的空气动力学，还可以对开口结构60的开口部进行优化设计。以风道41流体连通的开口结构60为例，图6示例性地示出了开口结构60沿垂直于轴向x的方向剖开的剖视图。风道41的横截面大致为三角形，其中在图中的左侧角处形成狭窄的开口结构61的开口部65。开口部65由壳体10的周壁18的一个第一周壁段67以及与所述第一周壁段67相互间隔延伸的壳体10的一个第二周壁段68之间相互重叠的部分之间的缝隙69形成。第二周壁段68在此从一个连接外壳部分101与内壳部分102的连接部66上伸出。缝隙69的距离a根据电机的尺寸，优选地可以在0.2mm与10mm之间。这种构造能够引导气流沿图中箭头所示的方向(即图中的逆时针方向)流出。更为有利的是缝隙69朝电机100的外部(朝外环境)是逐渐收窄的，即在开口部65形成喷管结构。根据空气动力学可知，这种喷管结构能够加速空气的流出速度，由此更为有利于散热。与此类似地，将其他的风道的开口结构60的开口部65也设计为引导气流朝逆时针方向流动，或者说将所有的喷管结构都朝向逆时针方向。由此参考图10所示，从每个开口结构流出的气流都顺着一个方向流动，带动电机周围的空气形成环流，这样更有利于散热。当然可以想到的是，也可以将开口部65设在这个风道41的另一个角处，并同样地设计其他三个风道的开口部，使得气流绕顺时针方向流动。

图7至图9示意性地示出了出口部65的多种实施方式。其中，在如图7所示的实施方式中的第二周壁段68进一步缩短，并与与伸长的第一周壁段67形成开口部65。

在依据图8的实施方式中，第二周壁段68’在图7所示的实施方式的基础上则朝向电机轴的径向内侧方向卷曲，以减少气流再出口部65处的阻力，并且形成从宽的通路到窄的出口的喷管结构提升空气的流出速度。更为优选的是，在风道中还设有多条平行设置的散热筋位411。

在依据图9的实施方式中，第一周壁段67’在图8所示的实施方式的基础上朝向电机轴的径向内侧方向卷曲，以减少气流再出口部65处的阻力。

除了图6至图9所示的各种设计方案，还可以进一步包括其他有利的喷嘴结构。

图10示出了沿平行于电机的轴向x方向观察到的气流的示意图。可见，通过有利地将分布于电机壳体10的周壁18上的开口结构的开口部设计为朝向同一旋转方向的喷嘴部，使得电机周围的气流能够朝向逆时针或者顺时针方向运动，由此进一步地优化了利用了空气放大 作用，优化电机的散热。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。