热传递阵列以及用其制造的电机的制作方法

1.本公开总体上涉及电机，更具体地，涉及风扇冷却式电机中的散热。


背景技术：

2.比如电动机和发电机的电机被广泛地用于工业应用中来驱动机械。在电机运行期间，电流经由电阻加热和感应加热产生热量。另外，电机内的摩擦可能产生热量。电机运行期间产生的热量降低电机的性能和寿命。
3.电机通常包含安装至其外表面的结构。这些结构传统上阻挡用来散发电机所生成的热量的气流，从而产生高湍流区域，降低气流压力并且增加噪音。
4.本文中所描述的电机提供优异的热传递特征和性能。


技术实现要素：

5.本公开提供一种电机。在第一示例性实施例中，电机包含限定纵向轴线(106)的壳体(102)。第一多个翅片(110)与所述壳体的外表面(102a)联接，其中所述第一多个翅片平行于所述纵向轴线定位。第二多个翅片(112)与所述壳体的外表面联接，所述第二多个翅片轴向地邻近于所述第一多个翅片，其中所述第二多个翅片横向于所述纵向轴线定位。第三多个翅片(114)与所述壳体的外表面联接，所述第三多个翅片在所述第二多个翅片旁边，其中所述第三多个翅片横向于所述纵向轴线定位。第四多个翅片(116)与所述壳体的外表面联接，所述第四多个翅片轴向地邻近于所述第三多个翅片并且在所述第一多个翅片旁边，其中所述第四多个翅片横向于所述纵向轴线定位。第五多个翅片(118)与所述壳体的所述外表面联接，所述第五多个翅片在所述第四多个翅片旁边并且与所述第一多个翅片相对，其中所述第五多个翅片横向于所述纵向轴线定位。第六多个翅片(120)与所述壳体的外表面联接，所述第六多个翅片轴向地邻近于所述第五多个翅片并且在所述第三多个翅片旁边，其中所述第六多个翅片平行于所述纵向轴线定位。所述电机进一步包含位于第一和第二多个翅片上方的第一风扇组件(130)，以及位于第五和第六多个翅片上方的第二风扇组件(130)。
6.在第二示例性实施例中，一种电机包含具有大致圆柱形几何形状的壳体(102)，其中所述壳体限定纵向轴线(106)。第一多个翅片(110)与所述壳体的径向外表面(102a)联接，其中所述第一多个翅片平行于所述纵向轴线定位。第二多个翅片(113)与所述壳体的径向外表面联接，所述第二多个翅片横向于所述纵向轴线定位，其中所述第二多个翅片的至少一部分轴向地邻近于所述第一多个翅片。第三多个翅片(117)与所述壳体的径向外表面联接，其中所述第三多个翅片的至少一部分轴向地邻近于所述第二多个翅片并且周向地邻近于所述第一多个翅片，其中所述第三多个翅片横向于所述纵向轴线定位。第四多个翅片(120)与所述壳体的径向外表面联接，其中所述第四多个翅片的至少一部分轴向地邻近于所述第三多个翅片并且周向地邻近于所述第二多个翅片，其中所述第四多个翅片平行于所述纵向轴线定位。所述电机进一步包含位于所述第一多个翅片和第二多个翅片的至少一部
分上方的第一风扇组件(130)，以及位于所述第三多个翅片和第四多个翅片的至少一部分上方的第二风扇组件(130)。
附图说明
7.附图被作为说明书的一部分并入本文中。本文中所描述的附图示例说明当前公开的主题的实施例，并且示例说明本公开的所选择的原理和教导。然而，附图没有示例说明当前公开的主题的所有可能的实施方式，并且不旨在以任何方式限制本公开的范围。
8.图1为根据本公开的一个实施例的电机的立体图。
9.图2为根据图1中所示的实施例的电机的立体图。
10.图3为沿着图2的线3-3截取的剖视图。
11.图4为根据图1中所示的实施例的电机的一部分的侧视图。
12.图5为根据图1中所示的实施例的电机的一部分的顶视图。
13.图6为根据图1中所示的实施例的电机的一部分的顶视图。
14.图7为根据图1中所示的实施例的电机的一部分的侧视图。
15.图8为根据图1中所示的实施例的电机的一部分的立体图。
16.图9为根据本公开的一个实施例的电机的一部分的立体图。
具体实施方式
17.应当理解的是，本发明可以采用各种替代的取向和步骤顺序，除非相反地明确地说明。还应当理解的是，附图中所示例说明的并且在以下说明书中所描述的特定的组件和系统仅仅为本文中所定义的发明概念的示例性实施例。因此，与所公开的实施例相关的具体的尺寸、方向或其它物理特性不应当被认为是限制性的，除非另外明确地说明。此外，在本技术的该部分内，本文中所描述的各种实施例中的类似的元件通常可以被用类似的附图标记来指代，但是它们可能未必这样。当在下面的说明书中使用时，比如“水平的”、“竖直的”、“左边的”、“右边的”、“向上的”和“向下的”的取向术语，以及它们的形容词和状语派生词(例如，“水平地”、“向右”、“向上”等等。)仅仅在特定的附图面向读者时指代所示例说明的结构的取向。类似地，术语“向内”和“向外”通常根据情况指代表面的相对于它的伸长轴线或旋转轴线的取向。
