本發(fā)明涉及一種電機，特別是涉及一種帶有冷卻系統(tǒng)的電機。

背景技術：

電機是一種生活中常見的一種驅動機構。在工作過程中，電機會產(chǎn)生較多的熱量，如果熱量不被及時排出，會降低電機的效率。對于工作環(huán)境要求高的電機，更需要及時散熱。

現(xiàn)有電機雖已出現(xiàn)冷卻套的冷卻結構，但其只能對電機外圍進行冷卻，冷卻效果不理想。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有電機冷卻效果不理想的技術問題，提供一種冷卻效果理想的電機。

為此，本發(fā)明設有主體組件、前蓋組件和后蓋組件，前蓋組件、后蓋組件與主體組件連接，主體組件內(nèi)部安裝有轉子組件，轉子組件中間設有轉軸，主體組件設有定子，定子的外表面設有冷卻套管，冷卻套管的外表面設有外殼，外殼設有冷卻液入口、冷卻液出口，冷卻套管外表面設有凹槽，凹槽設有第一起點、第一終點，凹槽為z字形或螺旋形。

優(yōu)選地，第一起點、第一終點分別向外側延伸，延伸的終點處設有螺紋通孔。

優(yōu)選地，定子上靠近外圓周處設有周向分布的第一通孔，第一通孔數(shù)量大于1，第一通孔設有銅管，銅管相互連接，形成連續(xù)通道；螺紋通孔設有公接頭，公接頭在冷卻套管的內(nèi)表面徑向突出，連接起來的銅管與公接頭連接，形成封閉回路。

優(yōu)選地，第一起點、第一終點附近均設有開口，開口的軸線與冷卻液入口、冷卻液出口的軸線不同軸；定子的外表面設有z字形凹槽，z字形凹槽設有第二起點、第二終點，第二起點、第二終點與開口相對應。

優(yōu)選地，定子設有呈徑向分布的第二通孔，第二通孔數(shù)量大于1，第二通孔內(nèi)安裝有繞組；冷卻套管內(nèi)表面與定子外表面之間設有密封結構，形成可供冷卻液流動的空腔。

優(yōu)選地，第一起點、第一終點分別向外側延至與主軸線垂直的冷卻套管的兩個表面，這兩個延伸凹槽分別是入口、出口；轉軸設有始于背面的中心孔，中心孔內(nèi)壁設有螺旋狀凸起，中心孔的終點向內(nèi)呈錐形，中心孔的終止處設有與主軸線垂直且貫穿轉軸軸壁的通孔；后蓋組件設有用于連通出口、中心孔的后蓋通道，前蓋組件設有用于連通入口、通孔的前蓋通道。

優(yōu)選地，凹槽向與主軸線垂直的冷卻套管的前表面延伸出入口、出口兩條分支，轉軸設有始于背面的中心孔、斜孔，斜孔以中心孔為中心，呈周向分布；中心孔軸壁設有螺旋狀內(nèi)部凸起，在中心孔終止處設有貫穿轉軸軸壁且與主軸線垂直的通孔，斜孔終止處設有垂直于主軸線的支路，支路始于斜孔終止處，終于轉軸軸壁，轉軸背面設有將中心孔與斜孔連通的小型圓柱形帽，前蓋組件設有第一前蓋通道、第二前蓋通道，第一前蓋通路用于連通入口、通孔，第二前蓋通路用于連通出口、支路。

本發(fā)明的有益效果是，通過合理的設計，將冷卻流體在電機發(fā)熱區(qū)域進行合理的布置和循環(huán)，可以有效降低電機定子、轉子、軸承、轉軸以及轉軸上所附其他部件上的溫度，不僅能提高電機運行可靠性，還可以提高電機功率密度，降低電機重量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構示意圖；

