本發(fā)明涉及一種電機，特別是電動機，尤其還涉及對高慣量電機或者說需要強制風冷的大功率電機的冷卻所進行的改進。

背景技術：

在電機中，尤其是需要強制風冷的大功率電機中，風扇常被用來實現(xiàn)電機的冷卻的部件。在現(xiàn)有技術中，通常在電機殼體的四個角上設有軸向的散熱通道。冷卻空氣在風扇的驅動下沿著軸向的通道從電機的一個軸向端部流出，實現(xiàn)散熱。

技術實現(xiàn)要素：

為了實現(xiàn)一種更為優(yōu)選的散熱方式，本發(fā)明提供了一種電機，其包括：一殼體，其中在所述殼體中形成至少部分沿所述電機的軸向延伸的內腔；一風扇，其設置在所述內腔的一個第一端，并與所述內腔流體連通，其中所述內腔的與所述風扇對置的第二端被封閉，以及在所述殼體的周壁上設有至少一個開口結構，其與所述內腔流體連通。其中周壁尤其指殼體的沿軸向延伸的外壁部。電機的軸向在本領域中通常指電機的電機軸的延伸方向。通過本發(fā)明的這種設計方案，改變了通常散熱氣體沿著電機的軸向進出的氣流方向，使得散熱空氣在被封閉的第二端的背壓的作用下沿著在殼體周壁上的出口至少部分地沿電機的周向流出，由此進一步改善散熱。其中風扇不僅僅局限在目前使用的軸流風扇，離心風扇等，也可以是隔膜風泵，風壓機等對空氣進行壓縮以制造風流的設備。

根據(jù)一種有利的實施方式，空腔包括主要沿電機的軸向延伸的復數(shù)條風道，其中為每條風道分別分配一個所述開口結構。

根據(jù)一種有利的實施方式，開口結構為至少一條狹長的開口。通過這種設計能夠利用噴管效應，使得氣體流出時由于通道橫截面積的縮小而速度增加，由此使散熱效果更好。

根據(jù)一種有利的實施方式，狹長的開口沿所述軸向延伸或者沿與所述軸向成銳角的方向延伸。這種設計方式使得流出的氣流可以繞電機的軸線運動，并有效地利用空氣放大作用增強在電機周面的散熱。

根據(jù)一種有利的實施方式，復數(shù)條風道的開口結構分別被設置為使得從各個開口結構流出的空氣均朝一個旋轉方向流動。由此，各個開口結構流出的空氣要么都繞電機的軸線主要 朝順時針方向流動要么朝逆時針方向流動，形成環(huán)繞電機軸向方向的環(huán)流。

根據(jù)一種有利的實施方式，開口結構包括一開口部用于供空氣流出，所述開口部由所述周壁的相互間隔地設置的一個第一周壁段與一個第二周壁段之間的縫隙形成。

更為有利的是，第一周壁段的部分與第二周壁段的部分沿所述軸向交錯，或者說部分疊置，由此能夠在開口部形成一個噴嘴結構。

更為有利的是，第一周壁段與第二周壁段之間的縫隙形成一朝向電機的外部逐漸收窄的噴管，這樣能夠進一步加速氣流的流出速度，提示散熱率。

根據(jù)一種有利的實施方式，第一周壁段或者第二周壁段具有朝向所述電機的徑向內側彎曲的端部。這種設計能夠使氣體流出更為平順。

為了進一步增強散熱，可以在所述風道中設有散熱筋位。

根據(jù)一種有利的實施方式，內腔的第二端通過一蓋件封閉，其中在所述蓋件上設有供電機的電機軸穿過的通孔。

附圖說明

以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中，

圖1示意性地示出了依據(jù)現(xiàn)有技術的一種電機；

圖2示意性地示出了依據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的電機；

圖3示出了沿圖2中I-I剖切線的剖視圖；

圖4示意性地示出了依據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的殼體的開口結構；

圖5示意性地示出了依據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的殼體的開口結構；

圖6示意性地示出了依據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的殼體的開口結構；

圖7示意性地示出了依據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的開口結構的開口部；

圖8示意性地示出了依據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的開口結構的開口部；

圖9示意性地示出了依據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的開口結構的開口部；

圖10示意性地示出了依據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的電機周圍的氣流。

附圖標記列表

10 殼體

11 定子

12 轉子

18 周壁

30 風扇

40 空腔

41、42、43、44 風道

45、46、47、48 風道出口

50 蓋件

51 通孔

60 開口結構

65 開口部

66 連接部

67、67’ 第一周壁段

68、68’ 第二周壁段

69 縫隙

70 電機軸

71、72 軸承

100 電機

101 外殼部分

102 內殼部分

110 第一端

120 第二端

411、421 風道側

420 散熱筋位

611、612、613、614 開口段

621、622、623、624 開口段

611’、612’、613’、614’ 開口段

621’、622’、623’、624’ 開口段

具體實施方式

為了對本發(fā)明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖說明本發(fā)明的具 體實施方式。