18.如图1中所示，在一个实施例中，电机100包括全封闭风扇冷却式(“tefc”)电动机/发电机。电机100包含围绕定子103设置的壳体102(参见图3)。在一个实施例中，壳体102可以径向地邻近于定子103，以使得壳体102和定子103直接接触。在另一个实施例中，导热材料可以位于壳体102与定子103之间。在一个实施例中，定子103包括叠置式芯。
19.壳体102限定大致圆柱形几何形状和纵向轴线106。壳体102还限定以纵向轴线106为中心点的外圆周。如图1-3中所示，在一个实施例中，壳体102提供密封的内部，以防止空气、水和碎屑在壳体102内循环。安装脚108与壳体102联接。在一个实施例中，电机100包含四个安装脚108。安装脚108经由腿104与壳体102联接。安装脚108和相关联的腿104一起形成支架。
20.如图1-7中所示，电机100包含与壳体102的径向外表面102a联接的第一组翅片110。术语“翅片”在本文中可以与术语“延伸表面”互换使用。第一组翅片110大致平行于电
机100的纵向轴线106定向。换句话说，第一组翅片110在壳体径向外表面102a上轴向地延伸并且从其径向向外突出。在一个实施例中，第一组翅片110被焊接至壳体102。第一组翅片110包括第一高度。
21.现在参考图5，第二组翅片112与电机的壳体102的径向外表面102a联接。第二组翅片112轴向地邻近于第一组翅片110。第二组翅片112横向于和/或大致垂直于第一组翅片110的取向定向，以使得第二组翅片112设置于大致垂直于纵向轴线106的一系列平面中。在一个实施例中，第二组翅片112包括的高度大致上等于第一组翅片110的高度。
22.第三组翅片114与电机壳体102的径向外表面102a联接。第三组翅片114周向地邻近于第二组翅片112。第三组翅片114大致平行于第二组翅片112定向，以使得它们大致垂直于电机纵向轴线106设置。在一个实施例中，第三组翅片114中的翅片可以分别与第二组翅片112中的翅片对准。在另一个实施例中，第三组翅片114中的翅片可以被布置成轴向地偏离第二组翅片112中的翅片。第三组翅片114可以包括大于第一组翅片110的高度的高度。
23.如图2和5-6中所示，在一个实施例中，第二组翅片112和第三组翅片114可以由第一组横向翅片113形成。第一组横向翅片113中的每个翅片限定具有第一高度的第一部分113a和具有第二高度的第二部分113b。每个横向翅片113的第二高度大于其第一高度，其中第一组横向翅片113的第一高度大致上等于第一组翅片110的高度。第一部分113a为每个横向翅片113的长度的至少一部分限定弓形径向外边缘。第二部分113b为每个横向翅片113的长度的至少一部分限定直的径向外边缘。在一个实施例中，如图8中所示，第一组横向翅片113中的一个或多个翅片包含限定弓形径向外边缘的第二部分113b。
24.第一组横向翅片113中的每个翅片的第一部分113a可以限定比第二部分113b的长度短的长度。另外，第一组横向翅片113中的每个翅片可以限定第三部分113c，所述第三部分邻近于第二部分113b并且与第一部分113a相对。第三部分113c具有的高度可以等于第一部分113a的高度。进一步，第三部分113c可以限定比第一部分113a短的长度。在一个实施例中，第一组横向翅片113中的包含第三部分113c的翅片的数量小于第一组横向翅片113中的翅片的总数。例如，第一组横向翅片113可以包括六个翅片，并且在第一组横向翅片113的轴向外端处的三个相邻的翅片可以包含第三部分113c。
25.现在参考图4-6，第四组翅片116也与壳体径向外表面102a联接。第四组翅片116周向地邻近于第一组翅片110并且轴向地邻近于第三组翅片114。第四组翅片116大致平行于第三组翅片114定向，以使得它大致垂直于电机纵向轴线106设置。第四组翅片116包括的高度大于第一组翅片110的高度并且大致上等于第三组翅片114的高度。
26.第五组翅片118与壳体径向外表面102a联接，周向地邻近于第四组翅片116并且与第一组翅片110相对。第五组翅片118大致平行于第三和第四组翅片114、116定向，以使得它们大致垂直于电机纵向轴线106设置。在一个实施例中，第五组翅片118中的翅片可以分别与第四组翅片116中的翅片对准。在另一个实施例中，第五组翅片118中的翅片可以被布置成轴向地偏离第四组翅片116中的翅片。
