CN114583871B - 具有一级能效的电机壳体结构及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种具有一级能效的电机壳体结构及其装配方法，该壳体结构包括：机壳，机壳用于容纳转子和定子，且机壳两端贯通设置；前端盖，与机壳的一端连接，且转子的输出端穿过前端盖；后端盖，与机壳的另一端连接，且转子的另一端凸出于后端盖外侧；送风端盖，一端开口设置，且开口端与后端盖连接，送风端盖内具有风机，风机与转子凸出于后端盖的部分相对且同轴心设置；其中，前端盖、机壳、后端盖和送风端盖沿转子轴向固定，且前端盖、机壳和后端盖上沿转子轴向布置贯通的风道，风机由驱动件单独驱动，由风机吹出的风经过风道吹出至前端盖外侧。本发明减少了风量的遗失，提高了转子和定子的散热效果，提高电机效率。

Description

具有一级能效的电机壳体结构及其装配方法

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种具有一级能效的电机壳体结构及其装配方法。

背景技术

电机能效等级是指在标准规定的测试条件下电动机效率的标准分级，其中一级能效最高，即IE5等级，而传统的异步电机多在IE2或者IE3之间徘徊，很难达到IE5的标准；影响电机能效等级最主要的因素就是损耗，包括铁心损耗、绕组铜损耗、转子铝损耗、杂散损耗以及风摩损耗；因为为了提高能效，必须降低损耗，对于铁心和绕组损耗相关技术中多采用改变材质和调整嵌线方式来实现，然而改变为损耗更低的材质一般会影响电机的成本，因此如何降低电机的风扇损耗成为了一个行业的焦点；

相关技术中，如图1中所示，电机多采用Y2系列壳体，主要包括用于固定定子和转子的主壳02，主壳02呈桶型，电机转子末端穿过主壳底部固定风扇，主壳02前端连接盖体01，后端通过外壳将风扇进行保护，并且在主壳02的侧壁上具有间隔均匀布置的散热翅，从而通过电机带动风扇的转动，实现外部空气的流动以提高散热翅的散热效率；

然而上述风扇在转动时，风扇本体的大部分被电机主体阻挡，导致风量遗失严重，进而导致风摩损耗较大，同时也影响了定子和转子的散热状况，最终导致电机能效无法到达一级标准。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有一级能效的电机壳体结构及其装配方法，降低电机的损耗，提高电机的能效等级。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供了一种具有一级能效的电机壳体结构，包括：

机壳，所述机壳用于容纳转子和定子，且所述机壳两端贯通设置；

前端盖，与所述机壳的一端连接，且转子的输出端穿过所述前端盖；

后端盖，与所述机壳的另一端连接，且转子的另一端凸出于所述后端盖外侧；

送风端盖，一端开口设置，且开口端与所述后端盖连接，所述送风端盖内具有风机，所述风机与转子凸出于所述后端盖的部分相对且同轴心设置；

其中，所述前端盖、机壳、后端盖和送风端盖沿转子轴向固定，且所述前端盖、机壳和后端盖上沿转子轴向布置贯通的风道，所述风机由驱动件单独驱动，由所述风机吹出的风经过所述风道吹出至所述前端盖外侧；

所述送风端盖与所述后端盖连接段为朝向所述后端盖的扩口段，转子凸出于所述后端盖的部分伸入至所述扩口段内；转子凸出于所述后端盖的轴上沿周向均布有楔形板，且所述楔形板靠近所述后端盖面处的宽度大于远离后端面处的宽度。

进一步地，所述前端盖、机壳和后端盖构成用于固定转子和定子的壳体，所述壳体包括横截面呈圆形的内壁和横截面呈矩形的外壁，所述风道设置在所述内壁和外壁之间，且所述风道在内壁圆周方向均布有多个，两相邻风道之间具有连接所述内壁和外壁的加强筋。