圖2是主體組件的結構示意圖；

圖3是轉子組件的結構示意圖；

圖4是實施例一冷卻套管的結構示意圖；

圖5是實施例一外殼的結構示意圖；

圖6是實施例二z字形凹槽冷卻套管的結構示意圖；

圖7是實施例二定子的結構示意圖；

圖8是實施例二安裝有銅管的定子結構示意圖；

圖9是實施例二主體組件的結構示意圖；

圖10是實施例二主體組件的結構示意圖；

圖11是實施例二螺旋形凹槽冷卻套管的結構示意圖；

圖12是實施例三z字形凹槽冷卻套管的結構示意圖；

圖13是實施例三定子疊片結構示意圖；

圖14是實施例三定子結構示意圖；

圖15是實施例三主體組件的結構示意圖；

圖16是實施例三螺旋形凹槽冷卻套管的結構示意圖；

圖17是安裝有圖16的主體組件結構示意圖；

圖18是實施例四冷卻套管的結構示意圖；

圖19是實施例四冷卻套管的結構示意圖；

圖20是實施例四定子疊片的結構示意圖；

圖21是實施例四主體組件結構示意圖；

圖22是實施例五冷卻套管結構示意圖；

圖23是實施例五后蓋組件結構示意圖；

圖24是實施例五后蓋組件結構示意圖；

圖25是實施例五前蓋組件結構示意圖；

圖26是實施例五轉軸剖面圖；

圖27是實施例五轉軸與后蓋組件連接示意圖；

圖28是實施例五圓柱形帽結構示意圖；

圖29是實施例五冷卻液流動路徑示意圖；

圖30是實施例六冷卻套管結構示意圖；

圖31是實施例六前蓋內(nèi)表面結構示意圖；

圖32是實施例六前蓋外表面結構示意圖；

圖33是實施例六轉軸剖面圖；

圖34是實施例六轉軸與前蓋組件連接示意圖；

圖35是實施例六冷卻液流動路徑示意圖；

圖36是實施例六冷卻液在轉軸中流動方向示意圖。

圖中符號說明：

1.主體組件；2.前蓋組件；3.后蓋組件；4.密封圈；5.轉子組件；6.轉子疊片；7.轉軸；8.圓口；9.軸承孔；10.定子；11.冷卻套管；12.外殼；13.安裝孔；14.凹槽；15.冷卻液入口；16.冷卻液出口；17.起點；18.終點；19.螺紋通孔；20.第一通孔；21.銅管；22.公接頭；23.開口；24.定子疊片；25.輻條；26.螺紋孔；27.封閉槽；28.第二通孔；29.環(huán)形密封硅圈；30.輔助密封蓋；31.第三通孔；32.入口；33.出口；34.密封孔；35.空腔；36.前蓋；37.臺階凸起；38.中心孔；39.通孔；40.墊片；41.輔助前蓋；42.豎直凹槽；43.第一小孔；44.第二小孔；45.第三小孔；46.第四小孔；47.斜孔；48.支路；49.小型圓柱形帽；50.前軸承密封；51.軸通孔密封；52.后蓋通道；53.前蓋通道。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明做進一步描述。

如圖1-3所示，本發(fā)明對象為永磁交流電機，其包括主體組件1、前蓋組件2和后蓋組件3，前蓋組件2、后蓋組件3通過密封圈4與主體組件1密封連接。主體組件1內(nèi)部安裝有轉子組件5，轉子組件5設有轉子疊片6、安裝在轉子疊片6表面的永久磁鐵，轉子疊片6中間安裝有轉軸7，前蓋組件2中間設有供轉軸7穿出的圓口8，后蓋組件3設有可安裝軸承裝置的軸承孔9。主體組件1包括定子10，定子10上安裝有繞組，定子10固定于冷卻套管11內(nèi)表面，冷卻套管11安裝在外殼12內(nèi)表面。冷卻套管11與軸線垂直的前后表面上設有用于與前蓋組件2、后蓋組件3安裝的安裝孔13。

當電源產(chǎn)生的電流通過繞組時，繞組可以產(chǎn)生熱量。由于電機功率極大，因此需要液體冷卻液驅散產(chǎn)生的熱量。

實施例一

如圖1-5所示，冷卻套管11的外表面設有凹槽14，安裝外殼12之后，可形成內(nèi)腔。外殼12上設有兩個用于連接冷卻液終端的孔，分別是冷卻液入口15、冷卻液出口16?？蓮睦鋮s液入口15將冷卻液壓入內(nèi)腔。冷卻套管11外表面邊緣設有厭氧密封劑涂層，厭氧密封劑在外殼內(nèi)表面和冷卻套管外表面之間產(chǎn)生粘合作用，將這些部件粘結在一起形成液體無法滲透的粘結層。