27.如图2中所示，在一个实施例中，第四组翅片116和第五组翅片118可以由第二组横向翅片117形成。第二组横向翅片117中的每个翅片限定具有第一高度的第一部分117a和具有第二高度的第二部分117b。每个横向翅片第二部分117b的第二高度大于其第一高度，其中第二组横向翅片117的第一高度大致上等于第一组翅片110的高度，并且第二高度大致上
等于第一组横向翅片第二部分113b的高度。第一部分117a为每个翅片的长度的至少一部分限定弓形径向外边缘，并且第二部分117b为每个翅片的长度的至少一部分限定直的径向外边缘。第一部分117a可以限定比第二部分117b的长度短的长度。另外，第二组横向翅片117中的每个翅片可以限定第三部分117c，所述第三部分117c邻近于第二部分117b并且与第一部分117a相对。第三部分117c具有的高度可以等于第一部分117a的高度。进一步，第三部分117c可以限定比第一部分117a短的长度。在一个实施例中，第二组横向翅片117中的包含第三部分117c的翅片的数量小于翅片的总数。例如，第二组横向翅片117可以包括六个翅片，并且在第二组横向翅片117的轴向外端处的三个相邻的翅片包含第三部分117c。
28.如图5中所示，在一个实施例中，延伸翅片124与电机壳体102的径向外表面102a联接。延伸翅片124轴向地位于第一组横向翅片113(和/或第三组翅片114)与第二组横向翅片117(和/或第四组翅片116)之间。延伸翅片124限定与第一组横向翅片113的第一部分113a相一致的第一部分124a、与第一和第二组横向翅片113、117的第二部分113b、117b相一致的第二部分124b、以及与第二组横向翅片117的第一部分117a相一致的第三部分124c。第一部分124a包括的高度大致上等于第一部分113a的高度，第二部分124b包括的高度大致上等于第二部分113b、117b的高度，并且第三部分124c包括的高度大致上等于第一部分117a的高度。
29.现在参考图2、5和8，第六组翅片120可以与电机壳体102的径向外表面102a联接。第六组翅片120大致平行于电机100的纵向轴线106和第一组翅片110定向。另外，第六组翅片120轴向地邻近于第五组翅片118和/或第二组横向翅片的第一部分117a。进一步，第六组翅片120周向地邻近于第三组翅片114和/或第一组横向翅片的第二部分113b。第六组翅片120在壳体径向外表面102a上轴向地延伸并且从其径向向外突出。第六组翅片120包括的高度大致上等于第一组翅片110的高度。
30.在一个实施例中，第七组翅片122可以围绕壳体径向外表面102a定位。第七组翅片122大致平行于电机纵向轴线106定向。进一步，第七组翅片122包括的高度大致上等于第一组翅片110的高度。第七组翅片122的特征至少部分地在于它们的长度，所述长度大约为第一组和第六组翅片110、120的长度的两倍。翅片110、112、113、114、116、117、118、120、122从壳体径向外表面102a径向向外突出。翅片110、112、113、114、116、117、118、120、122增加电机壳体102的表面面积以及其热传递速率。另外，在一个实施例中，翅片110、112、113、114、116、117、118、120、122被焊接至壳体102。
31.如图1和8中所示，在一个实施例中，多个风扇组件130可以与电机100联接。风扇组件130可以被用来增加翅片110、112、113、114、116、117、118、120、122、124上方的流体流量，并且由此增加电机100的对流热传递。在一个实施例中，风扇组件130可以围绕壳体径向外表面102a安装。风扇组件130包括至少部分地位于壳体136内的两个径向地安装的轴流式风扇。风扇定位在风扇组件130的壳体136内，风扇组件与电机壳体纵向轴线106平行对准地布置。如图1中所示，风扇组件壳体136包含有助于流体流动通过其中的孔。
32.如图8中所示，第一风扇组件130的第一风扇130a安装于第一组翅片110上方，以使得第一风扇130a从其径向向外设置。第一风扇组件130的第二风扇130b安装于第一组横向翅片113的第一部分113a上方，以使得第二风扇130b从其径向向外设置。第二风扇组件130的第三风扇130c安装于第二组横向翅片117的第一部分117a上方，并且第二风扇组件130的
