CN113394908A - 一种电机冷却结构、电机及电机的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电机冷却结构、电机及电机的制造方法，涉及电机技术领域，所述电机冷却结构包括多个适于设置在电机内部的冷却凹槽，所述冷却凹槽沿电机转轴方向设置并适于流通冷却介质，所述冷却凹槽包括设置在所述冷却凹槽两端的宽部及设置在两个所述宽部之间的窄部，所述宽部的截面面积大于所述窄部的截面面积，且在所述冷却凹槽的两端向所述窄部延伸方向上，所述冷却凹槽的截面面积逐渐变小。本发明中的冷却凹槽的结构形式可以有效提高冷却介质在冷却凹槽内的流动速度及湍流度，进而提高了电机的冷却能力，以及增加了电机的功率密度。同时在电机内部设置多个上述冷却凹槽，可以进一步地提高电机的冷却能力。

Description

一种电机冷却结构、电机及电机的制造方法

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种电机冷却结构、电机及电机的制造方法。

背景技术

随着社会的进步，科技的发展，在电机领域中，当技术相对成熟和产品相对标准化时，如何通过精细化产品开发和设计来提高电机功率密度是当下技术研究的一个课题，而制约电机功率密度的一个重要因素是高温条件下绕组绝缘性受到损坏，因此需要有效地冷却***保证电机工作在安全温度范围之内。现有技术中，比较常见的电机冷却***包括电机机壳水套液体冷却、机壳空气冷却等，即通过冷却介质流经电机机体结构带走热量进行降温冷却，但是现有的电机机体结构在配合冷却***进行冷却的这一方面的研究设计还不够精细化和完善，还可做进一步提升。

发明内容

本发明旨在一定程度上解决上述问题中的至少一个方面。

为此，一方面，本发明提供了一种电机冷却结构，包括多个适于设置在电机内部的冷却凹槽，所述冷却凹槽沿电机转轴方向设置并适于流通冷却介质，所述冷却凹槽包括设置在所述冷却凹槽两端的宽部及设置在两个所述宽部之间的窄部，所述宽部的截面面积大于所述窄部的截面面积，且在所述冷却凹槽的两端向所述窄部延伸方向上，所述冷却凹槽的截面面积逐渐变小。

可选地，多个所述冷却凹槽在所述电机的内部的圆周方向上均布设置。

可选地，所述冷却凹槽包括一个底壁和两个相对设置的侧壁，所述底壁设置为平面，两个所述侧壁对称设置为弧面。

可选地，所述窄部设置于所述冷却凹槽的中部，且两个所述宽部相对所述窄部对称设置。

可选地，所述冷却凹槽沿所述电机转轴方向呈直线型长条状或螺旋型长条状。

可选地，所述冷却凹槽的长度方向的截面形状呈拉瓦尔喷管截面状。

可选地，所述冷却凹槽由多个异形硅钢片有序叠加制成。

与现有技术相比，本发明提供的电机冷却结构具有以下技术效果：

本发明提供的电机冷却结构通过在电机内部设置多个冷却凹槽，且将冷却凹槽沿电机转轴方向设置，同时将冷却凹槽设置呈两端为宽部，两个宽部之间为窄部的结构，而且通过将冷却凹槽的两端向窄部延伸方向上，设置成冷却凹槽的截面面积逐渐变小的结构形式，即冷却凹槽内的流通通道从两端宽部向窄部逐渐变窄，当冷却介质在冷却凹槽内从一端向另一端流通时，首先经过通道逐渐变窄的情况，此时通过冷却凹槽的内壁对冷却介质挤压作用力下，冷却介质的流速会逐渐增大，当冷却介质流经冷却凹槽的窄部后，通道又逐渐变宽，经过逐渐变窄的通道的作用力后得到释放，冷却介质的流速会进一步加大。故而在冷却***对冷却介质施加的压力及其他条件不变的情况下，本发明中的冷却凹槽的结构形式可以有效提高冷却介质在冷却凹槽内的流动速度及湍流度，进而提高了电机的冷却能力，以及增加了电机的功率密度。同时在电机内部设置多个上述冷却凹槽，可以进一步地提高电机的冷却能力。

