专利名称：一种具有新型冷却结构的电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动机的冷却技术，特别涉及一种具有新型冷却结构的电动机。
背景技术：
电动机是一种常用的将电能转换为机械能的装置。图1示出了一种普通电动机的基本结构，如图1所示，其一般包括转轴1、固定于转轴1上的转子组件2、围绕转子组件的定子组件3以及容纳转子组件2和定子组件3的外壳4，其中定子组件3由产生恒定磁场的永磁材料制成，转子组件2的外周凸起上缠绕有线圈绕组2a。当向转子绕组内通以电流时，其产生的电磁场与定子磁场产生相互作用，导致转子组件2转动并带动转轴1。
电动机运转时将产生大量的热量，其中主要源自于通以电流的线圈绕组，因此需要采用一定的冷却措施。图2示出了一种应用于图1所示电动机的冷却结构，如图2所示，外壳4外表面上安装有通以冷却介质的一组热交换管4a，电动机产生的热量使外壳4的壁温升高，管道内流动的冷却介质(例如水)与外壳4进行热交换并将这些热量带走。但是上述冷却结构存在热交换效率低的缺点，具体而言，在图2所示的冷却结构中，线圈绕组2a产生的热量首先须经过包裹绕组导线的电绝缘纸(因此也是热绝缘层)传递至定子铁芯(其一般由作为热的不良导体的硅钢片构成)上，然后再借助定子铁芯与外壳的接触进行热传导，最后再由冷却介质将热量带走，因此热阻大，热传导效率低下，往往无法保证产生的热量被及时转移到电动机外部。此外，对于盘状电动机或特种电动机，由于其轴向长度有限或热交换管组在整个外壳表面的安装面积受到限制，导致热交换面积较小，因此进一步降低了换热效率。
1986年提交的中国实用新型专利86204715揭示了一种内冷式电动泵，其在电动机的定子铁芯、转子铁芯或转轴内设有轴向布置的冷却用热管，通过向热管通水对定子或转子进行冷却，可降低电动机内部温度，特别是轴承和密封圈温度，从而改善电动机的工况。这种冷却结构虽然可有效提高换热效率，但是需要在定子、转子或转轴内开设导管，因此增加了制造难度，提高了电动机的成本。
2000年4月19日提交的中国发明专利申请00106830.X揭示了一种具有冷却装置的电动机，包括轴承，连接转轴两端支承转轴；轴流式风扇，作为冷却装置在每个轴承和转子组件间，冷却定子组件和转子组件；端盖，连接到外壳的两端以保护结构并包括多个进气口；在转子组件上形成使空气流通的多个通孔；在端盖的表面上形成多个凹槽或冷却销增大冷却面积，将电动机内部产生的热量散发。这种电动机虽然通过风冷方式提高了冷却效率，但是要求必须采用开放式的电动机结构，因此不具防水能力，从而大大限制了应用场合。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有新型冷却结构的电动机，其具有冷却效率高、结构简单和防水等优点。
本发明的上述发明目的借助下列技术方案实现一种具有新型冷却结构的电动机，包括转轴、固定于转轴上的转子组件、围绕转子的定子组件以及容纳转子组件和定子组件的外壳，其中，所述外壳内部为封闭腔体并且其内注入绝缘导热流体介质，所述电动机进一步包括热交换组件，其设置于所述外壳腔体内部和/或所述外壳外表面上。
在上述具有新型冷却结构的电动机中，较好的是，所述绝缘导热流体介质为绝缘冷却油。
在上述具有新型冷却结构的电动机中，较好的是，所述外壳腔体下部空间呈扁平状，所述热交换组件为若干穿越所述外壳腔体下部的管道，其进口和出口位于所述外壳外部并且通以冷却介质。更好的是，在上述具有新型冷却结构的电动机中，所述冷却介质选自水或油中的一种。
在上述具有新型冷却结构的电动机中，较好的是，所述热交换组件为包围所述外壳底部的冷却槽，其内通以冷却介质。
