一种基于水泵直连的一体化水冷电机的制作方法

1.本实用新型永磁电机领域，具体涉及一种基于水泵直连的一体化水冷电机。


背景技术：

2.水泵广泛的应用于工业生产及城市供水等方面，受异步电机的技术惯性影响，市面上水泵电机主要采用了同步电机加风冷的技术方案，采用在电机后端增加一个同轴风扇，电机工作时带动同轴风扇的转动，从而对电机进行冷却。同时与电机配套的驱动器的散热片与风冷机壳安装在一起，电机的风扇经过风道时能同时对电机的驱动器进行冷却。风冷机壳以及驱动器散热片为了获得更好的散热效果就需要增大散热面积，从而导致了风冷的水泵一体机体积较大，生产成本居高不下，同时由于散热风扇旋转带来了较大的噪声。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种基于水泵直连的一体化水冷电机，以解决风冷的水泵一体机体积较大，生产成本居高不下，同时由于散热风扇旋转带来了较大的噪声的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
5.一种基于水泵直连的一体化水冷电机，包括水冷机壳、前法兰、水泵、水冷后法兰、散热鳍、驱动器、定子和转子；水冷机壳的两端分别设置前法兰和水冷后法兰组成电机壳体；转子设置在前法兰和水冷后法兰之间，定子设置在水冷壳体内侧壁上，且位于转子外侧；水冷机壳的一个端面设置有进水口和出水口，水冷后法兰内设置有流道，水冷机壳内侧壁内设置有流道，流道的一端与进水口连通，另一端与水冷后法兰的流道连通后连接到出水口，驱动器安装于水冷后法兰的端部，散热鳍的一面与驱动器贴合，另一面和水冷后法兰连接；前法兰上设置有两个和水冷机壳端部进水口及出水口相对应的开孔，水泵的高压端及低压端分别和前法兰上的两个开孔连通。
6.进一步的，水冷机壳的两个端面均设置有导流槽，水冷机壳内的流道轴向直流道，相邻的轴向直流道通过导流槽连通。水冷机壳内的流道和水冷后法兰的流道连接处设置有密封圈。
7.进一步的，水冷后法兰上设置有下沉槽，且下沉槽和水冷后法兰内的流道连通，水冷后法兰内的流道和水冷机壳端部的导流槽连通，散热鳍嵌套在下沉槽内，且散热鳍和下沉槽之间设置有密封圈。
8.进一步的，散热鳍在下沉槽内的一面设置有若干凸起。
9.进一步的，驱动器上设置有igbt模块，igbt模块与散热鳍贴合。
10.进一步的，前法兰上设置有角接触轴承，水冷后法兰上设置有深沟球轴承，转子设置在角接触轴承和深沟球轴承之间。
11.进一步的，深沟球轴承和水冷后法兰之间设置有波形弹簧。
12.进一步的，转子上设置有转子铁芯，转子铁芯两端分别设有前平衡环和后平衡环。
13.进一步的，转子与前法兰之间设置有骨架油封，前法兰上设置有轴承挡圈。
14.进一步的，水冷后法兰外侧设置有后盖。
15.与现有技术相比，本实用新型有以下技术效果：
16.本实用新型通过对现有的现有风冷电机进行水冷化，能够通过对水冷管路重新设计，实现同时对电机及变频器的冷却，使电机获得更好的散热效果，同时由于水冷化的改造取消了原有的散热筋以及驱动器地散热板，在输出性能保持不变的前提下大大降低了电机的体积，降低了生产成本。同时由于电机与水泵的一体化设计，实现了从水泵的高压端-电机壳体-电机驱动器-水泵低压端的循环回路，能够直接采用水泵驱动的介质来冷却电机和驱动器，节省了用于冷却电机和驱动器地水冷机，使整个系统结构简化，成本降低，并使整个系统更加高效。
附图说明
17.图1是所述水冷电驱一体式电机的结构图；
18.图2是所述水冷电驱一体式电机的外形图；
19.图3是本实用新型水冷机壳结构图；
20.图4是本实用新型水冷后法兰剖视图；
21.图5为本实用新型后法兰流道示意图；
22.图6是本实用新型散热鳍结构图。
23.其中：
24.1、前法兰；2、水冷机壳；3、定子；4、水冷后法兰；5、散热鳍；6、驱动器；7、pcb板；8、后盖；9、波形弹簧；10、深沟球轴承；11、后平衡环；12、前平衡环；13、角接触轴承；14、骨架油封；15、轴承挡圈；16、转子。
具体实施方式
25.以下结合附图对本实用新型进一步说明：
