电机风冷系统的制作方法

本实用新型涉及电机领域，尤其是涉及一种电机风冷系统。

背景技术：

目前在电机转速的提高的同时，其尺寸也逐渐减小，以达到效率高、功率密度大的特点，而转速的提高需要功率的提升，由于尺寸较小，相应的损耗密度也比较大，电机各处温升都比较高。

过热对于电机的影响巨大，如定子处的过高温升将导致绕组绝缘失效、转子过高温升会导致永磁体退磁、轴承处过高温升会轴承寿命缩短。因此电机在运行过程中需要对其进行主动冷却。相比于传统电机冷却系统，高速电机在更小的机器容积中产生损耗，且需要冷却的部件分布在电机各处，需要更为复杂的冷却系统，造成冷却系统尺寸无法匹配电机尺寸的小型化，进而对电机的进一步小型化造成制约。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种电机风冷系统，利用气流的流体特性，同时对电机的定子组件以及推力盘组件进行冷却。

一方面，本实用新型提供的电机风冷系统，包括电机壳体，所述电机壳体内设有转子组件、定子组件以及推力盘组件，所述电机壳体与所述定子组件的一侧端面围合形成第一空腔，所述电机壳体与所述定子组件的另一侧端面围合形成第二空腔，所述电机壳体上设有用于连通外界与所述第一空腔的进气口，所述电机壳体上还设有用于连通外界与所述第二空腔的第一出气口，所述电机壳体靠近所述推力盘组件处设有用于连通外界与所述第一空腔或所述第二空腔的第二出气口，所述电机壳体上靠近所述转子组件伸出所述电机壳体处设有用于连通外界与所述第一空腔或所述第二空腔的第三出气口，所述定子组件上设有用于连通所述第一空腔与第二空腔的风道孔。

进一步的，所述转子组件伸出所述电机壳体处套设有第一轴承，所述电机壳体对应位置设有用于嵌设所述第一轴承的轴承孔，所述轴承孔靠近所述电机壳体的外表面处设有用于封堵所述轴承孔的端盖，所述第三出气口位于所述端盖上。

进一步的，所述转子组件位于所述推力盘组件与所述定子组件之间的部分套设有第二轴承，所述电机壳体与所述第二轴承围合形成用于设置所述推力盘组件的第三空腔，所述第二出气口设置于所述电机壳体靠近所述推力盘组件侧环面处，所述第二出气口连通外界与所述第三空腔，所述第三空腔与所述第一空腔或所述第二空腔通过所述第二轴承连通。

进一步的，所述转子组件与所述定子组件之间存在间隙，所述间隙连通所述第一空腔与所述第二空腔。

进一步的，所述定子组件上缠设定子绕组，所述定子绕组包括沿定子组件轴向缠绕的第一绕组，以及两组分别位于定子组件的两侧端面并沿所述定子组件周向缠绕的第二绕组，两组所述第二绕组中的一组位于所述第一空腔内，另一组位于所述第二空腔内，所述第一出气口靠近其中一组所述第二绕组，所述进气口靠近另一组所述第二绕组。

进一步的，所述风道孔的数量至少为两个，所述风道孔沿定子组件的周向均匀布置在所述定子组件上。

进一步的，所述第二出气口、所述第三出气口的等效径向尺寸小于所述第一出气口的等效径向尺寸，所述第一出气口的等效径向尺寸小于所述进气口的等效径向尺寸。

进一步的，当所述第二出气口用于连通外界与所述第一空腔，且所述第三出气口用于连通外界与所述第二空腔时，所述第二出气口的等效径向尺寸小于所述第三出气口的等效径向尺寸；当所述第二出气口用于连通外界与所述第二空腔，且所述第三出气口用于连通外界与所述第一空腔时，所述第三出气口的等效径向尺寸小于所述第二出气口的等效径向尺寸。

进一步的，所述第三出气口的数量至少为两个，所述第三出气口沿转子组件周向均匀布置在所述端盖上。

进一步的，所述端盖上设有用于穿过所述转子组件的轴孔，所述轴孔的内径尺寸大于所述转子组件的外径尺寸，所述轴孔与所述转子组件之间的环形区域为所述第三出气口。

有益效果：

本实用新型提供的电机风冷系统，在气流依次经过进气口、风道孔、第一出气口的过程中，气流与定子组件发生热交换，电机在运行过程中定子组件发热，本方案利用气流冷却定子组件，在气流经过风道孔时将定子组件上的热量带走；在气流依次经过进气口、风道孔、第二出气口的过程中，气流经过推力盘组件，从而与推力盘组件发生热交换，将推力盘组件以及轴承上的热量带走；在气流经过进气口、第三出气口的过程中，由于第三出气口靠近转子组件伸出电机壳体处，根据气压差原理，第三出气口处的气压较小，使得第一空腔内的气流在气压差的作用下流向第三出气口，由于气流的流动，使得此处的热交换效率提高，此处的转子组件与气流发生热交换，有效进行冷却。