另一方面，为了解决上述问题，本发明提供了一种电机，包括上述的电机冷却结构，还包括机壳和设置在所述机壳内的定子及转子，所述转子设置在所述定子内，所述定子和/或所述转子的外圆周面上均布设置有多个所述电机冷却结构的冷却凹槽。

可选地，所述机壳的内壁圆周面上均布开设有多个所述冷却凹槽。

与现有技术相比，本发明提供的电机具有的技术效果与上述电机冷却结构具有的技术效果大致相同，在此不再赘述。

此外，为了解决上述问题，本发明还提供了一种电机的制造方法，用于制造上述的电机，包括以下步骤：

制备多个用于组成所述电机的转子(10)和定子(20)的硅钢片，加工所述硅钢片以使与所述转子(10)和所述定子(20)的截面形状相对应；

将多个用于组成所述转子的所述硅钢片的外圆周分别通过冲压或线切割、激光切割加工，以制成与所述电机的冷却凹槽上不同位置截面分别相同的形状，和/或将多个用于组成所述定子的硅钢片的外圆周分别通过冲压或线切割、激光切割加工，以制成与所述冷却凹槽上不同位置截面分别相同的形状；

将多个用于组成所述转子和所述定子的所述硅钢片一一对应有序堆叠以制成所述转子和所述定子，以使在所述冷却凹槽的两端向所述冷却凹槽的中部延伸方向上，所述冷却凹槽的截面面积逐渐变小；

制备所述电机的机壳，并将所述转子和所述定子组装在所述机壳内。

可选地，所述制备所述电机的机壳包括：在所述机壳内壁圆周面上均布开设多个所述冷却凹槽。

与现有技术相比，本发明提供的电机的制造方法具有以下技术效果：

通过本发明提供的电机的制造方法制造出的电机具有上述电机大致相同的技术效果，在此不再赘述，同时，本方法工序简明，操作方便，易于实现，便于批量生产及加工，以及便于产品的标准化生产和控制产品质量。

附图说明

图1为本发明实施例电机的转子的立体结构示意图；

图2为本发明实施例电机的定子的立体结构示意图；

图3为本发明实施例电机的机壳的立体结构示意图。

附图标记说明：

10-转子，20-定子，30-机壳，40-冷却凹槽，41-底壁，42-侧壁。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

需要说明的是，在本公开的描述中，采用了“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“前”、“后”、“内”和“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公开，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操控，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

而且，虽然在本公开中参照了特定的实施例来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图3所示，本发明实施例提供了一种电机冷却结构，包括多个适于设置在电机内部的冷却凹槽40，所述冷却凹槽40沿电机转轴方向设置并适于流通冷却介质，在所述冷却凹槽40的两端向所述冷却凹槽40的中部延伸方向上，所述冷却凹槽40的截面面积逐渐变小。

需要说明的是，本实施例提供的所述冷却凹槽40可以设置在电机内部的转子10的外圆周面上和/或定子20的外圆周面上和/或机壳30内壁圆周面上，可以根据电机实际工作环境需要及实际对电机冷却能力的要求而设置冷却凹槽40的位置及数量。

较佳地，本实施例提供的多个所述冷却凹槽40分别均布设置在电机的转子10和定子20的外圆周面上，以及机壳30内壁圆周面上，同时上述冷却凹槽40的结构均设置为两端向中部逐渐变窄的结构形式，以最大程度提高电机内部冷却介质在冷却凹槽40内流通的流速及湍流度，进而提升电机的冷却能力。