凹槽14的形狀為z字形或螺旋形，前者在圖4(a)中示出，后者在圖4(b)中示出，該凹槽14的形狀并非固定。

將任意位置定義為起點，即與主軸線平行的中點，此處材料被保留，兩側形成凹槽的起點17和終點18。利用冷卻液，可在冷卻套管11上產(chǎn)生順時針的熱梯度，從而在定子10和繞組上產(chǎn)生順時針的熱梯度。

實施例二

如圖6-10所示，冷卻套管11的凹槽14為實施例一所述的z字形，但是其起點17、終點18分別向冷卻套管11的前、后表面延伸，且遠離凹槽14的一端均設有螺紋通孔19。

定子10上靠近外圓周處設有一圈第一通孔20，如圖10所示，在這些第一通孔20中安裝銅管21，保持其中一個第一通孔20中不安裝銅管21，銅管21從第一通孔20中伸出彎曲，形成連續(xù)通道，靠近空的第一通孔20的銅管不彎曲。

將定子10安裝固定于冷卻套管11之后，螺紋通孔19安裝有公接頭22，公接頭22在冷卻套管11的內(nèi)表面徑向突出，將靠近空的第一通孔20的銅管21與公接頭22連接起來。

冷卻套管11中冷卻液的流向為順時針，從而產(chǎn)生順時針的熱梯度。銅管21中的冷卻液沿逆時針方向流動，從而產(chǎn)生逆時針的熱梯度。方向相反的熱梯度組合起來使冷卻能力加倍，從而產(chǎn)生較小的熱點，該熱點的方向與冷卻液進入系統(tǒng)的方向正好相反，從而減小不均勻熱膨脹的影響。

如圖11所示，上述冷卻套管11的凹槽14也可為螺旋形。

實施例三

如圖12-15所示，冷卻套管11的凹槽14為實施例一所述的z字形，但在起點17、終點18附近分別設有開口23，開口23的軸線與外殼12上冷卻液入口15、冷卻液出口16的軸線并不同軸。

定子疊片24有不同的構造，沒有標準的圓形表面，但是具有切口，從而形成輻條25，如圖13(a)所示。還有一種定子疊片24是在前者的基礎上再去掉一個輻條25，形成更大的切口，如圖13(b)所示。將這種定子疊片24堆疊起來形成外表面如圖14所示的z字形凹槽。該z字形凹槽與冷卻套管11的z字形凹槽相似，但是旋向相反。定子10外表面采用厭氧密封劑覆層，并將其置于冷卻套管11內(nèi)部，然后將定子10凹槽的起點和終點與冷卻套管的開口對齊。這樣一來，冷卻液可以進入兩個空腔。

冷卻套管11中的冷卻液沿順時針方向流動，從而產(chǎn)生順時針的熱梯度。定子10中的冷卻液沿逆時針方向流動，從而產(chǎn)生逆時針的熱梯度。熱梯度的組合可以產(chǎn)生逆流效應，使冷卻能力加倍，幾乎可以消除熱點，從而消除不均勻熱膨脹產(chǎn)生的影響。

如圖16、17所示，冷卻套管11的凹槽14也可為螺旋形。冷卻套管11中的冷卻液沿螺旋形凹槽流動，從而產(chǎn)生縱向熱梯度。定子10中的冷卻液沿逆時針方向流動，從而產(chǎn)生逆時針的熱梯度。熱梯度的組合可使冷卻能力加倍，從而產(chǎn)生較小的熱點，該熱點的方向與冷卻液進入系統(tǒng)的方向正好相反，從而減小不均勻熱膨脹的影響。

實施例四

如圖18-21所示，以實施例二中冷卻套管11結構為基礎，在冷卻套管11內(nèi)表面靠近前、后端處分別設有一圈螺紋孔26，螺紋孔26的開口均朝外，螺紋孔26的軸線與冷卻套管11的主軸線之間存在較小夾角，夾角范圍根據(jù)實際需要確定。

定子疊片24設有封閉的封閉槽27，因此定子10具有多個呈徑向分布的第二通孔28。將繞組安裝于定子10的第二通孔28內(nèi)，并在封閉槽27內(nèi)、靠近定子od側保持較小間隙。