本实用新型在不引入冷却装置的前提下，利用气流的流体特性同时对定子组件，转子组件以及推力盘组件进行冷却，既保证了对电机的冷却效果，又便于电机尺寸的进一步减小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的电机风冷系统的一种结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的冷却气流风路示意图；

图3本实用新型实施例提供的第二绕组处的结构示意图。

图标：1-电机壳体；2-定子组件；3-转子组件；4-推力盘组件；5-定子绕组；6-第一空腔；7-第二空腔；8-第三空腔；9-进气口；10-第一出气口；11-第二出气口；12-第三出气口；13-第一轴承；14-第二轴承；15-风道孔；16-间隙；17-第一绕组；18-第二绕组。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

根据图1至图3所示的电机风冷系统，包括电机壳体1，电机壳体1内设有转子组件3、定子组件2以及推力盘组件4，电机壳体1与定子组件2的一侧端面围合形成第一空腔6，电机壳体1与定子组件2的另一侧端面围合形成第二空腔7，电机壳体1上设有用于连通外界与第一空腔6的进气口9，电机壳体1上还设有用于连通外界与第二空腔7的第一出气口10，电机壳体1靠近推力盘组件4处设有用于连通外界与第二空腔7的第二出气口11，电机壳体1上靠近转子组件3伸出电机壳体1处设有用于连通外界与第一空腔6的第三出气口12，定子组件2上设有用于连通第一空腔6与第二空腔7的风道孔15。

定子组件2位于电机壳体1内，其靠近电机壳体1内壁的外环面与电机壳体1的内壁配合连接，通过定子组件2与电机壳体1之间的配合连接，电机壳体1内被轴向分隔为相对独立两部分空间，分别为第一空腔6以及第二空腔7，定子组件2的中轴处穿设一根转子组件3，转子组件3的一端伸出电机壳体1，作为动力输出端，另一端位于电机壳体1内，位于电机壳体1内的一端端部配合连接有一块推力盘组件4，推力盘组件4与转子组件3穿出电机壳体1的一端分别位于独立空间内，同时在转子组件3伸出电机壳体1处套设有用于支撑转子组件3转动的轴承，靠近推力盘组件4处同样设有轴承。

本方案中的推力盘组件4位于第二空腔7内，转子组件3伸出电机壳体1处位于第一空腔6内，同时第一空腔6与第二空腔7之间通过风道孔15连通。在电机实际运行时，位于第一空腔6的进气口9处设有风源，风源可选用离心风机等装置，风源产生的气流从进气口9吹入第一空腔6内，第一空腔6由于相对封闭状态，而形成增压环境，第一空腔6与第二空腔7通过风道孔15连通，在气压差的作用下，一部分气流进入风道孔15内，进而进入第二空腔7内，当第二空腔7内同样处于增压状态后，一部分气流从第一出气口10吹出外界，另一部分气流从第二出气口11吹出外界，第一空腔6内的另一部分气流直接从第三出气口12吹出外界。

在气流依次经过进气口9、风道孔15、第一出气口10的过程中，气流与定子组件2发生热交换，电机在运行过程中定子组件2发热，本方案利用气流冷却定子组件2，在气流经过风道孔15时将定子组件2上的热量带走；在气流依次经过进气口9、风道孔15、第二出气口11的过程中，气流经过靠近推力盘组件4处的轴承最终经过推力盘组件4，从而与轴承以及推力盘组件4发生热交换，从而将推力盘组件4以及轴承上的热量带走；在气流经过进气口9、第三出气口12的过程中，由于第三出气口12靠近转子组件3伸出电机壳体1处，此处设有用于支撑转子组件3转动的轴承，根据气压差原理，第三出气口12处的气压较小，使得第一空腔6内的气流在气压差的作用下流向第三出气口12，由于气流的流动，使得此处的热交换效率提高，此处的轴承、转子组件3等部件与气流发生热交换，有效进行冷却。

由于现有电机中的推力盘组件4与转子组件3的动力输出端分别位于定子组件2沿轴向的两端，本方案中的第二出气口11靠近推力盘组件4，第三出气口12靠近转子组件3伸出电机壳体1处——即为动力输出端，因此本方案可排除第二出气口11与第三出气口12同时位于第一空腔6内或第二空腔7内的情况。

