一种气水双冷的洗车机用电机的制作方法

1.本发明属于电动机领域，更具体地说，涉及一种气水双冷的洗车机用电机。


背景技术：

2.电动机是通过将电能转化为机械能的设备，但电能和机械能的转化率并不是百分之百，损耗的电能通过热能的形式向外辐射，所以电动机需要冷却，冷却一般采用气冷或空冷。
3.现有专利号为cn202010945415.1的一种分区式永磁电机水冷结构，其在转子外侧包覆冷却水管，以提高转子的冷却速度；但由于转子和定子之间的气隙是有设计要求的，上述设置方式无疑增大了气隙，容易导致电动机产生故障。
4.一般小型异步电动机的气隙约为0.25～1.5mm之间，中型异步电动机的气隙约为0.75～2mm之间；气隙是为了保证转子在定子腔内能自由转动，气隙的大小对异步电动机的性能、运行可靠性影响较大；为了减少励磁电流和功率因数，应尽量减小气隙；但气隙过小又会走向反面，使气隙谐波滋场增大，电动机杂散损耗和噪声增加，使最大转矩和启动转矩都减小；同时气隙太小还容易使运行巾的转子与定子碰擦，发生“扫膛”现象，给启动带来困难，从而降低了运行的可靠性；另外，也给装配带来了困难；除此之外，电机定子和转子之间间隙过大的后果：间隙过大，将使磁阻增大，使励磁损耗增大，励磁电流随之增大电动机的功率因数也会下降，使电动机的性能变坏；由于一般电机的气隙的量级比较小，所以需要将冷却管路尽可能避开气隙；另外，定子作为电动机中磁场的发生件，也需要冷却，以避免热量对磁场强度产生干扰。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题在于提供一种气水双冷的洗车机用电机，它可以实现对定子和转子均进行冷却，且气隙不易因转轴发热而缩小。
6.本发明的一种气水双冷的洗车机用电机，包括竖直设置的机壳、位于机壳内的转轴、套设于转轴外的转子、绕设于转子外其位于机壳内的定子，机壳开设有与内部腔室连通的入口和出口；所述电机还包括吸气扇，与转轴同轴地固定连接并位于机壳外侧以将含水空气从入口处吸入机壳内；气冷单元，固定地设置于机壳内壁上，且环设于定子外侧并与定子外壁抵接，气冷单元的进气口与所述入口间接地连通；以及水冷单元，固定地设置于转轴和转子之间，且与转子内壁抵接，水冷单元的进水口与所述入口间接地连通，含水空气中的水分在所述进水口处被分离以仅进入进水口内，水冷单元的出水口是常闭的且具有开启阈值，所述出水口受到水冷单元内的冷却用的水的水压。
7.作为本发明的进一步改进，水冷单元包括从上至下分布的分离模块、集水模块、出
水模块；分离模块为水冷单元的进水处；分离模块包括由弹性材料制成的呈碗状的弹膜，在所述电机启动时，弹膜的内侧面受含水空气的冲击以向下形变后形成用于攒水的凹槽；所述凹槽与集水模块连通，凹槽内水位线高于凹槽上端时，凹槽内水进入集水模块内；出水模块为水冷单元的出水处。
8.作为本发明的进一步改进，出水模块包括内环和外环；外环和内环均是由同种弹性的膜制成的；外环的内壁向下弯曲，内环的内壁向下弯曲，外环的内壁和内环的外壁贴合抵接，外环的内壁和内环的外壁的接触结构形成了单向通道；所述单向通道的流通方向是从上至下；所述单向通道的开启阈值对应的水量为集水模块中的水位线高于转子所在高度。
9.作为本发明的进一步改进，集水模块包括内管和外管；内管由具有沿径向方向形变能力的弹性材料制成，内管与转轴外侧壁固定连接；外管由刚性材料制成，外管与转子内侧壁固定连接；内管和外管之间的间隙为储存冷却用水的水腔；水腔内的水由凹槽攒水并形变后提供。
10.作为本发明的进一步改进，所述水腔内固定设有形变通环以支撑外管和内管保持间隙；形变通环至少由具备沿径向方向形变能力的弹性材料制成以对转轴发热后膨胀进行补偿；形变通环形变后内径减小外径不变；形变通环的形变与转轴膨胀形变同步进行。
