CN106208584A - 一种全封闭自通风永磁电机 - Google Patents

一种全封闭自通风永磁电机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及永磁电机，具体是一种全封闭自通风永磁电机。本发明解决了现有永磁电机冷却性能差、适用范围有限、损耗大、效率低、运行可靠性差、结构复杂、体积大的问题。一种全封闭自通风永磁电机，包括机座、前端盖、后端盖、前轴承、后轴承、定子结构、转子结构；轴向主进风孔、主通风间隙、轴向通风孔、轴向主出风孔共同构成主冷却风路结构；轴向辅助进风孔、辅助通风间隙、轴向辅助出风孔共同构成辅助冷却风路结构；所述转子结构还包括前转子压圈、后转子压圈、圆螺母、前永磁体挡板、后永磁体挡板、前永磁体挡板压圈、后永磁体挡板压圈、前平衡块、后平衡块。本发明适用于各种领域。

Description

一种全封闭自通风永磁电机
技术领域
本发明涉及永磁电机，具体是一种全封闭自通风永磁电机。
背景技术
目前，永磁电机已成为新型高效节能电机的一个重要发展方向。然而实践表明，现有永磁电机由于其冷却结构和转子结构所限，存在如下问题：其一，现有电机冷却结构主要采用自带风扇冷却方式（转轴带动风扇将冷却风通过风罩孔吹向机座外表面的散热筋，然后通过散热筋将电机产生的热量带走），此种冷却方式无法将电机内部产生的热量充分带走，由此导致电机冷却性能差、适用范围有限。其二，现有电机转子结构采用鼠笼式转子结构或绕线式转子结构。无论是鼠笼式转子结构还是绕线式转子结构，均需要配备励磁装置，由此导致电机损耗大、效率低。其三，现有永磁电机转子结构的永磁体采用钕铁硼永磁体。钕铁硼永磁体具有不耐高温、温度系数高、磁性能不稳定的特点，由此导致永磁电机运行可靠性差。其四，现有永磁电机转子结构的转子动平衡盘和永磁体挡板压圈各为单独部件，由此导致永磁电机结构复杂、体积大。基于此，有必要发明一种全新的永磁电机，以解决现有永磁电机冷却性能差、适用范围有限、损耗大、效率低、运行可靠性差、结构复杂、体积大的问题。
发明内容
本发明为了解决现有永磁电机冷却性能差、适用范围有限、损耗大、效率低、运行可靠性差、结构复杂、体积大的问题，提供了一种全封闭自通风永磁电机。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种全封闭自通风永磁电机，包括机座、前端盖、后端盖、前轴承、后轴承、定子结构、转子结构；所述定子结构包括定子铁心、定子绕组；定子绕组绕制于定子铁心上；所述转子结构包括转轴、转子铁心；转子铁心固定装配于转轴的外侧面中部；
机座的端面贯通开设有轴向通风孔；机座的前端面外圈与前端盖密封固定；机座的后端面与后端盖密封固定；
前端盖的端面贯通开设有轴向主进风孔；转轴的外侧面前部固定装配有主风扇；主风扇的前端面外圈与前端盖之间设有迷宫密封；主风扇与前端盖之间留有主通风间隙，且主通风间隙分别与轴向通风孔和轴向主进风孔连通；
后端盖的端面贯通开设有轴向主出风孔、轴向辅助进风孔、轴向辅助出风孔；轴向主出风孔与轴向通风孔连通；轴向辅助进风孔位于轴向主出风孔的内侧；轴向辅助出风孔位于轴向主出风孔和轴向辅助进风孔之间；后端盖的前端面设有环形凸台，且环形凸台位于轴向主出风孔和轴向辅助出风孔之间；转轴的外侧面后部固定装配有辅助风扇；辅助风扇的后端面外圈与环形凸台的前端面内圈之间设有迷宫密封；辅助风扇与后端盖之间留有辅助通风间隙，且辅助通风间隙分别与轴向辅助进风孔和轴向辅助出风孔连通；
轴向主进风孔、主通风间隙、轴向通风孔、轴向主出风孔共同构成主冷却风路结构；轴向辅助进风孔、辅助通风间隙、轴向辅助出风孔共同构成辅助冷却风路结构；
所述转子结构还包括前转子压圈、后转子压圈、圆螺母、前永磁体挡板、后永磁体挡板、前永磁体挡板压圈、后永磁体挡板压圈、前平衡块、后平衡块；