进一步地，所述内壁和/或外壁上沿风道方向均布有凹槽。

进一步地，所述后端盖端面的中心朝向所述风机的方向延伸形成坡面，且该坡面的边沿延伸至所述风道的入口处。

进一步地，所述坡面上设置有沿圆周方向均布的若干挡风条，其中两所述挡风条之间朝向至少一个风道的入口处。

进一步地，还包括接线盒，所述接线盒固定在所述送风端盖的扩口段的外壁上，且所述接线盒底部具有与所述送风端盖连通的倾斜入风口，所述接线盒沿转子轴向的两侧壁上具有通风口。

进一步地，所述入风口的一端朝向于所述楔形板宽度最大位置处设置，另一端朝向远离所述风机的所述通风口设置。

进一步地，所述送风端盖的底部还具有内送风网和外送风网，所述内送风网与风机扇叶的内侧相对应，形成内环风，所述外送风网与风机扇叶的外侧相对应，形成外环风。

进一步地，所述送风端盖内部还具导风板，所述导风板可转动地设置在送风端盖的内侧壁上，且位置与外环风相对应，所述导风板的一端朝向所述入风口倾斜，另一端朝向外环风吹来的方向朝内收缩，而且在朝向外环风一侧的内部还具有挡条。

第二方面，本发明提供了一种如第一方面任一项所述的具有一级能效的电机壳体结构的装配方法，包括以下步骤：

放置转子和定子于机壳内；

将前端盖的开口端与所述机壳的开口端连接，使得转子的输出端凸出于前端盖；

将后端盖的开口端与所述机壳的另一开口端连接，使得转子的另一端凸出于所述后端盖；

固定风机于送风端盖内；

将送风端盖的开口端与所述后端盖连接，使得凸出于后端盖的转子的端部伸入至所述送风端盖内并与风机相对设置。

本发明的有益效果为：本发明通过在机壳、前端盖和后端盖上设置风道，通过在与后端盖连接的送风端盖内设置的风机，与转子相对设置，从而使得从风机吹出的风经过风道吹出，与现有技术相比，不仅减少了转子上叶片转动时的阻力，而且减少了风量的遗失，提高了转子和定子的散热效果，进而提高了电机的效率。

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中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明背景技术中Y2型电机的结构示意图；

图2为本发明实施例中具有一级能效的电机壳体结构的示意图；

图3为本发明实施例中图2中的爆炸结构示意图；

图4为本发明实施例中机壳、前端盖和后端盖的连接爆炸结构示意图；

图5为本发明实施例中机壳的结构示意图；

图6为本发明实施例中图5中的A处局部放大图；

图7为本发明实施例中送风端盖与转子端部的截面结构示意图；

图8为本发明实施例中送风端盖与机壳、后端盖的剖视图；

图9为本发明实施例中后端盖的主视图；

图10为本发明实施例中朝向风机侧转子轴的结构示意图；

图11为本发明实施例中接线盒的散热结构示意图；

图12为本发明实施例中具有一级能效的电机壳体结构的装配方法的步骤流程图；

图13为本发明实施例中送风端盖的主视图；

图14为本发明实施例中具有导风板的送风端盖的截面示意图。

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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图2至图11所示的具有一级能效的电机壳体结构，包括机壳10、前端盖20、后端盖30和送风端盖40，其中：

机壳10用于容纳转子和定子，且机壳10两端贯通设置，通过两端贯通的结构形式，便于对转子和定子的安装固定，同时也便于制作加工，在具体加工时，通过拉伸即可成型；

如图3和图4中所示，前端盖20与机壳10的一端连接，且转子的输出端穿过前端盖20；后端盖30与机壳10的另一端连接，且转子的另一端凸出于后端盖30外侧；在前端盖20、后端盖30与机壳10连接时，可以采用如图3中所示，使用一根长螺杆将三者连接在一起的方式，也可以采用单独使用紧固件固定前端盖20和后端盖30的方式；

送风端盖40的一端开口设置，且开口端与后端盖30连接，送风端盖40内具有风机41，风机41与转子凸出于后端盖30的部分相对且同轴心设置；在本发明实施例中，风机41上的叶片与转子的转轴互相之间不接触，通过风机41单独驱动的方式，减少转子在转动时的阻力，进而减少电机的损耗；

