一種水冷式電機外殼的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種水冷式電機外殼，外殼本體外面設置一根橡膠水管，該橡膠水管沿軸向纏繞在外殼本體上，從而形成一個螺旋形結構，且外殼本體將橡膠水管分成若干個收尾相連的環形段；橡膠水管的內徑與外殼本體的內徑之比為n，且0.1≤n≤0.2。本發明在外殼外面纏繞一根水管，并通過水管的材質、水管的纏繞方式以及水管與外殼的內徑之比有機配合，從而很好地改善徑向方向上的散熱效果，且同時通過控制水管內冷卻水的流動方向來改善軸向方向的散熱效果；并且，本發明通過增加一根水管就很好地改善了外殼的整體散熱效果，增加部件少且結構簡單，也不需要對外殼做任何改造，成本低廉，容易實施。
【專利說明】
_種水冷式電機外殼
技術領域
[0001 ]本發明屬于電機領域，尤其涉及一種水冷式電機外殼。
【背景技術】
[0002]電機是一種運用廣泛的動力裝置，它一般由外殼、定子和轉子等部分構成，其中外殼的外壁上沿周向設有一組軸向散熱凹槽，該外殼底部的兩端分別設有一個安裝支座。夕卜殼的內壁上固設有定子，該定子與轉子轉動配合，且轉子上的輸出軸從外殼一端的過孔穿出，該外殼的另一端裝有散熱端蓋，這個散熱端蓋用于保護電機內的冷卻風扇。使用時，電機會發熱，若不有效進行散熱不僅會影響傳動效率、精度，而且還會影響電機的使用壽命。雖然冷卻風扇能具有一定的散熱功能，但散熱效果還是不甚理想。
[0003]為了改善散熱效果，又增加了輔助散熱結構及方法。目前電機的散熱冷卻方式主要由以下幾種:自然冷卻、強迫風冷、自通風和水冷，與其他冷卻方式相比，在相同功率等級下，使用水冷方式冷卻的電機具有體積小，重量輕的優點，材料的利用率更高。中國專利公開了多種水冷式電機，比如中國專利ZL2012105457033公開了一種水冷電機，它在所述機殼外部還設有外罩，所述外罩上設有進水口和出水口，所述外罩的內壁上還設有螺牙，所述螺牙的底徑與所述機殼的外壁緊密接觸，所述進水口、兩相鄰螺牙之間的縫隙以及出水口形成水流通道，所述外罩內壁上的螺牙為雙頭螺牙，所述外罩上的進水口與出水口分別與所述雙頭螺牙形成的兩個水流通道的一端相連通，所述兩個水流通道的另一端通過機殼上的臺階相連通，所述進水口上安裝有隔水圈，所述隔水圈為圓弧狀，所述外罩上與所述進水口相對應的位置設有一止轉臺階，所述止轉臺階的形狀與所述隔水圈的形狀相匹配。
[0004]又如中國專利ZL201010040014.8公開了一種水冷電機及電機冷卻方法，它在機座中部的外表面具有多個沿電機軸向設置的輔助板，相鄰的輔助板之間形成多個沿電機軸向的溝槽，所述多個溝槽中均設有可拆卸的冷卻管，冷卻液可在冷卻管中流動，所述輔助板沿電機軸向一端的外側設有環繞機座外表面的進水多通管，所述進水多通管上設有至少一個進水口，輔助板沿電機軸向另一端的外側設有環繞機座外表面的排水多通管，所述排水多通管上設有至少一個排水口，所述冷卻管的兩端分別與進水多通管和排水多通管連通，所述輔助板的內部為空心結構，與電機定子鐵心之間形成沿電機軸向的通風槽。
[0005]在使用過程中，我們發現現有的水冷電機雖然散熱冷卻效果比單獨利用散熱風扇的方式有所提高，但散熱冷卻效果還是不太理想;更為重要的是，現有的輔助散熱方式不僅需要增加至少4個以上的自制部件，結構很復雜，并且往往需要改動電機的內部結構，這樣就大幅增加了生產難度和制造成本，而且為了通過冷卻水帶走電機工作時的熱量，這些增加的部件與外殼之間要形成供冷卻水流動的水冷腔，這樣就對外殼的制造精度以及水冷腔的防水密封問題提出了很高的精度要求，一旦出現漏水就可能會漏到電機外殼內，與外殼內部的通電部件接觸，從而導致觸電，進而引發嚴重的安全事故。

