CN113794329A - 一种电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机，包括壳体、转子、定子以及至少一个离心叶轮，壳体具有内腔以及位于内腔中心的转轴，转子连接于转轴并且位于内腔中，定子连接于壳体，定子围绕在转子的外周，定子的轴向两端均设置有绕组，绕组的内部形成容置腔，离心叶轮位于容置腔中，离心叶轮包括连接于转轴的轴套，轴套的外壁设置有径向布置的圆盘，圆盘设置有贯通的通气孔，圆盘的两个端面均设置有多个周向分布的叶片，壳体的端面设置有连通容置腔的进风孔，壳体的周壁设置有出风孔。离心叶轮旋转，一组叶片通过进风孔吸入电机外部的低温空气，另一组叶片吸入电机内部的高温空气，通过离心力驱动气流吹向绕组，具有双重气流，提升散热效果。

Description

一种电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种散热能力强的电机。

背景技术

相关技术中，单相异步电机包括电机壳体、定子以及转子，定子安装在电机壳体的内壁，转子位于定子的中心。为将电机内部的热量排走，通常在电机壳体开孔以及内部增加叶轮，叶轮存在叶片太短而无法产生足够的风量、叶片太长而带来强度差、噪音大、制造困难等缺陷，抽风能力不能完全发挥，导致电机的散热能力差，运行不稳定。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电机，能够大幅提升散热能力，提高运行稳定性。

根据本发明实施例的一种电机，包括壳体、转子、定子以及至少一个离心叶轮，所述壳体具有内腔以及位于所述内腔中心的转轴，所述转子连接于所述转轴并且位于所述内腔中，所述定子连接于所述壳体，所述定子围绕在所述转子的外周，所述定子的轴向两端均设置有绕组，所述绕组的内部形成容置腔，所述离心叶轮位于所述容置腔中，所述离心叶轮包括连接于所述转轴的轴套，所述轴套的外壁设置有径向布置的圆盘，所述圆盘设置有贯通的通气孔，所述圆盘的两个端面均设置有多个周向分布的叶片，所述壳体的端面设置有连通所述容置腔的进风孔，所述壳体的周壁设置有出风孔。

根据本发明实施例的电机，至少具有如下有益效果：电机运行时，转轴驱动离心叶轮旋转，离心叶轮具有两组叶片，一组叶片通过进风孔吸入电机外部的低温空气，另一组叶片吸入电机内部的高温空气，通过离心力驱动气流吹向绕组，再通过出风孔排走，具有双重气流，提升散热效果，而且圆盘上的通气孔能够将部分低温空气导向另一组叶片，使得绕组各部位的散热效果更均衡；离心叶轮具有径向布置的圆盘，叶片设置在圆盘的两个端面，能够采用长度较大的叶片，同时提升叶片的结构强度，降低噪音，提升抽风能力。

根据本发明的一些实施例，所述转轴连接有两个所述离心叶轮，两个所述离心叶轮位于所述转子的轴向两侧。

根据本发明的一些实施例，所述叶片为前向叶片、后向叶片或者径向叶片。

根据本发明的一些实施例，所述圆盘的两个端面设置的所述叶片为相同类型。

根据本发明的一些实施例，所述圆盘每个端面上的所述叶片的数量为单数，并且大于八个。

根据本发明的一些实施例，所述圆盘设置有四个所述通气孔，四个所述通气孔围绕所述轴套的周向均布。

根据本发明的一些实施例，所述叶片位于所述通气孔的边缘与所述圆盘的边缘之间。

根据本发明的一些实施例，所述定子设置有散热风道，所述散热风道连通所述容置腔与所述出风孔。

根据本发明的一些实施例，沿所述转轴的轴向，所述壳体的两端周壁各设置沿轴向分布的两组所述出风孔，所述绕组的端部位于两组所述出风孔的中部。

根据本发明的一些实施例，所述出风孔为长圆孔，沿所述壳体的周向，所述叶片在所述壳体上的投影长度小于所述出风孔的长度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的附加方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的电机的结构示意图；