將帶有繞組的定子10放置在冷卻套管11內(nèi)。在定子10的內(nèi)表面邊緣處放置環(huán)形密封硅圈29。然后，在冷卻套管11的內(nèi)部以及定子10前端旋轉一個輔助密封蓋30，其中輔助密封蓋30的外徑與冷卻套管11的內(nèi)徑相同。在冷卻套管11的內(nèi)徑涂覆厭氧密封劑。該輔助密封蓋30可壓緊環(huán)形密封硅圈29。在該輔助密封蓋30上徑向布置多個第三通孔31，這些第三通孔31與冷卻套管11的螺紋孔26對齊。

另一端的設置大致相同，不同的是，輔助密封蓋30上多設了3個用于繞組相退出的第三通孔31。用厭氧密封劑對這些第三通孔31進行密封，這樣可以產(chǎn)生二次內(nèi)腔，冷卻液可從冷卻套管11的螺紋通孔19進入二次內(nèi)腔。

冷卻套管11中的冷卻液沿順時針方向流動，從而產(chǎn)生順時針的熱梯度。內(nèi)腔中的冷卻液方向與主軸線平行，從而產(chǎn)生縱向熱梯度。由于冷卻液幾乎全部位于繞組與定子10結構表面，因此熱梯度組合可以提供優(yōu)異的冷卻能力。

實施例五

如圖22-29所示，冷卻套管11的凹槽14為實施例一所述的z字形，但是其起點17、終點18分別從凹槽向外延至與主軸線垂直的冷卻套管11的前、后表面，這兩個延伸凹槽分別是入口32、出口33。

后蓋組件3內(nèi)表面設有軸承孔9，軸承孔9內(nèi)部設有密封孔34，密封孔34內(nèi)部設有更小的空腔35，空腔35設有一個小孔，在后蓋組件3內(nèi)表面靠近外徑處設有與冷卻套管11出口33對應的小孔，后蓋組件3內(nèi)部設有連接這兩個小孔的后蓋通道52。

前蓋組件2與后蓋組件3設置類似，在前蓋組件2內(nèi)表面靠近外徑處設有與冷卻套管11入口對應的小孔，當前蓋組件2與冷卻套管11接合時，該孔與冷卻套管11的入口32對齊。

如圖25所示，前蓋組件2設有前蓋36，前蓋36外表面設有徑向壁，前蓋36的外表面上設有一個小孔，小孔位于徑向壁覆蓋范圍內(nèi)，前蓋36內(nèi)部設有連接該小孔與前蓋36內(nèi)表面小孔的前蓋通道53。前蓋36還設有軸承孔，軸承孔外側設有臺階凸起37，該凸起有助于調節(jié)密封機構。

轉軸7設有始于背面(即與花鍵表面相對的表面)的中心孔38，該中心孔38具有類似槍筒設計的螺旋狀內(nèi)部凸起，中心孔38的終點向內(nèi)呈錐形。在轉軸7中心孔38的終止處設有一個與主軸線垂直且貫穿軸壁的通孔39。

在軸承孔的內(nèi)部安裝密封機構，該密封機構是在軸承孔內(nèi)壁開槽，并在槽中放置密封材料，然后安裝墊片40。使密封機構保持在適當?shù)奈恢?，作為軸承的最后隔擋。墊片40是圓柱形，為防止其在后蓋組件內(nèi)旋轉，墊片40可設有突片或凸角。轉軸7的端部與后蓋組件3中的非軸伸端密封機構接觸。

前蓋組件2設有密封機構，該密封機構由前后蓋(圖中未示出)兩部分組成，轉軸7的通孔39位于密封機構內(nèi)部。

前蓋組件2設有輔助前蓋41，輔助前蓋41上有一個便于轉軸7拆裝的圓口。

安裝轉軸7內(nèi)的通孔39位于兩個密封機構之間。輔助前蓋41設有連接前蓋通道53、轉軸7通孔39的豎直凹槽42。

冷卻液可以通過外殼12上的冷卻液入口15進入冷卻套管11，然后分成兩路，一路沿著冷卻套管11的凹槽14流動，另一路通過入口32進入前蓋通道53，再通過豎直凹槽42進入轉軸7。在內(nèi)圓錐、螺旋狀結構與離心力共同作用下，冷卻液流出轉軸，進入后蓋通道52，通過出口33回到冷卻套管11，然后一起流向冷卻液出口16。

