CN106230173A - 一种电机的水冷方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电机的水冷方法，外壳的外壁上沿周向均布有轴向散热凹槽，外壳内壁上的定子安装凹槽中安装有定子，其特征在于包括如下步骤：步骤a：外壳外面设置一根橡胶水管，橡胶水管弯曲成“S”形结构，平直管段分别卡入对应的一个轴向散热凹槽中，且平直管段的外壁与轴向散热凹槽两侧的槽壁紧贴；步骤b：将橡胶水管的进水端和出水端均与同一个水槽连通，且水槽内设有水泵；步骤c：电机工作之前，向水槽内注入用于冷却的清水。本方法在外壳外面设置一根弯曲成“S”形的水管，并通过水管的材质、水管的缠绕方式以及水管与外壳的内径之比有机配合，形成一个相互联系、不可分割的有机整体，从而很好地改善径向方向上的散热效果。

Description

一种电机的水冷方法

技术领域

本发明属于电机领域，尤其涉及一种电机的水冷方法。

背景技术

电机是一种运用广泛的动力装置，它一般由外壳、定子和转子等部分构成，其中外壳的外壁上沿周向设有一组轴向散热凹槽，该外壳底部的两端分别设有一个安装支座。外壳的内壁上固设有定子，该定子与转子转动配合，且转子上的输出轴从外壳一端的过孔穿出，该外壳的另一端装有散热端盖，这个散热端盖用于保护电机内的冷却风扇。使用时，电机会发热，若不有效进行散热不仅会影响传动效率、精度，这样就会导致节能环保性能差，而且还会影响电机的使用寿命。虽然冷却风扇能具有一定的散热功能，但散热效果还是不甚理想。

为了改善散热效果，又增加了辅助散热结构及方法。目前电机的散热冷却方式主要由以下几种：自然冷却、强迫风冷、自通风和水冷，与其他冷却方式相比，在相同功率等级下，使用水冷方式冷却的电机具有体积小，重量轻的优点，材料的利用率更高。中国专利公开了多种电机的水冷方法，比如中国专利ZL2012105457033公开了一种水冷电机，它在所述机壳外部还设有外罩，所述外罩上设有进水口和出水口，所述外罩的内壁上还设有螺牙，所述螺牙的底径与所述机壳的外壁紧密接触，所述进水口、两相邻螺牙之间的缝隙以及出水口形成水流通道，所述外罩内壁上的螺牙为双头螺牙，所述外罩上的进水口与出水 口分别与所述双头螺牙形成的两个水流通道的一端相连通，所述两个水流通道的另一端通过机壳上的台阶相连通，所述进水口上安装有隔水圈，所述隔水圈为圆弧状，所述外罩上与所述进水口相对应的位置设有一止转台阶，所述止转台阶的形状与所述隔水圈的形状相匹配。

又如中国专利ZL201010040014.8公开了一种水冷电机及电机冷却方法，它在机座中部的外表面具有多个沿电机轴向设置的辅助板，相邻的辅助板之间形成多个沿电机轴向的沟槽，所述多个沟槽中均设有可拆卸的冷却管，冷却液可在冷却管中流动，所述辅助板沿电机轴向一端的外侧设有环绕机座外表面的进水多通管，所述进水多通管上设有至少一个进水口，辅助板沿电机轴向另一端的外侧设有环绕机座外表面的排水多通管，所述排水多通管上设有至少一个排水口，所述冷却管的两端分别与进水多通管和排水多通管连通，所述辅助板的内部为空心结构，与电机定子铁心之间形成沿电机轴向的通风槽。

在使用过程中，我们发现现有的水冷电机虽然散热冷却效果比单独利用散热风扇的方式有所提高，但散热冷却效果还是不太理想；更为重要的是，现有的辅助散热方式不仅需要增加至少4个以上的自制部件，结构很复杂，并且往往需要改动电机的内部结构，这样就大幅增加了生产难度和制造成本，而且为了通过冷却水带走电机工作时的热量，这些增加的部件与外壳之间要形成供冷却水流动的水冷腔，这样就对外壳的制造精度以及水冷腔的防水密封问题提出了很高的精度要求，一旦出现漏水就可能会漏到电机外壳内，与外壳内部的通电部件接触，从而导致触电，进而引发严重的安全事故。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种散热效果好、结构简单和安全性 高和节能环保的电机水冷方法。