11.作为本发明的进一步改进，所述形变通环包括环体和记忆金属片；环体由弹性或柔性材料制成，环体开设有贯通上下侧的通水孔；通水孔在形变状态下或自由状态下均保持开启；记忆金属片数量多片，并均匀地嵌设于环体内部；记忆金属片在自由状态下呈笔直状，在处于超过或等于形变温度阈值的温度环境下呈弯曲状。
12.作为本发明的进一步改进，气冷单元包括从上至下分布的收气模块、集气模块、出气模块；收气模块为气冷单元的进气处，进气口位于水冷单元上侧以获取经过脱水的空气；集气模块包括至少一根呈螺旋状设置的气管，所述呈螺旋状设置的气管环绕抵接于定子外侧并固定连接在机壳内壁和定子外壁之间；出气模块处气冷单元的出气处。
13.作为本发明的进一步改进，收气模块包括至少一根呈螺旋状设置且具有拔模角度的气管；所述呈螺旋状设置且具有拔模角度的气管绕设于水冷单元的进水处外侧，以承接水冷单元的进水处的部件。
14.作为本发明的进一步改进，出气模块包括至少一根出气方向朝向水冷单元出水口的气。
15.作为本发明的进一步改进，机壳包括从上至下分布的上端盖、壳身、下端盖；上端盖和壳身、壳身和下端盖之间均可拆连接；气冷单元固定设置与壳身内。
16.相比于现有技术，本发明的有益效果在于：本发明通过设置气冷单元和水冷单元，分别对定子和转子进行冷却降温，冷却用的水和冷却用的空气在工作时分离，避免通电的定子接触到水而导致损坏的风险，同时还有效避免了定子或转子受热后膨胀减小气隙的问题发生；本发明水冷单元的分离模块包括呈由弹性材料制成的呈碗状的弹膜，在电机启动时，吸气扇将含水空气吸入并冲击至该弹膜上，弹膜受压形变构成凹槽，由于水的自重及与弹膜接触后的粘力，使得水会积攒在凹槽内，而空气受气压影响向上进入气冷单元的管道中，提高了气-水分离的有效程度；
本发明水冷单元的集水模块中的水是由凹槽提供的，当凹槽中的水量逐渐增多，直至溢出凹槽进入集水模块中，而出水模块的开启是具有压力阈值的，当集水模块中的水量逐渐增多后会使水压达到压力阈值从而打开出水模块，因此只要吸气扇此时一直吸入含水空气，即可实现集水模块中的水不断地更换，且集水模块上侧进水下侧出水，中间用来热交换，使得冷却用的水可以吸收足量的热量后再排出，热交换效率高；在电机停机后，吸气扇停止工作，弹膜失去了吸气扇对其的气压冲击而恢复原状，凹槽中的水全部进入集水模块，集水模块中水量超标，下侧超量的水排出，直至集水模块中保留部分冷却用水，确保下次启动后可直接、快速进行水冷；本发明气冷单元的收气模块包括至少一根呈螺旋状设置且具有拔模角度的气管，这些气管构成了碗装的结构以使水冷单元的集水模块可以受到承托，同时气管内还有气体流动，预先与凹槽内的水进行冷却，提高其水冷时的热交换能力；本发明气冷单元的集气模块包括至少一根呈螺旋状设置的气管，这些气管可以对定子进行更加全面的热交换，提高对定子的冷却效果；本发明气冷单元的出气模块包括至少一根出气方向朝向水冷单元的出水模块的气管，这些气管排出的气体的冲击力可以辅助出水模块保持常闭，提高了出水模块开启阈值，使得电机在工作时，集水模块内可以保留更多的水，提高水冷效率，在电机停机后，气管不再排气，释放出水模块的开启阈值，不会影响水冷单元的出水；本发明水冷单元的集水模块在电机停机后，水腔内的水位线高于转子的高度，使得在停机后仍然具有一定的热交换能力；本发明水冷单元的集水模块的水腔内设有形变通环，当转轴长时间工作发热后，该热量会被形变通环内的记忆金属片感应，记忆金属片从笔直状态变为弯曲状态，从而缩小了形变通环的径向厚度，由于转轴发热后会具有一定的膨胀量，而形变通环的径向厚度的缩小，补偿了这一膨胀量，有效保证使得定子和转子之间的气隙不易被转轴发热而影响。
附图说明
17.图1为本发明的具体实施例一的平面剖视结构示意图；图2为本发明的具体实施例一的电机工作时分离模块处的平面结构示意图；图3为本发明的具体实施例一的电机工作时出水模块处的平面结构示意图；图4为本发明的具体实施例一的电机停机时分离模块处的平面结构示意图；图5为本发明的具体实施例一的电机停机时出水模块处的平面结构示意图；图6为本发明的具体实施例一的电机停机后集水模块处的平面结构示意图；图7为本发明的具体实施例一的出水模块处的立体结构示意图；图8为本发明的具体实施例一的出水模块处的立体剖视结构示意图；图9为本发明的具体实施例二的气冷单元和水冷单元的立体结构示意图；图10为本发明的具体实施例三的形变通环的立体剖视结构示意图。
