專利名稱：水冷式永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)及排水泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)被廣泛地應(yīng)用于排水泵及其它泵設(shè)備中。永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)工作時(shí)線圈和定子鐵芯會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，因此需要散熱降溫。現(xiàn)有的永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)的降溫方式主要有如下三種1、通過(guò)電機(jī)的定子鐵芯和線圈表面自然輻射散熱的方式進(jìn)行的，散熱效果有限。2、通過(guò)集成于泵體上的自成水箱來(lái)散去鐵芯熱量，達(dá)到降溫目的的做法。但是該方式由于是通過(guò)工作時(shí)泵送的水來(lái)實(shí)現(xiàn)鐵芯的降溫，受到泵送的水中雜質(zhì)的影響，使泵體自成水箱中殘留較多雜質(zhì)、水垢，泵體自成水箱中的水長(zhǎng)時(shí)間存放變質(zhì)更是造成了對(duì)外部整機(jī)的水質(zhì)污染。3、在殼體上自成密閉水腔或在線圈和鐵芯上外加水箱，通過(guò)水箱內(nèi)的水進(jìn)行冷卻，此方式由于水在水箱內(nèi)不能快速流動(dòng)，散熱比較慢。授權(quán)公告號(hào)為CN201197099Y，授權(quán)公告日為2009年2月18日，發(fā)明名稱為“一種水冷永磁同步牽引電機(jī)”的中國(guó)實(shí)用新型專利，公開了一種水冷永磁同步牽引電機(jī)，其是在機(jī)座上固聯(lián)有焊接蓋板，焊接蓋板的內(nèi)圈與定子外圓過(guò)盈配合，焊接蓋板上開有水冷通道， 并設(shè)有進(jìn)水口和出水口，進(jìn)水口與水箱相聯(lián)，出水口與水泵聯(lián)，還設(shè)有與水冷通道相適配的封圈，形成水冷循環(huán)通道。授權(quán)公告號(hào)為CN201588791U，授權(quán)公告日為2010年9月22日，發(fā)明名稱為“一種水冷式泵”的中國(guó)實(shí)用新型專利公開了一種水冷式泵，是在轉(zhuǎn)子的外圍設(shè)置導(dǎo)通水泵進(jìn)水口的水冷結(jié)構(gòu)，利用該水冷結(jié)構(gòu)降低水泵工作時(shí)的溫度。授權(quán)公告號(hào)為CN20170868U，授權(quán)公告日為2011年2月2日，發(fā)明名稱為“一種水冷式泵”的中國(guó)實(shí)用新型專利公開了一種水冷式泵，設(shè)置有散熱座，散熱座內(nèi)設(shè)有冷水循環(huán)的冷水道，水泵殼體上設(shè)有與泵腔相通的二條管道，各管道分別與冷水道的進(jìn)水口和出水口連接相通，管道與冷水道形成一個(gè)水循環(huán)系統(tǒng)，散熱座或泵蓋上設(shè)有進(jìn)入殼體泵腔的進(jìn)水口。上述專利的冷卻水均來(lái)自于水泵的進(jìn)水口，利用泵送的工作流體本身完成水泵電機(jī)的冷卻降溫，因此均存在冷卻系統(tǒng)乃至泵體中殘留較多雜質(zhì)、水垢，對(duì)外部整機(jī)水質(zhì)造成污染的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述問題，設(shè)置一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便，自帶冷卻水箱的電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的快速散熱自我冷卻，經(jīng)測(cè)試驗(yàn)證使用本發(fā)明電機(jī)比沒有使用水冷方式的電機(jī)溫升可以減低約15K。水箱內(nèi)用水獨(dú)立于水泵所泵送的工作流體。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種水冷式永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)， 包括殼體、轉(zhuǎn)子組件及安裝有繞組的定子鐵芯，所述殼體設(shè)有用于容納冷卻液的冷卻腔，所述冷卻腔由內(nèi)部容置有所述轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)子腔及包裹于所述定子鐵芯外的水冷腔構(gòu)成，且所述轉(zhuǎn)子腔及水冷腔相互連通所述轉(zhuǎn)子組件包括永磁轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子軸，安置于所述轉(zhuǎn)子腔中，且與轉(zhuǎn)子腔內(nèi)壁之間留有可供冷卻液流動(dòng)的空間，通過(guò)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)冷卻液的流動(dòng)，加速傳熱。