转子铁心由转子冲片叠压而成；转子铁心的端面外圈贯通开设有若干组磁钢槽；每组磁钢槽均由呈V形对称分布的两个磁钢槽组成，且该V形的开口朝外；各组磁钢槽围绕转子铁心的轴线等距排列；每个磁钢槽内均嵌装有一个钐钴永磁体；
前转子压圈固定装配于转轴的外侧面，且前转子压圈压装于转子铁心的前端面内圈；后转子压圈固定装配于转轴的外侧面，且后转子压圈压装于转子铁心的后端面内圈；圆螺母固定装配于转轴的外侧面，且圆螺母压装于后转子压圈的后端面内圈；前永磁体挡板固定装配于前转子压圈的外侧面后部，且前永磁体挡板压装于转子铁心的前端面外圈；后永磁体挡板固定装配于后转子压圈的外侧面前部，且后永磁体挡板压装于转子铁心的后端面外圈；
前永磁体挡板压圈固定装配于前转子压圈的外侧面前部；前永磁体挡板压圈的外圈压装于前永磁体挡板的前端面；前永磁体挡板压圈的内圈压装于前转子压圈的前端面外圈；前永磁体挡板压圈的前端面外圈开设有前环形凹槽；后永磁体挡板压圈固定装配于后转子压圈的外侧面后部；后永磁体挡板压圈的外圈压装于后永磁体挡板的后端面；后永磁体挡板压圈的内圈压装于后转子压圈的后端面外圈；后永磁体挡板压圈的后端面外圈开设有后环形凹槽；前平衡块嵌装于前环形凹槽内；后平衡块嵌装于后环形凹槽内。
工作时，转轴带动主风扇和辅助风扇进行同步旋转。具体工作过程如下：一、在主风扇的旋转作用下，冷却风被吸入轴向主进风孔，并依次流经主通风间隙、轴向通风孔，然后经轴向主出风孔排出。在流经主通风间隙、轴向通风孔的过程中，冷却风与前轴承、定子铁心、定子绕组进行热交换，由此将前轴承、定子铁心、定子绕组产生的热量带走，从而实现对前轴承、定子铁心、定子绕组的循环冷却。二、在辅助风扇的旋转作用下，冷却风被吸入轴向辅助进风孔，并流经辅助通风间隙，然后经轴向辅助出风孔排出。在流经辅助通风间隙的过程中，冷却风与后轴承进行热交换，由此将后轴承产生的热量带走，从而实现对后轴承的循环冷却。基于上述过程，与现有永磁电机相比，本发明所述的一种全封闭自通风永磁电机通过采用全新结构，具备了如下优点：其一，本发明的冷却结构一方面采用主冷却风路结构实现了对前轴承、定子铁心、定子绕组的循环冷却，另一方面采用辅助冷却风路结构实现了对后轴承的循环冷却，由此实现了将永磁电机内部产生的热量充分带走，从而使得永磁电机冷却性能更好、适用范围更广。其二，本发明的转子结构采用V形磁路结构，由此省去了励磁装置，从而使得永磁电机损耗更小、效率更高。其三，本发明的转子结构的永磁体不再采用钕铁硼永磁体，而是采用钐钴永磁体。钐钴永磁体具有耐高温、温度系数低、磁性能稳定的特点，由此使得永磁电机运行可靠性更高。其四，本发明的转子结构通过环形凹槽将转子动平衡盘与永磁体挡板压圈合为一体，由此使得永磁电机结构更简单、体积更小。
本发明结构合理、设计巧妙，有效解决了现有永磁电机冷却性能差、适用范围有限、损耗大、效率低、运行可靠性差、结构复杂、体积大的问题，适用于各种领域。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中转子铁心的结构示意图。
图中：1-机座，2-前端盖，3-后端盖，4-前轴承，5-后轴承，6-定子铁心，7-定子绕组，8-转轴，9-转子铁心，10-轴向通风孔，12-轴向主进风孔，13-主风扇，14-主通风间隙，15-轴向主出风孔，16-轴向辅助进风孔，17-轴向辅助出风孔，18-环形凸台，19-辅助风扇，20-辅助通风间隙，21-前转子压圈，22-后转子压圈，23-圆螺母，24-前永磁体挡板，25-后永磁体挡板，26-前永磁体挡板压圈，27-后永磁体挡板压圈，28-前平衡块，29-后平衡块，30-钐钴永磁体。
具体实施方式
一种全封闭自通风永磁电机，包括机座1、前端盖2、后端盖3、前轴承4、后轴承5、定子结构、转子结构；所述定子结构包括定子铁心6、定子绕组7；定子绕组7绕制于定子铁心6上；所述转子结构包括转轴8、转子铁心9；转子铁心9固定装配于转轴8的外侧面中部；
机座1的端面贯通开设有轴向通风孔10；机座1的前端面外圈与前端盖2密封固定；机座1的后端面与后端盖3密封固定；
