CN113824231A - 一种半封闭强迫风冷电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半封闭强迫风冷电机，包括机座、转子、定子、轴承组件和端盖组件，所述转子包括转轴和磁钢，所述磁钢沿轴向开设第一风道，所述机座沿轴向开设用以冷却所述定子的第二风道，所述机座开设连通所述第一风道和所述第二风道的进风口；所述端盖组件的内侧以预设间距设置罩壳状的轴承挡板，所述转轴贯穿所述轴承挡板，所述轴承挡板和所述端盖组件之间形成用以冷却所述转子的端部及所述轴承组件的第三风道，所述第三风道与外部连通。本发明所提供的半封闭强迫风冷电机能够有效降低电机内部温升问题，延长电机的使用寿命。

Description

一种半封闭强迫风冷电机
技术领域
本发明涉及电机领域，特别涉及一种半封闭强迫风冷电机。
背景技术
强迫风冷电机，由外部冷却***供风，由外部冷却***供风，冷却介质从电机进风口进入电机，分别流经定转子、通风道并从出风口流出，将电机内部热量带走。冷却介质沿程吸热，温度逐渐升高，电机整体轴向温度分布不均，进出口温差大，部分热量经过冷却介质和转轴传递给后轴承，使后轴承超出轴承的允许温度，导致轴承寿命降低或损坏。此外，该通风结构多用于永磁电机，而永磁电机转子温升高会直接导致永磁体退磁现象，因此转子磁钢温升是重要的考核指标。
如何降低电机内部的温升成为本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种半封闭强迫风冷电机，该半封闭强迫风冷电机能够有效降低电机内部温升问题，延长电机的使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供一种半封闭强迫风冷电机，包括机座、转子、定子、轴承组件和端盖组件，所述转子包括转轴和磁钢，所述磁钢沿轴向开设第一风道，所述机座沿轴向开设用以冷却所述定子的第二风道，所述机座开设连通所述第一风道和所述第二风道的进风口；所述端盖组件的内侧以预设间距设置罩壳状的轴承挡板，所述转轴贯穿所述轴承挡板，所述轴承挡板和所述端盖组件之间形成用以冷却所述转子的端部及所述轴承组件的第三风道，所述第三风道与外部连通。
可选地，所述端盖组件包括前端盖和后端盖，所述轴承组件包括前轴承和后轴承，所述进风口设于所述机座靠近所述前端盖的一端，所述轴承挡板设于所述后端盖。
可选地，所述磁钢的两端设有转子压圈，所述机座的内腔靠近所述前端盖的一端设有前挡板；所述前挡板的一端固接所述机座的内壁，另一端以预设间距垂直所述转子压圈设置。
可选地，所述机座的内腔靠近所述后端盖的一端设有后挡板；所述后挡板的一端固接所述机座的内壁或所述后端盖，另一端以预设间距垂直所述转子压圈设置。
可选地，所述机座沿轴向开设引风风道，所述后端盖的外侧设有密封盖，所述密封盖和所述后端盖之间形成连通所述引风风道和所述第三风道的联通风道，所述引风风道连接所述进风口。
可选地，所述转子压圈的外端面开设环形凹槽，所述前挡板和所述后挡板的末端设于对应的所述环形凹槽内。
可选地，所述后端盖开设连接所述第三风道和所述联通风道的轴承风道进风口，以及多组连通外界与所述第三风道的轴承风道出风口，全部所述轴承风道进风口和所述轴承风道出风口位于同一预设半径的圆周上。
可选地，所述密封盖或所述联通风道以90°夹角相间设置为两组。
可选地，所述后端盖开设多组连接至所述轴承挡板和所述后挡板之间风道的转子风道出风口。
可选地，所述轴承挡板为圆台型罩壳，所述圆台型罩壳与所述后端盖焊接固定。