如图4中所示，在本发明实施例中，前端盖20、机壳10、后端盖30和送风端盖40沿转子轴向固定，而且在前端盖20、机壳10和后端盖30上沿转子轴向布置贯通的风道11，风机41由驱动件单独驱动，由风机41吹出的风经过风道11吹出至前端盖20外侧。通过上述设置，使得从风机41吹出的风经过风道11从电机的后端沿壳体表面吹过并吹出至电机的前端，这样，在风流动的过程中，与传统的方式相比减少了风在移动过程中的扩散遗失，提高了对冷却风的利用率。

在上述实施例中，通过在机壳10、前端盖20和后端盖30上设置风道11，通过在与后端盖30连接的送风端盖40内设置的风机41，与转子相对设置，从而使得从风机41吹出的风经过风道11吹出，与现有技术相比，不仅减少了转子上叶片转动时的阻力，而且减少了风量的遗失，提高了转子和定子的散热效果，进而提高了电机的效率。

在上述实施例的基础上，如图4和图5中所示，前端盖20、机壳10和后端盖30构成用于固定转子和定子的壳体，壳体包括横截面呈圆形的内壁10a和横截面呈矩形的外壁10b，风道11设置在内壁10a和外壁10b之间，且风道11在内壁10a圆周方向均布有多个，两相邻风道11之间具有连接内壁10a和外壁10b的加强筋10c。通过这种结构设置，与现有技术相比，可以减少固定转子和定子的内壁10a的厚度，从而有利于电机内部热量的散出，并且通过将外壁10b设置为矩形的方式，便于电机的固定，如图4中所示，在前端盖20和后端盖30外壁10b上设置固定孔位即可实现对电机的固定安装；而且通过加强筋10c的设置，一方面可以对实现外壁10b的缓冲作用，在电机受到外力时减少对电机内部的损伤，另一方面，加强筋10c还可以起到传递热量的作用，内壁10a上的热量通过加强筋10c进行传输，而加强筋10c两侧的风道11的流动，更进一步提高了机壳10的散热效率；

如图5和图6中所示，内壁10a和/或外壁10b上沿风道11方向均布有凹槽10d。凹槽10d间隔设置，也可以表示为凸条间隔设置，在本发明实施例中，通过凹槽10d的设置，使得壁厚降低，热量最先达到凹槽10d内部，通过空气的流通，进一步提高散热的效果；

在本发明实施例中，由于风机41朝向后端盖30直吹，如果后端盖30设置为直面结构，其阻挡作用会减少从风机41吹出的风的风力，为此，本发明实施例对送风端盖40的结构也做出了改进，如图7中所示，送风端盖40与后端盖30连接段为朝向后端盖30的扩口段40a，转子凸出于后端盖30的部分伸入至扩口段40a内。这里的扩口段40a是指送风端盖40内部用于固定风机41的腔室的内径较小，小于后端盖30的直径，而在靠近后端盖30处扩口段40a的设置，将送风端盖40的内壁10a朝外扩的方式，根据流体的柯恩达效应，靠近扩口段40a处的风会沿着扩口段40a的侧壁进行扩散，进而直达风道11的进风口处，通过这种设置，使得从风机41吹出的风向从直吹的方式改为斜吹，进而提高了进入至风道11的风量；

进一步，如图8中所示，为了进一步提高从风机41吹出的风吹入至风道11的流量，在本发明实施例中，后端盖30端面的中心朝向风机41的方向延伸形成坡面31，且该坡面31的边沿延伸至风道11的入口处。通过这种设置，使得远离扩口面的风在与坡面31接触后，沿着坡面31进入至风道11内，从而进一步减少了风阻，提高了风机41吹出风的利用率；

在本发明实施例中，由于风道11沿着内壁10a圆周方向设置有多个，为了减少两风道11之间加强筋10c对风力的阻挡，如图9中所示，坡面31上设置有沿圆周方向均布的若干挡风条31a，其中两挡风条31a之间朝向至少一个风道11的入口处。在布置挡风条31a时，一般使得挡风条31a的外端朝向加强筋10c的方向，这样，从风机41吹出的风多从两挡风条31a之间进入至风道11内，挡风条31a也起到了导向的作用，减少风向变化时对气流的影响；