圖1示出了一種現(xiàn)有技術的電機100’。該電機100’具有沿電機的軸向x延伸的近似桶狀的電機殼體10’，圖中所示的該殼體10’設有橫截面為近似矩形的外殼部分101’和橫截面為圓形的內殼部分102’。外殼部分101’與內殼部分102’可以是形成一體的，或者是分離設置兩個獨立的殼件。內殼部分102’通常用于包圍住電機100’的定子和轉子。圖中所示的現(xiàn)有技術中的外殼部分在軸向延伸的周壁上是封閉的。通常在內殼部分102’與外殼部分101’之間形成主要沿電機的軸向延伸的內腔40，也有例如殼體僅包含外殼部分而沒有內殼部分的電機，其中在殼體與電機的定子或者轉子也可直接形成有內腔。具體而言，空腔40可以包括在外殼部分101’的四個角處形成的主要沿著電機101’的軸向x延伸的風道41、42、43、44。這些風道具有近似三角形的橫截面。用于散熱的風扇30通常布置在電機101’的一個軸向的端部處。風道41、42、43、44從電機的位于電機端蓋處的第一端110延伸到位于電機的輸出端的第二端120(電機的電機軸70從該輸出端伸出)。

電機的熱主要由電機本體，即電機的定子與轉子產(chǎn)生。尤其在定子布置在轉子的徑向外側的電機中，定子的線圈會產(chǎn)生大量的熱，這些大量的熱又被進一步傳遞到內殼部分102’上。因此，為了實現(xiàn)電機的散熱，通常需要考慮如何將熱量從電機本體，尤其從內殼部分102’帶走。在圖1所示的散熱方式中，風扇30帶動空氣沿著風道41、42、43、44沿軸向x輸送，在此過程中帶走內殼部分102’的部分熱量，然后在輸出端120處的風道出口45、46、47、48離開電機進入到外環(huán)境，由此實現(xiàn)對電機的冷卻。

現(xiàn)結合圖2和圖3以示意圖描述了依據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的電機100。其中圖3是圖2中沿剖切線I-I的剖視圖。電機100也具有沿軸向x延伸的近似桶狀的電機殼體10。在殼體10中容納有電機本體，即電機的定子11、轉子12和電機軸70等核心部件，其中電機軸70通過軸承71、72轉動地支承在電機中。該殼體10也類似地具有橫截面為近似矩形的外殼部分101和橫截面為圓形的內殼部分102。其中外殼部分102的橫截面形狀也可以是圓形的或者其他本領域技術人員選用的形狀，而且其與內殼部分101可以是形成一體的，或者是相互分離的方式構造的。

為了實現(xiàn)更好的散熱，依據(jù)本發(fā)明，首先將殼體10中的各個風道41、42、43、44在軸向的各個風道出口45、46、47、48處被軸向封閉。如圖2和圖3所示，在風道41、42、43、44的第二端120處設有一個蓋件50。蓋件在風道41、42、43、44的第二端部120處將這些風道封閉。在蓋件50上設有通孔51，電機軸70通過該通孔伸出用于動力傳輸。此外，依據(jù)本發(fā)明，在殼體10的沿軸向x延伸的外殼部分101的周壁18上設有至少一個開口結構60， 這些開口結構60與殼體10的空腔40或者說風道41、42、43、44流體連通。由于風扇30驅動空氣沿著風道41、42、43、44從第一端110朝第二端120流動，當?shù)诙?20被封閉時，在風道41、42、43、44內部形成較大的背壓。在此背壓的作用下，空氣從設在外殼部分101的周壁18上的各個開口結構60以較高的速度流出。由此用于冷卻的空氣形成圍繞在整個電機本體的幾乎所有外表面上的氣流，進一步增強散熱。

圖2所示出的開口結構60為依據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，其為在殼體10的外殼部分101上延伸的狹長的開口。由于狹長的開口帶來的空氣放大效應，從開口噴出的高速氣體帶動殼體10外部的周圍空氣流動形成高壓、高速的氣流，散熱效率也因此得到了提高。尤其是，在圖2所示的實施方式中，這種狹長形開口還沿著軸向x延伸，由此空氣在放大效應的作用下沿著殼體10的周向高速流出。特別是在此實施方式中，由于空腔40包括風道41、42、43、44，因此為這四個風道分別配置一個沿軸向延伸的開口結構60。雖然沒有示出，但是可以想到的是在具有其他構造的電機殼體中，例如當外殼部分的橫截面是圓形的情況下，其在外殼部分與內殼部分之間可以布置六個、八個或其他數(shù)量的風道，也分別為每個風道設置一個依據(jù)本發(fā)明的流體連通的開口結構。參加圖10示意性地示出了電機100在設有依據(jù)本發(fā)明的設計后冷卻風的流動方向。如圖可以見，與現(xiàn)有技術中冷卻空氣順著軸向從風道開口45、46、47、48流出形式明顯不同的是，大量的氣體從殼體10的開口結構60中噴出，形成圍繞在整個電機本體的幾乎所有外表面上的氣流，由此進一步地增強了散熱效果。