在上述具有新型冷却结构的电动机中，较好的是，所述热交换组件为紧贴于外壳表面布置的散热板，所述散热板内通以冷却介质。
本发明的上述发明目的还借助下列技术方案实现一种具有新型冷却结构的电动机，包括转轴、固定于转轴上的转子组件、围绕转子的定子组件以及容纳转子组件和定子组件的外壳，其中，所述外壳内部为封闭腔体并且其内注入绝缘导热流体介质，所述外壳壳壁内开设有可使冷却介质流过的通孔。
在上述具有新型冷却结构的电动机中，较好的是，所述绝缘导热流体介质为绝缘冷却油。
在上述具有新型冷却结构的电动机中，较好的是，所述冷却介质选自水或油中的一种。
在本发明的电动机中，由于绕组导线产生的热量将被外壳内的绝缘导热流体介质迅速吸收，并且随后通过介质与热交换组件的热交换将这些热量带走，因此大大提高了冷却效率。此外，这种冷却方式无需在定子组件、转子组件和转轴内部开设管道，简化了结构，有利于降低制造成本。最后，封闭外壳使得本发明的电动机具有防水功能，因此拓宽了应用场合。
通过以下结合附图对本发明较佳实施例的描述，可以进一步理解本发明的目的、特征和优点，各附图中相同或相似的部件或单元采用相同的标号表示，其中图1示出了一种普通电动机的基本结构。
图2为一种具有冷却结构的电动机的示意图。
图3为按照本发明第一实施例的电动机的结构示意图。
图4为按照本发明第二实施例的电动机的结构示意图。
图5为按照本发明第三实施例的电动机的结构示意图。
图6为按照本发明第四实施例的电动机的结构示意图。
具体实施例方式
以下借助附图描述本发明的较佳实施例。
第一实施例如图3所示，按照本实施例的电动机包括转轴1、固定于转轴1上的转子组件2、围绕转子组件的定子组件3以及容纳转子组件2和定子组件3的外壳4，其中定子组件3由产生恒定磁场的永磁材料制成，转子组件2的外周凸起上缠绕有线圈绕组2a。当向转子绕组内通以电流时，其产生的电磁场与定子磁场产生相互作用，导致转子组件2转动并带动转轴1。
与图2所示的电动机的不同之处在于，本实施例的外壳4内部为封闭腔体并且其内注入绝缘冷却油(图中以虚线表示电动机静止状态下的油液面)作为导热介质。为了使冷却油吸收的热量能迅速交换到电动机外壳4的外部，外壳腔体的下部空间4a被设计为呈扁平状，并且在该空间4a内安装一组贯穿的管道5作为热交换组件，管道的进口5a和出口5b分别位于外壳4的外部。
当电动机运转时，冷却油液随转子组件2的转动而分散至转子组件2与定子组件3之间的缝隙内并与转子组件的绕组2a等发热体充分接触，从而充分而快速地吸收电动机产生的大量热量。在重力的作用下，这些升温后的油液又不断地流向外壳腔体的下部空间4a。与此同时，为了将下部空间4a内油液的热量迅速传递至电动机外部，管道5内被通以作为冷却介质的水，通过水与油液的热交换将热量带走。为了提高热交换效率，也可以采用冷却油或其它介质作为管道5内的冷却介质。
值得指出的是，在本实施例中虽然采用的是转子组件包含线圈绕组而定子组件包含永磁铁的电动机基本结构，但是也可以采用转子组件包含永磁铁而定子组件包含线圈绕组的结构或者其它结构，显然，只要能将转子组件和定子组件封装在一个封闭壳体内，则各种结构的电动机都可采用本实施例的冷却方式。
第二实施例如图4所示，按照本实施例的电动机包括转轴1、固定于转轴1上的转子组件2、围绕转子组件的定子组件3以及容纳转子组件2和定子组件3的外壳4，其中转子组件2由产生恒定磁场的永磁材料制成，定子组件3的内周凸起上缠绕有线圈绕组3a。当向定子绕组内通以电流时，其产生的电磁场与转子磁场产生相互作用，导致转子组件2转动并带动转轴1。
本实施例的外壳4内部为仍封闭腔体并且其内注入绝缘冷却油(图中以虚线表示电动机静止状态下的油液面)作为导热介质。为了使冷却油吸收的热量能迅速交换到电动机外壳4的外部，在外壳4底部安装冷却槽6作为热交换组件，其内可通以冷却介质。
