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CN110313117B - 电动机 - Google Patents

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Abstract

一种电动机，电动机包括：外壳(3)，在外壳(3)上沿着周向设置有纵向延伸的多个散热翅片(21)，相邻散热翅片(21)之间形成纵向延伸的冷却气流通道(23)；安装到外壳(3)两端以形成大体封闭的内部空间(5)的第一端盖(7)和第二端盖(9)；由第一端盖(7)和第二端盖(9)可转动地支撑的转轴(15)；位于内部空间(5)中并且安装到转轴(15)上的转子(17)；以及在内部空间(5)中环绕转子(17)并且紧邻外壳(3)设置的定子(19)；电动机还包括设置在散热翅片(21)上并且允许散热翅片(21)在壳体(3)的周向上部分地暴露于周围环境的气流引导装置(25)，气流引导装置(25)被构造成将趋于在冷却气流通道(23)的中途从冷却气流通道(23)向周围环境溢出的冷却气流重新引导到冷却气流通道(23)中。由此不仅使电动机被均匀地冷却，还能够提高散热效率。

Description

电动机
技术领域
本发明涉及电动机，尤其是涉及电动机的冷却。
背景技术
随着诸如电动摩托车、电动自行车和电动汽车等的电动车辆中使用的电动机的功率增大，对于电动机进行有效冷却变得越来越重要。诸如轴承、旋转密封、磁铁和铜绕组等的电动机元件的最大许可运行温度确定了电动机的最大连续功率。在电动机运行时，在定子和转子中会产生热损失。尽管可以对电动机进行液体冷却，但是为了简化结构和降低成本，对于这类电动机通常采用气流冷却。为此，通常在作为电动机的传热表面的电动机壳体上沿着周向设置有沿着壳体纵向延伸的多个散热翅片，相邻散热翅片之间形成纵向延伸的冷却气流通道。冷却气流沿着冷却气流通道流动时可以与散热翅片进行热交换，从而将热量从散热翅片带走并且散发到周围环境中。
对于冷却气流通道向着周围环境完全敞开的电动机而言，当冷却气流沿着冷却气流通道流动时，气流速度越来越低，在没有完全流过冷却气流通道之前冷却气流就可能散发到周围环境中，这将导致位于冷却气流通道下游的电动机部分不能被充分地冷却。为了解决这个问题，已经提出在电动机壳体上设置一个圆柱形罩筒，圆柱形罩筒使得冷却气流通道形成为只在两端敞开的封闭通道，从而防止冷却气流从中途散发到周围环境中。但是，这种圆柱形罩筒限制了外部自然气流与散热翅片的接触，降低了散热效率，尤其是当没有强制冷却气流流过冷却气流通道时。
因此，需要对现有的电动机的冷却进行改进。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述现有技术中的至少一种缺陷，提出一种电动机，这种电动机既能够使电动机被均匀地冷却，又能够提高电动机的散热效率。
为此，根据本发明的一方面，提供一种电动机，包括：
外壳，在所述外壳上沿着周向设置有纵向延伸的多个散热翅片，相邻散热翅片之间形成纵向延伸的冷却气流通道；
安装到所述外壳两端以形成大体封闭的内部空间的第一端盖和第二端盖；
由所述第一端盖和所述第二端盖可转动地支撑的转轴；
位于所述内部空间中并且安装到所述转轴上的转子；以及
在所述内部空间中环绕所述转子并且紧邻所述外壳设置的定子；
其特征在于，所述电动机还包括设置在所述散热翅片上并且允许所述散热翅片在所述壳体的周向上部分地暴露于周围环境的气流引导装置，所述气流引导装置被构造成将趋于在所述冷却气流通道的中途从所述冷却气流通道向周围环境溢出的冷却气流重新引导到所述冷却气流通道中。
根据本发明的气流引导装置，它一方面可以确保冷却气流流过整个冷却气流通道，以使电动机处于冷却气流通道下游的部分也能够被有效地冷却，另一方面它允许散热翅片在壳体的周向上部分地暴露于周围环境，使得外部自然气流可以与散热翅片直接接触，提高了散热效率。
附图说明
图1是根据本发明优选实施例的电动机的示意立体图；
图2是根据本发明优选实施例的电动机的另一示意立体图；
图3是根据本发明优选实施例的电动机的示意剖视立体图；以及
图4是根据本发明优选实施例的电动机的示意剖视图，其中，以箭头显示了气流流动路径。
具体实施方式
下面结合示例详细描述本发明的优选实施例。本领域技术人员应理解的是，这些示例性实施例并不意味着对本发明形成任何限制。
图1是根据本发明优选实施例的电动机的示意立体图，图2是根据本发明优选实施例的电动机的另一示意立体图，图3是根据本发明优选实施例的电动机的示意剖视立体图。在图2和3中省略了图1中的接线盒。如图1-3所示，根据本发明优选实施例的电动机1包括外壳3、安装到外壳3两端以形成大体封闭的内部空间5的第一端盖7和第二端盖9、由设置在第一端盖7上的第一轴承11和设置在第二端盖9上的第二轴承13可转动地支撑的转轴15、在内部空间5中并且安装到转轴15上以随着转轴15转动的转子17、以及在内部空间5中环绕转子17并且紧邻外壳3设置的定子19。