本发明的技术方案如下：一种电机的水冷方法，包括外壳(1)和散热风扇(8)，其中外壳(1)的外壁上沿周向均布有轴向散热凹槽(1a)，该轴向散热凹槽的左、右端分别开至外壳(1)的对应端，外壳(1)底部的两端分别有一个安装支座(1b)；所述外壳(1)内壁上的定子安装凹槽中安装有定子(5)，该定子与转子(6)转动配合；所述转子(6)一端的输出轴(7)从外壳(1)上的过孔穿过，在转子的另一端有所述散热风扇(8)，该散热风扇由外壳(1)上的散热端盖(1c)遮挡，其特征在于包括如下步骤：

步骤a：所述外壳(1)外面设置一根橡胶水管(2)，该橡胶水管的壁厚为1－2mm，且橡胶水管(2)的内径与外壳(1)内径之比为n，该0.1≤n≤0.2；

所述橡胶水管(2)弯曲成“S”形结构，并由一组平直管段(2a)和U形管段(2b)连接而成，其中U形管段(2b)位于平直管段(2a)两端，并将这些平直管段(2a)的首尾连接起来，且U形管段(2b)卡在相邻两个所述轴向散热凹槽(1a)之间的外壳(1)上；所述平直管段(2a)分别卡入对应的一个轴向散热凹槽(1a)中，且平直管段(2a)的外壁与轴向散热凹槽(1a)两侧的槽壁紧贴；所述外壳(1)外面左右并排套装有两个抱箍(3)，该抱箍用于将橡胶水管(2)箍紧在外壳(1)上；

所述橡胶水管(2)的一端为进水端，该橡胶水管的另一端为出水端，且该出水端与所述散热端盖(1c)位于同一端；

步骤b：将所述橡胶水管(2)的进水端和出水端均与同一个水槽(4)连通，且水槽(4)内设有用于向橡胶水管(2)内泵水的水泵(10)，且水槽(4) 内还设有用于对冷却水降温的降温器；

步骤c：电机工作之前，向水槽(4)内注入用于冷却的清水；电机工作时，启动所述水泵(10)和降温器，从而使冷却水在水槽(4)和橡胶水管(2)之间循环流动，且回到水槽(4)内的热水由所述降温器冷却后由水泵(10)输入到橡胶水管(2)中。

在上述技术方案中，本方法在所述外壳(1)外面设置一根橡胶水管(2)，所述橡胶水管(2)弯曲成“S”形结构，并由一组平直管段(2a)和U形管段(2b)连接而成，其中U形管段(2b)位于平直管段(2a)两端，并将这些平直管段(2a)的首尾连接起来，且U形管段(2b)卡在相邻两个所述轴向散热凹槽(1a)之间的外壳(1)上；所述平直管段(2a)分别卡入对应的一个轴向散热凹槽(1a)中，且平直管段(2a)的外壁与轴向散热凹槽(1a)两侧的槽壁紧贴，这样就能大幅增大散热面积，且散热区域在所有的轴向散热凹槽(1a)中，散热区域大且均匀。本案中将橡胶水管(2)弯曲成“S”形结构，散热区域的有效面积比橡胶水管(2)环绕在整个外壳(1)外面的方式要更大。本案中采用橡胶水管(2)来容纳冷却水，一是为了便于取材，二是橡胶水管(2)的导热效率高，橡胶比金属材质能更及时地将热量传递到冷却水中，从而通过冷却水及时带走热量。

同时，橡胶水管(2)的壁厚为1－2mm，这样既能保证橡胶水管(2)具有足够的强度，防止因为弯曲后因强度不够而裂口，从而避免漏水，进而杜绝引发触电的安全事故，又能保证热量及时、有效地透过橡胶水管(2)的壁厚进入橡胶水管(2)内。另外，本发明的水流冷却通道在橡胶水管(2)内，不与外壳***，即使发生漏水，水也不易从电机外壳进入电机内部， 这样也能从根本上避免因漏水而导致触电。