【發明內容】

[0006]本發明所要解決的技術問題在于提供一種散熱效果好、結構簡單和安全性高的水冷式電機外殼。
[0007]本發明的技術方案如下:一種水冷式電機外殼，包括外殼本體(I)，該外殼本體的內壁上設有定子安裝凹槽，外殼本體(I)的外壁上沿周向均布有軸向散熱凹槽(Ia)，外殼本體(I)底部的兩端分別設有一個安裝支座(Ib);所述外殼本體(I)的一端開有供輸出軸穿出的過孔，該外殼本體的另一端裝有散熱端蓋(Ic)，其特征在于:在所述外殼本體(I)外面設置一根橡膠水管(2)，該橡膠水管沿軸向纏繞在兩個所述安裝支座(Ib)之間的外殼本體(I)上，從而形成一個螺旋形結構，且外殼本體(I)將橡膠水管(2)分成若干個收尾相連的環形段(2a);相鄰兩個所述環形段(2a)緊靠在一起，而每個環形段所在平面與外殼本體(I)的軸心線垂直，且環形段(2a)的整個外圓面與對應的所述軸向散熱凹槽(Ia)槽口緊密接觸;所述橡膠水管(2)的壁厚為I一2mm，該橡膠水管的內徑與外殼本體(I)的內徑之比為n，且0.1^n^0.2；
[0008]所述橡膠水管(2)的一端為進水端，該橡膠水管的另一端為出水端，且該出水端與所述散熱端蓋(Ic)位于同一端;使用時，所述橡膠水管(2)的進水端和出水端均與同一個水槽(3)連通，且水槽(3)內設有用于向橡膠水管(2)內栗水的水栗(4)。
[0009]在上述技術方案中，在所述外殼本體(I)外面設置一根橡膠水管(2)，該橡膠水管沿軸向纏繞在兩個安裝支座(Ib)之間的外殼本體(I)上，從而形成一個螺旋形結構，且外殼本體(I)將橡膠水管(2)分成若干個收尾相連的環形段(2a)，相鄰兩個所述環形段(2a)緊靠在一起，這樣就能大幅增大散熱面積，且散熱區域環繞在整個外殼本體(I)外面，散熱區域大且均勻。本案中采用橡膠水管(2)來容納冷卻水，一是為了便于取材，二是橡膠水管(2)的導熱效率高，橡膠比金屬材質能更及時地將熱量傳遞到冷卻水中，從而通過冷卻水及時帶走熱量。
[0010]同時，每個環形段所在平面與外殼本體(I)的軸心線垂直，環形段(2a)的整個外圓面與對應的所述軸向散熱凹槽(Ia)槽口緊密接觸，這樣就能結構上保證從軸向散熱凹槽(Ia)處散熱出來的熱量能及時通過環形段(2a)進行熱交換，從而由橡膠水管(2)內的冷卻水及時帶走;并且，橡膠水管(2)的壁厚為I 一 2mm，這樣既能保證橡膠水管(2)具有足夠的強度，防止因為彎曲后因強度不夠而裂口，從而避免漏水，進而杜絕引發觸電的安全事故，又能保證熱量及時、有效地透過橡膠水管(2)的壁厚進入橡膠水管(2)內。另外，本發明的水流冷卻通道在橡膠水管(2)內，不與外殼發生關系，即使發生漏水，水也不易從電機外殼進入電機內部，這樣也能從根本上避免因漏水而導致觸電。
[0011]并且，橡膠水管(2)的內徑與外殼本體(I)的內徑之比為n，且0.KnS0.2。由于電機的尺寸規格越大，其工作時產生的熱量就越大，電機的外殼內徑也越大，這種情況下橡膠水管(2)的內徑也要求相應增大。在本案中，橡膠水管(2)的內徑與外殼本體(I)的內徑之比為n，這個比值的意義是電機工作時的熱量越大，橡膠水管(2)的內徑也就相應地成比例增大，這樣就能更好地匹配不同尺寸規格的外殼。同時，本案中η的參數范圍較為合適，若η過小，雖然可以增加橡膠水管(2)纏繞在外殼本體(I)外面形成的散熱面積總和，但會導致橡膠水管(2)的內徑較小，冷卻水在橡膠水管(2)內的流速不高，這樣就會影響散熱效果;反之若η過大，雖然能增大橡膠水管(2)的內徑，相應提高冷卻水在橡膠水管(2)內的流速，但會減少橡膠水管(2)纏繞在外殼本體(I)外面形成的散熱面積總和，這樣也會降低散熱效果。