在一种可选的实施方案中，转子组件3伸出电机壳体1处套设有第一轴承13，电机壳体1对应位置设有用于嵌设第一轴承13的轴承孔，轴承孔靠近电机壳体1的外表面处设有用于封堵轴承孔的端盖，第三出气口12位于端盖上。

第一轴承13位于转子组件3与电机壳体1上的轴承孔之间，在电机运行过程中，第一轴承13在转动过程中产生热量，本方案将第三出气口12设置于端盖上，端盖位于第一轴承13的外部，第一空腔6内的气流在经由第三出气口12吹出外界的过程中，其风路经过第一轴承13的间隙16，从而与第一轴承13发生热交换。

端盖可为独立部件，通过螺栓等方式固定在电机壳体1上，端盖也可为电机外壳的一部分，在轴承孔加工时，可将轴承孔加工为台阶结构，其靠近定子组件2的一段内径较大，用于嵌设第一轴承13，靠近电机壳体1外表面的一段内径较小，在两段内径连接处，存在垂直于轴向的环形端面，第三出气口12通过开孔工序加工于此端面上。

在一种可选的实施方案中，转子组件3位于推力盘组件4与定子组件2之间的部分套设有第二轴承14，电机壳体1与第二轴承14围合形成用于设置推力盘组件4的第三空腔8，第二出气口11设置于电机壳体1靠近推力盘组件4侧环面处，第二出气口11连通外界与第三空腔8，第三空腔8与第一空腔6或第二空腔7通过第二轴承14连通。

由于转子组件3与电机壳体1之间存在第二轴承14，因此电机壳体1的内腔存在用于嵌设第二轴承14的孔位，转子组件3穿过该孔位，伸入第三空腔8内，该空腔内的转子组件3端部套设推力盘组件4，由于第二轴承14以及电机壳体1的封堵，第三空腔8与第二空腔7之间处于相对封闭状态，第二空腔7内的气流在气压差的作用下通过第二轴承14的间隙16进入第三空腔8内，再通过第二出气口11吹出外界，在气流流动过程中，气流经过第二轴承14与第二轴承14发生热交换，在从第二轴承14经过推力盘组件4吹至第二出气口11的过程中，由于第二轴承14与推力盘组件4同轴设置，气流流经第二轴承14吹至推力盘组件4上时，恰好位于推力盘组件4的轴心附近，第二出气口11位于靠近推力盘组件4侧环面处，因此气流在推力盘组件4表面沿着推力盘组件4径向流动至推力盘组件4的外环面，最终从第二出气口11吹出，在气流流动过程中，气流可与推力盘组件4的侧端面充分接触，从而实现较为高效的热交换。

第二出气口11的数量可为一个，此时气流从第二轴承14至第二出气口11具有一条沿推力盘组件4径向的风路，由于推力盘组件4转动，因此在一定时间内，推力盘组件4的各部分依次经过此条风路，以达到一定时间内的均匀散热效果。第二出气口11的数量可为多个，多个第二出气口11沿推力盘组件4周向均匀设置在电机外壳的对应位置，以达到多条风路，保证在任一时刻时推力盘组件4的均匀散热。

在一种可选的实施方案中，转子组件3与定子组件2之间存在间隙16，间隙16连通第一空腔6与第二空腔7。

转子组件3与定子组件2之间发生相对转动，因此两者之间存在间隙16，以避免发生相对摩擦，由于间隙16的存在，使得第一空腔6内的气体可通过间隙16进入第二空腔7，气流在间隙16内流动的过程中接触转子组件3的外环面，从而发生热交换，从而带走转子组件3的热量。

在一种可选的实施方案中，定子组件2上缠设定子绕组5，定子绕组5包括沿定子组件2轴向缠绕的第一绕组17，以及两组分别位于定子组件2的两侧端面且沿定子组件2周向缠绕的第二绕组18，两组第二绕组18中的一组位于第一空腔6内，另一组位于第二空腔7内，第一出气口10靠近其中一组第二绕组18，进气口9靠近另一组第二绕组18。

进气口9位于靠近定子组件2的外环面处，从进气口9吹入的气流在进入间隙16前流经定子组件2的侧端面，由于第二绕组18位于侧端面上，因此气流与第二绕组18发生热交换，带走第二绕组18以及与第二绕组18连接的第一绕组17上的热量。由于按照传统定子组件2上线圈缠绕方式，第一绕组17绕设于定子组件2上的槽状空间内，该槽状空间沿轴向贯穿定子组件2，第一绕组17为铜丝束，其位于槽状空间内，与槽状空间并非出于完全的填充状态，槽状空间内存在未填满部分，因此在实际运行过程中，第一空腔6与第二空腔7可通过槽状空间进行连通，第一空腔6内的气流可通过槽状空间流入第二空腔7内，由于槽状空间沿定子组件2的周向设置，因此极大增加了气流与定子组件2的接触面积，从而提高了气流与定子组件2的热交换效率，有助于定子组件2的散热。