图2为图1中电机的剖视图；

图3为图2的A处局部放大视图；

图4为图1中电机取出外壳和定子的结构示意图；

图5为本发明实施例中离心叶轮的结构示意图；

图6为图5中离心叶轮的立体视角剖视图；

图7为本发明实施例的电机的分解示意图；

图8为本发明实施例的电机的立体视角剖视图；

图9为前向叶片的示意图；

图10为径向叶片的示意图；

图11为后向叶片的示意图。

附图标号如下：

壳体100、进风孔101、出风孔102、转轴110、半壳120、轴承130；

转子200；

定子300、绕组310、容置腔311、散热风道320；

离心叶轮400、轴套410、凸台411、圆盘420、通气孔421、支撑板422、叶片430。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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。

在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

单相异步电动机是指采用单相交流电源的异步电动机，由于只需要单相交流电，故使用方便、应用广泛，并且有结构简单、成本低廉、噪声小、对无线电系统干扰小等优点，因而常用在功率不大的家用电器和小型动力机械中，如电风扇、洗衣机、电冰箱、空调、抽油烟机、电钻、医疗器械、小型风机及家用水泵等。

相关技术中，为将电机内部的热量排走，通常在电机壳体开孔并且内部增加叶轮，利用叶轮驱动气流带走热量。但是，叶轮的叶片设计上存在难点，叶片短则无法产生足够的风量，叶片长而带来强度差、噪音大、制造困难等缺陷，导致抽风能力不佳，电机的散热能力差，运行不稳定。

参照图1至图6，本发明实施例提出一种电机，包括壳体100、转子200、定子300以及离心叶轮400，可以理解的是，如图1所示，壳体100包括两个半壳120，半壳120为冲压成型的钣金件，两个半壳120连接在定子300的轴向两端，组成一体，也可以是两个半壳120固接为一体，定子300安装在壳体100的内壁，因而在壳体100的内部形成内腔。电机的转轴110从中心贯穿内腔，两个半壳120各安装一个轴承130，转轴110连接在两个轴承130上，满足定位及转动的需求，转子200安装在转轴110上，转子200布置在内腔中，而且转子200位于定子300的中心，也即定子300包围转子200；离心叶轮400也是安装在转轴110上，转子200与离心叶轮400同步转动，至少具有一个离心叶轮400，利用离心叶轮400的旋转驱动气流，帮助散热。

参照图2，可以理解的是，定子300具有两个绕组310，两个绕组310分布在定子300的轴向两端，绕组310发热量较大，散热需求较高，通常绕组310呈环形，在内部形成容置腔311，因而将离心叶轮400置于绕组310的容置腔311中，通过离心叶轮400驱动气流，帮助绕组310散热。

参照图5和图6，可以理解的是，离心叶轮400的中心为用于连接转轴110的轴套410，在轴套410的外壁面设置有圆盘420，圆盘420是径向布置的，也就是圆盘420与转轴110垂直，离心叶轮400具有多个叶片430，多个叶片430分为两组并且分布在圆盘420的两个端面上，并且按照周向分布，离心叶轮400旋转时，从中心吸气，通过离心作用将气流从周边甩出去，因而在圆盘420上设置通气孔421，通气孔421是贯通的以连通两个端面上的叶片430，离心叶轮400在运转中，能够通过通气孔421将一侧的部分气流导向另一侧，实现互通。

参照图1和图2，可以理解的是，壳体100上设置有进风孔101和出风孔102，进风孔101连通容置腔311以供离心叶轮400吸气，因而进风孔101位于壳体100的轴向端面，靠近中心的位置，通常为四个周向均布的进风孔101，进风孔101采用扇形孔，流体面积较大，有利于吸风；出风孔102位于壳体100的周壁，在电机轴向上，出风孔102与离心叶轮400、绕组310的位置对应。电机运转时，离心叶轮400跟随转子200同步旋转，圆盘420两侧的叶片430分别从进风孔101、转子200所在的空间抽风，并向外周输出散热气流，散热气流经过绕组310、出风孔102排出到电机外，散热气流带走转子200、绕组310的热量，帮助降温。