在外壳3上沿着周向设置有沿着壳体纵向延伸的多个散热翅片21，相邻散热翅片21之间形成纵向延伸的冷却气流通道23。根据本发明，电动机1还包括设置在散热翅片21上并且允许散热翅片21在壳体周向上部分地暴露于周围环境的气流引导装置25。气流引导装置25用于将趋于在冷却气流通道23的中途从冷却气流通道23向周围环境溢出的冷却气流重新引导到冷却气流通道23中，从而防止冷却气流在冷却气流通道23的中途从冷却气流通道23向周围环境溢出。
在附图所示优选实施例中，气流引导装置25包括沿着壳体3的纵向相互间隔开地设置在散热翅片21上的多个气流引导环27。每个气流引导环27形成为环绕壳体3的环形件。优选地，气流引导环27在朝着冷却气流通道23的入口23a方向(例如在图1-4中向着右侧方向)的一端27a径向向外地稍微张开，以形成喇叭形，从而更有利于将趋于在冷却气流通道23的中途从冷却气流通道23向周围环境溢出的冷却气流重新引导到冷却气流通道23中。在优选实施例中，显示为沿着壳体3的纵向相互间隔开地在散热翅片21上设置两个气流引导环27，但应理解的是，根据电动机的尺寸，可以在散热翅片21上设置一个、三个或更多个气流引导环27。此外，气流引导装置25也可以不是形成为完整的环形件，而是沿着壳体3的周向相互间隔开地设置的多个引导板。部分地紧贴散热翅片21的每个引导板在朝着冷却气流通道23的入口方向(例如在图1-4中向着右侧方向)的一侧径向向外地稍微张开。根据需要，可以在沿着壳体3纵向的多个部位设置这种相互间隔开的多个引导板。
作为另一种实施方式，气流引导装置25可以是沿着壳体3螺旋地设置在散热翅片21上的气流引导条。螺旋式的气流引导条更加易于加工和装配。螺旋式的气流引导条的相邻螺牙之间的螺距可以根据电动机的尺寸进行合理选择。优选地，螺旋式的气流引导条在朝着冷却气流通道23的入口23a方向(例如在图1-4中向着右侧方向)的一侧径向向外地稍微张开，从而更有利于将趋于在冷却气流通道23的中途从冷却气流通道23向周围环境溢出的冷却气流重新引导到冷却气流通道23中。应当理解的是，气流引导装置25可以不是螺旋式的连续气流引导条，而是包括沿着螺旋路径相互间隔开设置的多个引导板。部分地紧贴散热翅片21的每个引导板在朝着冷却气流通道23的入口方向(例如在图1-4中向着右侧方向)的一侧也可以径向向外地稍微张开。
以上描述了气流引导装置25包括沿着圆形路径或螺旋路径相互间隔开设置的多个引导板，但还应理解的是，气流引导装置25可以包括以任何其它合适图案或形式相互间隔开设置的多个引导板。
尽管根据本发明优选实施例的电动机可以采用自然气流作为强制冷却气流，例如当电动机安装在车辆上时，电动机相对于周围环境的运动所产生的气流，但是可以在电动机的后端盖(图中的第二端盖9)处安装一个冷却风扇29来产生所需的强制冷却气流。冷却风扇29安装在前端盖处也是可行的。冷却风扇29可以由安装到壳体3上并且带有通孔的罩盖31盖住。冷却风扇29可以安装在转轴15上以便由电动机1驱动。更优选的是，冷却风扇29由单独设置的另一电动机33来驱动，以使冷却风扇29的运行与电动机1的运行相独立地控制。这样，在电动机1运行时可以根据需要来控制冷却风扇29的运行，以达到进一步节约能量的目的。在电动机的前端盖(图中的第一端盖7)处还设置有安装到转轴15上的旋转变压器35，以控制电动机1的旋转。此外，为了使流过冷却气流通道23的气流快速顺畅地散发到周围环境中，与冷却气流通道23的出口23b相对的端盖(图中的第一端盖7)的表面7a形成为弧形表面，以有利于已经进行热交换的冷却气流的散发。
图4是根据本发明优选实施例的电动机的示意剖视图，其中，以箭头显示了气流流动路径。在图4中，粗线箭头A表示所需的理想气流流动路径，细线箭头B表示装有本发明的气流引导装置之后实际可能的气流流动路径。正如已知的，在电动机没有设置本发明的气流引导装置的情况下，冷却气流可能会在冷却气流通道23的中途从冷却气流通道23向周围环境溢出。但是，在电动机设置了本发明的气流引导装置25之后，当冷却气流趋于在冷却气流通道23的中途从冷却气流通道23向周围环境溢出时，本发明的气流引导装置25将这些即将溢出的气流重新引导至下游的冷却气流通道23中，如细线箭头B所示。这样，实际可能的气流流动路径与由粗线箭头A表示的所需理想气流流动路径非常接近，可以确保冷却气流流过整个冷却气流通道23、并且与限定冷却气流通道23的散热翅片21进行充分地热交换，从而使得电动机1处于冷却气流通道23下游的部分也能够被有效地冷却。
根据本发明的气流引导装置并不像现有技术中的圆柱形罩筒那样将壳体上的散热翅片完全罩住。这样，它一方面可以确保冷却气流流过整个冷却气流通道，以使电动机处于冷却气流通道下游的部分也能够被有效地冷却，另一方面它也使得外部自然气流可以与散热翅片直接接触，提高了散热效率。在一些情况下，本发明甚至允许只采用与散热翅片直接接触的外部自然气流就可以对电动机进行冷却，而不需要产生强制冷却气流流过冷却气流通道，从而进一步降低了能量消耗。
以上结合具体实施例对本发明进行了详细描述。显然，以上描述以及在附图中示出的实施例均应被理解为是示例性的，而不构成对本发明的限制。对于本领域技术人员而言，可以在不脱离本发明的精神的情况下对其进行各种变型或修改，这些变型或修改均不脱离本发明的范围。