除了移動冷卻液之外，內(nèi)部螺旋狀結構可以增大轉軸7的表面積，有助于更好地散熱。該冷卻系統(tǒng)有助于驅散轉子由于軸承摩擦、密封機構摩擦以及磁感應產(chǎn)生的所有熱量，從而增加軸承的可靠性，延長其使用壽命；而且該冷卻系統(tǒng)可以防止發(fā)熱引起的永磁體退磁。

上述冷卻套管11的凹槽14也可為螺旋形。

實施例六

如圖30-36所示，冷卻套管11的凹槽14為實施例一所述的z字形，但是其距起點17、終點18的最近點分別延伸至與主軸線垂直的冷卻套管11的前表面，這兩個延伸凹槽分別是入口32、出口33。

前蓋36的內(nèi)表面靠近外徑處設有兩個小孔，分別是第一小孔43、第二小孔44。當前蓋組件2與冷卻套管11接合時，第一小孔43與冷卻套管的入口32對齊，第二小孔44與出口33對齊。前蓋36的外表面設有兩個小孔，分別是第三小孔45、第四小孔46，第三小孔45、第四小孔46位于徑向壁覆蓋范圍內(nèi)。前蓋36內(nèi)設有兩個通道，分別用于連接第一小孔43與第四小孔46、第二小孔44與第三小孔45。前蓋組成2的其他結構與實施五中的一致。

轉軸7設有始于背面(即與花鍵表面相對的表面)的中心孔38，該孔具有類似槍筒設計的螺旋狀內(nèi)部凸起。在轉軸7中心孔38終止處設有一個貫穿軸壁且與主軸線垂直的通孔39。轉軸7還設有同樣始于背面的斜孔47，斜孔47的數(shù)量至少是兩個。斜孔47直徑小于中心孔38直徑，且越向內(nèi)斜孔47的軸線越遠離中心孔38軸線。斜孔47的終止處與中心孔38的終止處不在一條垂線上，斜孔47終止處均設有垂直于主軸線的支路48。支路48始于斜孔47終止處，終于轉軸7軸壁。轉軸7背面設有小型圓柱形帽49，形成了將中心孔38與斜孔47連接起來的通道。

前蓋組件2安裝有前軸承密封50，安裝后，支路位于該前軸承密封50之后。

前蓋組件2設有輔助前蓋41。輔助前蓋41設有便于轉軸7拆卸的圓口，軸通孔密封51則位于輔助前蓋41的另外兩個孔內(nèi)，中心孔38終止處的通孔39位于軸通孔密封51之間。輔助前蓋41的豎直凹槽42，可將前蓋36的兩條通道分別與通孔39、支路48連接。

冷卻液通過外殼12上的冷卻液入口進入冷卻套管11，然后通過入口32進入前蓋組件2的通道，再通過豎直凹槽42進入轉軸7通孔39，再進入中心孔38，在螺旋狀結構與離心力的共同作用下，冷卻液被推向出口。冷卻液從轉軸7的背面流出，被與轉軸7融合的小型圓柱形帽49壓入轉軸7邊緣的斜孔47，然后被推向支路48，流出轉軸，通過輔助前蓋41上的豎直凹槽42進入前蓋組件2的另一個通道，通過出口回到冷卻套管11，然后一起流向冷卻液出口16。

除了流動的冷卻液，轉軸7上中心孔38的螺旋狀結構增大轉軸7的表面積，有助于更好地散熱。該冷卻系統(tǒng)有助于驅散轉子組件5由于軸承摩擦、密封機構摩擦以及磁感應產(chǎn)生的所有熱量，從而增加軸承的可靠性，延長其使用壽命；而且該冷卻系統(tǒng)可以防止發(fā)熱引起的永磁體退磁。

由于冷卻液被迫在轉軸7上來回移動，并且轉軸7沒有熱點，因此轉軸7上的熱梯度比較均勻。

上述冷卻套管11的凹槽14也可為螺旋形。

相較常規(guī)電機，本發(fā)明通過合理的設計，將冷卻流體在電機發(fā)熱區(qū)域進行合理的布置和循環(huán)，可以有效降低電機定子、轉子、軸承、轉軸以及轉軸上所附其他部件上的溫度，不僅能提高電機運行可靠性，還可以提高電機功率密度，降低電機重量。

惟以上者，僅為本發(fā)明的具體實施例而已，當不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，故其等同組件的置換，或依本發(fā)明專利保護范圍所作的等同變化與修改，皆應仍屬本發(fā)明的保護范圍。