本实施例提供的电机冷却结构通过在电机内部设置多个冷却凹槽40，且将冷却凹槽40沿电机转轴方向设置，同时将冷却凹槽40设置呈两端为宽部，两个宽部之间为窄部的结构，而且通过将冷却凹槽40的两端向窄部延伸方向上，设置成冷却凹槽40的截面面积逐渐变小的结构形式，即冷却凹槽40内的流通通道从两端向窄部逐渐变窄，当冷却介质在冷却凹槽40内从一端向另一端流通时，首先经过通道逐渐变窄的情况，此时通过冷却凹槽40的内壁对冷却介质挤压作用力下，冷却介质的流速会逐渐增大，当冷却介质流经冷却凹槽40的窄部后，通道又逐渐变宽，经过逐渐变窄的通道的作用力后得到释放，冷却介质的流速会进一步加大。故而在冷却***对冷却介质施加的压力及其他条件不变的情况下，本实施例中的冷却凹槽40的结构形式可以有效提高冷却介质在冷却凹槽40内的流动速度及湍流度，进而提高了电机的冷却能力，以及增加了电机的功率密度。同时在电机内部设置多个上述冷却凹槽40，可以进一步地提高电机的冷却能力。

需要说明的是，本实施例所述的冷却介质包括但不局限于机油等绝缘液体、非去离子水等非绝缘液体、空气等气态介质。本实施例提供的电机冷却结构均可有效提高上述冷却介质在冷却凹槽40内的流速及湍流度，其增加电机冷却能力的原理相同。

可选地，如图1至图3所示，本实施例提供的多个所述冷却凹槽40在所述电机的内部的圆周方向上均布设置。

在本实施例中，通过将多个冷却凹槽40在电机的内部的圆周方向上均布设置，使得本实施例的电机冷却结构便于生产和加工，生产工序有序可控，同时便于控制冷却介质在冷却凹槽40内流速及湍流度，可更加精确地为实际作业需要提供冷却方案。

可选地，如图3所示，本实施例提供的所述冷却凹槽40包括一个底壁41和两个相对设置的侧壁42，所述底壁41设置为平面，两个所述侧壁42对称设置为弧面。

在本实施例中，两个侧壁42设置在一个底壁41的两侧构成了一个冷却凹槽40的结构，通过将底壁41设置为平面，便于冷却介质在冷却凹槽40的流通，并将两个侧壁42对称设置，便于整体的生产加工，同时，将两个侧壁42均设置为弧面的结构形式，一方面便于生产加工和便于冷却介质流通，另一方面可以增大冷却介质在冷却凹槽40内流通时与冷却凹槽40内壁的接触几率和接触面积，进而增加了冷却介质与冷却凹槽40的热交换量，即进一步增大了电机的冷却能力。

可选地，如图1至图3所示，本实施例提供的所述窄部设置于所述冷却凹槽40的中部，且两个所述宽部相对所述窄部对称设置。

在本实施例中，通过将两个宽部相对窄部对称设置，并将窄部设置在冷却凹槽40的中部，即冷却凹槽40呈中部对称设置，一方面便于生产加工，便于控制产品质量及产品标准化，另一方面，便于调控冷却介质在该冷却凹槽40的流速，即可根据实际作业需要提供可控可调的电机冷却方案。

需要说明的是，本实施例中电机的转子10和定子20的主体结构可以由硅钢片叠加而成，在此生产加工工序情况下，将冷却凹槽40呈中部对称设置，可以方便加工，即在生产加工冷却凹槽40结构时，较佳地，所述冷却凹槽40由多个异形硅钢片有序叠加制成，即可以在硅钢片上进行冲压一次成型或通过线切割、激光切割等方式成型，再将硅钢片按照一定顺序进行堆叠而成冷却凹槽40的立体结构，也就是可以将转子10和定子20的主体结构进行从中部分成对称的两部分进行加工后进行组装。故而将冷却凹槽40由多个异形硅钢片有序叠加制成可以有效提高生产加工效率，以及便于控制产品质量，进而提高产品标准化及质量。

可选地，本实施例提供的所述冷却凹槽40的长度方向的截面形状呈拉瓦尔喷管截面状。

需要说明的是，拉瓦尔喷管是推力室的重要组成部分，拉瓦尔喷管的前半部是由大变小向中间收缩至一个窄喉，窄喉之后又由小变大向外扩张至另一端，所述窄喉相当于本实施例中冷却凹槽40的窄部，两端为宽部，拉瓦尔喷管中的气流通过前半部，及穿过窄喉后由后半部逸出。这一架构可使气流的速度因喷管截面积的变化而变化，使气流从亚音速到音速，直至加速至超音速。