在一种可选的实施方案中，风道孔15的数量至少为两个，风道孔15沿定子组件2的周向均匀布置在定子组件2上。

在一种可选的实施方案中，第二出气口11、第三出气口12的等效径向尺寸小于第一出气口10的等效径向尺寸，第一出气口10的等效径向尺寸小于进气口9的等效径向尺寸。

等效尺寸至指通入气流时的气路尺寸，等效尺寸可用于指代气流的流量，本方案中用于描述气流在单位时间内通过各个孔时孔内某处横断面的量。第二出气口11、第三出气口12的等效径向尺寸小于第一出气口10的等效径向尺寸，使得气流主要经由第一出气口10吹出外界，此路风路依次经过进气口9、风道孔15、第一出气口10，气流主要与定子组件2发生热交换，在电机的实际运行过程中，需要首先保证定子组件2的散热，因此通过控制气流的主要流向，保证了定子组件2散热的高效性。

第一出气口10的等效径向尺寸小于进气口9的等效径向尺寸，保证了电机壳体1内在风源的作用下处于增压环境，气流可完整经过各个预设的风路吹出电机壳体1外，保证了散热的充分性。

在一种可选的实施方案中，第三出气口12的等效径向尺寸小于第二出气口11的等效径向尺寸。

第三出气口12位于第一空腔6内，与进气口9直接连通，气流在从第三出气口12吹出时，受到的由电机壳体1内各个部件造成的风阻最小，为保证气流可在气压差的作用下通过风道孔15、第二轴承14，进入第三空腔8内，最终从第二出气口11吹出，实现推力盘组件4的散热，本方案将缩小第三出气口12的等效径向尺寸，以通过增加第三出气口12处风阻的方式减小在气压差一定的条件下通过第三出风口的流量，使得第一空腔6内的一部分气流能够从第二出风口吹出。

在一种可选的实施方案中，第三出气口12的数量至少为两个，第三出气口12沿转子组件3周向均匀布置在端盖上。

在一种可选的实施方案中，端盖上设有用于穿过转子组件3的轴孔，轴孔的内径尺寸大于转子组件3的外径尺寸，轴孔与转子组件3之间的环形区域为第三出气口12。

第三出气口12可单独进行开孔操作，也可利用轴孔与转子组件3之间的环形区域，在传统配合尺寸的基础上适当增加轴孔的内径尺寸，使得轴孔边缘与转子组件3的外环面之间有足够的狭缝用于通过气流，该狭缝为环形，其面积应满足等效径向尺寸的需要。

实施例2

电机壳体靠近推力盘组件处设有用于连通外界与第一空腔的第二出气口，电机壳体上靠近转子组件伸出电机壳体处设有用于连通外界与第二空腔的第三出气口。

第三出气口的等效径向尺寸大于第二出气口的等效径向尺寸。

风源产生的气流从进气口吹入第一空腔内，第一空腔由于相对封闭状态，而形成增压环境，第一空腔与第二空腔通过风道孔连通，在气压差的作用下，一部分气流进入风道孔内，进而进入第二空腔内，当第二空腔内同样处于增压状态后，一部分气流从第一出气口吹出外界，另一部分气流从第三出气口吹出外界，第一空腔内的另一部分气流直接从第二出气口吹出外界。

在气流依次经过进气口、风道孔、第一出气口的过程中，气流与定子组件发生热交换，电机在运行过程中定子组件发热，本方案利用气流冷却定子组件，在气流经过风道孔时将定子组件上的热量带走；在气流依次经过进气口、第二出气口的过程中，气流直接经过靠近推力盘组件处的轴承最终经过推力盘组件，从而与轴承以及推力盘组件发生热交换，从而将推力盘组件以及轴承上的热量带走；在气流经过进气口、风道孔、第三出气口的过程中，由于第三出气口靠近转子组件伸出电机壳体处，此处设有用于支撑转子组件转动的轴承，根据气压差原理，第三出气口处的气压较小，使得第一空腔内的气流在气压差的作用下流向第三出气口，由于气流的流动，使得此处的热交换效率提高，此处的轴承、转子组件等部件与气流发生热交换，有效进行冷却。

该方案提高了推力盘组件处的散热效果，推力盘组件与定子组件分别具有各自的热交换风路，从而避免了方案一中经过定子组件的气流温度较高，而到达推力盘组件处由于温差较小而导致散热盘处的热交换效率较低，造成推力盘组件散热不佳的情况。

在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。