CN112260485B - 一种双抽交互式高功率密度电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双抽交互式高功率密度电机，包括机座、安装在机座内的定子以及与定子配合的转子，定子主要由定子铁心和定子线圈组成，转子主要由转轴和转子铁芯组成，机座主要由机座筒和散热筋组成，转轴在机座内部非轴伸端侧和轴伸端侧分别设有左侧离心内风扇和右侧离心内风扇；左侧离心内风扇和右侧离心内风扇与对应的转子铁芯之间分别设有左侧导风筒和右侧导风筒；机座筒上圆周均布若干个机座轴向通风道。本发明通过电机内部对称离心式风扇强化传热，并辅以外部离心风扇强迫风冷的散热方式，构成电机内、外部通风结构，起到强化紧凑型电机通风散热的效果，从而达到增大电机容量、提高电机功率密度和电机效率的目的。

Description

一种双抽交互式高功率密度电机

技术领域

本发明属于防爆电机技术领域，尤其涉及一种双抽交互式高功率密度电机。

背景技术

全封闭扇冷式感应电动机具有结构紧凑、效率高以及运行可靠等特点，被广泛应用，随着电机功率的不断提高，电机的温升也随之增大，由于电机结构复杂，气隙狭小，导致内部风阻过大，散热效果较差，电机温升较高等系列性问题，而电机的温升直接关系到其运行的寿命和可靠性。因此，如何有效的提高电机内部通风散热效果、降低电机温升，是研究开发全封闭扇冷式电机的重点课题。

本申请人于2019年11月08日申请了名称为一种双吸分流式超高效电机的发明专利，公开号CN110649766A，包括机座、定子、转子，机座包括筒体，位于筒体内部的转轴非轴伸端依次设置轴流内风扇、离心内风扇，筒体上设有沿其径向向外凸出且与筒体内腔两端相连通的内风道，内风道的两端分别为第一进风口和第一出风口，筒体内设有弧形分流挡板，弧形分流挡板呈空心的圆盘形，其外沿将内风道的第一进风口分隔为两部分，其内沿延伸至离心内风扇的排风口靠近转子铁芯一侧。弧形分流挡板减少了筒体内部的气体涡流和阻力损失，从而使筒体内的气体循环效率得以提高。轴流内风扇加强了电机定子转子气隙通风及散热，增强散热效果。

该技术方案对电机内部通风散热进行增强，但无法实现双抽交互分流的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双抽交互式高功率密度电机。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种双抽交互式高功率密度电机，包括机座、安装在机座内的定子以及与定子配合的转子，在机座的左右分别设有左端盖、右端盖，定子主要由定子铁心和定子线圈组成，转子主要由转轴和转子铁芯组成，机座主要由机座筒和散热筋组成，

所述右端盖处设有风罩，风罩内在转轴的非轴伸端设有离心外风扇，风罩内圆周与右端盖外圆周之间形成风罩出风口，机座的散热筋间隙形成外风道；风罩圆周排布有风罩进风口，形成圆周进风结构；风罩上固定有吸风嘴，吸风嘴与离心外风扇形成套口形式的径向间隙；

大气中的气流通过风罩进风口由风罩圆周方向进入风罩内部，后在离心外风扇的强迫吸力作用下经风罩出风口进入外风道，最终经轴伸端流入大气，从而形成外风路；

所述转轴在机座内部非轴伸端侧和轴伸端侧分别设有左侧离心内风扇和右侧离心内风扇；左侧离心内风扇和右侧离心内风扇与对应的转子铁芯之间分别设有左侧导风筒和右侧导风筒；

所述定子铁心与转子铁心之间气隙形成有气隙轴向风道，转子铁心上设有转子径向通风道，转子径向通风道分为转子径向左侧通风道和转子径向右侧通风道，转子径向左侧通风道和转子径向右侧通风道之间设有分流结构；气隙轴向风道以转子径向通风道为界，分为气隙轴向左侧风道和气隙轴向右侧风道；转子铁心上还设有转子轴向通风道，转子径向通风道连通气隙轴向风道和转子轴向通风道；转子轴向通风道以转子径向通风道为界，分为转子轴向左侧通风道和转子轴向右侧通风道；

所述机座筒上圆周均布若干个机座轴向通风道，机座轴向通风道的两端与机座内部空腔两端相通；机座轴向通风道按排列顺序分为单数机座轴向通风道和双数机座轴向通风道；

左侧离心内风扇与对应的双数机座轴向通风道之间设有左侧弧型分流挡板一，左侧弧型分流挡板一的内圈延伸至左侧离心内风扇，左侧弧型分流挡板一的外圈延伸至双数机座轴向通风道的径向外侧并与机座固定连接；