并且，橡胶水管(2)的内径与外壳(1)的内径之比为n，该0.1≤n≤0.2。由于电机的尺寸规格越大，其工作时产生的热量就越大，电机的外壳内径也越大，这种情况下橡胶水管(2)的内径也要求相应增大。在本案中，橡胶水管(2)的内径与外壳(1)的内径之比为n，这个比值的意义是电机工作时的热量越大，橡胶水管(2)的内径也就相应地成比例增大，这样就能更好地匹配不同尺寸规格的外壳。同时，本案中n的参数范围较为合适，若n过小，虽然可以增加橡胶水管(2)缠绕在外壳(1)外面形成的散热面积总和，但会导致橡胶水管(2)的内径较小，冷却水在橡胶水管(2)内的流速不高，这样就会影响散热效果；反之若n过大，虽然能增大橡胶水管(2)的内径，相应提高冷却水在橡胶水管(2)内的流速，但会减少橡胶水管(2)缠绕在外壳(1)外面形成的散热面积总和，这样也会降低散热效果。由上可见，橡胶水管(2)的内径与外壳(1)内径之比是一个很重要的技术参数，本案中的0.1≤n≤0.2参数范围适中，它很好地兼顾了水流速度和散热面积总和，因为水流速度和散热面积总和都会影响散热效果，从而综合改善了外壳径向方向上的散热效果。另外，橡胶水管(2)的一端为进水端，该橡胶水管的另一端为出水端，且该出水端与所述散热端盖(1c)位于同一端，这样就使冷却水沿外壳(1)轴向的流动方向与散热端盖(1c)内侧由散热风扇产生的热量流动方向一致，这样又能很好地对电机内的轴向热流进行散热，这个轴向上的散热与外壳径向方向上的散热有机结合，从而使本案形成一个密切联系、配合和不可分割的整体，进而很好地改善了电机外壳的散热效果。另外，设置抱箍是为了固定橡胶水管(2)，仅仅是为了保证安装的牢靠性。

综上所述，本方法在外壳外面设置一根弯曲成“S”形的水管，并通过水管的材质、水管的缠绕方式以及水管与外壳的内径之比有机配合，形成一个相互联系、不可分割的有机整体，从而很好地改善径向方向上的散热效果，且同时通过控制水管内冷却水的流动方向来改善轴向方向的散热效果，并且径向和轴向上的散热相结合有效改善了电机的整体散热效果；并且冷却水的冷却通道只在水管内，而不与外壳发生联系，从而从根本上消除了因漏水而导致触电的安全隐患；而且，本发明主要通过增加一根水管就有效、巧妙地改善了电机的整体散热效果，增加部件少且结构简单，对外壳做的改动很小，改动成本低，实施很方便，这样就很有效地克服了现有技术增加部件多、结构复杂、对现有结构改动大、制造难度大、成本高且存在触电可能性的缺陷，从而具有散热效果好、结构简单、安全性高和节能环保等优点。

作为本发明的优化设计，所述n的数值为0.15或0.18。

采用以上结构设计，本参数设计能更好地兼顾和平衡之间水流速度与散热面积总和之间的关系，从而进一步改善了外壳径向方向上的散热效果。

作为优选设计，所述橡胶水管(2)的壁厚为1.5mm。采用上述参数，使得橡胶水管(2)兼具足够的结构强度和良好的导热性能，从而能更加快速地散热，进而改善本发明的性能。

作为优选，所述降温器采用制冷机。当然，在实际制造过程中，还可以采用其他设备来充当降温器，如风机、冷凝器等。

有益效果：本方法在外壳外面设置一根弯曲成“S”形的水管，并通过水管的材质、水管的缠绕方式以及水管与外壳的内径之比有机配合，形成一个相互联系、不可分割的有机整体，从而很好地改善径向方向上的散热效果，且同时 通过控制水管内冷却水的流动方向来改善轴向方向的散热效果，并且径向和轴向上的散热相结合有效改善了电机的整体散热效果；并且冷却水的冷却通道只在水管内，而不与外壳发生联系，从而从根本上消除了因漏水而导致触电的安全隐患；而且，本发明主要通过增加一根水管就有效、巧妙地改善了电机的整体散热效果，增加部件少且结构简单，对外壳做的改动很小，改动成本低，实施很方便，这样就很有效地克服了现有技术增加部件多、结构复杂、对现有结构改动大、制造难度大、成本高且存在触电可能性的缺陷，从而具有散热效果好、结构简单、安全性高和节能环保等优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的横截面剖视图。

图3为图2的A-A向剖视放大图。

图4为图1去掉抱箍等部件后的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1--4所示，一种电机的水冷方法，包括外壳1和散热风扇8，其中外壳1为铝铸件，外壳1的外壁上沿周向均布有轴向散热凹槽1a，该轴向散热凹槽的左、右端分别开至外壳1的对应端。外壳1底部的两端分别有一个安装支座1b。外壳1内壁上的定子安装凹槽中安装有定子5，该定子与转子6转动配合，其具体的安装结构为现有技术。转子6一端的输出轴7从外壳1上的过孔穿过，在转子的另一端有散热风扇8，该散热风扇由外壳1上的散热端盖1c遮挡，其特征在于包括如下步骤：