26.一种基于水泵直连的一体化水冷电机，包括水冷机壳2，前法兰1，水冷后法兰4，散热鳍5，驱动器6，后盖8，定子3，转子16，深沟球轴承10和角接触轴承等组成。所述的定子套设于定子的内孔之内，转子通过前轴承及后轴承的支撑安装于前法兰及水冷后法兰中，驱动器安装于水冷后法兰的端部。
27.前法兰设置有两个进出水口，电机的冷却用水能够通过前法兰流入及流出机壳。
28.水冷机壳通过水冷化的设计，内部存在能够保证液体流通的通道，该流道经过仿真设计，保证了最好的散热效果。冷却水在机壳内循环后由机壳的端部流出，流入后法兰。
29.前后法兰与机壳结合面设置有密封装置，防止冷却水的泄漏。冷却水从水冷后法兰的一侧流向另一侧，中间部分有空缺的腔体。
30.驱动器安装在水冷后法兰的后端部，其中驱动器上的igbt模块为主要的发热源，通过散热鳍将igbt模块与水冷后法兰上的空腔相结合，能够将模块的发热传导至水冷后法兰中的冷却水，从而实现对igbt模块的散热。
31.散热鳍另一面嵌入水冷后法兰的空腔之中，散热鳍与水冷后法兰之间使用密封圈密封。
32.所述转子模块包含转子轴，转子铁芯，前平衡环，后平衡环，磁钢，所述的转子铁芯内嵌有磁钢，转子铁芯中套设有转子轴，铁芯两端热套有平衡环。
33.一种与电机配套设计的水泵，其主体结构与常用水泵相同，区别在于该水泵与电机的安装法兰之间通过特殊设计，设有允许水流通的接口，当电机安装到位时，电机前法兰上的进出水口与水泵安装法兰上的进出水口能够接合，实现水泵法兰到电机前法兰的流通。
34.水泵前法兰上两个进出水嘴分别与水泵的高压端及低压端连接，连接方式不限于内部直接贯通或使用水管导通。
35.请参阅图1-图6，一种基于水泵直连的一体化水冷电机，通过对电机的水路进行设计，实现了对电机和变频器同时冷却，提高了冷却效率，减小了电机的体积，降低了运行时的噪声。
36.其中定子套设与机壳内部，定子与机壳之间的固定方式不限于热套、胶粘等方式，定子内部绕组预埋有限温电阻。
37.电机的输出轴通过安装在前法兰及水冷后法兰上的轴承支撑，能够绕着定子做旋转运动，转子铁芯套设于输出轴上，转子铁芯两端设有平衡环，能够通过增值或者去重的方式对转子进行动平衡。
38.由于该电机用于水泵行业，输出轴会承受一定的轴向力，所以前轴承采用了角接触球轴承，能够承受轴向向电机外的力，后轴承采用了深沟球轴承，后轴承后放置有波形弹簧，能够消除深沟球轴承的间隙，减少轴承的噪声，使其获得更好的使用效果；同时能够通过该波簧对角接触球轴承施加预紧力。
39.电机的前法兰通过止口与水冷机壳连接，止口上设置有密封圈，能够对电机内部进行密封，防止水分进入。
40.电机输出轴与前法兰之间设置有骨架油封，能够将电机与外界进行分隔，防止外部的水分及异物进入电机。
41.其中前法兰通过在安装端面设有两个进出水口，能够通过端面将水引入电机的机壳内部。其中进出水口设置有密封圈槽，能够对电机的端面进行密封。
42.其中水冷机壳内部设有直通式的水道，电机的冷却水通过电机的前法兰进入水道，内部水道沿着机壳轴向从一端流入另一端，到达另一端后沿着机壳端面加工的导流槽流出与其相邻的水道，最终循环流动实现整个机壳的冷却，能够对整个机壳进行均匀的散热，端部的导流槽外圆设有密封圈槽，能够与前后法兰配合实现对水道的密封。机壳水道经过设计和仿真，该流道具有较小的流阻及压降，能够最大化的带走机壳所产生的热量。
43.其中后法兰端面有一组导流槽通过后法兰上的通路能够直接将电机流道内的水引入后法兰循环后延原有的管路流回机壳，从而实现对后法兰上驱动器地冷却。
44.水冷机壳内部的冷却水通过机壳端面流入后法兰后，进入水冷后法兰安装端面中的水冷通道，该水冷通道流入水冷后法兰内部的空腔后，沿着与散热鳍组成的流道循环后流出，回到机壳循环中。
45.电机变频器的主要发热源为igbt模块，该电机的变频器通过专门设计，能够安装在电机水冷后法兰上，igbt模块的位置与水冷后法兰上的空腔相对应。
46.散热鳍片能够作为igbt模块与水冷后法兰中冷却空腔的热量交换介质。散热鳍片
一面光滑一面具有液体流通的路径，具有较大的换热面积，散热鳍片与驱动器的igbt模块紧密贴合在一起，另一面凸出部分与水冷后法兰空腔相组合形成了换热通路，水冷后法兰与散热鳍片之间通过密封圈密封，从而实现了将igbt的热量通过散热鳍片被冷却水带走。