在本实施例中，通过将冷却凹槽40的长度方向的截面形状设置呈拉瓦尔喷管截面状，即将冷却凹槽40所形成的冷却介质流通通道设置成拉瓦尔喷管的结构形式，使得流经冷却凹槽40的冷却介质可以被不断加速，进一步增大了冷却介质在电机内部的流动速度，即进一步增强了电机的冷却能力。

可选地，如图1至图3所示，本实施例提供的所述冷却凹槽40沿所述电机转轴方向呈直线型长条状。

在本实施例中，通过将冷却凹槽40设置为沿电机转轴方向呈直线型长条状，便于生产加工，以及便于冷却介质在冷却凹槽40内流通。

可选地，本实施例提供的所述冷却凹槽40也可以沿所述电机转轴方向呈螺旋型长条状。

在本实施例中，通过将冷却凹槽40设置为沿电机转轴方向呈螺旋型长条状，可以进一步提高冷却介质在冷却凹槽40的流速及湍流度，即电机在工作运行时，转子10转动可扰动电机内部的冷却介质同时旋转运动，将冷却凹槽40设置为螺旋型，可以随着转子10的转动来进一步增加冷却介质在冷却凹槽40内的流速及湍流度，进而进一步地提升了电机的冷却能力。

如图1至图3所示，本发明另一实施例提供了一种电机，包括上述的电机冷却结构，还包括机壳30和设置在所述机壳30内的定子20及转子10，所述转子10设置在所述定子20内，所述定子20和/或所述转子10的外圆周面上均布设置有多个所述电机冷却结构的冷却凹槽40。

可选地，本实施例提供的所述机壳30的内壁圆周面上均布开设有多个所述冷却凹槽40。

在本实施例中，通过将多个冷却凹槽40均布设置在电机内部的转子10的外圆周面上和/或定子20的外圆周面上和/或机壳30内壁圆周面上，即可以根据电机实际工作环境需要及实际对电机冷却能力的要求而设置冷却凹槽40的位置及数量。

较佳地，本实施例提供的电机中多个所述冷却凹槽40分别均布设置在转子10和定子20的外圆周面上，以及机壳30内壁圆周面上，同时上述冷却凹槽40的结构均设置为两端向中部逐渐变窄的结构形式，以最大程度提高电机内部冷却介质在冷却凹槽40内流通的流速及湍流度，进而提升电机的冷却能力，以及提高了电机的功率密度。

应该理解的是，本实施例提供的电机还包括未在本实施例说明的其他如绕组等电机元器件，以及对应上述电机冷却结构的冷却***，在其他元器件不变的情况下，以及在冷却***给予冷却介质不变的压力及流速的情况下，本实施例提供的电机通过其内部设置的电机冷却结构，以及电机冷却结构中冷却凹槽40的上述结构设置，有效提高了本电机的冷却能力，进而提高了本电机的功率密度。且便于生产加工。本电机与上述电机冷却结构具有的原理与技术效果大致相同，在此不再赘述。

本发明的另一实施例提供了一种电机的制造方法，用于制造上述的电机，包括以下步骤：

步骤一，制备多个用于组成所述电机的转子10和定子20的硅钢片，加工所述硅钢片以使与所述转子10和所述定子20的截面形状相对应。

步骤二，将多个用于组成所述转子10的所述硅钢片的外圆周分别通过冲压或线切割、激光切割等方式加工，以制成与所述电机的冷却凹槽40上不同位置截面分别相同的形状，和/或将多个用于组成所述定子20的硅钢片的外圆周分别通过冲压或线切割、激光切割等方式加工，以制成与所述冷却凹槽40上不同位置截面分别相同的形状。

步骤三，将多个用于组成所述转子10和所述定子20的所述硅钢片一一对应有序堆叠以制成所述转子10和所述定子20，以使在所述冷却凹槽40的两端向所述冷却凹槽40的中部延伸方向上，所述冷却凹槽40的截面面积逐渐变小。

