CN106224262B - 用于电机冷却的扇叶风机 - Google Patents

Abstract

本发明属于电机领域，具体提供一种用于电机冷却的扇叶风机。本发明旨在解决现有伺服电机散热效率低和电机风机动平衡配件容易脱落的问题。本发明的扇叶风机包括多个扇叶和设置在该扇叶两端用于固定扇叶的支撑环，并且每个扇叶的延展面均指向第一支撑环的旋转轴线，该扇叶风机上还设置有用于提高扇叶风机动平衡的平衡盘。该扇叶风机还包括连在一起的驱动电机，该驱动电机用于驱动扇叶旋转。扇叶风机在对伺服电机进行冷却时，无论正转还是反转时都能保证伺服电机的良好散热，并且由于扇叶风机上设置了采用去重平衡的平衡盘，使得风机电机在工作时能够平稳运转，不会产生震动。

Description

用于电机冷却的扇叶风机

技术领域

本发明属于电机领域，具体提供一种用于电机冷却的扇叶风机。

背景技术

国内外伺服电机采用强制风冷降温时，通常采用轴流风机或涡流离心风机作为散热风源。现有同功率的伸出轴径(Φ8～Φ12mm)一般较小，在振动大的工作环境下，风机本身的振动也会增大，从而降低风机的使用寿命。同时，现有轴流风机及涡流离心风机均有正转和反转的转向要求，在实际应用中，很多操作人员未注意到此问题，风机经常处在反向运转状态，此时的出风量仅为实际风量的十分之一到五分之一，对伺服电机几乎起不到散热作用，导致伺服电机一直处在高温环境下工作，甚至会出现高温报警，极大影响了电机漆包线的绝缘性和电机的使用寿命。

现有标准风机的动平衡均采用铆锡及弹簧卡口平衡的方式，但是在实际使用中锡柱及弹簧卡口经常会出现脱落的现象，造成风机动平衡失效，引起风机及电机整体的振动增大，进而影响电机精度。

相应地，本领域需要一种新的电机冷却风机来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有伺服电机反转时散热效率低和电机风机动平衡配件容易脱落的问题，本发明提供了一种用于电机冷却的扇叶风机，该扇叶风机包括第一支撑环以及周向分布在所述第一支撑环上的扇叶，所述扇叶的一端与所述第一支撑环固定连接，所述扇叶风机还包括平衡盘，所述第一支撑环借助所述平衡盘连接到所述扇叶风机的驱动电机上。

在上述扇叶风机的优选技术方案中，所述扇叶风机还包括连接套，所述连接套在径向上与所述第一支撑环相连并且在轴向上与所述平衡盘相连。

在上述扇叶风机的优选技术方案中，所述平衡盘通过螺栓连接到所述连接套，并且/或者所述第一支撑环以固定连接的方式套在所述连接套的外部。

在上述扇叶风机的优选技术方案中，所述扇叶风机还包括第二支撑环，所述第二支撑环与所述扇叶的另一端固定连接。

在上述扇叶风机的优选技术方案中，所述扇叶风机还包括所述驱动电机，所述驱动电机包括电机机壳和设置在电机机壳内的定子与转子。

在上述扇叶风机的优选技术方案中，所述转子与所述连接套固定连接，并且所述转子与所述平衡盘固定连接。

在上述扇叶风机的优选技术方案中，所述扇叶风机还包括相邻的第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承的外圈与所述电机机壳连接，所述第一轴承和所述第二轴承的内圈与所述转子连接，并且所述第一轴承的内圈抵靠在所述连接套上。

在上述扇叶风机的优选技术方案中，所述扇叶风机还包括隔套，所述隔套设置在所述第一轴承和所述第二轴承之间，所述隔套的一端抵靠在所述第一轴承的内圈上，所述隔套的另一端抵靠在所述第二轴承的内圈上。

在上述扇叶风机的优选技术方案中，所述扇叶风机还包括波纹弹簧，所述波纹弹簧的一端与所述第一轴承的外圈连接，所述波纹弹簧的另一端与所述电机机壳连接，所述波纹弹簧用于对所述第一轴承进行预压紧。

在上述扇叶风机的优选技术方案中，所述扇叶风机还设置有排水环，所述排水环位于所述连接套与所述电机机壳之间；并且/或者所述扇叶的延展面指向所述第一支撑环的旋转轴线。

本领域技术人员能够理解的是，在本发明的技术方案中，扇叶风机通过将竖直结构的扇叶设置成其延展面指向第一支撑环的旋转轴线，并且在伸出轴上安装有用于提高扇叶风机动平衡的平衡盘，使得扇叶风机无论正转还是反转时都能保证伺服电机良好的散热效果，同时也保证扇叶风机运转时的动平衡精度。进一步，扇叶风机设置有单独的驱动电机，通过该驱动电机能够控制扇叶风机的正转和反转以及扇叶风机的转速，再者，驱动电机与扇叶风机采用双轴承串联支撑，这种设置在缩短扇叶风机的整体轴向尺寸的同时增加了扇叶叶片的面积，能够在相同转速下获得更大的风压和风量。

