通過電磁波的內(nèi)部馬達(dá)部件的輻射熱傳遞的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本示例性實(shí)施方式涉及輻射熱傳遞。其發(fā)現(xiàn)了與電動馬達(dá)部件的輻射熱傳遞結(jié)合 的特定應(yīng)用，并且將通過對其的特定參照而對本示例性實(shí)施方式進(jìn)行描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解 的是，本示例性的實(shí)施方式也適合于其他類似的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 電動馬達(dá)通常包括某些電子裝置，這些電子裝置與電動馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)元件一起安裝 或支承在共用殼體中。這些電子裝置的示例包括開關(guān)裝置、電阻器、編碼器（encoder)等。 眾所周知，這些電子裝置通常具有限制的操作溫度范圍，并且由電動馬達(dá)和/或電子裝置 本身產(chǎn)生的熱可能導(dǎo)致不適宜的操作環(huán)境。如果該熱問題沒有得到解決，電子部件可能過 熱并發(fā)生故障，或者完全失效。
[0003] 在一些應(yīng)用中，馬達(dá)輸出可能被熱問題限制。例如，具有編碼器的馬達(dá)在以高 RPM(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)速）操作時經(jīng)歷增大的溫度。這可能是由于由馬達(dá)產(chǎn)生的增大的熱量 以及當(dāng)編碼器以高速旋轉(zhuǎn)時編碼器本身發(fā)熱而引起的。目前的做法是在以較高RPM操作時 減小馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩輸出以減小熱輸出并且從而將編碼器保持在適當(dāng)?shù)牟僮鳒囟?。這種方法是 不太理想的，因?yàn)檫@阻止了以全負(fù)荷使用馬達(dá)，或?qū)τ诮o定應(yīng)用需要使用比其所需更大的 馬達(dá)。
[0004] 也已經(jīng)研發(fā)其他方法用于解決熱問題。例如，已經(jīng)設(shè)置風(fēng)扇用于使空氣在馬達(dá)殼 體周圍循環(huán)以除去來自馬達(dá)殼體的過多的熱。盡管有效，但風(fēng)扇增加成本并且需要附加的 空間。另一種方法是提供外部安裝的散熱片，散熱片設(shè)計(jì)成將熱從馬達(dá)傳遞至馬達(dá)殼體的 外部，從而降低馬達(dá)殼體內(nèi)的溫度。同樣地，這樣的方法通常需要附加的空間。還一種方法 是設(shè)置液體冷卻系統(tǒng)。然而，這種系統(tǒng)的成本通常非常高并且設(shè)計(jì)具有用于電動馬達(dá)的適 當(dāng)性能的系統(tǒng)是相當(dāng)復(fù)雜的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)一個方面，馬達(dá)組件包括殼體、馬達(dá)、編碼器和端蓋，殼體包括馬達(dá)部，馬達(dá)部 具有用于接納馬達(dá)的開口，馬達(dá)被接納在殼體中，編碼器聯(lián)接至馬達(dá)，端蓋用于封閉殼體的 馬達(dá)部的開口，該端蓋至少部分地圍繞編碼器。端蓋的內(nèi)部表面或編碼器的外部表面中的 至少一者包括輻射率大于0. 9的材料。
[0006] 端蓋例如可以為鋁、鋼或不銹鋼制的，并且端蓋的內(nèi)部表面可以被陽極化處理成 黑色。端蓋的內(nèi)部表面可被涂成黑色。端蓋的內(nèi)部表面和編碼器二者可以被陽極化處理成 黑色。端蓋的內(nèi)部表面和編碼器二者可以被涂成黑色或以其他方式上色成黑色。僅編碼器 可以被涂成或以其他方式上色成黑色。馬達(dá)組件可以為食品級馬達(dá)組件，該食品級馬達(dá)組 件的殼體的外部通過涂料系統(tǒng)被涂成白色，其滿足美國農(nóng)業(yè)部食品安全和檢查署對偶爾、 間接食品接觸的要求。
[0007] 根據(jù)另一方面，用于馬達(dá)組件的端蓋包括具有內(nèi)部表面和外部表面的本體，其中， 外部表面被涂成白色，并且其中，內(nèi)部表面具有大于0. 9的輻射率。該內(nèi)部表面可以被涂成 黑色。本體可以為鋁、鋼、或不銹鋼制的，并且內(nèi)部表面可以被陽極化處理成黑色，或者本體 的內(nèi)部表面和外部表面（非食品級）可以被陽極化處理成黑色，和/或被陽極化處理成黑 色的外部表面可以被涂成白色。外部表面可以被染色或著色成白色。
[0008] 根據(jù)另一方面，使馬達(dá)組件中的熱傳遞增大的方法包括提供馬達(dá)部件，提供用于 接納馬達(dá)部件的馬達(dá)殼體，以及通過施加覆層增大馬達(dá)殼體的內(nèi)部表面或馬達(dá)部件中的至 少一者的輻射率，其中，輻射率被增大至至少0. 9。增大輻射率可以包括涂上黑色涂料，和/ 或陽極化處理成黑色，或以任何方式比如染色或著色來使內(nèi)部表面變黑。