前端盖2的端面贯通开设有轴向主进风孔12；转轴8的外侧面前部固定装配有主风扇13；主风扇13的前端面外圈与前端盖2之间设有迷宫密封；主风扇13与前端盖2之间留有主通风间隙14，且主通风间隙14分别与轴向通风孔10和轴向主进风孔12连通；
后端盖3的端面贯通开设有轴向主出风孔15、轴向辅助进风孔16、轴向辅助出风孔17；轴向主出风孔15与轴向通风孔10连通；轴向辅助进风孔16位于轴向主出风孔15的内侧；轴向辅助出风孔17位于轴向主出风孔15和轴向辅助进风孔16之间；后端盖3的前端面设有环形凸台18，且环形凸台18位于轴向主出风孔15和轴向辅助出风孔17之间；转轴8的外侧面后部固定装配有辅助风扇19；辅助风扇19的后端面外圈与环形凸台18的前端面内圈之间设有迷宫密封；辅助风扇19与后端盖3之间留有辅助通风间隙20，且辅助通风间隙20分别与轴向辅助进风孔16和轴向辅助出风孔17连通；
轴向主进风孔12、主通风间隙14、轴向通风孔10、轴向主出风孔15共同构成主冷却风路结构；轴向辅助进风孔16、辅助通风间隙20、轴向辅助出风孔17共同构成辅助冷却风路结构；
所述转子结构还包括前转子压圈21、后转子压圈22、圆螺母23、前永磁体挡板24、后永磁体挡板25、前永磁体挡板压圈26、后永磁体挡板压圈27、前平衡块28、后平衡块29；
转子铁心9由转子冲片叠压而成；转子铁心9的端面外圈贯通开设有若干组磁钢槽；每组磁钢槽均由呈V形对称分布的两个磁钢槽组成，且该V形的开口朝外；各组磁钢槽围绕转子铁心9的轴线等距排列；每个磁钢槽内均嵌装有一个钐钴永磁体30；
前转子压圈21固定装配于转轴8的外侧面，且前转子压圈21压装于转子铁心9的前端面内圈；后转子压圈22固定装配于转轴8的外侧面，且后转子压圈22压装于转子铁心9的后端面内圈；圆螺母23固定装配于转轴8的外侧面，且圆螺母23压装于后转子压圈22的后端面内圈；前永磁体挡板24固定装配于前转子压圈21的外侧面后部，且前永磁体挡板24压装于转子铁心9的前端面外圈；后永磁体挡板25固定装配于后转子压圈22的外侧面前部，且后永磁体挡板25压装于转子铁心9的后端面外圈；
前永磁体挡板压圈26固定装配于前转子压圈21的外侧面前部；前永磁体挡板压圈26的外圈压装于前永磁体挡板24的前端面；前永磁体挡板压圈26的内圈压装于前转子压圈21的前端面外圈；前永磁体挡板压圈26的前端面外圈开设有前环形凹槽；后永磁体挡板压圈27固定装配于后转子压圈22的外侧面后部；后永磁体挡板压圈27的外圈压装于后永磁体挡板25的后端面；后永磁体挡板压圈27的内圈压装于后转子压圈22的后端面外圈；后永磁体挡板压圈27的后端面外圈开设有后环形凹槽；前平衡块28嵌装于前环形凹槽内；后平衡块29嵌装于后环形凹槽内。
具体实施时，所述轴向通风孔10的数目为若干个，且各个轴向通风孔10沿周向等距排列；所述轴向主进风孔12的数目为若干个，且各个轴向主进风孔12沿周向等距排列；所述轴向主出风孔15的数目与轴向通风孔10的数目一致，且各个轴向主出风孔15与各个轴向通风孔10一一对应连通；所述轴向辅助进风孔16的数目为若干个，且各个轴向辅助进风孔16沿周向等距排列；所述轴向辅助出风孔17的数目为若干个，且各个轴向辅助出风孔17沿周向等距排列。钐钴永磁体30与磁钢槽之间的缝隙内灌封有硅橡胶。

Claims (3)

1.一种全封闭自通风永磁电机，包括机座（1）、前端盖（2）、后端盖（3）、前轴承（4）、后轴承（5）、定子结构、转子结构；所述定子结构包括定子铁心（6）、定子绕组（7）；定子绕组（7）绕制于定子铁心（6）上；所述转子结构包括转轴（8）、转子铁心（9）；转子铁心（9）固定装配于转轴（8）的外侧面中部；
其特征在于：机座（1）的端面贯通开设有轴向通风孔（10）；机座（1）的前端面外圈与前端盖（2）密封固定；机座（1）的后端面与后端盖（3）密封固定；