18.图中标号说明：机壳1、上端盖11、壳身12、下端盖13、吸气扇2、定子3、转子4、气冷单元5、收气模块51、集气模块52、出气模块53、水冷单元6、分离模块61、集水模块62、出水模块63、形变通环7、环体71、记忆金属片72、通水孔73。
具体实施方式
19.具体实施例一：请参阅图1-8的一种气水双冷的洗车机用电机，包括竖直设置的机壳1、位于机壳内的转轴、套设于转轴外的转子4、绕设于转子4外其位于机壳1内的定子3、吸气扇2、气冷单元5、水冷单元6。
20.机壳1包括从上至下分布的上端盖11、壳身12、下端盖13；上端盖11和壳身12、壳身12和下端盖13之间均可拆连接；气冷单元5固定设置与壳身12内；上端盖11开设有与内部腔室连通的入口；下端盖开设有与内部腔室连通的出口；转轴贯穿机壳1上下两端。
21.吸气扇2与位于上端盖11上侧的转轴部分同轴地固定连接，吸气扇2的排气范围覆盖位于上端盖11的入口，以使含水空气从入口处吸入机壳1内。
22.气冷单元5包括从上至下分布的收气模块51、集气模块52、出气模块53；收气模块51、集气模块52、出气模块53依序连通；本实施例中，收气模块51为两根对称设置的收气管，收气管位于上侧的管口为气冷单元5的进气口，进气口处的管路设置方向与含水空气被排入机壳1内腔的方向不相向，使得含水空气无法在充入机壳1内腔后直接进入气冷单元5；这里需要说明含水空气的来源；由于本电机作用于如洗车机上，因此电机的工作环境中包含了大量的水分，当吸气扇2将工作环境中的空气收集后，自然同时也收集了不少在空气中的水雾，此为含水空气；在本实施例中，集气模块52为两根对称设置的、呈螺旋状设置的集气管，集气管分别与对应的收气管连通，两根集气管均环绕在定子3外侧，并与定子3外侧抵接以对定子3降温；集气管之间设有一定的间隙以供电线连接定子；集气管均固定连接在壳体12内壁和定子3外壁之间；在本实施例中，出气模块53为两根对称设置的的出气管；出气管均与对应的集气管连通；两根出气管均与开设于下端盖13处的出口间接地连通。
23.水冷单元6包括从上至下分布的分离模块61、集水模块62、出水模块63；分离模块61、集水模块62、出水模块63依序连通；本实施例中，分离模块61包括一张由弹性材料制成的呈碗状的弹膜，弹膜上沿位于气冷单元的收气管的进气口下端；弹膜的上沿固定设置有由刚性材料制成的固定圈；另外，弹膜外侧还设有若干根固定连接在固定圈与集水模块62之间的固定肋以维持弹膜保持碗形；弹膜的内侧面与含水空气的充入方向相对应，以使含水空气充入机壳1内腔后，首先冲击在弹膜的内侧，弹膜在自由状态下具有保持平直的趋势，当电机启动后，含水空气的冲击力大于弹膜的初始弹性力，使得弹膜受冲击处向下凹陷，形成用于攒水的凹槽；凹槽在接触到含水空气后，由于水的自重以及水和弹膜之间的粘力，导致空气中的水分会留在凹槽内积聚，而空气会向上浮起，部分或全部地进入收气管中，进入收气管中的空气已经脱离了大部分或全部的水分，有效保证水汽分离；本实施例中，集水模块62为一根集水管，集水管分为内管和外管；内管由具有沿径向方向形变能力的弹性材料制成，内管与转轴外侧壁固定连接；外管由刚性材料制成，外管与转子4内侧壁固定连接；内管和外管之间的间隙为储存冷却用水的水腔；水腔的上端低于所述凹槽的下端面，所以凹槽中的水必须积聚到一定的水量，才能从凹槽上端溢出并进入水腔内；内管和外管之间固定连接有连接环，连接环上开设有供水流通的通孔，连接环的存在使得内管和外管可以连接在一起并同步转动；需要说明的是，分离模块61中的固定肋下
