一种电机气冷壳体和气冷电机论文和设计-杨东升

全文摘要

本实用新型公开了一种电机气冷壳体和气冷电机，其中电机气冷壳体包括壳体，壳体壁面连接有主动振动元件，主动振动元件的振动部位贴近所述壳体壁面且与壳体壁面留有间隙，所述主动振动元件用于通过自身的振动驱动壳体壁面表面的空气。本实用新型通过主动振动元件对换热面流体进行驱动，提高流体的湍流度，主动减弱或破坏流体的边界层，从而增大换热面的对流换热系数，降低电机温升。

主设计要求

1.一种电机气冷壳体，其特征在于，包括壳体，所述壳体壁面连接有主动振动元件，所述主动振动元件的振动部位贴近所述壳体壁面且与壳体壁面留有间隙，所述主动振动元件用于通过自身的振动驱动壳体壁面表面的空气。

设计方案

2.根据权利要求1所述的电机气冷壳体，其特征在于，所述壳体壁面连接有多个主动振动元件，所述主动振动元件连接有振动片，所述振动片贴近所述壳体壁面且与壳体壁面留有间隙。

3.根据权利要求2所述的电机气冷壳体，其特征在于，一个所述主动振动元件连接有1个振动片或2个振动片。

4.根据权利要求2所述的电机气冷壳体，其特征在于，每两个主动振动元件之间连接有同一个振动片。

5.根据权利要求4所述的电机气冷壳体，其特征在于，所述振动片的表面开设有定位孔，所述壳体壁面上设有与该定位孔相适配的定位柱，所述定位柱插入所述振动片的定位孔内。

6.根据权利要求3或4所述的电机气冷壳体，其特征在于，所述振动片的表面设有通槽，所述通槽为圆形、长方形或椭圆形。

7.根据权利要求3或4所述的电机气冷壳体，其特征在于，所述振动片为表面水平的薄片结构或者表面有波纹的薄片。

8.根据权利要求1所述的电机气冷壳体，其特征在于，所述壳体壁面设有轴向散热筋或径向散热筋。

9.根据权利要求1所述的电机气冷壳体，其特征在于，所述主动振动元件采用压电式振动元件、电磁式振动元件或者机械式振动元件。

10.一种气冷电机，其特征在于，包括定子组件、转子组件和如权利要求1至5任一项所述的电机气冷壳体，所述电机气冷壳体的内部安装有定子组件，所述定子组件的内部布置有转子组件。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于电机冷却技术领域，具体涉及一种电机气冷壳体和气冷电机。

背景技术

随着热功率密度的增大，电机的冷却依次可采用自然冷却、风冷、油冷、水冷等方式。

当冷却剂为空气时：在自然冷却条件下，壁面的对流换热系数范围为3~10W\/m^{2<\/sup>\/K；在强迫风冷条件下，壁面的对流换热系数范围为20~100W\/m^{2<\/sup>\/K。}}

对于发热量较小的电机，一般采用空气自然冷却，并通过在壳体表面设置散热筋来增加换热面面积。由于空气自然冷却系数很小，自然冷却电机的壁面和空气的热阻很大，这就造成了自然冷却电机的温升很大、整体温度高。一般自然冷却电机加强散热的方法有增加散热筋数量和高度，而当散热筋的数量和高度增大到一定时，继续增加对加强散热的作用就不大了。

对于冷却需求介于自然冷却和风冷之间的电机（例如需要表面对流换热系数在10~20W\/m^{2<\/sup>\/K的情况下）、或者发热量不大但是要求温升较小的电机，冷却方式的选择会出现以下问题：使用自然冷却会造成电机温度过高；使用风冷则余量过大造成浪费，且需要增加壳体、风扇等，使电机体积增大、噪音增大、成本偏高。}

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种电机气冷壳体和气冷电机，本电机气冷壳体和气冷电机通过主动振动元件对换热面流体进行驱动，提高流体的湍流度，主动减弱或破坏空气的边界层，从而增大换热面的对流换热系数，降低电机温升。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种电机气冷壳体，包括壳体，所述壳体壁面连接有主动振动元件，所述主动振动元件的振动部位贴近所述壳体壁面且与壳体壁面留有间隙，所述主动振动元件用于通过自身的振动驱动壳体壁面表面的空气。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述壳体壁面连接有多个主动振动元件，所述主动振动元件连接有振动片，所述振动片贴近所述壳体壁面且与壳体壁面留有间隙。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，一个所述主动振动元件连接有1个振动片或2个振动片。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，每两个主动振动元件之间连接有同一个振动片。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述振动片的表面开设有定位孔，所述壳体壁面上设有与该定位孔相适配的定位柱，所述定位柱插入所述振动片的定位孔内。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述振动片的表面设有通槽，所述通槽为圆形、长方形或椭圆形。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述振动片为表面水平的薄片结构或者表面有波纹的薄片。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述壳体壁面设有轴向散热筋或径向散热筋。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述主动振动元件采用压电式振动元件、电磁式振动元件或者机械式振动元件。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的另一个技术方案为：