如图8至图10中所示，由于在电机转动时，伸入至送风端盖40内的转轴也会在与风机41吹风方向的垂直方向影响风力的传输，在本发明实施例中，转子凸出于后端盖30的轴上沿周向均布有楔形板31b，且楔形板31b靠近后端盖30面处的宽度大于远离后端面处的宽度。当然，如图8中所示，楔形板31b的厚度不大于转子轴的外径，通过这种设置，在转子转动时，楔形板31b的转动可以朝向四周带动气流的流动，进而与直吹过来的风向互相作用形成朝向风道11的倾斜方向的气流，通过这种设置，基本上避免了风机41直吹向后端盖30，而将大部分气流均灌入至风道11内，进一步提高了冷却风的利用率；

在上述实施例的基础上，如图3和图11所示，还包括接线盒50，接线盒50固定在送风端盖40的扩口段40a的外壁10b上，由于接线盒50在工作过程中也需要进行冷却，而随着冷却风在风道11内的流动，温度被逐渐加热，在本发明实施例中，将接线盒50设置在靠近送风端盖40的后端，并且接线盒50底部具有与送风端盖40连通的倾斜入风口50a，接线盒50沿转子轴向的两侧壁上具有通风口50b。这样，在从风机41吹出的风经过扩口段40a的斜面时，一部分被吹入至接线盒50内，由于接线盒50两端均具有通风口50b，从入风口50a吹出的风经过前端的通风口50b流出，而由于气压原因，另一个通风口50b内吸入外界空气，从而形成了稳定的流动气流，实现了对接线盒50的冷却；

在本发明实施例中，为了充分利用楔形板31b转动带来的风压，请继续参照图11，入风口50a的一端朝向于楔形板31b宽度最大位置处设置，另一端朝向远离风机41的通风口50b设置。这样，在楔形板31b转动时，其朝向径向的压力与扩口段40a斜面上的风共同作用，一并将部分从风机41吹出的气流吹入至接线盒50内部，从而提高了对接线盒50的冷却效果；在本发明实施中，通过风机41与转子轴上楔形板31b的配合，实现了同时对机壳10以及接线盒50的冷却，提高了散热效果，经过测试发现，本发明实施例上述结构形式的风量遗失基本接近于0，而且，与传统Y2结构壳体的电机相比，电机温升比普通电机降低20至30K，经测试得出已经达到了一级能效标准。

此外，如图13和图14中所示，在本发明实施例中的送风端盖40的底部还具有内送风网42和外送风网43，内送风网42与风机41扇叶的内侧相对应，外送风网43与风机41扇叶的外侧相对应，使得从送风端盖40底部吸入的风分为内环风和外环风，其中内环风与风机转子的楔形板31b相互作用形成朝向风道11的气流；如图14中所示，在送风端盖40内部还具导风板44，导风板44可转动地设置在送风端盖40的内侧壁上，且位置与外环风相对应，导风板44一端朝向入风口50a倾斜，另一端朝向外环风吹来的方向朝内收缩，而且在朝向外环风一侧的内部还具有挡条45，这样，外环风经过导风板44改变风向，朝向入风口50a吹气，而且当风机41的转速增大时，导风板44的角度发生倾斜，并被阻挡在挡条45处，这样，在风机41转速较大时，挡风板44朝向入风口50a处的出风口被压缩，从而提高了吹向入风口50a处的风速，进而有效的为接线盒50进行散热。如图14中所示，也可以在挡条45与导风板44之间设置弹簧，以实现在风速减小时导风板44的复位。