右侧离心内风扇与对应的双数机座轴向通风道之间设有右侧弧型分流挡板一，右侧弧型分流挡板一的内圈延伸至右侧离心内风扇，右侧弧型分流挡板一的外圈延伸至双数机座轴向通风道的径向内侧并与机座固定连接；

左侧离心内风扇与对应的单数机座轴向通风道之间设有左侧弧型分流挡板二，左侧弧型分流挡板二的内圈延伸至左侧离心内风扇，左侧弧型分流挡板二的外圈延伸至单数机座轴向通风道的径向内侧并与机座固定连接；

右侧离心内风扇与对应的单数机座轴向通风道之间设有右侧弧型分流挡板二，右侧弧型分流挡板二的内圈延伸至右侧离心内风扇，右侧弧型分流挡板二的外圈延伸至单数机座轴向通风道的径向外侧并与机座固定连接；

左侧离心内风扇和右侧离心内风扇把电机内部的循环气流分为两部分：

右侧部分气流在右侧离心内风扇提供的压力和风量作用下由定子线圈轴伸端，依次流经定子铁心与转子铁心之间气隙形成的气隙轴向左侧风道、转子径向左侧通风道、转子轴向右侧通风道、右侧导风筒、右侧离心内风扇以及右侧弧型分流挡板一，然后进入双数机座轴向通风道，气流由双数机座轴向通风道出来后经左侧弧型分流挡板一再次来到定子线圈轴伸端，形成右侧内循环风路；

左侧部分气流在左侧离心内风扇提供的压力和风量作用下由定子线圈非轴伸端，依次流经定子铁心与转子铁心之间气隙形成的气隙轴向右侧风道、转子径向右侧通风道、转子轴向左侧通风道、左侧导风筒、左侧离心内风扇以及左侧弧型分流挡板二，然后进入单数机座轴向通风道，气流由单数机座轴向通风道出来后经右侧弧型分流挡板二再次来到定子线圈非轴伸端，形成左侧内循环风路。

所述转子铁心分为三段，每两段之间通过转子导条以及转子通风槽板固定。

位于中间段的转子铁心的直径稍大于其左右段的转子铁心直径，形成转子径向左侧通风道和转子径向右侧通风道之间的分流结构。

所述风罩内设置有用于消音的消音结构。

所述消音结构分别布置在圆周进风结构的左右两侧。

所述风罩左端内径比右端盖搭子处外径大，使风罩左端内圆周与右端盖外圆周之间在径向方向形成与机座筒外部和散热筋相对应的风罩出风口。

所述机座轴向通风道沿径向方向向外凸出机座筒设置。

本发明的有益效果是：

本发明通过电机内部对称离心式风扇强化传热，并辅以外部离心风扇强迫风冷的散热方式，构成电机内、外部通风结构，起到强化紧凑型电机通风散热的效果，从而达到增大电机容量、提高电机功率密度和电机效率的目的。

本发明形成新的通风形式，通过对称式离心风扇、对称式弧型分流挡板和多风道机座达到交互分流的目的。本发明中对称式离心内风扇分别固定在机座内部转轴非轴伸端侧和轴伸端侧，作用为强化式传热；弧型分流挡板用于分流离心风扇吸入的气流，使电机内部两侧的气流能够分别经过各自专用的风道进行交互循环流动，提高散热效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的右侧内循环风路结构示意图；

图3是本发明的左侧内循环风路结构示意图；

图4是图1沿A—A向的剖视图；

图5是图1沿B—B向的剖视图；

图6是图1沿C—C向的剖视图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”“二”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1至图6所示，一种双抽交互式高功率密度电机，包括左端盖1、机座2、定子铁心4、定子齿压板5、定子线圈6、右端盖7、注油管8、离心外风扇9、风罩10、吸风嘴11、散热筋13、轴承外盖14、轴承内盖15、左侧离心内风扇16、左侧导风筒17、左侧弧型分流挡板181、左侧弧型分流挡板182、转子铁心22、转子通风槽板23、转子导条26、转轴27、右侧弧型分流挡板281、右侧弧型分流挡板282、右侧离心内风扇29、机座筒30、风罩消音棉32、右侧导风筒35、机座散热筋13间隙形成的外风道3、风罩进风口12、机座筒30上圆周均布十六个机座轴向通风道19、转子铁心22上圆周均布的转子轴向左侧风道21和转子轴向右侧风道24、定子铁心4与转子铁心22之间气隙形成的气隙轴向左侧风道20和气隙轴向右侧风道25、风罩10内圆周与右端盖7外圆周之间形成的风罩出风口31、转子铁心22与转子通风槽板23之间形成的转子径向左侧通风道33和转子径向左侧通风道34。