步骤a：在外壳1外面设置一根橡胶水管2，该橡胶水管的壁厚为1－2mm，并可进一步优选为1.3或1.5mm。橡胶水管2的内径与外壳1内径之比为n，该0.1≤n≤0.2，并可进一步优选为0.13或0.15或0.17。当然，水管2也可以换成消防水袋。

橡胶水管2弯曲成“S”形结构，并由一组平直管段2a和U形管段2b连接而成，其中U形管段2b位于平直管段2a两端，并将这些平直管段2a的首尾连接起来，且U形管段2b卡在相邻两个轴向散热凹槽1a之间的外壳1上。平直管段2a分别卡入对应的一个轴向散热凹槽1a中，且平直管段2a的外壁与轴向散热凹槽1a两侧的槽壁紧贴。需要指出的是，平直管段2a穿过安装支座1b处的轴向散热凹槽1a时，两个安装支座1b上均分别需要钻过孔。外壳1外面左右并排套装有两个抱箍3，该抱箍用于将橡胶水管2箍紧在外壳1上，而抱箍用于将橡胶水管2箍紧在外壳本体1上，这两个抱箍3位于两个安装支座1b之间。

橡胶水管2的一端为进水端，该橡胶水管的另一端为出水端，且该出水端与散热端盖1c位于同一端。

步骤b：将橡胶水管2的进水端和出水端均与同一个水槽4连通，且水槽4内设有用于向橡胶水管2内泵水的水泵10，且水槽4内还设有用于对冷却水降温的降温器；

步骤c：电机工作之前，向水槽4内注入用于冷却的清水；电机工作时，启动水泵10和降温器，从而使冷却水在水槽4和橡胶水管2之间循环流动，且回到水槽4内的热水由降温器冷却后由水泵10输入到橡胶水管2中。电机停止工作后，启动水泵4和降温器继续运行，待电机完全冷却后，水泵4和降温器停止运行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电机的水冷方法，包括外壳(1)和散热风扇(8)，其中外壳(1)的外壁上沿周向均布有轴向散热凹槽(1a)，该轴向散热凹槽的左、右端分别开至外壳(1)的对应端，外壳(1)底部的两端分别有一个安装支座(1b)；所述外壳(1)内壁上的定子安装凹槽中安装有定子(5)，该定子与转子(6)转动配合；所述转子(6)一端的输出轴(7)从外壳(1)上的过孔穿过，在转子的另一端有所述散热风扇(8)，该散热风扇由外壳(1)上的散热端盖(1c)遮挡，其特征在于包括如下步骤：

步骤a：所述外壳(1)外面设置一根橡胶水管(2)，该橡胶水管的壁厚为1－2mm，且橡胶水管(2)的内径与外壳(1)内径之比为n，该0.1≤n≤0.2；

所述橡胶水管(2)弯曲成“S”形结构，并由一组平直管段(2a)和U形管段(2b)连接而成，其中U形管段(2b)位于平直管段(2a)两端，并将这些平直管段(2a)的首尾连接起来，且U形管段(2b)卡在相邻两个所述轴向散热凹槽(1a)之间的外壳(1)上；所述平直管段(2a)分别卡入对应的一个轴向散热凹槽(1a)中，且平直管段(2a)的外壁与轴向散热凹槽(1a)两侧的槽壁紧贴；所述外壳(1)外面左右并排套装有两个抱箍(3)，该抱箍用于将橡胶水管(2)箍紧在外壳(1)上；

所述橡胶水管(2)的一端为进水端，该橡胶水管的另一端为出水端，且该出水端与所述散热端盖(1c)位于同一端；

步骤b：将所述橡胶水管(2)的进水端和出水端均与同一个水槽(4)连通，且水槽(4)内设有用于向橡胶水管(2)内泵水的水泵(10)，且水槽(4)内还设有用于对冷却水降温的降温器；

步骤c：电机工作之前，向水槽(4)内注入用于冷却的清水；电机工作时，启动所述水泵(10)和降温器，从而使冷却水在水槽(4)和橡胶水管(2)之间循环流动，且回到水槽(4)内的热水由所述降温器冷却后由水泵(10)输入到橡胶水管(2)中。

2.根据权利要求1所述电机的水冷方法，其特征在于：所述n的数值为0.15或0.18。

3.根据权利要求1所述电机的水冷方法，其特征在于：所述橡胶水管(2)的壁厚为1.5mm。

4.根据权利要求1所述电机的水冷方法，其特征在于：所述降温器采用制冷机。