CN110957838A - 一种高效散热的电机机壳及其散热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效散热的电机机壳，属于电机技术领域，包括容纳电机的筒状壳体、前端盖和后端盖；所述壳体为双层结构，内部填充有导热硅脂；所述前端盖中心设有供电机输出轴穿出的通孔，前端盖内侧转动连接有与电机输出轴配合的风扇，通过输出轴带动风扇转动，所述风扇外设有扇罩，所述扇罩表面间隔设置有若干个扇形的栅格；所述后端盖由金属散热板构成，两侧设有若干个凸出的散热翅条；所述壳体表面设有可开启的观察口，所述观察口内表面贴合有测温纸，所述观察口为钢化玻璃口。本发明提供的电机机壳相比现有技术具有高效的散热性能，且结构简单、安装方便，并可快速排查电机工作的临界温度。

Description

一种高效散热的电机机壳及其散热方法

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种高效散热的电机机壳及其散热方法。

背景技术

电机是通过电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。在电机的工作中，通过电磁转换及转子的运动将电能和机械能相互转化，在此过程会产生大量的热，如果不能有效排出热量，当积累到一定程度时会严重影响电机工作性能，甚至损坏部分元器件，因而良好的散热性能是保证电机运行可靠及寿命的关键点。

现有技术中的电机散热大都采用自散热，通过热量传导方式散热，由于电机内的功能器件较多，在长时间使用后的热量累积逐渐增大，传导方式的散热速度无法跟上，自散热效果很差，无法满足电机长期使用的需求。市场上有些加设风扇的电机，其大都将风扇加设在机壳外部，其热量传递必须在到达风扇所在处时才能加速散热，对电机内部热量传递效果一般，无法做到真正的对流散热。

另外，由于电机的运行环境的差别，尤其是在船舶、航空等领域，不可避免的会出现电机损毁的现象，其中很多故障排查需要通过对电机运行内部温度是否到达临界值来进行反馈，有些电机通过内部的温度传感器来实现，但这种方式不但增加成本，而且在复杂的工作环境中容易损坏。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明旨在提供一种散热效果好、安装简单、可快速判断电机工作温度是否到达临界值的电机机壳。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高效散热的电机机壳，包括容纳电机的筒状壳体、前端盖和后端盖；所述壳体为双层结构，内部填充有导热硅脂；所述前端盖中心设有供电机输出轴穿出的通孔，前端盖内侧转动连接有与电机输出轴配合的风扇，通过输出轴带动风扇转动，所述风扇外设有与前端盖固定连接的扇罩，所述扇罩表面间隔设置有若干个扇形的栅格；所述后端盖由金属散热板构成，两侧设有若干个凸出的散热翅条；所述壳体表面设有可开启的观察口，所述观察口内表面贴合有测温纸，所述观察口为钢化玻璃口。

优选的：所述前端盖内侧设有类滚动轴承件，所述类滚动轴承件，包括内圈、外圈、滚动体、保持架，所述外圈与前端盖固定连接，内圈与扇罩边缘厚度一致并固定连接。

优选的：所述栅格外侧面与扇罩中心轴角度为40°～58°，内侧面与中心轴角度为50°～72°，且外侧面夹角小于内侧面夹角。

优选的：所述风扇与输出轴套接表面设有若干凹槽，所述输出轴上设有若干凸起块，所述输出轴通过凸起块与凹槽的卡接带动风扇的转动。

优选的：所述外圈与前端盖通过螺钉固定连接。

优选的：所述散热翅条为环形翅条，且与后端盖同心，所述散热翅条由外向内高度依次升高。

优选的：所述后端盖外侧中部设有液态金属散热器。

本发明还提供了上述一种高效散热的电机机壳的散热方法，包括如下步骤：

S1.电机通电转动后，通过输出轴带动风扇转动；

S2.风扇转动使风扇前出现气流流动，在气流及栅格的作用下，扇罩连同内圈自由转动，使壳体内出现强力的涡流风；

S3.机壳内的热量在上述涡流风的作用下在机壳内加速运动，提高与机壳的热交换，其中一部分通过壳体借由导热硅脂散发出去，另一部分通过后端盖及其上的液态金属散热器散发出去，起到快速降温的效果。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1.通过前端盖内侧风扇的设置，使电机运行过程中电机内部产生强风气流，加速内部与机壳的热交换，提高散热效率。

2.通过扇罩的结构及表面的栅格设置，使扇罩在风扇的强风气流作用下自由转动，风扇的驱动转动及扇罩的自由转动配合栅格使电机内部的强风气流转变为强力涡流，进一步提高内部热量与机壳的热交换，提高散热效率。