所述轉(zhuǎn)子腔設(shè)有供轉(zhuǎn)子軸向外伸出的開口，所述轉(zhuǎn)子軸與開口的腔壁之間采用軸密封件密封連接。 所述水冷腔設(shè)有環(huán)繞于轉(zhuǎn)子腔外徑的環(huán)形開口，所述殼體設(shè)有殼體壓蓋，封堵于所述環(huán)形開口，并以密封圈密封連接。所述水冷腔的腔壁包括包裹于所述定子鐵芯外的內(nèi)腔壁及作為殼體外壁的外腔壁，內(nèi)腔壁與外腔壁相對(duì)延伸連成水冷腔的底部。為了改善傳熱效果，所述冷卻腔腔壁的局部或全部為采用導(dǎo)熱良好的材料制造的傳熱壁。所述殼體壓蓋的局部或全部為采用導(dǎo)熱良好的材料制造的傳熱壁，以改善殼體壓蓋的傳熱效果。所述冷卻液體為水、水溶液或其他液體。所述轉(zhuǎn)子腔及水冷腔由殼體自身形成且一次注塑成型。一種使用如上所述的水冷式永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)的排水泵，包括如上所述的水冷式永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)，還包括葉輪組件。本發(fā)明的電機(jī)殼體直接形成冷卻腔，該冷卻腔包括包裹于定子鐵芯外通過(guò)腔壁對(duì)定子鐵芯實(shí)現(xiàn)間接冷卻的水冷腔及把轉(zhuǎn)子容置于其中，使轉(zhuǎn)子浸沒于冷卻液中的轉(zhuǎn)子腔， 利用轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)使冷卻液處于流動(dòng)狀態(tài)，從而加速冷卻液的傳熱效率，把工作中線圈和定子鐵芯產(chǎn)生的熱量迅速傳至冷卻腔中的冷卻液，再通過(guò)冷卻腔的其余壁面及泵體壓蓋把冷卻液的熱量傳至泵送的工作流體，通過(guò)工作流體不斷帶走熱量，達(dá)到對(duì)電機(jī)散熱降溫的目的，有效地降低了電機(jī)的溫升。本發(fā)明散熱效果好，結(jié)構(gòu)容易實(shí)現(xiàn)，工藝可行，適于實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，具有以下有益效果1、冷卻腔中的冷卻液體與電機(jī)水泵所泵送的流體各自獨(dú)立，避免泵送流體中的雜質(zhì)水垢污染泵體，進(jìn)而污染外部整機(jī)水質(zhì)。2、冷卻腔由泵殼自身形成，結(jié)構(gòu)緊湊，裝配、維修方便。3、利用轉(zhuǎn)子工作時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)冷卻液的流動(dòng)，增強(qiáng)熱交換效果。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是安裝有葉輪的水冷式永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)的結(jié)構(gòu)分解圖。圖3a是本發(fā)明水冷式永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)的俯向剖示圖。圖3b是圖3a的A-A剖面圖。圖4是電機(jī)殼體的正面結(jié)構(gòu)示意圖，圖中可見到水冷腔與轉(zhuǎn)子腔相連的通道。圖5是電機(jī)殼體的背面結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是電機(jī)殼體與冷卻水箱密封件的裝配示意圖。圖7是電機(jī)殼體的正面結(jié)構(gòu)示意圖，圖中可見到水冷腔與轉(zhuǎn)子腔連通的另一種實(shí)施方式。其中，1線圈 ，2殼體，21水冷腔，22轉(zhuǎn)子腔，23冷卻液，3后軸承，4永磁轉(zhuǎn)子，5轉(zhuǎn)子軸，6密封圈，7定子鐵芯，8前軸承，9殼體壓蓋，10軸密封件，軸封壓蓋11，葉輪12。