附图说明

图1是本发明的扇叶风机与伺服电机的整体结构等轴侧视图；

图2是本发明的扇叶风机的等轴侧视图；

图3是本发明的扇叶风机的主视图；

图4是本发明的扇叶风机的局部放大图；

图5是本发明的扇叶风机的第一支撑环的主视图；

图6是本发明的扇叶风机的左视图；

图7是本发明的扇叶风机的右视图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，虽然本发明附图中的各部件是以一定比例关系绘制的，但是这种比例关系并非一成不变，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，图1示出了本发明的用于电机冷却的扇叶风机1与伺服电机3装配的外形结构。本发明的扇叶风机1包括驱动电机2。

如图2、图3和图5所示，扇叶风机1包括第一支撑环11、第二支撑环12以及固定在第一支撑环11与第二支撑环12之间的多个扇叶13。第一支撑环11和第二支撑环12都是中间设置有孔的片状结构。扇叶13在第一支撑环11和第二支撑环12上绕其旋转轴线周向均匀分布，并且每个扇叶13的延展面均指向第一支撑环11的旋转轴线。具体如图3和5所示，第一支撑环11总体上呈阶梯结构，从左到右依次包括第一轴向部分、第一竖向部分、第二轴向部分和第二竖向部分。本领域技术人员能够理解的是，这种结构不但能避免驱动电机2影响扇叶13的布局，简化扇叶13的安装和固定，而且能最大程度地增大扇叶13的横向尺寸(即，图3中的横向宽度)，因此增加扇叶风机1的出风量。

优选地，扇叶13和支撑环11、12都采用模具钣金冲压成型，支撑环11、12上均设置有扇叶配合槽，扇叶13的两端分别插接至支撑环11、12上的扇叶配合槽内，并通过胎具折合压接将扇叶13固定到支撑环11、12上。本领域技术人员能够理解的是，扇叶13与支撑环11、12之间的连接方式不仅限于此，还可以通过将扇叶13与支撑环11、12焊接成型，或者采用其他本领域技术人员能够想到的连接方式。

如图5至图7所示，第一支撑环11的外圆直径略小于扇叶13的外径一定长度，以保证扇叶风机1的出风效率。第二支撑环12的内径略小于扇叶13的内径一定长度，防止扇叶风机1在运转过程中出现回风现象。本领域技术人员能够理解的是，上述长度并非一个固定值，可根据不同功率、不同系列的伺服电机作出适当调整，只要保证伺服电机的正常散热即可。

如图3和图5所示，扇叶风机1的中心轴处还设置有平衡盘14和连接套15，第一支撑环11与连接套15之间例如通过过盈配合的方式固定连接。具体地，第一支撑环11的第一轴向部分的内径111与连接套15的左段(图3中所示连接套15的左段)的外径固定连接。连接套15的右端(图3中所示连接头15的右端)设置有一个环形凸缘，该环形凸缘的左端面与第一支撑环11的第一竖向部分的右端面112贴合。平衡盘14位于第一支撑环11的第一轴向部分的左侧，并且平衡盘14的右端面(图3中所示平衡盘14的右端面)与第一支撑环11的第一轴向部分的左端面113贴合(图3中所示第一支撑环11的左端面贴合)。进一步，平衡盘14与连接套15通过第一螺栓17固定连接，进而对扇叶风机1的轴向与径向进行固定。

继续参阅图3，扇叶风机1的右端设置有连接为一个整体的驱动电机2，该驱动电机2包括电机机壳21和设置在其内的定子28与转子26。优选地，定子28与电机机壳21之间采用过盈配合，定子铁芯采用标准Y2系列冲片。图中转子26上设置有伸出轴261，伸出轴261插入连接套15内，并且伸出轴261的左端与平衡盘14的右端面贴合。进一步，伸出轴261与平衡盘14之间通过第二螺栓16固定连接。伸出轴261与连接套15之间可以采用间隙配合、过盈配合或花键配合。本领域技术人员能够理解的是，伸出轴261与平衡盘14之间并非必须贴合，也可以在二者之间留有一定的间隙，只要保证两者能够通过第二螺栓16固定连接即可。本领域技术人员容易理解的是，虽然在本申请中描述成两个构件，但是在实际应用中，转子26往往与伸出轴261设置成一个整体，这种设置并不偏离本发明的原理和保护范围。