3.通过壳体内的导热硅脂将壳体内表面的热量快速传递到外部空间。

4.通过后端盖的散热翅条增大后端盖散热面积，提高热交换效率，通过外部的液体金属散热器将后端盖处交换的热量快速排出。

5.在上述1、2的对流换热及3、4的传导换热配合使用下，使整个电机机壳具有高效的散热效率。

6.前端盖的风扇通过设置的凹槽可直接套接在输出轴上，安装方便快捷。

7.通过使用电机工作临界温度点的测温纸，在发生故障时，通过观察口迅速判断电机工作温度是否到达临界温度，大大节省温度排查时间，且成本低，观察直观，节约时间。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为后端盖内侧结构示意图；

图3为后端盖外侧结构示意图；

图4为扇罩结构示意图；

图5为栅格A处放大角度示意图；

图6为加有类滚动轴承件的前端盖结构示意图。

图中：1、壳体；11、观察口；2、前端盖；3、后端盖；31、散热翅条；32、液态金属散热器；4、风扇；41、凹槽；5、扇罩；51、栅格；6、测温纸；7、类滚动轴承件；71、内圈；72、外圈；73、滚动体；8、输出轴；81、凸起块。

具体实施方式

现结合具体实施例对本发明的结构及原理进行充分阐述，以使本领域普通技术人员能够充分理解和实施。

实施例1

如图1至图5所示：本实施例公开的一种高效散热的电机机壳，包括容纳电机的筒状壳体1、前端盖2和后端盖3；所述壳体1为双层结构，内部填充有导热硅脂(导热硅脂是以有机硅酮为主要原料，添加耐热、导热性能优异的材料，制成的导热型有机硅脂状复合物，是一种高导热绝缘有机硅材料，具有低油离度，耐高低温、耐水、臭氧、耐气候老化等优点。另外导热硅脂具有高导热率，极佳的导热性，良好的电绝缘性，较宽的使用温度，很好的使用稳定性，较低的稠度，在本实施例中用于添加在双层壳体1内部，对壳体1内的热量具有很好的热传导效果，加速壳体1散热)；所述前端盖2中心设有供电机输出轴8穿出的通孔，前端盖2内侧转动连接有与电机输出轴8配合的风扇4，通过输出轴8带动风扇4转动，所述风扇4外设有与前端盖2固定连接的扇罩5，所述扇罩5表面间隔设置有若干个扇形的栅格51(扇罩5的设置一方面可对风扇4起到保护作用，也可防止风扇大量积灰，另一方面可改变风扇吹出的风向，通过栅格51的角度设置，可使吹出的风达到扰流的效果；优选设置为：所述栅格51外侧面与扇罩5中心轴角度为40°～58°，内侧面与中心轴角度为50°～72°，且外侧面夹角小于内侧面夹角，以改变风扇4吹出的风向。本实施例中外侧面、内侧面与中心轴的角度分别为45°和55°)；所述后端盖3由金属散热板构成，两侧设有若干个凸出的散热翅条31(本实施例中为包含五个散热翅条，且散热翅条31为环形翅条，与后端盖3同心，所述散热翅条31由外向内高度依次升高，散热翅条31的增加可大大增加后端盖3与机壳内部及外界环境的热交换面积，避免后端盖3处散热面积小而导致的热量滞留，提高散热效率；而散热翅条31的形状及高度改变，使在后端盖3处的散热由外至内具有散热梯度，对气流具有一定的静态导流作用，使后端盖3处的热气流由四周向中心靠近进而向外散发，进一步提高散热效率；基于上述散热翅片31的基础，更为优选的在所述后端盖3外侧中部设有液态金属散热器32，通过液态金属散热器32超高的导热性使聚集在后端盖3中部的热量迅速向外扩散，达到极佳的散热效果，本实施例中的液态散热器32设置在最内层的散热翅条31内部，也可在相邻的散热翅条31夹层中分别加设液态散热器32以达到更为理想的散热效果)；所述壳体1表面设有可开启的观察口11，所述观察口11内表面贴合有测温纸6，所述观察口11为钢化玻璃口(通过将测温纸6贴合在电机机壳内侧，当机壳内温度大于测温纸6温度时，测温纸即会变色，通过放置机壳内临界温度值的测温纸6或根据需求放入相应温度值的测温纸6，在电机发生故障需要排查是否为温度过热或过烧的原因时，只需从观察口11观察测温纸6的颜色是否变化即可判定，排查迅速准确；相比传统方式或现有技术中加设温度传感器、显示器、控制器等元器件的方式，本方法具有低成本、观察方便直观、且耗时少安装方便等显著的优点)。

优选的：所述风扇4与输出轴8套接表面设有若干凹槽41，所述输出轴8上设有若干凸起块81，所述输出轴8通过凸起块81与凹槽41的卡接带动风扇4的转动。如此设置在安装前端盖2的同时，通过凹槽41与凸起块81的配合即可使风扇4与转轴连接，无需外加零部件，简化结构、方便装配。

