一体化混合冷却电机壳体的制作方法

1.本实用新型属于电机领域，涉及一种电机壳体，尤其涉及一种一体化混合冷却电机壳体。


背景技术：

2.电机是工业领域中应用广泛的能量转换装置。在电机工作过程中，会产生大量热量，随着电机功率的增加其产热量也会急剧增加，如果电机得不到有效冷却，则电机故障率会大幅增加，甚至导致电机的烧毁。电机壳体主要对内部电机起保护和散热作用，一般电机壳体多为铸造或机加工铣削而成。有的电机壳体带有水路，则多采用分体焊接或螺栓连接组合制造而成。
3.目前电机的冷却主要依靠电机外壳的散热特征，传统多采用焊接或机加工散热翅片特征来实现被动散热，但散热翅片结构形式较简单，一般均为单级散热翅片排布，散热面积有限，散热效率较低。也有部分电机壳体采用了带水路的结构，在电机外壳上预制或外加水路，通过焊接或螺接紧固等方式将水路和分体式的外壳体连接为一体，通过液冷实现主动冷却。但通过焊接或螺接的分体式电机壳体，其结构可靠性差，特别是在振动环境下，极易发生焊缝开裂或密封失效导致的冷却介质泄露，造成电机损毁。同时在连接特征和制备工艺限制条件下，水路形式也较为局限，难以实现壳体内部的高效均匀冷却。