具體實(shí)施例方式如圖1 2所示，為安裝有葉輪的本發(fā)明的水冷式永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)，其包括殼體2、轉(zhuǎn)子組件及包裹于轉(zhuǎn)子組件外的安裝有繞組的定子鐵芯7。殼體2設(shè)有用于容納冷卻液23的冷卻腔，該冷卻腔由轉(zhuǎn)子腔22及水冷腔21構(gòu)成，且轉(zhuǎn)子腔22及水冷腔21相互連通，冷卻液23可在轉(zhuǎn)子腔22及水冷腔21內(nèi)自由流動(dòng)。永磁轉(zhuǎn)子4、轉(zhuǎn)子軸5置于轉(zhuǎn)子腔22中，浸沒于冷卻液23內(nèi)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)可帶動(dòng)轉(zhuǎn)子腔中的冷卻液流動(dòng)。如圖3a 3b所示，水冷腔 21包裹于定子鐵芯外，具有緊貼定子鐵芯7的內(nèi)腔壁211及充當(dāng)殼體外壁的外腔壁212，內(nèi)腔壁211與外腔壁在底部相對(duì)延伸連動(dòng)水冷腔的底壁。內(nèi)腔壁211與定子鐵芯7接觸，帶走定子鐵芯7在工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，由冷卻液對(duì)定子鐵芯進(jìn)行間接冷卻。轉(zhuǎn)子腔22設(shè)有開口，可容轉(zhuǎn)子軸5向前伸出(以驅(qū)動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng))。轉(zhuǎn)子腔開口的外周設(shè)有水冷腔的環(huán)形開口，殼體壓蓋9封堵于該環(huán)形開口，并以密封圈6密封。殼體壓蓋9前方安裝有由轉(zhuǎn)子軸傳動(dòng)的葉輪12等組件。如圖4所示，轉(zhuǎn)子腔與水冷腔之間通過(guò)槽24連通。轉(zhuǎn)子腔與水冷腔的連通方式有多種實(shí)施方式，除圖4所示外，還可采用圖6所示方式及其它連通結(jié)構(gòu)。殼體2與殼體壓蓋9、轉(zhuǎn)子軸5、密封圈6及軸密封件10將冷卻液23密封于腔內(nèi)， 具體結(jié)構(gòu)如圖2、圖6所示，密封圈6及軸密封件10可防止冷卻腔內(nèi)的液體泄漏出腔外，也防止腔外液體，如排水泵所泵送的水流入冷卻腔中，對(duì)冷卻腔造成污染。當(dāng)電機(jī)工作時(shí)，線圈1和定子鐵芯7產(chǎn)生的熱量通過(guò)與其接觸的水冷腔腔壁導(dǎo)入冷卻液中，熱量被流動(dòng)的冷卻液吸收，并通過(guò)與冷卻液接觸的殼體2的其余腔壁及殼體壓蓋9將熱量導(dǎo)走。因?yàn)槔鋮s液23有流動(dòng)，熱量可被快速導(dǎo)走，使電機(jī)工作過(guò)程始終保持良好的性能。為了加強(qiáng)傳熱效果，內(nèi)腔壁211的局部或全部可采用導(dǎo)熱良好的材料制造，如鋁， 形成傳熱壁；同理，殼體壓蓋9的局部或全部也可采用導(dǎo)熱良好的金屬材料制造，其余部分則由塑料材料制造，以盡快地把定子鐵芯產(chǎn)生的熱量經(jīng)傳熱壁——冷卻液——壓蓋，再由殼體壓蓋外表面91傳至葉輪腔中的流體，不斷被帶走。殼體2為整體注塑成型，圖4、5分別可見殼體2的正面及背面，轉(zhuǎn)子腔與水冷腔之間的連通可采用多種方式，不限于如圖4所示的槽24的形式。殼體2可以具有多種形狀， 水冷腔、轉(zhuǎn)子腔及葉輪腔的具體形狀，更會(huì)根據(jù)轉(zhuǎn)子的型號(hào)、尺寸、葉輪及適用的泵的類型、 型號(hào)的不同而異。冷卻腔中盛裝的冷卻液一般采用廉價(jià)且易獲取的自來(lái)水，但也可采用其它冷卻液，以達(dá)到加強(qiáng)冷卻效果的目的。本發(fā)明包括但并不限于上述實(shí)施例及附圖所示的內(nèi)容，其它一切與本發(fā)明的技術(shù)方案具有相同實(shí)質(zhì)性內(nèi)容的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種水冷式永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)，包括殼體、轉(zhuǎn)子組件及安裝有繞組的定子鐵芯，其特征在于所述殼體設(shè)有用于容納冷卻液的冷卻腔，所述冷卻腔由內(nèi)部容置有所述轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)子腔及包裹于所述定子鐵芯外的水冷腔構(gòu)成，且所述轉(zhuǎn)子腔及水冷腔相互連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水冷式永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子組件包括永磁轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