当电动机运转时，冷却油液随转子组件2的转动而分散至转子组件2与定子组件3之间的缝隙内并与定子组件的绕组3a等发热体充分接触，从而充分而快速地吸收电动机产生的大量热量。在重力的作用下，这些升温后的油液又不断地流向外壳腔体的下部空间4a。与此同时，为了将下部空间4a内油液的热量迅速传递至电动机外部，冷却槽6内通以作为冷却介质的水，通过水与油液的热交换将热量带走。为了提高热交换效率，也可以采用冷却油作为冷却槽6内的冷却介质。
与第一实施例相比，本实施例的外壳4就形状而言更有利于制造加工，但是换热效率上略微逊色一些。
同样，本实施例中虽然采用的是定子组件包含线圈绕组而转子组件包含永磁铁的电动机基本结构，但是只要能将转子组件和定子组件封装在一个封闭壳体内，则各种结构的电动机都可采用本实施例的冷却方式。
第三实施例在上述第一和第二实施例中，由于热交换组件都靠近外壳底部，因此电动机的工作位置必须使得其转轴与水平面平行或接近平行(以下将该位置称为水平位置)才能达到较佳的冷却效果。本实施例所采用的冷却结构适合于电动机处于转轴与水平面不平行甚至垂直的位置的情形(以下将该位置称为非水平位置)。
在按照本实施例的电动机中，电动机的基本结构与第一实施例相同，也包括转轴1、固定于转轴上的转子组件2、围绕转子组件2的定子组件3以及容纳转子组件2和定子组件3的外壳4，其中定子组件3由产生恒定磁场的永磁材料制成，转子组件2的外周凸起上缠绕有线圈绕组，外壳内部为封闭腔体并且其内注入绝缘冷却油作为导热介质。
与第一实施例的不同之处在于，如图5所示，为了使非水平放置的电动机产生的热量能迅速交换到电动机外壳4的外部，在外壳4的外表面安装有散热板7并向其内通以冷却介质。散热板的安装位置既可以覆盖整个外壳的外表面，也可以仅覆盖部分外表面，例如与转轴垂直的外壳底面4b。
当放置于非水平位置的电动机运转时，冷却油液随转子组件2的转动而分散至转子组件2与定子组件3之间的缝隙内并与转子组件2的绕组等发热体充分接触，从而充分而快速地吸收电动机产生的大量热量。在重力的作用下，这些升温后的油液集中在靠近底面4b的外壳腔体空间内。与此同时，为了将油液的热量迅速传递至电动机外部，散热板7内被通以作为冷却介质的水，通过水与油液的热交换将热量带走。为了提高热交换效率，也可以采用冷却油或者液氮等作为散热板内的冷却介质。
同样，本实施例的冷却方式可应用于各种结构的电动机，只要能将转子组件和定子组件封装在一个封闭壳体内。
在上述第一～三实施例中，皆采用设置于外壳腔体内部和/或外壳外表面上的热交换组件将绝缘冷却油吸收的热量转移至电动机外部，但是本发明采用其它不包含热交换组件的结构也完全可以实现发明效果，具体而言，通过在外壳壳壁内开设使冷却介质流过的通孔使得绝缘冷却油液吸收的热量被转移至电动机外部。与前述实施例相比，这种结构无需在电动机上安装热交换组件，因此减小了电动机占用的空间，有利于电动机的小型化。以下借助第四实施例作进一步的描述。
第四实施例在按照本实施例的电动机中，电动机的基本结构与第一实施例相同，都包括转轴1、固定于转轴1上的转子组件2、围绕转子组件的定子组件3以及容纳转子组件2和定子组件3的外壳4，其中定子组件3由产生恒定磁场的永磁材料制成，转子组件2的外周凸起上缠绕有线圈绕组2a，外壳4内部为封闭腔体并且其内注入绝缘冷却油作为导热介质。
但是与前述实施例不同的是，如图6所示，为了使非水平放置的电动机产生的热量能迅速交换到电动机外壳4的外部，在外壳4的壳壁内开设有可使冷却介质流过的通孔4c。通孔的开设位置应视电动机的使用情况而定，例如可以均匀地分布于壳壁内，也可以仅开设在电动机处于水平位置时的外壳底部或电动机处于非水平位置时的外壳底面。