【附圖說明】
[0009] 圖1為根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性電動馬達(dá)組件的側(cè)視圖；
[0010] 圖2為圖1的馬達(dá)組件的分解圖；
[0011] 圖3為圖1的馬達(dá)組件的局部剖視圖；
[0012] 圖4為根據(jù)本公開內(nèi)容的具有經(jīng)處理的表面的編碼器和端蓋的立體圖；以及
[0013] 圖5為表示具有所呈現(xiàn)的各種構(gòu)型的測試馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩-速度的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 在某些應(yīng)用比如食品加工中使用的馬達(dá)（例如，食品級馬達(dá)）通常具有鋁制殼體， 該鋁制殼體按照政府法規(guī)在外側(cè)通常涂成白色。相反，在這些應(yīng)用以外使用的馬達(dá)通常為 黑色。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，對于給定的馬達(dá)，將其殼體的外側(cè)涂成白色造成輻射熱從殼體外部表 面更少地傳遞至周圍環(huán)境。這提高了內(nèi)部馬達(dá)部件溫度并且導(dǎo)致了馬達(dá)性能的顯著降低。
[0015] 根據(jù)本公開內(nèi)容，馬達(dá)的內(nèi)部表面被處理以增大從內(nèi)部馬達(dá)部件至馬達(dá)的外部的 輻射熱傳遞。在一種示例性實(shí)施方式中，馬達(dá)殼體的內(nèi)部表面和編碼器本身被涂成和/或 陽極化處理成黑色以增大部件的輻射率（emissivity)并且從而增大從編碼器至馬達(dá)的外 部的輻射熱傳遞。
[0016] 參考圖1至圖3,其中圖示了根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性電動馬達(dá)組件并且其總體 上由附圖標(biāo)記10表示。電動馬達(dá)組件通常包括殼體12,包括轉(zhuǎn)子14和編碼器16的內(nèi)部馬 達(dá)部件支承在殼體12中。殼體包括兩個主要部件，馬達(dá)殼體部18和編碼器殼體部，編碼器 殼體部在本文中指的是端蓋或后罩蓋20。馬達(dá)殼體部18包括馬達(dá)艙或腔體24,轉(zhuǎn)子14 (和 定子）支承在馬達(dá)艙或腔體24中，并且后罩蓋20限定了編碼器艙或腔體26,編碼器16包 含在編碼器艙或腔體26中。馬達(dá)殼體12和編碼器艙26的內(nèi)部事實(shí)上是示例性的，并且可 以是其他構(gòu)型。例如，單個殼體部件可以包括馬達(dá)殼體和編碼器艙兩者。
[0017] 如圖3最佳觀察到的，編碼器16通常包括容置電部件的柱形本體34。編碼器16 安裝成與馬達(dá)轉(zhuǎn)子14的軸30的一部分共同軸向地延伸并且編碼器16可以構(gòu)造成如常規(guī) 那樣感測軸的RPM和角度位置兩者。將理解的是，編碼器16在附圖中以示意性的形式示出， 并且編碼器16的具體細(xì)節(jié)與本討論無密切關(guān)系。
[0018] 在典型的馬達(dá)組件中，編碼器本體34和圍繞編碼器16的后罩蓋20二者是金屬制 的。在許多應(yīng)用中，編碼器本體34和端蓋20是鋁制的。后罩蓋20連同馬達(dá)殼體一起也可 以為鋼或不銹鋼制的。然而，裸露的鋁具有較差的輻射性能，這限制了從馬達(dá)的內(nèi)部至馬達(dá) 殼體外部的周圍環(huán)境的輻射熱傳遞的量。
[0019] 參考圖4并且根據(jù)本公開內(nèi)容，包括端蓋20的內(nèi)部表面S1和編碼器本體34的外 表面S2的馬達(dá)10的內(nèi)部表面被處理以增大輻射率并且因此增大通過輻射從編碼器傳遞至 殼體外部的周圍環(huán)境的熱量的速率。將理解的是，術(shù)語"處理"旨在包括但不限制于涂、涂 覆、鍍、染色、著色或以其他方式改變表面以使輻射率增大超過裸露的、未處理的材料的基 本輻射率。例如，在一種實(shí)施方式中，編碼器本體34被陽極化處理成黑色，并且后罩蓋20 的內(nèi)部表面被涂成黑色。在另一實(shí)施方式中，兩個部件都可以被陽極化處理或涂上涂料，或 既被陽極化處理又被涂上涂料。在又一實(shí)施方式中，端蓋被陽極化處理成黑色，或僅僅編碼 器外部為黑色。與具有約〇. 09的輻射率的裸露的鋁相比，以黑色著色劑處理過的鋁具有約 0. 9至0. 95的輻射率。
[0020] 在圖示的實(shí)施方式中，編碼器和端蓋各自為筒形。筒形本體之間的輻射交換由以 下等式表示：
[0021]
[0022] 其中，〇 =波爾茲曼定律=常數(shù)，并且對于給定的幾何體，A1和A2為