相对于上述背景技术，本发明所提供的半封闭强迫风冷电机通过进风口送风，冷却风进入第一风道沿转子的轴向对转子进行冷却，进入第二风道的冷却风沿定子的轴向对定子进行冷却；此外，为避免第一风道的冷却风因沿转子轴向冷却，温度升高后作用于转子末端和轴承组件，导致转子末端和轴承组件冷却不够，本申请在机座的内腔设置轴承挡板，轴承挡板将升温后的热风隔离，同时轴承挡板配合端盖组件形成第三风道，利用第三风道对转子尤其是转轴的末端和轴承组件进行充分的冷却，降低转轴向轴承组件导热，避免了轴承组件超温。本申请所提供本封闭强迫风冷电机能够对电机的转子、定子及轴承组件进行充分能却，避免电机超温失磁或轴承组件损伤影响电机寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的半封闭强迫风冷电机的剖视图；
图2为图1的右视图。
其中：
1-进风口、2-转子进风口、3-前挡板、4-转子压圈、5-第一风道、6-定子、7-转子、8-引风风道、9-机座、10-封闭空间、11-密封盖、12-联通风道、13-后挡板、14-后端盖、15-轴承风道进风口、16-轴承挡板、17-后轴承、18-转轴、19-第三风道、20-轴承风道出风口、21-转子风道出风口、22-第二风道、23-定子风道出风口、24-引风风道出风口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当注意的是，电机通常包括传动端和非传动端，传动端用来通过传动组件带动转动机构旋转，为加以区分，本申请所知的“后”或“后端”均指靠近传动端的一端，而“前”或“前端”则指靠近非传动端的一端。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1和图2，图1为本发明实施例所提供的半封闭强迫风冷电机的剖视图，图2为图1的右视图。
本发明所提供的半封闭强迫风冷电机包括机座9、转子7、定子6、轴承组件和端盖组件，端盖组件和机座9配合形成封装转子7和定子6的腔体，转子7的两端由轴承组件支撑，装设轴承组件的轴承座和端盖固定连接。为实现对电机内部的充分冷却，半封闭强迫风冷电机包括开设进风口1，进风口1连接第一风道5和第二风道22。
其中，第一风道5开设在转子7的磁钢上并沿转子7的轴向开设，从而能够沿轴向对转子7进行冷却，降低转子磁钢及转轴18的温升，第一风道5用于冷却转子7，因此也称为转子风道；第二风道22沿机座9的轴向开设在机座9上，优选使得定子6的局部段充当第二风道22的内壁，以便第二风道22的冷却风充分与定子6对流换热，第二风道22用于冷却定子6，因此也成为定子风道。
此外，电机内部还设置第三风道19，第三风道19由设置在端盖组件内侧预设距离处的轴承挡板16和端盖组件配合形成；轴承挡板16呈罩壳状，配合端盖组件形成环空的第三风道19，利用第三风道19与外部连通实现直接对轴承组件和转子7的末端进行冷却，第三风道19也称轴承冷却风道或轴承通风道。
第三风道19设置的好处在于，既能够冷却与端盖组件固连的轴承座而冷却轴承组件，还能够对转子7的末端进行冷却，减少转子7向轴承组件热传导的热量，同时第三风道19的气流还能沿转子7的转轴18与轴承座之间的间隙冷却轴承组件；而轴承挡板16的设置能够将第一风道5对转子7沿轴向冷却而升温的热风隔离，配合端盖组件形成第三风道19以便利用低温的冷却风冷却轴承组件，显著提升了对轴承组件的冷却效果，保证了对电机内部进行充分均匀的冷却，延长电机使用寿命。