电机运转时，转子200在定子300的磁场作用下旋转，转子200通过转轴110带动离心叶轮400同步旋转，离心叶轮400具有分布在圆盘420两端面上的两组叶片430，一组叶片430通过进风孔101吸入电机外部的低温空气，另一组叶片430吸入转子200所在空间的高温空气，通过离心力驱动气流离心叶轮400的外周流走，气流吹过绕组310，再通过出风孔102排出到电机外，具有双重气流，提升散热效果；而且离心叶轮400的圆盘420上开设通气孔421，利用通气孔421能够将部分低温空气导向另一组叶片430，使得绕组310各部位的散热效果更均衡。离心叶轮400通过径向布置的圆盘420连接两组叶片430，叶片430不采用悬臂结构，能够设计较大的长度，提升送风量，有助于提升电机的散热能力，由于叶片430是固定在圆盘420上的，提升了结构强度，减少了运转中的变形，有助于降低噪音。

参照图2，可以理解的是，电机具有两个离心叶轮400，两个离心叶轮400均安装在转轴110上，如图4所示，在转子200的轴向两侧各布置一个离心叶轮400，每个绕组310对应一个离心叶轮400。电机运转时，两个离心叶轮400同步旋转，从壳体100的轴向两端吸入冷风，每个离心叶轮400通过两组叶片430输出两路散热气流，以带走对应的绕组310产生的热量，电机的各个部分均能得到较佳的散热，有利于控制电机的温度，提高运行的稳定性。

可以理解的是，叶片430可以选用前向叶片，如图9所示，前向叶片是指在流体动力学中，叶片出口几何角α大于90°的离心式叶轮叶片，前向叶片的输出气流压力高，但是效率相对较低，容易结垢。叶片430也可以选用径向叶片，如图10所示，径向叶片是指在流体动力学中，叶片出口几何角α等于90°的离心式叶轮叶片，径向叶片具有结构简单、成本低廉、压力较高、不易结垢等优点。叶片430也可以选用后向叶片，如图11所示，后向叶片是指在流体动力学中，叶片出口几何角α小于90°的离心式叶轮叶片，后向叶片具有效率高、可承受一定程度的结垢的优点。可以根据电机的使用环境及使用需求，选择叶片430的类型，满足各种使用需求。

参照图5，可以理解的是，离心叶轮400的两组叶片430为相同类型，两组叶片430分布在圆盘420的两个端面，通常离心叶轮400是一体成型，比如离心叶轮400采用一体注塑成型的塑料件，在设计上采用相同类型的两组叶片430，能够降低生产成本，减少模具的成本投入。在运行中，同类型两组叶片430能够输出较为接近的风量，对绕组310的散热较为均衡。

可以理解的是，离心叶轮400的两组叶片430也可以是不同类型的，圆盘420两侧的叶片430具有不同的吹风效果，比如朝向进风孔101的一组叶片430为后向叶片，效率较高，而朝向转子200的一组叶片430为径向叶片，压力较高，可以针对电机内部不同部位的散热需求进行设计，提高适用性。

参照图6，可以理解的是，离心叶轮400的轴套410为圆筒状，在轴套410的外壁设有环形的凸台411，圆盘420位于凸台411的外壁，利用凸台411增加轴套410与圆盘420的连接处的结构强度，提高使用寿命，减少离心叶轮400在旋转中的震动，有利于减少噪音。如图2所示，离心叶轮400装配后，轴套410抵接转子200，定位准确，组装便捷，而叶片430与转子200之间预留有间隙，防止干涉碰撞，有利于离心叶轮400的旋转，而且间隙有利于气流流动，帮助带走转子200的热量。

参照图5，可以理解的是，每组叶片430的数量为单数，并且要求大于八个，也即圆盘420的每个端面上布置有总数为单数的叶片430。考虑到离心叶轮400的运行稳定性，每组叶片430采用单数，因为叶片430的数量为双数时，并形成对称排列方式的话，容易使得离心叶轮400自身的平衡性难以调整，而且容易使离心叶轮400在高速运转时产生更多的共振，从而导致离心叶轮400无法长时间承受共振产生的疲劳，最终出现断裂等失效情况，不利于电机的稳定运行，因此采用单数的叶片430，便于调整平衡性，减少共振。