端与外管连接，以支撑弹膜位置碗形；本实施例中，出水模块63固定连接在集水管的下端，出水模块63为一出水管，出水管分为内环和外环；外环和内环均是由同种弹性的膜制成的；外环的内壁向下弯曲，内环的内壁向下弯曲，外环的内壁和内环的外壁贴合抵接，外环的内壁和内环的外壁的接触结构形成了单向通道；此单向通道类似于鸭嘴阀，所述单向通道的流通方向是从上至下；所述单向通道是常闭的；当水腔内有水时，单向通道始终受到水腔内水的水压，只有水腔内水量达到某一阈值时，单向通道开启，而当单向通道恰好开启时，水腔内水位线高于转子4上端的高度，以使转子4始终在水腔内水的浸没下，以交换热量；出水管与开设于下端盖13处的出口间接地连接。
24.需要说明的是，机壳1内腔从上至下可以分为：分离室、工作室、排泄室；分离室中涵盖了气冷单元5的收气模块51、水冷单元6的分离模块61，分离室为上端盖11的内腔；工作室中涵盖了气冷单元5的集气模块52、水冷单元6的集水模块62，工作室为壳体12的内腔；排泄室中涵盖了气冷单元5的出气模块53、水冷单元6的出水模块63，排泄室为下端盖13的内腔。在排泄室中，出气模块53的出气方向并不是直接连通出口的，出气管排出的空气通向出水管的出水口，由于空气排出具有一定的压力，可以辅助出水管保持常闭，以提高出水管开启的压力阈值，进而使得水腔内的水可以维持在更多的水量，提高对转子4的冷却效率；最终出气管排出的气体和出水管排出的水都通过一段总排出管（图中未表示）汇总后通过出口排出机壳1；总排出管上端囊括了出气管的下端部和出水管的下端部，总排出管下端与出口连通，总排出管中重新将水汽汇总；总排出管的结构和设置通过在实施例中的文字描述，本领域技术人员已经可以清楚了解，因此在附图中不再赘述。
25.在电机停机时，转轴止转，吸气扇2停止作业，含水空气不再被充入内腔中，弹膜回复原状，凹槽消失，凹槽内的水受弹膜斜面作用滑入水腔内，水腔内水位线过高，出水管打开，排出过多的水，直至水腔内保持使得出水管恰好关闭的水量，以便于下次电机启动时，水腔内的水可以立即对转子和转轴进行冷却。
26.具体实施例二：在具体实施例一的基础上，请参阅图9，收气模块51在本实施例中为两根对称设置、均呈螺旋状设置且均具有相同的拔模角度的收气管；所述收气管均绕设于水冷单元6的弹膜外侧，以承接水冷单元6的进水处的部件，在弹膜呈自由状态下，收气管与弹膜之间是保持距离的，只有当弹膜受气流冲击向下凹陷形变后，收气管才与凹陷部分的弹膜抵接，以预先降低凹槽内水的温度，以便更好地对转子3进行降温。
27.具体实施例三：在具体实施例一或二的基础上，请参阅图10，所述水腔内固定设有形变通环7以支撑外管和内管保持间隙；所述形变通环7包括环体71和记忆金属片72；环体71由弹性或柔性材料制成，环体71开设有贯通上下侧的通水孔73；通水孔73在形变状态下或自由状态下均保持开启；记忆金属片72数量多片，并均匀地嵌设于环体71内部；记忆金属片72在自由状态下呈笔直状，在处于超过或等于形变温度阈值的温度环境下呈弯曲状；形变通环7形变后内径减小外径不变；当转轴长时间工作发热后，该热量会被形变通环7内的记忆金属片72感应，记忆金属片72从笔直状态变为弯曲状态，从而缩小了形变通环7的径向厚度，由于转轴发热后会具
有一定的膨胀量，而形变通环7的径向厚度的缩小，补偿了这一膨胀量，有效保证使得定子3和转子4之间的气隙不易被转轴发热而影响。
28.具体实施例四：在具体实施例一至三任一的基础上，弹膜内侧面上覆盖有亲水涂料，以使含水空气中的水分在接触到弹膜内侧面时会留在凹槽内积聚，不会被气流带走进入进气口中。
29.具体实施例五：在具体实施例一至四任一的基础上，凹槽形成后，凹槽的内端的切角指向进气口。
30.具体实施例六：在具体实施例一至五任一的基础上，出水管所受的压力包括水腔内的水压和弹膜内的气压；出水管所受的压力在恰好使其开启时，水腔内的水位线高于转子4上端所在的高度。