在本发明所提供的具体实施例中，轴承组件包括前轴承和后轴承17，端盖组件对应包括前端盖和后端盖14，进风口1具体设置在机座9靠近前端盖的一端的外壁，经进风口1进入电机的冷却风一部分流向第二风道22冷却定子6，另一部分冷却风经机座9前端处的轴承风道进风口15进入机座9的腔体内，对转子7的前端及前轴承进行冷却的同时，进入第一风道5对转子7的磁钢及转轴18进行冷却，最后排出机座9外。由于冷却风在进入第一风道5之前已经对前轴承进行了冷却，且冷却风是沿第二风道22由前端盖处流向后端盖14，后端盖14的冷却风温升较高，导致后轴承17的冷却效果差，因此本申请的仅将轴承挡板16设置在后端盖14处。
作为可选地，轴承挡板16可以设计为圆台型罩壳，圆台型罩壳的底面敞开，侧面的底部与后端盖14焊接固定，顶面的中心开设通孔，以供转轴18穿过，通孔的尺寸略大于转轴18末端的直径，从而避免转子7转动时轴承挡板16与转轴18发生碰磨。为实现第三风道19的送风冷却和排风，后端盖14可开设轴承风道进风口15和轴承风道出风口20，通过轴承风道进风口15送入冷却风，对转子7和后轴承17进行冷却后由轴承风道出风口20排出。轴承风道进风口15和轴承风道出风口20开设为多组，并优选设置在同一预设半径的圆周上，从而提高送风和排风的均匀性，提高对后轴承17冷却的均匀性。
第一风道5沿转子7磁钢的周向均匀设置多组，由进风口1和转子进风口2进入第一风道5的冷却风沿前端盖流向后端盖14冷却转子7后排出电机外部，为方便热风排出，后端盖14开设多组转子风道出风口21，多组转子风道出风口21均匀开设在相同半径的圆周上，且转子风道出风口21位于轴承风道进风口15和轴承风道出风口20的外周。第二风道22沿机座9的外圆周上开设多组，以便对定子6进行均匀冷却，第二风道22的末端设置定子风道出风口23，以便将冷却定子6后的冷却风排出。
在本发明所提供的一种优选实施例中，为方便向电机内部送风，本申请特别沿机座9的轴向开设引风风道8，通过在后端盖14的外侧设置密封盖11，密封盖11配合后端盖14形成连接引风风道8和第三风道19的联通风道12。如此以来，在向进风口1进行送风时，即可实现送风口的冷却风同时流向第一风道5、第二风道22和第三风道19，提高向电机内部送风的便利性。需要强调的是，引风风道8的结构优选与第二风道22完全相同，区别仅在于，引风风道8的末端设有密封盖11和后端盖14配合形成的联通风道12，引风风道8和第二风道22形成的风道结构沿机座9的周向均布，联通风道12将引风风道出风口24和轴承风道进风口15覆盖连通。密封盖11和联通风道12可参考图2设置为两组，且相互呈90°夹角相间设置。
引风风道8和联通风道12的设置不仅方便通过进风口1一次性送风，提升定子6冷却的均匀性，而且充分考虑到转子7末端的冷却温差，避免第一风道5末端和第三风道19的冷却风温差过大，造成转轴18热应变不均。进入第三风道19的冷却风在进入第三风道19之前也即流经引风风道8时会对定子6进行冷却，该冷却风会有一定程度的温升，从而缩小第三风道19的冷却风与第一风道5末端冷却风的温差。由于引风风道8从定子6外部对定子6冷却，流经引风风道8进入第三风道19的冷却风整体的温度还是低于流经第一风道5至定子6末端处的冷却风温度，因此第三风道19的设置能有效改善对后轴承17的冷却。
在进一步的实施例中，为了避免进入电机内腔的冷却风流向定子6和转子7之间的气隙，导致灰尘杂质进入定子6和转子7之间的气隙，本申请所提供的半封闭强迫风冷电机还包括设置在机座9内壁的前挡板3。转子磁钢的两端设置转子压圈4，前挡板3呈环形壳状，前挡板3的一端垂直固接在机座9的内壁，另一端垂直朝向转子压圈4的外端面设置，冷却风经进风口1和转子进风口2进入电机内腔后，由于前挡板3的隔离作用，冷却风仅能沿第一风道5流动，而无法进入被前挡板3遮挡封闭的气隙，避免了冷却风携带杂质损伤绕组。