当电动机运转时，冷却油液随转子组件2的转动而分散至转子组件2与定子组件3之间的缝隙内并与转子组件的绕组2a等发热体充分接触，从而充分而快速地吸收电动机产生的大量热量。在重力的作用下，这些升温后的油液又不断地流向外壳腔体的底部(如果电动机处于水平位置)或者底面(如果电动机处于非水平位置)。与此同时，为了将油液的热量迅速传递至电动机外部，壳壁内的通孔中被通以作为冷却介质的水，通过水与油液的热交换将热量带走。为了提高热交换效率，也可以采用冷却油或者液氮等作为散热板内的冷却介质。
同样，本实施例的冷却方式可应用于各种结构的电动机，只要能将转子组件和定子组件封装在一个封闭壳体内。
在上述实施例中，皆采用绝缘冷却油作为吸收电动机产生热量的介质，但是完全可以采用其它的物质来替代绝缘冷却油，只要这种物质在绝缘性能、导热性能和流动性能等方面可满足电动机吸热的要求即可。对于本领域内的普通技术人员来说，如何根据电动机的吸热要求来选择合适的绝缘冷却流体介质是显而易见的并且也与本发明的原理不相关，因此此处不作详细描述。
权利要求
1.一种具有新型冷却结构的电动机，包括转轴、固定于转轴上的转子组件、围绕转子的定子组件以及容纳转子组件和定子组件的外壳，其特征在于，所述外壳内部为封闭腔体并且其内注入绝缘导热流体介质，所述电动机进一步包括热交换组件，其设置于所述外壳腔体内部和/或所述外壳外表面上。
2.如权利要求1所述的具有新型冷却结构的电动机，其特征在于，所述绝缘导热流体介质为绝缘冷却油。
3.如权利要求1或2所述的具有新型冷却结构的电动机，其特征在于，所述外壳腔体下部空间呈扁平状，所述热交换组件为若干穿越所述外壳腔体下部的管道，其进口和出口位于所述外壳外部并且通以冷却介质。
4.如权利要求3所述的具有新型冷却结构的电动机，其特征在于，所述冷却介质选自水或油中的一种。
5.如权利要求1或2所述的具有新型冷却结构的电动机，其特征在于，所述热交换组件为包围所述外壳底部的冷却槽，其内通以冷却介质。
6.如权利要求1或2所述的具有新型冷却结构的电动机，其特征在于，所述热交换组件为紧贴于外壳表面布置的散热板，所述散热板内通以冷却介质。
7.一种具有新型冷却结构的电动机，包括转轴、固定于转轴上的转子组件、围绕转子的定子组件以及容纳转子组件和定子组件的外壳，其特征在于，所述外壳内部为封闭腔体并且其内注入绝缘导热流体介质，所述外壳壳壁内开设有可使冷却介质流过的通孔。
8.如权利要求7所述的具有新型冷却结构的电动机，其特征在于，所述绝缘导热流体介质为绝缘冷却油。
9.如权利要求7或8所述的具有新型冷却结构的电动机，其特征在于，所述冷却介质选自水或油中的一种。
全文摘要
本发明提供一种具有新型冷却结构的电动机，包括转轴、固定于转轴上的转子组件、围绕转子的定子组件以及容纳转子组件和定子组件的外壳，其中，外壳内部为封闭腔体并且其内注入绝缘导热流体介质，电动机进一步包括热交换组件，其设置于外壳腔体内部和/或外壳外表面上；或者，外壳壳壁内开设有可使冷却介质流过的通孔。在上述结构的电动机中，由于绕组导线产生的热量将被外壳内的绝缘导热流体介质迅速吸收，并随后通过介质与热交换组件的热交换将这些热量带走，因此大大提高了冷却效率。此外，这种冷却方式无需在定子组件、转子组件和转轴内部开设管道，简化了结构，有利于降低制造成本。最后，封闭外壳使得上述结构的电动机具有防水功能，因此拓宽了应用场合。
文档编号H02K9/19GK1667918SQ20041001688
公开日2005年9月14日 申请日期2004年3月11日 优先权日2004年3月11日
发明者徐性怡 申请人:上海鲍麦克斯电子科技有限公司