第四风扇130d安装于第六组翅片120上方。
33.如图1、6和7中所示，接线盒140和辅助接线盒142分别在第一组横向翅片113的第二部分113b和第二组横向翅片117的第二部分117b的径向外部与电机壳体102联接。现在参考图2-5和7，第一组安装板146a可以与第一组横向翅片113的第二部分113b的一个或多个翅片的径向外边缘连接，用于将接线盒140与电机100联接。类似地，第二组安装板146b可以与第二组横向翅片117的第二部分117b的一个或多个翅片的径向外边缘连接，用于将辅助接线盒142与电机100联接。第一和第二安装板146a、146b可以经由比如但不限于焊接的方法与翅片113b、117b连接。另外，第二安装板146b可以包括比第一安装板146a更长的长度。在一个实施例中，电机100包含两个第一安装板146a和两个第二安装板146b。
34.进一步，电机100可以包含用来将第一和第二风扇组件130a、130b、130c、130d与电机壳体102连接的第三组安装板148。第三组安装板148与第一和第二组横向翅片113、117中的一个或多个翅片的径向外边缘连接。安装板148a可以与第二组横向翅片117的一个或多个第一部分117a连接，安装板148b可以与第一组横向翅片113的一个或多个第三部分113c连接，安装板148c可以与第二组横向翅片117的一个或多个第三部分117c连接，并且安装板148d可以与第一组横向翅片113的一个或多个第一部分113a连接。
35.另外，电引线和/或连接开口150可以轴向地邻近于第一组横向翅片113穿过电机壳体102定位。结合安装板146a，引线开口150可以将接线盒140与电机壳体102连接和/或在其上支撑接线盒140。
36.在一个实施例中，如图8中所示，包括风扇130a、130b的第一风扇组件130包含轴向地位于第一和第二风扇130a、130b之间的第一气流分离板132，以防止和/或限制由此产生的气流之间的干扰。第一气流分离板132至少部分地定向于垂直于电机壳体纵向轴线106的平面中。包括风扇130c、130d的第二风扇组件130包含轴向地位于第三和第四风扇130c、130d之间的第二气流分离板134，以防止和/或限制由此产生的气流之间的干扰。第二气流分离板134也至少部分地定向于垂直于电机壳体纵向轴线106的平面中。
37.风扇130a、130b、130c、130d径向向内吸入空气，并且分别在第一组翅片110、第一组横向翅片113、第二组横向翅片117和第六组翅片120上方和之间产生、分配和/或吹送空气。通过第二风扇130b吸入的空气在第一组横向翅片113的第一部分113a上方和之间流动。气流在第一组横向翅片113的翅片第一部分113a之间朝第二部分113b行进。通过第三风扇130c吸入的空气分别在第二组翅片112和第五组翅片118上方和之间流动。气流在第二组横向翅片117的第一部分117a之间行进。气流在第二组横向翅片117的翅片第一部分117a之间朝第二部分117b流动。
38.接线盒140和辅助接线盒142、和/或安装板146a、146b在第一和第二组横向翅片113、117上方的径向位置用来增加气流被保持于翅片113、117之间的持续时间。如图9中所示，在一个实施例中，安装板146a、146b被形成为位于翅片113、117上的两个板。在该实施例中，安装板146a、146b大体上覆盖翅片113、117，并且形成至少部分地由安装板146a、146b和翅片113、117限定的多个均匀气流通道。将气流保持于翅片113、117内有助于在气流被传送到翅片113、117外部之前增加翅片113、117与气流之间的热传递。
39.如图1中所示，附加的风扇组件130在第七组翅片122上方围绕壳体径向外表面102a安装。这些附加的风扇组件130可以经由安装螺柱160与电机壳体102连接。
40.本文中所描述的实施例的一个或多个特征可以组合以创建未示出的额外的实施例。虽然上面已经详细地描述了各种实施例，但是应当理解的是，它们是被作为示例而非限制呈现的。对于相关领域的技术人员而言显而易见的是，在不脱离所公开的主题的范围、精神或本质特征的情况下，所公开的主题可以以其它特定形式、变化和修改来体现。因此，上述实施例在所有方面都被认为是示例说明性的，而不是限制性的。本发明的范围由所附权利要求指示，并且在其等同物的含义和范围内的所有改变都包含于其中。