步骤四，制备所述电机的机壳30，并将所述转子10和所述定子20组装在所述机壳30内。

可选地，上述步骤四包括：在所述机壳30内壁圆周面上均布开设多个所述冷却凹槽40。

在本实施例中，通过本方法，即通过对多个硅钢片进行有选择性的差异性加工，然后进行有序堆叠，以形成转子10和定子20的主体结构，以及转子10和定子20上的冷却凹槽40和冷却凹槽40的结构，再有选择性的加工机壳30，可以达到具有上述实施例中冷却凹槽40结构的转子10、定子20及机壳30的自由组合，以形成上述实施例中的电机。通过本制造方法制造出的电机具有上述实施例中电机大致相同的技术效果，在此不再赘述。同时，本方法工序简明，操作方便，易于实现，便于批量生产及加工，以及便于产品的标准化生产和控制产品质量。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种电机冷却结构，其特征在于，包括多个适于设置在电机内部的冷却凹槽(40)，所述冷却凹槽(40)沿电机转轴方向设置并适于流通冷却介质，所述冷却凹槽(40)包括设置在所述冷却凹槽(40)两端的宽部及设置在两个所述宽部之间的窄部，所述宽部的截面面积大于所述窄部的截面面积，且在所述冷却凹槽(40)的两端向所述窄部延伸方向上，所述冷却凹槽(40)的截面面积逐渐变小。

2.如权利要求1所述的电机冷却结构，其特征在于，多个所述冷却凹槽(40)在所述电机的内部的圆周方向上均布设置。

3.如权利要求2所述的电机冷却结构，其特征在于，所述冷却凹槽(40)包括一个底壁(41)和两个相对设置的侧壁(42)，所述底壁(41)设置为平面，两个所述侧壁(42)对称设置为弧面。

4.如权利要求3所述的电机冷却结构，其特征在于，所述窄部设置于所述冷却凹槽(40)的中部，且两个所述宽部相对所述窄部对称设置。

5.如权利要求1所述的电机冷却结构，其特征在于，所述冷却凹槽(40)沿所述电机转轴方向呈直线型长条状或螺旋型长条状。

6.如权利要求1所述的电机冷却结构，其特征在于，所述冷却凹槽(40)的长度方向的截面形状呈拉瓦尔喷管截面状。

7.如权利要求1所述的电机冷却结构，其特征在于，所述冷却凹槽(40)由多个异形硅钢片有序叠加制成。

8.一种电机，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的电机冷却结构，还包括机壳(30)和设置在所述机壳(30)内的定子(20)及转子(10)，所述转子(10)设置在所述定子(20)内，所述定子(20)和/或所述转子(10)的外圆周面上均布设置有多个所述电机冷却结构的冷却凹槽(40)。

9.如权利要求8所述的电机，其特征在于，所述机壳(30)的内壁圆周面上均布开设有多个所述冷却凹槽(40)。

10.一种电机的制造方法，用于制造如权利要求8或9所述的电机，其特征在于，包括以下步骤：

制备多个用于组成所述电机的转子(10)和定子(20)的硅钢片，加工所述硅钢片以使与所述转子(10)和所述定子(20)的截面形状相对应；

将多个用于组成所述转子(10)的所述硅钢片的外圆周分别通过冲压或线切割、激光切割加工，以制成与所述电机的冷却凹槽(40)上不同位置截面分别相同的形状，和/或将多个用于组成所述定子(20)的硅钢片的外圆周分别通过冲压或线切割、激光切割加工，以制成与所述冷却凹槽(40)上不同位置截面分别相同的形状；

将多个用于组成所述转子(10)和所述定子(20)的所述硅钢片一一对应有序堆叠以制成所述转子(10)和所述定子(20)，以使在所述冷却凹槽(40)的两端向所述冷却凹槽(40)的中部延伸方向上，所述冷却凹槽(40)的截面面积逐渐变小；

制备所述电机的机壳(30)，并将所述转子(10)和所述定子(20)组装在所述机壳(30)内。

11.如权利要求10所述的电机的制造方法，其特征在于，所述制备所述电机的机壳(30)包括：在所述机壳(30)内壁圆周面上均布开设多个所述冷却凹槽(40)。

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