一种气冷电机，包括定子组件、转子组件和电机气冷壳体，所述电机气冷壳体的内部安装有定子组件，所述定子组件的内部布置有转子组件。

本实用新型的有益效果为：

（1）本实用新型对于冷却需求介于自然冷却和风冷之间的气冷电机、或者发热量小并要求温升较小的气冷电机，在电机的壳体外壁面安装主动振动元件，通过主动振动元件自身的振动或者主动振动元件驱动振动片的振动将换热面的空气加速，主动减弱或破坏换热面上空气的边界层，增大空气湍流，从而增大了对流换热系数，降低电机的温升。

（2）本实用新型可以在不使用风扇、泵等强迫冷却系统、不改变壳体设计的情况下，通过在壳体壁面上安装主动振动元件来降低壳体壁面与冷却流体的对流换热热阻，实现有效降低电机温升的效果。通过本实施例的电机气冷壳体制成的电机体积小，噪音小以及成本低。

（3）本实用新型的振动片上开设有通槽，便于壳体壁面流体的混合，有利于传热。

附图说明

图1是壳体壁面安装主动振动元件的示意图。

图2是图1中无振动片的主动振动元件示意图。

图3是壳体壁面安装具有单边振动片的主动振动元件的示意图。

图4是图3中有单边振动片的主动振动元件示意图。

图5是壳体壁面安装具有双边振动片的主动振动元件的示意图。

图6是图5中有双边振动片的主动振动元件示意图。

图7是壳体壁面安装具有共用振动片的主动振动元件的示意图。

图8是图7中有共用振动片的主动振动元件示意图。

图9是壳体壁面安装具有开槽振动片的主动振动元件的示意图。

图10是共用开圆形槽振动片的主动振动元件示意图。

图11是共用开矩形槽振动片的主动振动元件示意图。

具体实施方式

下面根据图1至图11对本实用新型的具体实施方式作出进一步说明：

参见图1，一种电机气冷壳体，包括壳体3，所述壳体3壁面连接有主动振动元件1，所述主动振动元件1的振动部位贴近所述壳体3壁面（换热面）且与壳体3壁面留有小的间隙，所述主动振动元件1用于通过自身的振动驱动壳体3壁面表面的空气，加强电机换热面空气的湍流，减弱壁面边界层，提高对流换热系数。

本实施例的主动振动元件1也可以通过连接振动片2来驱动壳体3壁面的空气，如图3、图5、图7、图9。振动片2在主动振动元件1的驱动下实现振动功能。

本实施例的壳体3壁面上的主动振动元件1有多个，本实施例的主动振动元件1的形式有多种：无振动片2的主动振动元件1（如图2）、带单边振动片2的主动振动元件1（如图4）（即一个主动振动元件1连接1个振动片2）、带双边振动片2的主动振动元件1（如图6）（即一个主动振动元件1连接2个振动片2））、共用振动片2的主动振动元件1（如图8）（即两个主动振动元件1之间连接有同一个振动片2）等。

当主动振动元件1连接有振动片2时，振动片2贴近壳体3壁面且与壳体3壁面留有间隙。

其中，为了便于壳体壁面流体的混合，有利于传热，振动片2的表面可以开设有多个通槽5，通槽5为圆形（如图10）、长方形（如图11）或椭圆形。通槽5的大小可以不相同。

对于较长的振动片2，振动片2的表面开设有定位孔6（如图10和图11），用来约束振动片2，同时不影响其主要方向的振动。壳体3壁面上设有与该定位孔6相适配的定位柱7，通过定位柱7插入振动片2的定位孔6内实现振动片2的约束，如图9。

本实施例的主动振动元件1的数量不限，根据主动振动元件1与电机的尺寸和散热的需要决定。

主动振动元件11可以安装在光滑的壳体3表面、具有轴向散热筋4的壳体3的表面、具有径向散热筋4的壳体3的表面、裸露的定子表面等。

其中，振动片2为表面水平的薄片结构或者表面有波纹的薄片。

其中，主动振动元件1为具有振动功能的元件（振动器），例如：压电式振动元件、电磁式振动元件或者机械式振动元件。

本实施例的主动振动元件1通过自身的振动部件以及振动片2的振动来驱动流体，振动方向有多种：与壁面垂直方向、平行壁面方向和其他振动方向。

本实施例在电机壳体3的换热面（壁面）安装主动振动元件1，通过主动振动元件1的振动以及振动片2的振动对换热面流体进行驱动，提高流体的湍流度，主动减弱或破坏空气的边界层，从而增大换热面的对流换热系数，降低电机温升。

本实施例还提供一种气冷电机，该气冷电机包括定子组件、转子组件和电机气冷壳体3，电机气冷壳体3内安装有定子组件，定子组件内布置有转子组件，电机气冷壳体3的壳体3可以有散热筋4，也可以没有散热筋4；散热筋4可以是轴向、周向；在壳体3的表面安装主动振动元件1，主动振动元件1的振动部分贴近换热面，且留有小的间隙。通过主动振动元件1的振动将换热面的流体加速，从而达到减弱或破坏空气的边界层，增强对流传热的目的。

本实施例的气冷电机在工作时，通过外部电源为主动振动元件1供电，主动振动元件1工作，通过主动振动元件1的振动、主动振动元件1驱动振动片2的振动来驱动流体，增强对流传热。

本实用新型的保护范围包括但不限于以上实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本实用新型的保护范围。

设计图

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