此外，根據(jù)電機的殼體的具體構造和殼體內風道的設計，還可以在本發(fā)明的教導下將殼體10的周壁18上的開口結構60設計為各種不同的形式。

例如，圖4和圖5分別示意性地示出了依據(jù)本發(fā)明的開口結構60的一種實施方式。其中如圖4所示，與每個風道41、42、43、44分別流體連通的開口結構60可以是在殼體10的周壁18上的沿著電機100的軸向x延伸的多個狹長的開口段。例如，與風道41流體連通的開口結構被構造為四個沿軸向x均勻排列的狹長開口段611、612、613、614；與風道42流體連通的開口結構被構造為四個沿軸向x均勻排列的狹長開口段621、622、623、624。當然，還可以設置長度更短數(shù)量更多的開口段。應該注意到，為了實現(xiàn)在電機的外周更好的空氣動力學，可以將各個開口結構60分別布置在各個風道的相同方向的一邊處，例如圖4中的風道41的風道側411以及風道42的風道側421。

圖5則示出了開口結構60的另一種實施方式，其可以是多個與軸向x有夾角，特別是銳角的開口段。例如在圖6則示例性地示出了與風道41連通的開口結構61被設計為四條與軸向x成銳角排列的四個開口段611’、612’、613’、614’。在此設計下，氣流的出口流動方向為 貼著殼體10的周壁沿垂直于開口段611’、612’、613’、614’的方向流出。當然，開口段的數(shù)量和具體的夾角可以根據(jù)實際情況進行選擇。而且開口段還可以帶有一定的曲線設計。這樣設計有利于在增強散熱效果的同時將散熱氣流引導到遠離風扇30的一側。雖然沒有具體示出，但是開口結構60還可以在本發(fā)明的教導下實現(xiàn)更多的布置方式。

為了進一步優(yōu)化從開口結構60的空氣動力學，還可以對開口結構60的開口部進行優(yōu)化設計。以風道41流體連通的開口結構60為例，圖6示例性地示出了開口結構60沿垂直于軸向x的方向剖開的剖視圖。風道41的橫截面大致為三角形，其中在圖中的左側角處形成狹窄的開口結構61的開口部65。開口部65由殼體10的周壁18的一個第一周壁段67以及與所述第一周壁段67相互間隔延伸的殼體10的一個第二周壁段68之間相互重疊的部分之間的縫隙69形成。第二周壁段68在此從一個連接外殼部分101與內殼部分102的連接部66上伸出。縫隙69的距離a根據(jù)電機的尺寸，優(yōu)選地可以在0.2mm與10mm之間。這種構造能夠引導氣流沿圖中箭頭所示的方向(即圖中的逆時針方向)流出。更為有利的是縫隙69朝電機100的外部(朝外環(huán)境)是逐漸收窄的，即在開口部65形成噴管結構。根據(jù)空氣動力學可知，這種噴管結構能夠加速空氣的流出速度，由此更為有利于散熱。與此類似地，將其他的風道的開口結構60的開口部65也設計為引導氣流朝逆時針方向流動，或者說將所有的噴管結構都朝向逆時針方向。由此參考圖10所示，從每個開口結構流出的氣流都順著一個方向流動，帶動電機周圍的空氣形成環(huán)流，這樣更有利于散熱。當然可以想到的是，也可以將開口部65設在這個風道41的另一個角處，并同樣地設計其他三個風道的開口部，使得氣流繞順時針方向流動。

圖7至圖9示意性地示出了出口部65的多種實施方式。其中，在如圖7所示的實施方式中的第二周壁段68進一步縮短，并與與伸長的第一周壁段67形成開口部65。

在依據(jù)圖8的實施方式中，第二周壁段68’在圖7所示的實施方式的基礎上則朝向電機軸的徑向內側方向卷曲，以減少氣流再出口部65處的阻力，并且形成從寬的通路到窄的出口的噴管結構提升空氣的流出速度。更為優(yōu)選的是，在風道中還設有多條平行設置的散熱筋位411。

在依據(jù)圖9的實施方式中，第一周壁段67’在圖8所示的實施方式的基礎上朝向電機軸的徑向內側方向卷曲，以減少氣流再出口部65處的阻力。

除了圖6至圖9所示的各種設計方案，還可以進一步包括其他有利的噴嘴結構。

圖10示出了沿平行于電機的軸向x方向觀察到的氣流的示意圖?？梢?，通過有利地將分布于電機殼體10的周壁18上的開口結構的開口部設計為朝向同一旋轉方向的噴嘴部，使得電機周圍的氣流能夠朝向逆時針或者順時針方向運動，由此進一步地優(yōu)化了利用了空氣放大 作用，優(yōu)化電機的散熱。

應當理解，雖然本說明書是按照各個實施例描述的，但并非每個實施例僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。

以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實施方式，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的構思和原則的前提下所作的等同變化、修改與結合，均應屬于本發(fā)明保護的范圍。