由上可見，橡膠水管(2)的內徑與外殼本體(I)內徑之比是一個很重要的技術參數，本案中的0.1SnS0.2參數范圍適中，它很好地兼顧了水流速度和散熱面積總和，因為水流速度和散熱面積總和都會影響散熱效果，從而綜合改善了外殼徑向方向上的散熱效果。另外，橡膠水管(2)的一端為進水端，該橡膠水管的另一端為出水端，且該出水端與所述散熱端蓋(I c)位于同一端，這樣就使冷卻水沿外殼本體(I)軸向的流動方向與散熱端蓋(Ic)內側由散熱風扇產生的熱量流動方向一致，這樣又能很好地對電機內的軸向熱流進行散熱，這個軸向上的散熱與外殼徑向方向上的散熱有機結合，從而使本案形成一個密切聯系、配合和不可分割的整體，進而很好地改善了電機外殼的散熱效果。
[0012]綜上所述，本發明在外殼外面纏繞一根水管，并通過水管的材質、水管的纏繞方式以及水管與外殼的內徑之比有機配合，形成一個不可分割的有機整體，從而很好地改善徑向方向上的散熱效果，且同時通過控制水管內冷卻水的流動方向來改善軸向方向的散熱效果，并且徑向和軸向上的散熱相結合有效改善了外殼的整體散熱效果;并且冷卻水的冷卻通道只在水管內，而不與外殼發生聯系，從而從根本上消除了因漏水而導致觸電的安全隱患；而且，本發明通過增加一根水管就有效、巧妙地改善了外殼的整體散熱效果，增加部件少且結構簡單，也不需要對外殼做任何改造，成本低廉，實施很方便，這樣就很有效地克服了現有技術增加部件多、結構復雜、對現有結構改動大、制造難度大、成本高且存在觸電可能性的缺陷，具有很好的實用性。
[0013]作為本發明的優化設計，所述橡膠水管(2)的內徑與外殼本體(I)的內徑之比為
0.15ο
[0014]采用以上結構設計，本參數設計能更好地兼顧和平衡之間水流速度與散熱面積總和之間的關系，從而進一步改善了外殼徑向方向上的散熱效果。
[0015]作為優選設計，所述橡膠水管(2)的壁厚為1.5mm。采用上述參數，使得橡膠水管
(2)兼具足夠的結構強度和良好的導熱性能，從而能更加快速地散熱，進而改善本發明的性會K。
[0016]有益效果:本發明在外殼外面纏繞一根水管，并通過水管的材質、水管的纏繞方式以及水管與外殼的內徑之比有機配合，形成一個不可分割的有機整體，從而很好地改善徑向方向上的散熱效果，且同時通過控制水管內冷卻水的流動方向來改善軸向方向的散熱效果，并且徑向和軸向上的散熱相結合有效改善了外殼的整體散熱效果;并且冷卻水的冷卻通道只在水管內，而不與外殼發生聯系，從而從根本上消除了因漏水而導致觸電的安全隱患；而且，本發明通過增加一根水管就有效、巧妙地改善了外殼的整體散熱效果，增加部件少且結構簡單，也不需要對外殼做任何改造，成本低廉，實施很方便，這樣就很有效地克服了現有技術增加部件多、結構復雜、對現有結構改動大、制造難度大、成本高且存在觸電可能性的缺陷，具有很好的實用性，不僅可用于新制電機的改進，而且也可以用于電機出廠后的改造。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明的結構示意圖。
[0018]圖2為圖1的橫截面剖視圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明:
[0020]如圖1、2所示，一種水冷式電機外殼，包括外殼本體1，該外殼本體I為鋁鑄件。夕卜殼本體I的內壁上設有定子安裝凹槽，外殼本體I的外壁上沿周向均布有軸向散熱凹槽la，外殼本體I底部的兩端分別設有一個安裝支座lb，在安裝支座Ib底部開有上下貫穿的安裝孔。外殼本體I的一端開有供輸出軸穿出的過孔，在外殼本體I的另一端裝有散熱端蓋lc，該散熱端蓋Ic用于蓋住外殼本體I內的散熱風扇，且散熱端蓋Ic上開有散熱孔。電機工作時，電機外殼內的熱量主要從散熱風扇處和外殼本體I上的軸向散熱凹槽Ia排走，即軸向散熱和徑向散熱是主要的散熱路徑，因此這兩個散熱路徑就成了改進的方向。