本实施例还提供了上述高效散热的电机机壳的散热方法，包括如下步骤：

S1.电机通电转动后，通过输出轴8带动风扇4转动；

S2.风扇4转动使风扇4前出现气流流动，在气流及栅格51的作用下，扇罩5连同内圈71自由转动，使壳体1内出现强力的涡流风；

S3.机壳内的热量在上述涡流风的作用下在机壳内加速运动，提高与机壳的热交换，其中一部分通过壳体1借由导热硅脂散发出去，另一部分通过后端盖3及其上的液态金属散热器32散发出去，起到快速降温的效果。

实施例2

如图6所示，本实施例在实施例1的基础上做了如下改进：所述前端盖2内侧设有类滚动轴承件7，所述类滚动轴承件7，包括内圈71、外圈72、滚动体73、保持架，所述外圈72与前端盖2固定连接，内圈71与扇罩5边缘厚度一致并固定连接。常见滚动轴承的内圈作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间；保持架能使滚动体均匀分布，引导滚动体旋转起润滑作用。本实施例中的类滚动轴承件7与传统的滚动轴承各部件原理基本一致，将其用在扇罩5的自由转动上，别出心裁。具体如下：在本实施例中，内圈71与扇罩5固定连接，外圈72固定在前端盖2上，扇罩5与内圈71可在滚动体73的配合下在外圈72内自由转动；通过上述设置，电机启动后风扇4吹出的气流配合栅格51的角度设置可使扇罩5自由转动，在风扇4和扇罩5的双重转动下使吹出栅格51的气流具有很强的涡流效果，大大提升机壳内的热量流动，提升热交换效率。需要注意的是，为了消除内圈71转动中与前端盖2的摩擦，可将内圈71厚度做相应缩减，也可在前端盖2上设置相应凹陷部来放置内圈71。

优选的，所述外圈72与前端盖2通过螺钉固定连接，以使类滚动轴承件7的安装、更换方便。

上述实施例仅是本发明的优选实施例，并非对本发明做出的任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术原理及方案范围情况下，都可利用以上公开的方法对本发明的技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明的原理或方案，依据本发明的技术实质对本发明公开的技术特征做出的任何组合、修改或替换均应属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种高效散热的电机机壳，包括容纳电机的筒状壳体(1)、前端盖(2)和后端盖(3)；其特征在于，所述壳体(1)为双层结构，内部填充有导热硅脂；所述前端盖(2)中心设有供电机输出轴(8)穿出的通孔，前端盖(2)内侧转动连接有与电机输出轴(8)配合的风扇(4)，通过输出轴(8)带动风扇(4)转动，所述风扇(4)外设有与前端盖(2)固定连接的扇罩(5)，所述扇罩(5)表面间隔设置有若干个扇形的栅格(51)；所述后端盖(3)由金属散热板构成，两侧设有若干个凸出的散热翅条(31)；所述壳体(1)表面设有可开启的观察口(11)，所述观察口(11)内表面贴合有测温纸(6)，所述观察口(11)为钢化玻璃口。

2.如权利要求1所述的一种高效散热的电机机壳，其特征在于，所述前端盖(2)内侧设有类滚动轴承件(7)，所述类滚动轴承件(7)，包括内圈(71)、外圈(72)、滚动体(73)、保持架，所述外圈(72)与前端盖(2)固定连接，内圈(71)与扇罩(5)边缘厚度一致并固定连接。

3.如权利要求1所述的一种高效散热的电机机壳，其特征在于，所述栅格(51)外侧面与扇罩(5)中心轴角度为40°～58°，内侧面与中心轴角度为50°～72°，且外侧面夹角小于内侧面夹角。

4.如权利要求1所述的一种高效散热的电机机壳，其特征在于，所述风扇(4)与输出轴(8)套接表面设有若干凹槽(41)，所述输出轴(8)上设有若干凸起块(81)，所述输出轴(8)通过凸起块(81)与凹槽(41)的卡接带动风扇(4)的转动。

5.如权利要求2所述的一种高效散热的电机机壳，其特征在于，所述外圈(72)与前端盖(2)通过螺钉固定连接。

6.如权利要求2所述的一种高效散热的电机机壳，其特征在于，所述散热翅条(31)为环形翅条，且与后端盖(3)同心，所述散热翅条(31)由外向内高度依次升高。

7.如权利要求6所述的一种高效散热的电机机壳，其特征在于，所述后端盖(3)外侧中部设有液态金属散热器(32)。

8.如权利要求7所述的一种高效散热的电机机壳的散热方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.电机通电转动后，通过输出轴(8)带动风扇(4)转动；

S2.风扇(4)转动使风扇(4)前出现气流流动，在气流及栅格(51)的作用下，扇罩(5)连同内圈(71)自由转动，使壳体(1)内出现强力的涡流风；

S3.机壳内的热量在上述涡流风的作用下在机壳内加速运动，提高与机壳的热交换，其中一部分通过壳体(1)借由导热硅脂散发出去，另一部分通过后端盖(3)及其上的液态金属散热器(32)散发出去，起到快速降温的效果。

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