在本发明实施例中，还提供了一种上述结构电机壳体结构的装配方法，如图12中所示，包括以下步骤：

S10：放置转子和定子于机壳10内；

S20：将前端盖20的开口端与机壳10的开口端连接，使得转子的输出端凸出于前端盖20；

S30：将后端盖30的开口端与机壳10的另一开口端连接，使得转子的另一端凸出于后端盖30；

S40：固定风机41于送风端盖40内；

S50：将送风端盖40的开口端与后端盖30连接，使得凸出于后端盖30的转子的端部伸入至送风端盖40内并与风机41相对设置。当然这里需要指出的是，壳体安装完毕以后还包括接线盒50等其它结构的安装，在本发明实施例中，通过上述结构形式的设置，不仅降低了电机运行时的损失，更加便于加工和装配。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种具有一级能效的电机壳体结构，其特征在于，包括：

机壳，所述机壳用于容纳转子和定子，且所述机壳两端贯通设置；

前端盖，与所述机壳的一端连接，且转子的输出端穿过所述前端盖；

后端盖，与所述机壳的另一端连接，且转子的另一端凸出于所述后端盖外侧；

送风端盖，一端开口设置，且开口端与所述后端盖连接，所述送风端盖内具有风机，所述风机与转子凸出于所述后端盖的部分相对且同轴心设置；

其中，所述前端盖、机壳、后端盖和送风端盖沿转子轴向固定，且所述前端盖、机壳和后端盖上沿转子轴向布置贯通的风道，所述风机由驱动件单独驱动，由所述风机吹出的风经过所述风道吹出至所述前端盖外侧；

所述送风端盖与所述后端盖连接段为朝向所述后端盖的扩口段，转子凸出于所述后端盖的部分伸入至所述扩口段内；转子凸出于所述后端盖的轴上沿周向均布有楔形板，且所述楔形板靠近所述后端盖面处的宽度大于远离后端面处的宽度;

所述后端盖端面的中心朝向所述风机的方向延伸形成坡面，且该坡面的边沿延伸至所述风道的入口处;

还包括接线盒，所述接线盒固定在所述送风端盖的扩口段的外壁上，且所述接线盒底部具有与所述送风端盖连通的倾斜入风口，所述接线盒沿转子轴向的两侧壁上具有通风口；

所述送风端盖的底部还具有内送风网和外送风网，所述内送风网与风机扇叶的内侧相对应，形成内环风，所述外送风网与风机扇叶的外侧相对应，形成外环风；

所述送风端盖内部还具有 导风板，所述导风板可转动地设置在送风端盖的内侧壁上，且位置与外环风相对应，所述导风板的一端朝向所述入风口倾斜，另一端朝向外环风吹来的方向朝内收缩，而且在朝向外环风一侧的内部还具有挡条，在所述挡 条与导风板之间设置弹簧，以实现风速减小时所述导风板的复位。

2.根据权利要求1所述的具有一级能效的电机壳体结构，其特征在于，所述前端盖、机壳和后端盖构成用于固定转子和定子的壳体，所述壳体包括横截面呈圆形的内壁和横截面呈矩形的外壁，所述风道设置在所述内壁和外壁之间，且所述风道在内壁圆周方向均布有多个，两相邻风道之间具有连接所述内壁和外壁的加强筋。

3.根据权利要求2所述的具有一级能效的电机壳体结构，其特征在于，所述内壁和/或外壁上沿风道方向均布有凹槽。

4.根据权利要求1述的具有一级能效的电机壳体结构，其特征在于，所述坡面上设置有沿圆周方向均布的若干挡风条，其中两所述挡风条之间朝向至少一个风道的入口处。

5.根据权利要求1述的具有一级能效的电机壳体结构，其特征在于，所述入风口的一端朝向于所述楔形板宽度最大位置处设置，另一端朝向远离所述风机的所述通风口设置。

6.一种如权利要求1至5任一项所述的具有一级能效的电机壳体结构的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：

放置转子和定子于机壳内；

将前端盖的开口端与所述机壳的开口端连接，使得转子的输出端凸出于前端盖；

将后端盖的开口端与所述机壳的另一开口端连接，使得转子的另一端凸出于所述后端盖；

固定风机于送风端盖内；

将送风端盖的开口端与所述后端盖连接，使得凸出于后端盖的转子的端部伸入至所述送风端盖内并与风机相对设置。

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