技术实现要素：

4.为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种具备高冷却效率、结构可靠性高以及可有效确保电机良好运转的一体化混合冷却电机壳体。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种一体化混合冷却电机壳体，其特征在于：所述一体化混合冷却电机壳体包括壳体主体、冷却流道以及散热翅片区；所述壳体主体包括壳体主体内壁以及套装在壳体主体内壁外部的壳体主体外壁；所述冷却流道置于壳体主体内壁和壳体主体外壁之间；所述壳体主体外壁设置有散热翅片区，所述散热翅片区包括有多级散热翅片。
7.上述冷却流道环绕设置在壳体主体内壁和壳体主体外壁之间。
8.上述冷却流道采用螺旋状的方式环绕设置在壳体主体内壁和壳体主体外壁之间。
9.上述冷却流道的截面是圆形、椭圆形或多边形。
10.上述冷却流道上设置有进液口以及与进液口相贯通的出液口；所述进液口与出液口处于同一平面上；或者，所述进液口与出液口处于非同一平面上。
11.上述散热翅片区包括一级散热翅片以及二级散热翅片；所述一级散热翅片沿壳体主体的径向从壳体主体外壁向外部延伸；所述二级散热翅片设置在一级散热翅片上。
12.上述二级散热翅片是多片，相邻两片二级散热翅片之间是非接触的，相邻两片二级散热翅片之间形成空气流道。
13.多片二级散热翅片是相互平行或相互交错的。
14.上述散热翅片区还包括从二级散热翅片向外延伸并形成的三级散热翅片；三级散热翅片是多片，相邻两片三级散热翅片之间是非接触的，多片三级散热翅片是相互平行或相互交错的。
15.上述一体化混合冷却电机壳体还包括沿壳体主体的轴向设置在壳体主体端部的风机，所述风机向壳体主体的散热翅片区送风。
16.本实用新型的优点是：
17.本实用新型提供了一种一体化混合冷却电机壳体，包括壳体主体、冷却流道以及散热翅片区；壳体主体包括壳体主体内壁以及套装在壳体主体内壁外部的壳体主体外壁；冷却流道置于壳体主体内壁和壳体主体外壁之间；壳体主体外壁设置有散热翅片区，散热翅片区包括有多级散热翅片。本实用新型采用了主动冷却(冷却流道)和被动冷却(散热翅片区)相结合的结构形式，通过壳体主体内外壁之间设置的螺旋状冷却流道以及壳体主体外壁的外侧设置的多级散热翅片，可以有效提高冷却效率。同时，整个电机壳体及冷却流道结构为一体化结构，可通过3d打印直接成形，无需对冷却流道进行焊接封装或机械连接封装，避免了焊缝等区域失效导致的冷却介质泄露，提升了服役的可靠性。本实用新型可实现电机壳体冷却效率和使用质量的提升，保障电机的良好运转。
附图说明
18.图1是本实用新型所提供的一体化混合冷却电机壳体的整体结构示意图；
19.图2是本实用新型在壳体内外壁之间设置冷却流道的结构示意图；
20.图3是本实用新型在壳体内外壁之间设置冷却流道的截面形状结构示意图；
21.图4是本实用新型所提供的一体化混合冷却电机壳体的端面结构示意图；
22.图5是本实用新型所采用的壳体外壁面设置有多级散热翅片的放大结构示意图；
23.图6是本实用新型所采用的多级散热翅片之间所形成的定向的空气流道的结构示意图；
24.图7是本实用新型所提供的一体化混合冷却电机壳体的优选实施例的结构示意图；
25.其中：
26.1-壳体主体；2-端盖安装面；3-安装接口；4-进液口；5-散热翅片区；51-一级散热翅片；52-二级散热翅片；53-空气流道；6-冷却流道；7-出液口；8-风机；9-壳体安装面。
具体实施方式
27.参见图1以及图2，本实用新型提供了一种一体化混合冷却电机壳体，包括壳体主体1、冷却流道6以及散热翅片区5；壳体主体1包括壳体主体内壁以及套装在壳体主体内壁外部的壳体主体外壁；冷却流道6置于壳体主体内壁和壳体主体外壁之间；壳体主体外壁设置有散热翅片区5，散热翅片区5包括有多级散热翅片。
28.参见图2以及图3，冷却流道6环绕设置在壳体主体内壁和壳体主体外壁之间，尤其是冷却流道6采用螺旋状的方式环绕设置在壳体主体内壁和壳体主体外壁之间。冷却流道6上设置有进液口4以及与进液口4相贯通的出液口7，进液口4与出液口7用于冷却介质的流入及流出；进液口4和出液口7的位置可依据冷却系统的接口而定，可设置于电机壳体端面，
也可设置于外壁面，进液口和出液口的数量均是一个或均是多个。通过进液口可以注入任意一种冷却液(例如水)，冷却流道6中的冷却液在热吸收热量后从出液口7流出。本实施例中，进液口4和出液口7分别位于壳体主体1的两端面，具体结构如图1以及图4所示。其中，在图1中，进液口4位于端盖安装面2一侧；在图4中，出液口7位于壳体安装面9一侧，将进液口4和出液口7设置于壳体主体1的不同端面，可以使壳体主体1的结构更为紧凑，本实施例优选的进液口4及出液口7的数量均为一个，采用单进单出的形式可以减少连接接口的数量，便于外部冷却液(冷却介质)的接入，提升连接可靠性。