子軸，安置于所述轉(zhuǎn)子腔中，且與轉(zhuǎn)子腔內(nèi)壁之間留有可供冷卻液流動(dòng)的空間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水冷式永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子腔設(shè)有供轉(zhuǎn)子軸向外伸出的開口，所述轉(zhuǎn)子軸與開口的腔壁之間采用軸密封件密封連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水冷式永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于所述水冷腔設(shè)有環(huán)繞于轉(zhuǎn)子腔外徑的環(huán)形開口，所述殼體設(shè)有殼體壓蓋，封堵于所述環(huán)形開口，并以密封圈密封連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水冷式永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于所述水冷腔的腔壁包括包裹于所述定子鐵芯外的內(nèi)腔壁及作為殼體外壁的外腔壁，內(nèi)腔壁與外腔壁相對(duì)延伸連成水冷腔的底部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水冷式永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于所述冷卻腔腔壁的局部或全部為采用導(dǎo)熱良好的材料制造的傳熱壁。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水冷式永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于所述殼體壓蓋的局部或全部為采用導(dǎo)熱良好的材料制造的傳熱壁。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水冷式永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于所述冷卻液體為水、水溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水冷式永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子腔及水冷腔由殼體自身形成且一次注塑成型。
10.一種使用如權(quán)利要求1 9所述的水冷式永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)的排水泵，其特征在于包括如權(quán)利要求1 9所述的水冷式永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)，還包括葉輪組件。
全文摘要
一種水冷式永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)，包括殼體、轉(zhuǎn)子組件及安裝有繞組的定子鐵芯，所述殼體設(shè)有用于容納冷卻液的冷卻腔，所述冷卻腔由內(nèi)部容置有所述轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)子腔及包裹于所述定子鐵芯外的水冷腔構(gòu)成，且所述轉(zhuǎn)子腔及水冷腔相互連通。本發(fā)明的電機(jī)殼體直接形成冷卻腔，該冷卻腔包括包裹于定子鐵芯外通過(guò)腔壁對(duì)定子鐵芯實(shí)現(xiàn)間接冷卻的水冷腔及把轉(zhuǎn)子容置于其中使轉(zhuǎn)子浸沒于冷卻液中的轉(zhuǎn)子腔，利用轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)使冷卻液處于流動(dòng)狀態(tài)，從而加速冷卻液的傳熱效率，把工作中線圈和定子鐵芯產(chǎn)生的熱量迅速傳至冷卻液，再通過(guò)冷卻腔的其余壁面及泵體壓蓋把冷卻液的熱量傳至泵送的工作流體，通過(guò)工作流體不斷帶走熱量，達(dá)到對(duì)電機(jī)散熱降溫的目的。
文檔編號(hào)F04D13/06GK102223011SQ20111015251
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者池文茂, 石華山, 鄭立楷, 黃訪新 申請(qǐng)人:江門市地爾漢宇電器股份有限公司