参照图5，可以理解的是，离心叶轮400设置有四个通气孔421，四个通气孔421以轴套410为中心，周向均布在圆盘420上，针对圆盘420的形状，通气孔421为扇形孔，在相邻的通气孔421之间形成支撑板422，支撑板422也是扇形的，在提供较大流通面积的前提下，支撑板422提供足够的支撑，将轴套410和叶片430连接为一体，保证结构稳定性。

参照图5，可以理解的是，圆盘420上设置四个通气孔421，因而在圆盘420的周边形成圆环，叶片430连接在该圆环上，也即是叶片430从通气孔421延伸至圆盘420的边缘，叶片430的一侧完全与圆盘420连接，结构强度高，旋转中的稳定性好。

当然，叶片430也可以超出圆盘420的边缘，具有更大的长度，风量更大，出风速度更大，有利于散热。又或者，叶片430超出通气孔421的边缘，同样增大了长度，风量更大，出风速度更大，有利于散热。叶片430还可以同时超出通气孔421的边缘及圆盘420的边缘，而且圆盘420两侧的叶片430位置对应，将圆盘420两侧的叶片430制造为一体结构，控制超出的长度，也能满足结构强度的要求，可以得到更大的风量和出风速度。

参照图2，可以理解的是，考虑到离心叶轮400驱动的散热气流先流经绕组310，再从出风孔102排出，在定子300上设置有散热风道320，散热风道320的一端为容置腔311，另一端与出风孔102连通，部分散热气流从散热风道320中流过，带走绕组310的热量；而且，散热风道320位于绕组310与定子300之间，使得绕组310的全部外周均有散热气流流通，散热效果更佳。如图7和图8所示，散热风道320为设置于定子300的多个矩形通孔，多个矩形通孔为周向均布，既能满足散热气流流通的要求，又能保证绕组310与定子300之间的稳固连接，散热气流还能带走定子300的热量，帮助散热。

参照图1，可以理解的是，壳体100的每个半壳120周壁设置两组出风孔102，两组出风孔102沿轴向分布，每组出风孔102为八个并且周向均布，两组出风孔102与绕组310的端部对应，也即是绕组310的两端面位于两组出风孔102的中部，散热气流从绕组310的外周流过，然后直接进入两组出风孔102，流动顺畅，减少流动阻力。

可以理解的是，两组出风孔102对应两组叶片430，出风孔102采用长圆孔，长度方向为沿壳体100的周向，而且叶片430在壳体100上投影长度小于长圆孔的长度，出风孔102的流通面积较大，出风更顺畅。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下，作出各种变化。

Claims (10)

1.一种电机，其特征在于，包括：

壳体，具有内腔以及位于所述内腔中心的转轴；

转子，连接于所述转轴并且位于所述内腔中；

定子，连接于所述壳体，所述定子围绕在所述转子的外周，所述定子的轴向两端均设置有绕组，所述绕组的内部形成容置腔；

至少一个离心叶轮，位于所述容置腔中，所述离心叶轮包括连接于所述转轴的轴套，所述轴套的外壁设置有径向布置的圆盘，所述圆盘设置有贯通的通气孔，所述圆盘的两个端面均设置有多个周向分布的叶片；

其中，所述壳体的端面设置有连通所述容置腔的进风孔，所述壳体的周壁设置有出风孔。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转轴连接有两个所述离心叶轮，两个所述离心叶轮位于所述转子的轴向两侧。

3.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述叶片为前向叶片、后向叶片或者径向叶片。

4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述圆盘的两个端面设置的所述叶片为相同类型。

5.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述圆盘每个端面上的所述叶片的数量为单数，并且大于八个。

6.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述圆盘设置有四个所述通气孔，四个所述通气孔围绕所述轴套的周向均布。

7.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，所述叶片位于所述通气孔的边缘与所述圆盘的边缘之间。

8.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述定子设置有散热风道，所述散热风道连通所述容置腔与所述出风孔。

9.根据权利要求8所述的电机，其特征在于，沿所述转轴的轴向，所述壳体的两端周壁各设置沿轴向分布的两组所述出风孔，所述绕组的端部位于两组所述出风孔的中部。

10.根据权利要求9所述的电机，其特征在于，所述出风孔为长圆孔，沿所述壳体的周向，所述叶片在所述壳体上的投影长度小于所述出风孔的长度。

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