29.冷却流道6与壳体主体1是一体化结构，冷却流道6采用螺旋状紧密排布，也可以认为，在不考虑冷却流道壁厚的情况下，冷却流道均匀缠绕在整个壳体主体1的壳体主体内壁和壳体主体外壁之间，这样的排布可沿环向良好匹配壳体主体1的轮廓，均匀覆盖整个壳体主体1的壁面，提升冷却面积。同时，对比传统的u型流道及沿壳体轴线的折返式流道排布，螺旋状排布的冷却流道6的曲率无突变，避免流道曲率剧烈变化导致的压降；无大尺寸折角，保证了冷却流道6的连续光顺性，可有效降低冷却介质压降损失及液流对内流道壁面折角处的冲击，提升冷却效率及电机壳体的安全性。冷却流道6的截面优选的为圆形，也可设计为椭圆形或多边形。冷却流道6的截面尺寸受限于壳体主体内壁与壳体主体外壁之间的尺寸，本技术实施例对冷却流道6的截面尺寸不作限定。
30.参见图1、图5以及图6，散热翅片区5分布在壳体的外壁面与壳体为一体化结构，散热翅片区5可包括多个散热翅片，散热翅片的结构可为任意形状，例如呈平面或曲面薄板状，沿壳体轴向方向伸展。本实施例中，散热翅片采用多级结构。参见图5，本实施例中所提供的散热翅片区5包括一级散热翅片51以及二级散热翅片52；一级散热翅片51沿壳体主体1的径向从壳体主体外壁向外部延伸；二级散热翅片52设置在一级散热翅片51上。二级散热翅片52是多片，相邻两片二级散热翅片52之间是非接触的，相邻两片二级散热翅片52之间形成可利于空气的加速导通的空气流道53(相邻是指在同一片一级散热翅片51上的相邻的二级散热翅片52，或者不在同一片一级散热翅片51上的相邻的二级散热翅片52)，具体结构请参见图6。多片二级散热翅片52是相互平行或相互交错的(本实施例不限定二级散热翅片52的排布方式)，优选是平行排列。为了进一步增加散热面积，在上述的实施例中，散热翅片区5还包括二级散热翅片52上设置的三级散热翅片。示例性的，三级散热翅片可以是从二级散热翅片52向外延伸并形成的；三级散热翅片是多片，相邻两片三级散热翅片之间是非接触的，多片三级散热翅片是相互平行或相互交错的，优选是平行排列。二级散热翅片52依附于一级散热翅片51，三级散热翅片依附于二级散热翅片52，当然，还可以包括更多级散热翅片，每级翅片依附于前一级翅片，依此类推。多级翅片的结构形式可以大幅增加散热面积，提升散热效率。本实施例并不限定散射翅片的级数，在一定空间内，散热翅片级数越多，散热翅片区的散热面积更多，散热效率越高，本技术中采用一级散热翅片51与二级散热翅片52相结合的方式。
31.参见图7，作为本实用新型的拓展，可以利用外部独立的风机8从壳体主体1的端部向壳体主体1，尤其是向壳体主体1上的散热翅片区5进行送风作业，风机8与壳体主体1可以是分体式，也可以是一体化，无论哪种方式，都提升了本实用新型的散热效率。
32.下面将结合附图，对本实用新型所提供的技术方案进行详细说明：
33.本实用新型所采用的一体化混合冷却电机壳体的外形呈圆形或椭圆形，也可根据
内部所安装电机的轮廓形状设计为矩形或其它形状，具体结构参见图1。一体化混合冷却电机壳体包括壳体主体1，壳体主体1的两端为开口结构，壳体主体1的两端为安装接口区域，设置有与其它部件相连的安装接口3。例如，如图1所示，壳体主体1的一端为端盖安装面2，其接口用于端盖的安装，具体安装接口形式可设计为凸台、法兰等结构形式，优选的采用凸台螺接的结构形式以便于端盖的拆卸。如图4所示，壳体主体1的另一端为壳体安装面9，壳体安装面9用于将壳体主体1安装在电机系统上。壳体安装面9的接口形式可设计为凸台、法兰、接头等结构形式，优选的采用凸台的安装形式，具体接口形式可由实际电机系统安装接口要求确定。在一些实施例中，壳体主体1可以不设置端盖安装面2，端盖可以与壳体主体1一体化形成。根据实际电机安装要求，在必要时，可在电机壳体内壁面上设置对应的电机绕组安装接口。
34.本实用新型的工作原理为：通过冷却流道6内的冷却液(或冷却介质)均匀的冷流，迅速带走电机壳体内壁面所吸收的电机散热，并传导至电机壳体外壁面及外壁面上的多级散热翅片，通过多级散热翅片将热量散失至环境中，整个壳体主体1为一体化结构，无焊缝及机械连接部位失效风险，可有效避免冷却介质的泄露。
35.加工实施例
36.本实施例进一步说明上述设计方案的制造方法，针对前述设计完成结构形式，选择制备材料，本实施例优选的采用金属作为该电机壳体的制备材料。例如，电机壳体可由铜、铝或合金等任一种金属材料制成，本技术实施例对此不作限定。基于金属3d打印机，将三维数据模型转换为stl格式，导入商用模型剖分软件中，设置切片层厚0.02～0.12，本实施例优选层厚为0.03mm，形成切片文件，导入3d打印机器中；将切片文件导入激光3d打印机中，设定具体的激光加工参数：激光功率：180w～350w、扫描速度：600～1350mm/s、搭接率：18％～55％，铺粉层厚与切片层厚保持一致为0.03mm，3d打印成形零件，完成零件的整体化制备。