Claims (4)

1.一种电动机(1)，包括：
外壳(3)，在所述外壳(3)上沿着周向设置有纵向延伸的多个散热翅片(21)，相邻散热翅片(21)之间形成纵向延伸的冷却气流通道(23)；
安装到所述外壳(3)两端以形成大体封闭的内部空间(5)的第一端盖(7)和第二端盖(9)；
由所述第一端盖(7)和所述第二端盖(9)可转动地支撑的转轴(15)；
位于所述内部空间(5)中并且安装到所述转轴(15)上的转子(17)；以及
在所述内部空间(5)中环绕所述转子(17)并且紧邻所述外壳(3)设置的定子(19)；
其特征在于，所述电动机(1)还包括设置在所述散热翅片(21)上并且允许所述散热翅片(21)在所述外壳 (3)的周向上部分地暴露于周围环境的气流引导装置(25)，所述气流引导装置(25)相对于所述转轴(15)被完全地设置在所述散热翅片(21)的径向外侧，所述气流引导装置(25)被构造成将趋于在所述冷却气流通道(23)的中途从所述冷却气流通道(23)向周围环境溢出的冷却气流重新引导到所述冷却气流通道(23)中，其中，所述气流引导装置(25)包括沿着所述外壳 (3)螺旋地设置在所述散热翅片(21)上的气流引导条或者沿着螺旋路径相互间隔开设置的多个引导板，所述气流引导条或者所述引导板在朝着所述冷却气流通道(23)的入口(23a)方向的一端径向向外地张开。
2.根据权利要求1所述的电动机(1)，其特征在于，与所述冷却气流通道(23)的出口(23b)相对的端盖的表面(7a)形成为弧形表面。
3.根据权利要求1所述的电动机(1)，其特征在于，所述电动机(1) 还包括安装在所述第一端盖(7)或所述第二端盖(9)处的冷却风扇(29)，所述冷却风扇(29)由所述电动机(1)或另一电动机(33)驱动。
4.根据权利要求1所述的电动机(1)，其特征在于，所述电动机(1)还包括用于控制所述电动机(1)的旋转的旋转变压器(35)。
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