具体布置及连接关系如下：

左端盖1和右端盖7与转轴27之间均有轴承，且轴承内外侧分别通过轴承外盖14和轴承内盖15来密封固定；弧型分流挡板181、182和281、282分别固定在机座2内筒两端处；注油管8固定在非轴伸端处轴承外盖上，用于对轴承进行注油润滑，降低轴温；风罩10通过注油管8和右端盖7来进行定位安装，并固定在右端盖7圆周上。定子齿压板5固定在定子铁心4上。

右端盖7处设有风罩10，风罩10内在转轴27的非轴伸端设有离心外风扇9。风罩10左端内径比右端盖搭子处外径大，使风罩左端内圆周与右端盖外圆周之间在径向方向形成与机座筒外部和散热筋相对应的风罩出风口31，机座2的散热筋13间隙形成外风道3；风罩10圆周排布有风罩进风口12，形成圆周进风结构。

风罩10上固定有吸风嘴11，吸风嘴11与离心外风扇9形成套口形式的径向间隙，用于保证气流的流动，并减少气流的泄露损失。

风罩10内另外设置有用于消音的消音结构32，该消音结构能够有效降低离心外风扇9在运行过程与气流摩擦中产生的噪音。

风罩10采用圆周进风的方式，消音结构分别布置在圆周进风的左右两侧，以便能够对风罩进风口12和离心外风扇9运行时气流产生的噪音进行逐次降噪，达到双层消音的效果。

大气中的气流通过风罩进风口12由风罩10圆周方向进入风罩10内部，后在离心外风扇9的强迫吸力作用下经风罩出风口31进入外风道3，最终经轴伸端流入大气，从而形成外风路。

所述转轴27在机座内部非轴伸端侧和轴伸端侧分别对称设有左侧离心内风扇16和右侧离心内风扇29；左侧离心内风扇16和右侧离心内风扇29与对应的转子铁芯之间分别设有左侧导风筒17和右侧导风筒35。

定子铁心4与转子铁心22之间气隙形成有气隙轴向风道，转子铁心22中间处设有转子径向通风道，转子径向通风道分为转子径向左侧通风道33和转子径向右侧通风道，34转子径向左侧通风道33和转子径向右侧通风道34之间设有分流结构；气隙轴向风道以转子径向通风道为界，分为气隙轴向左侧风道20和气隙轴向右侧风道25；转子铁心22上还设有转子轴向通风道，转子径向通风道连通气隙轴向风道和转子轴向通风道；转子轴向通风道以转子径向通风道为界，分为转子轴向左侧通风道21和转子轴向右侧通风道24。

转子铁心22分为三段，每两段之间通过转子导条26以及转子通风槽板23固定在转子风道之间来进行安装连接。位于中间段的转子铁心的直径稍大于其左右段的转子铁心直径，形成转子径向左侧通风道33和转子径向右侧通风道34之间的分流结构。

机座筒30上圆周均布十六个机座轴向通风道19（、、、……），机座轴向通风道19沿径向方向向外凸出机座筒设置，且机座轴向通风道19的两端与机座2内部空腔两端相通。机座轴向通风道按排列顺序分为单数机座轴向通风道（、、、、……）和双数机座轴向通风道（、、、、…）。

左侧离心内风扇16与对应的双数机座轴向通风道之间设有左侧弧型分流挡板181，左侧弧型分流挡板181的内圈延伸至左侧离心内风扇16，左侧弧型分流挡板181的外圈延伸至双数机座轴向通风道的径向外侧并与机座固定连接。

右侧离心内风扇29与对应的双数机座轴向通风道之间设有右侧弧型分流挡板281，右侧弧型分流挡板281的内圈延伸至右侧离心内风扇，右侧弧型分流挡板281的外圈延伸至双数机座轴向通风道的径向内侧并与机座固定连接。

左侧离心内风扇16与对应的单数机座轴向通风道之间设有左侧弧型分流挡板182，左侧弧型分流挡板182的内圈延伸至左侧离心内风扇16，左侧弧型分流挡板182的外圈延伸至单数机座轴向通风道的径向内侧并与机座固定连接。

右侧离心内风扇29与对应的单数机座轴向通风道之间设有右侧弧型分流挡板282，右侧弧型分流挡板282的内圈延伸至右侧离心内风扇29，右侧弧型分流挡板282的外圈延伸至单数机座轴向通风道的径向外侧并与机座固定连接。