前端盖（2）的端面贯通开设有轴向主进风孔（12）；转轴（8）的外侧面前部固定装配有主风扇（13）；主风扇（13）的前端面外圈与前端盖（2）之间设有迷宫密封；主风扇（13）与前端盖（2）之间留有主通风间隙（14），且主通风间隙（14）分别与轴向通风孔（10）和轴向主进风孔（12）连通；
后端盖（3）的端面贯通开设有轴向主出风孔（15）、轴向辅助进风孔（16）、轴向辅助出风孔（17）；轴向主出风孔（15）与轴向通风孔（10）连通；轴向辅助进风孔（16）位于轴向主出风孔（15）的内侧；轴向辅助出风孔（17）位于轴向主出风孔（15）和轴向辅助进风孔（16）之间；后端盖（3）的前端面设有环形凸台（18），且环形凸台（18）位于轴向主出风孔（15）和轴向辅助出风孔（17）之间；转轴（8）的外侧面后部固定装配有辅助风扇（19）；辅助风扇（19）的后端面外圈与环形凸台（18）的前端面内圈之间设有迷宫密封；辅助风扇（19）与后端盖（3）之间留有辅助通风间隙（20），且辅助通风间隙（20）分别与轴向辅助进风孔（16）和轴向辅助出风孔（17）连通；
轴向主进风孔（12）、主通风间隙（14）、轴向通风孔（10）、轴向主出风孔（15）共同构成主冷却风路结构；轴向辅助进风孔（16）、辅助通风间隙（20）、轴向辅助出风孔（17）共同构成辅助冷却风路结构；
所述转子结构还包括前转子压圈（21）、后转子压圈（22）、圆螺母（23）、前永磁体挡板（24）、后永磁体挡板（25）、前永磁体挡板压圈（26）、后永磁体挡板压圈（27）、前平衡块（28）、后平衡块（29）；
转子铁心（9）由转子冲片叠压而成；转子铁心（9）的端面外圈贯通开设有若干组磁钢槽；每组磁钢槽均由呈V形对称分布的两个磁钢槽组成，且该V形的开口朝外；各组磁钢槽围绕转子铁心（9）的轴线等距排列；每个磁钢槽内均嵌装有一个钐钴永磁体（30）；
前转子压圈（21）固定装配于转轴（8）的外侧面，且前转子压圈（21）压装于转子铁心（9）的前端面内圈；后转子压圈（22）固定装配于转轴（8）的外侧面，且后转子压圈（22）压装于转子铁心（9）的后端面内圈；圆螺母（23）固定装配于转轴（8）的外侧面，且圆螺母（23）压装于后转子压圈（22）的后端面内圈；前永磁体挡板（24）固定装配于前转子压圈（21）的外侧面后部，且前永磁体挡板（24）压装于转子铁心（9）的前端面外圈；后永磁体挡板（25）固定装配于后转子压圈（22）的外侧面前部，且后永磁体挡板（25）压装于转子铁心（9）的后端面外圈；
前永磁体挡板压圈（26）固定装配于前转子压圈（21）的外侧面前部；前永磁体挡板压圈（26）的外圈压装于前永磁体挡板（24）的前端面；前永磁体挡板压圈（26）的内圈压装于前转子压圈（21）的前端面外圈；前永磁体挡板压圈（26）的前端面外圈开设有前环形凹槽；后永磁体挡板压圈（27）固定装配于后转子压圈（22）的外侧面后部；后永磁体挡板压圈（27）的外圈压装于后永磁体挡板（25）的后端面；后永磁体挡板压圈（27）的内圈压装于后转子压圈（22）的后端面外圈；后永磁体挡板压圈（27）的后端面外圈开设有后环形凹槽；前平衡块（28）嵌装于前环形凹槽内；后平衡块（29）嵌装于后环形凹槽内。
2.根据权利要求1所述的一种全封闭自通风永磁电机，其特征在于：所述轴向通风孔（10）的数目为若干个，且各个轴向通风孔（10）沿周向等距排列；所述轴向主进风孔（12）的数目为若干个，且各个轴向主进风孔（12）沿周向等距排列；所述轴向主出风孔（15）的数目与轴向通风孔（10）的数目一致，且各个轴向主出风孔（15）与各个轴向通风孔（10）一一对应连通；所述轴向辅助进风孔（16）的数目为若干个，且各个轴向辅助进风孔（16）沿周向等距排列；所述轴向辅助出风孔（17）的数目为若干个，且各个轴向辅助出风孔（17）沿周向等距排列。
3.根据权利要求1所述的一种全封闭自通风永磁电机，其特征在于：钐钴永磁体（30）与磁钢槽之间的缝隙内灌封有硅橡胶。
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