[0021]作為本案的改進之處，在外殼本體I外面設置一根橡膠水管2，該橡膠水管2沿軸向纏繞在兩個安裝支座Ib之間的外殼本體I上，從而形成一個螺旋形結構，這個螺旋形結構的軸心線與外殼本體I的軸心線在同一條直線上，且外殼本體I將橡膠水管2分成一組收尾相連的環形段2a。當然，水管2也可以換成消防水袋。
[0022]如圖1、2所示，相鄰兩個環形段2a緊靠在一起，而每個環形段所在平面與外殼本體I的軸心線垂直，如附圖2中的兩根中心線垂直相交所示。并且，環形段2a的整個外圓面與對應的軸向散熱凹槽I a槽口緊密接觸。橡膠水管2的壁厚為I 一 2mm，并可進一步優選為1.2、1.4、1.5和1.8mm。橡膠水管的內徑與外殼本體I的內徑之比為η，且0.1 Sn彡0.2，并可進一步優選為0.KnS0.14和0.15<n<0.19。在本實施例中，橡膠水管的內徑與外殼本體I的內徑之比還可以為0.13、0.15和0.18。
[0023]橡膠水管2的一端為進水端，該橡膠水管2的另一端為出水端，且該橡膠水管2的出水端與散熱端蓋Ic位于同一端。在實際制造過程中，也可以使橡膠水管2的進水端與散熱端蓋Ic位于同一端。使用時，橡膠水管2的進水端和出水端均與同一個水槽3連通。水槽3內設有用于向橡膠水管2內栗水的水栗4，該水栗4向橡膠水管2的進水端栗水，且水栗4與橡膠水管2的進水端連接方式為現有技術，在此不做贅述。為了改善散熱效果，水槽3還設有外購的降溫設備，該降溫設備用于對冷卻水降溫，且降溫設備的種類多種多樣，如風扇或制冷機。
[0024]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不以本發明為限制，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種水冷式電機外殼，包括外殼本體(I)，該外殼本體的內壁上設有定子安裝凹槽，外殼本體(I)的外壁上沿周向均布有軸向散熱凹槽(Ia)，外殼本體(I)底部的兩端分別設有一個安裝支座(Ib);所述外殼本體(I)的一端開有供輸出軸穿出的過孔，該外殼本體的另一端裝有散熱端蓋(Ic)，其特征在于:在所述外殼本體(I)外面設置一根橡膠水管(2)，該橡膠水管沿軸向纏繞在兩個所述安裝支座(Ib)之間的外殼本體(I)上，從而形成一個螺旋形結構，且外殼本體(I)將橡膠水管(2)分成若干個收尾相連的環形段(2a);相鄰兩個所述環形段(2a)緊靠在一起，而每個環形段所在平面與外殼本體(I)的軸心線垂直，且環形段(2a)的整個外圓面與對應的所述軸向散熱凹槽(Ia)槽口緊密接觸;所述橡膠水管(2)的壁厚為I 一2mm，該橡膠水管的內徑與外殼本體(I)的內徑之比為η，且0.1^η^Ο.2； 所述橡膠水管(2)的一端為進水端，該橡膠水管的另一端為出水端，且該出水端與所述散熱端蓋(Ic)位于同一端;使用時，所述橡膠水管(2)的進水端和出水端均與同一個水槽(3)連通，且水槽(3)內設有用于向橡膠水管(2)內栗水的水栗(4)。2.根據權利要求1所述的水冷式電機外殼，其特征在于:所述橡膠水管(2)的內徑與外殼本體(I)的內徑之比為0.15。3.根據權利要求1所述的水冷式電機外殼，其特征在于:所述橡膠水管(2)的壁厚為.1.5mm ο
【文檔編號】H02K9/19GK106026500SQ201610598894
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月27日
【發明人】吳繼成, 吳丹
【申請人】吳繼成