弧型分流挡板用于分流离心风扇吸入的气流，使电机内部两侧的气流能够分别经过各自专用的风道进行交互循环流动，提高散热效果。

机座2上的圆周均布的十六个机座轴向通风道、转子铁心22上圆周均布的转子轴向风道、定子铁心4与转子铁心19之间气隙形成的轴向风道、弧型分流挡板和离心内风扇构成了电机内风路的整个循环路径。

对称设置的左侧离心内风扇和右侧离心内风扇把电机内部的循环气流分为两部分：

右侧部分气流在右侧离心内风扇29提供的压力和风量作用下由定子线圈6轴伸端，依次流经定子铁心4与转子铁心19之间气隙形成的气隙轴向左侧风道20、转子径向左侧通风道33、转子轴向右侧通风道24、右侧导风筒35、右侧离心内风扇29以及右侧弧型分流挡板281，然后进入双数机座轴向通风道，气流由双数机座轴向通风道出来后经左侧弧型分流挡板181再次来到定子线圈6轴伸端，形成右侧内循环风路，如图2所示。其中部分气流在轴伸端的线圈端部和非轴伸端处端盖内部绕流进行循环。

左侧部分气流在左侧离心内风扇16提供的压力和风量作用下由定子线圈6非轴伸端，依次流经定子铁心4与转子铁心19之间气隙形成的气隙轴向右侧风道25、转子径向右侧通风道34、转子轴向左侧通风道24、左侧导风筒17、左侧离心内风16扇以及左侧弧型分流挡板182，然后进入单数机座轴向通风道，气流由单数机座轴向通风道出来后经右侧弧型分流挡板282再次来到定子线圈非轴伸端，形成左侧内循环风路，如图3所示。其中部分气流在非轴伸端的线圈端部和轴伸端处端盖内部绕流进行循环。

本发明的通风散热分为外风路和内风路，电机具体工作过程如下：

1、外风路：大气中的气流由风罩10圆周方向进入风罩内部，后在离心外风扇9的强迫吸力作用下经风罩出风口31进入外风路风道3。由于外部气流温度较低，而机座2的温度要远远大于此时流经的外部气流温度；因此在气流流经机座2时，与机座2处表面进行对流传热，并最终将热量传递后的热空气带入到周围环境中。

2、内风路：转子上安装的对称离心内风扇16和29，对称离心内风扇把电机内部的循环气流分为两部分。左侧离心内风扇16将一部分进入定子铁心4与转子铁心19之间气隙形成的气隙轴向右侧风道25内的气流以及转子左侧通风道21内的气流甩入单数机座轴向通风道。右侧离心内风扇29将一部分进入定子铁心4与转子铁心19之间气隙形成的气隙轴向左侧风道20内的气流以及转子右侧通风道24内的气流甩入双数机座轴向通风道。在此过程中，弧型分流挡板将左侧离心内风扇16和右侧离心内风扇29所产生的气流进行合理的交互分流。电机内部产生的热量最终经弧型分流挡进入机座轴向通风道19，在机座轴向通风道19内的气流与机座筒30进行热量传递后经散热筋13导出。

3、电机内部产生的热量通过机座筒30及散热筋13与外部气流之间进行热量传递将热量导出，使电机内部各个位置的温度维持在合理范围内，从而保证电机能够正常可靠运行。

本发明形成新的通风形式，通过对称式离心风扇、对称式弧型分流挡板和多风道机座达到交互分流的目的。本发明中对称式离心内风扇分别固定在机座内部转轴非轴伸端侧和轴伸端侧，作用为强化式传热；弧型分流挡板用于分流离心风扇吸入的气流，使电机内部两侧的气流能够分别经过各自专用的风道进行交互循环流动，提高散热效果。

本发明通过电机内部对称离心式风扇强化传热，并辅以外部离心风扇强迫风冷的散热方式，构成电机内、外部通风结构，起到强化紧凑型电机通风散热的效果，从而达到增大电机容量、提高电机功率密度和电机效率的目的。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种双抽交互式高功率密度电机，包括机座、安装在机座内的定子以及与定子配合的转子，在机座的左右分别设有左端盖、右端盖，定子主要由定子铁心和定子线圈组成，转子主要由转轴和转子铁芯组成，机座主要由机座筒和散热筋组成，其特征在于：

所述右端盖处设有风罩，风罩内在转轴的非轴伸端设有离心外风扇，风罩内圆周与右端盖外圆周之间形成风罩出风口，机座的散热筋间隙形成外风道；风罩圆周排布有风罩进风口，形成圆周进风结构；风罩上固定有吸风嘴，吸风嘴与离心外风扇形成套口形式的径向间隙；