如图3和图4所示，伸出轴261与电机机壳21之间设置有第一轴承22和第二轴承25，第一轴承22和第二轴承25的外圈分别与电机机壳21连接，第一轴承22和第二轴承25的内圈分别与伸出轴261连接。电机机壳21在两个轴承22、25之间设置有一个环形凸阶，用于将第一轴承22和第二轴承25隔开。进一步，第一轴承22和第二轴承25之间设置有一个隔套24。在组装好的状态下，隔套24的左端与第一轴承22的内圈右端抵靠，隔套24的右端与第二轴承25的内圈左端抵靠。第一轴承22的内圈左端与连接套15的右端抵靠，第二轴承25的内圈右端与伸出轴261的轴肩抵靠。进一步，第一轴承22的外圈与电机机壳21的环形凸阶之间设置有一个波纹弹簧23，对第一轴承22进行预压紧。优选地，第一轴承22和第二轴承25均采用深沟球轴承，或者本领域技术人员也可以根据具体需要采用其他形式的轴承。本领域技术人员能够理解的是，设置在第一轴承22和第二轴承25之间的凸阶也可以去除，两个轴承22、25直接通过波纹弹簧23进行预压紧。本领域技术人员还能够理解的是，上述第一轴承22和第二轴承25与各部件之间的连接均是用于轴向和径向固定第一轴承22和第二轴承25，并通过第一轴承22和第二轴承25对伸出轴261起到径向支撑的作用。

继续参阅图3，连接套15与电机机壳21之间构成了一个迷宫式的密封环27，使得扇叶风机1和驱动电机2能够保证较高的防护等级。优选地，电机机壳21采用压铸铝合金一次压铸成型。本领域技术人员能够理解的是，电机机壳21不仅限于压铸铝合金材质，也可以采用其他材质，或者采用其他方法制作而成。优选地，平衡盘14采用铝棒加工而成，根据不同的扇叶13和不同的平衡量来调整平衡盘14的外径及轴向尺寸。本领域技术人员能够理解的是，平衡盘14的加工、制作方式也不仅限于此，也可采用其他材质以及其它方式来实现。

本领域技术人员能够理解的是，扇叶风机1中的支撑环的数量并非一成不变，例如，只需对第一支撑环11的形状结构进行合理的调整变化，去除第二支撑环12，只余第一支撑环11；或者，在第一支撑环11和第二支撑环12之间增设其他的支撑环，只要保证扇叶风机1的散热即可。

综上所述，用于电机冷却的扇叶风机通过将扇叶风机1上的扇叶13设置成其延展面指向第一支撑环11的旋转轴线的竖直结构，使得扇叶风机1无论是正转还是反转都能够保证出风量一致。进一步，在扇叶风机1上设置单独的驱动电机2，并且两者之间设置有串联的第一轴承22和第二轴承25，用于支撑驱动电机2的伸出轴261，进而支撑扇叶风机1，使得整体结构在轴向尺寸缩短的同时，大幅度增加了扇叶13的叶片面积，因此增加了冷却风量。在扇叶风机1上设置了平衡盘14，使得整机的动平衡精度更容易控制和保证。同时，平衡盘14通过螺栓分别与伸出轴261和连接套16连接，使得扇叶风机1在轴向上和径向上得以固定。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于电机冷却的扇叶风机，其特征在于，所述扇叶风机包括第一支撑环以及周向分布在所述第一支撑环上的扇叶，所述扇叶的一端与所述第一支撑环固定连接，所述扇叶风机还包括平衡盘，所述第一支撑环借助所述平衡盘连接到所述扇叶风机的驱动电机；

所述扇叶风机还包括连接套，所述连接套在径向上与所述第一支撑环相连并且在轴向上与所述平衡盘相连。

2.根据权利要求1所述的用于电机冷却的扇叶风机，其特征在于，所述平衡盘通过螺栓连接到所述连接套，并且/或者所述第一支撑环以固定连接的方式套在所述连接套的外部。

3.根据权利要求2所述的用于电机冷却的扇叶风机，其特征在于，所述扇叶风机还包括第二支撑环，所述第二支撑环与所述扇叶的另一端固定连接。

4.根据权利要求3所述的用于电机冷却的扇叶风机，其特征在于，所述扇叶风机还包括所述驱动电机，所述驱动电机包括电机机壳和设置在所述电机机壳内的定子与转子。

5.根据权利要求4所述的用于电机冷却的扇叶风机，其特征在于，所述转子与所述连接套固定连接，并且所述转子与所述平衡盘固定连接。

6.根据权利要求5所述的用于电机冷却的扇叶风机，其特征在于，所述扇叶风机还包括相邻的第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承的外圈与所述电机机壳连接，所述第一轴承和所述第二轴承的内圈与所述转子连接，并且所述第一轴承的内圈抵靠在所述连接套上。

7.根据权利要求6所述的用于电机冷却的扇叶风机，其特征在于，所述扇叶风机还包括隔套，所述隔套设置在所述第一轴承和所述第二轴承之间，所述隔套的一端抵靠在所述第一轴承的内圈上，所述隔套的另一端抵靠在所述第二轴承的内圈上。

8.根据权利要求7所述的用于电机冷却的扇叶风机，其特征在于，所述扇叶风机还包括波纹弹簧，所述波纹弹簧的一端与所述第一轴承的外圈连接，所述波纹弹簧的另一端与所述电机机壳连接，所述波纹弹簧用于对所述第一轴承进行预压紧。

9.根据权利要求8所述的用于电机冷却的扇叶风机，其特征在于，所述扇叶风机还设置有排水环，所述排水环位于所述连接套与所述电机机壳之间；并且/或者

所述扇叶的延展面指向所述第一支撑环的旋转轴线。