作为优选地，转子压圈4的外端面开设环形凹槽，环形凹槽的深度方向与转子7的轴向重合，前挡板3的末端置于环形凹槽内，并与环形凹槽的侧壁及槽底均具有一定间隙，转子压圈4的凹槽和前挡板3的末端配合形成迷宫式密封，同时不影响转子7的正常转动。
类似地，机座9后端的内腔设置后挡板13，后挡板13的一端与转子压圈4配合密封，配合方式可参考前挡板3与转子压圈4；后挡板13的另一端固接在机座9的内壁或者后端盖14的内端面上。前挡板3、后挡板13、机座9内壁和转子7配合形成密封转子7和定子6之间气隙的封闭空间10，避免杂质进入气隙损伤电机的绝缘。后挡板13和轴承挡板16之间形成连通第一风道5和转子风道出风口21的风道，便于冷却转子7的冷却风顺利排出。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明所提供的半封闭强迫风冷电机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种半封闭强迫风冷电机，包括机座、转子、定子、轴承组件和端盖组件，所述转子包括转轴和磁钢，其特征在于，所述磁钢沿轴向开设第一风道，所述机座沿轴向开设用以冷却所述定子的第二风道，所述机座开设连通所述第一风道和所述第二风道的进风口；所述端盖组件的内侧以预设间距设置罩壳状的轴承挡板，所述转轴贯穿所述轴承挡板，所述轴承挡板和所述端盖组件之间形成用以冷却所述转子的端部及所述轴承组件的第三风道，所述第三风道与外部连通。
2.根据权利要求1所述的半封闭强迫风冷电机，其特征在于，所述端盖组件包括前端盖和后端盖，所述轴承组件包括前轴承和后轴承，所述进风口设于所述机座靠近所述前端盖的一端，所述轴承挡板设于所述后端盖。
3.根据权利要求2所述的半封闭强迫风冷电机，其特征在于，所述磁钢的两端设有转子压圈，所述机座的内腔靠近所述前端盖的一端设有前挡板；所述前挡板的一端固接所述机座的内壁，另一端以预设间距垂直所述转子压圈设置。
4.根据权利要求3所述的半封闭强迫风冷电机，其特征在于，所述机座的内腔靠近所述后端盖的一端设有后挡板；所述后挡板的一端固接所述机座的内壁或所述后端盖，另一端以预设间距垂直所述转子压圈设置。
5.根据权利要求2-4任一项所述的半封闭强迫风冷电机，其特征在于，所述机座沿轴向开设引风风道，所述后端盖的外侧设有密封盖，所述密封盖和所述后端盖之间形成连通所述引风风道和所述第三风道的联通风道，所述引风风道连接所述进风口。
6.根据权利要求4所述的半封闭强迫风冷电机，其特征在于，所述转子压圈的外端面开设环形凹槽，所述前挡板和所述后挡板的末端设于对应的所述环形凹槽内。
7.根据权利要求5所述的半封闭强迫风冷电机，其特征在于，所述后端盖开设连接所述第三风道和所述联通风道的轴承风道进风口，以及多组连通外界与所述第三风道的轴承风道出风口，全部所述轴承风道进风口和所述轴承风道出风口位于同一预设半径的圆周上。
8.根据权利要求5所述的半封闭强迫风冷电机，其特征在于，所述密封盖或所述联通风道以90°夹角相间设置为两组。
9.根据权利要求5所述的半封闭强迫风冷电机，其特征在于，所述后端盖开设多组连接至所述轴承挡板和所述后挡板之间风道的转子风道出风口。
10.根据权利要求9所述的半封闭强迫风冷电机，其特征在于，所述轴承挡板为圆台型罩壳，所述圆台型罩壳与所述后端盖焊接固定。
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