大气中的气流通过风罩进风口由风罩圆周方向进入风罩内部，后在离心外风扇的强迫吸力作用下经风罩出风口进入外风道，最终经轴伸端流入大气，从而形成外风路；

所述转轴在机座内部非轴伸端侧和轴伸端侧分别设有左侧离心内风扇和右侧离心内风扇；左侧离心内风扇和右侧离心内风扇与对应的转子铁芯之间分别设有左侧导风筒和右侧导风筒；

所述定子铁心与转子铁心之间气隙形成有气隙轴向风道，转子铁心上设有转子径向通风道，转子径向通风道分为转子径向左侧通风道和转子径向右侧通风道，转子径向左侧通风道和转子径向右侧通风道之间设有分流结构；气隙轴向风道以转子径向通风道为界，分为气隙轴向左侧风道和气隙轴向右侧风道；转子铁心上还设有转子轴向通风道，转子径向通风道连通气隙轴向风道和转子轴向通风道；转子轴向通风道以转子径向通风道为界，分为转子轴向左侧通风道和转子轴向右侧通风道；

所述机座筒上圆周均布若干个机座轴向通风道，机座轴向通风道的两端与机座内部空腔两端相通；机座轴向通风道按排列顺序分为单数机座轴向通风道和双数机座轴向通风道；

左侧离心内风扇与对应的双数机座轴向通风道之间设有左侧弧型分流挡板一，左侧弧型分流挡板一的内圈延伸至左侧离心内风扇，左侧弧型分流挡板一的外圈延伸至双数机座轴向通风道的径向外侧并与机座固定连接；

右侧离心内风扇与对应的双数机座轴向通风道之间设有右侧弧型分流挡板一，右侧弧型分流挡板一的内圈延伸至右侧离心内风扇，右侧弧型分流挡板一的外圈延伸至双数机座轴向通风道的径向内侧并与机座固定连接；

左侧离心内风扇与对应的单数机座轴向通风道之间设有左侧弧型分流挡板二，左侧弧型分流挡板二的内圈延伸至左侧离心内风扇，左侧弧型分流挡板二的外圈延伸至单数机座轴向通风道的径向内侧并与机座固定连接；

右侧离心内风扇与对应的单数机座轴向通风道之间设有右侧弧型分流挡板二，右侧弧型分流挡板二的内圈延伸至右侧离心内风扇，右侧弧型分流挡板二的外圈延伸至单数机座轴向通风道的径向外侧并与机座固定连接；

左侧离心内风扇和右侧离心内风扇把电机内部的循环气流分为两部分：

右侧部分气流在右侧离心内风扇提供的压力和风量作用下由定子线圈轴伸端，依次流经定子铁心与转子铁心之间气隙形成的气隙轴向左侧风道、转子径向左侧通风道、转子轴向右侧通风道、右侧导风筒、右侧离心内风扇以及右侧弧型分流挡板一，然后进入双数机座轴向通风道，气流由双数机座轴向通风道出来后经左侧弧型分流挡板一再次来到定子线圈轴伸端，形成右侧内循环风路；

左侧部分气流在左侧离心内风扇提供的压力和风量作用下由定子线圈非轴伸端，依次流经定子铁心与转子铁心之间气隙形成的气隙轴向右侧风道、转子径向右侧通风道、转子轴向左侧通风道、左侧导风筒、左侧离心内风扇以及左侧弧型分流挡板二，然后进入单数机座轴向通风道，气流由单数机座轴向通风道出来后经右侧弧型分流挡板二再次来到定子线圈非轴伸端，形成左侧内循环风路。

2.根据权利要求1所述的一种双抽交互式高功率密度电机，其特征在于：所述转子铁心分为三段，每两段之间通过转子导条以及转子通风槽板固定。

3.根据权利要求2所述的一种双抽交互式高功率密度电机，其特征在于：位于中间段的转子铁心的直径稍大于其左右段的转子铁心直径，形成转子径向左侧通风道和转子径向右侧通风道之间的分流结构。

4.根据权利要求1所述的一种双抽交互式高功率密度电机，其特征在于：所述风罩内设置有用于消音的消音结构。

5.根据权利要求4所述的一种双抽交互式高功率密度电机，其特征在于：所述消音结构分别布置在圆周进风结构的左右两侧。

6.根据权利要求1所述的一种双抽交互式高功率密度电机，其特征在于：所述风罩左端内径比右端盖搭子处外径大，使风罩左端内圆周与右端盖外圆周之间在径向方向形成与机座筒外部和散热筋相对应的风罩出风口。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种双抽交互式高功率密度电机，其特征在于：所述机座轴向通风道沿径向方向向外凸出机座筒设置。