CN117154996B - 一种防爆型自除尘式半直驱永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机技术领域，具体为一种防爆型自除尘式半直驱永磁电机，包括电机外壳和减速仓，所述电机外壳和减速仓同轴对应设置，所述电机外壳和减速仓之间设置有仓室分隔盘，所述仓室分隔盘的表面贯穿开设有返流气槽，所述电机外壳的内部设置有电机主轴，所述电机主轴的一端穿插经过仓室分隔盘伸入到减速仓的内部，所述减速仓的内部设置有太阳齿轮；本发明防爆型自除尘式半直驱永磁电机，通过设置的主轴气流腔、冷却喷气道和返流气槽等结构，能够实现电机内部的循环风冷，高效的对行星齿轮以及定子绕组等结构进行散热，同时使得电机内部正压，能够有效避免灰尘和易燃易爆气体从机壳缝隙侵入电机内部，具有良好的防爆效果。

Description

一种防爆型自除尘式半直驱永磁电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体为一种防爆型自除尘式半直驱永磁电机。

背景技术

半直驱永磁电机的定子由铁芯和线圈组成，转子由永磁体和支撑件组成，这种结构比传统的电机更加简单、紧凑，减少了零件数量和维修成本，利用永磁体产生的磁场，通过定子上的线圈产生旋转磁场，从而使转子旋转，由于转子采用永磁体结构，因此旋转速度与定子上的磁场变化频率相同；且半直驱永磁电机相较于直驱永磁电机，通过齿轮组与负载传动连接，具有更大的驱动载荷；现有技术中的半直驱永磁电机，应用在搅拌机等高扬尘环境中或易燃易爆气体环境中时，由于电机尾部具有散热气窗，防爆、防尘能力差，在高扬尘环境中寿命较短；而完全密封的电机散热能力不足，在长时间重载运行时，容易过热损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防爆型自除尘式半直驱永磁电机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种防爆型自除尘式半直驱永磁电机，包括电机外壳和减速仓，所述电机外壳和减速仓同轴对应设置，所述电机外壳和减速仓之间设置有仓室分隔盘，所述仓室分隔盘的表面贯穿开设有返流气槽，所述电机外壳的内部设置有电机主轴，所述电机主轴的一端穿插经过仓室分隔盘伸入到减速仓的内部，所述减速仓的内部设置有太阳齿轮，所述太阳齿轮与所述电机主轴的端部固定安装，所述电机主轴的内部开设有主轴气流腔，所述太阳齿轮的内部开设有冷却喷气道，所述冷却喷气道以太阳齿轮的轴线为旋转轴呈圆周阵列式均匀分布，所述冷却喷气道的一端向外开口，另一端与主轴气流腔连通，所述电机外壳侧壁内部开设有除尘排气槽，所述除尘排气槽的一端与电机外壳的内腔连通，所述除尘排气槽的另一端与电机外壳散热翅片之间的间隙平行连通。

所述电机外壳的内部设置有自动供气结构，所述自动供气结构具有流量控制功能和连通切换功能。

所述自动供气结构包括二级盘腔、环形隔套、束流气槽和电磁控制气阀，所述二级盘腔与所述电机外壳的内壁表面固定安装，所述二级盘腔的内部固定设置有环形隔套，所述环形隔套的表面贯穿开设有束流气槽，所述束流气槽呈圆周阵列式均匀分布，所述电磁控制气阀固定设置在电机外壳的内壁表面位置。

所述电机外壳的外表面固定设置有输入气嘴，所述输入气嘴与所述电磁控制气阀连通，所述电磁控制气阀的表面连通设置有直通管和连接管道，所述直通管和连接管道位于电机外壳的内部，所述连接管道的另一端与二级盘腔固定连通。

所述二级盘腔的内侧固定设置有密封内檐，所述密封内檐的内侧嵌设安装有橡胶封环，所述二级盘腔通过橡胶封环与电机主轴的外表面旋转气封接触，所述电机主轴的表面开设有主轴气槽，所述束流气槽通过主轴气槽与主轴气流腔连通。

所述环形隔套的内侧设置有动态封堵环，所述动态封堵环的外侧表面与环形隔套的内壁表面滑动气封接触，所述动态封堵环通过轴向移动，能够改变对束流气槽的封堵开度，所述二级盘腔面向减速仓的一侧表面固定设置有分体驱动腔，所述分体驱动腔的内部气密设置有环形活塞，所述环形活塞的表面固定设置有连动轴，所述连动轴气密穿插经过二级盘腔与动态封堵环固定安装。

所述分体驱动腔的外表面靠近二级盘腔所在位置开设有均衡气孔，所述电机外壳的内壁表面固定设置有变压气环，所述变压气环与分体驱动腔之间连通设置有气压连通管。

所述太阳齿轮的内部开设有单向阻流腔，所述冷却喷气道与所述单向阻流腔同轴对应，所述单向阻流腔的内部设置有封堵球，所述单向阻流腔的内部上表面开设有定位槽，所述定位槽内设置有压持弹簧，所述压持弹簧的下端压设在封堵球的上方。

所述减速仓的内壁表面固定设置有内齿轨道圈，所述内齿轨道圈的内侧啮合设置有行星齿轮，所述行星齿轮与所述太阳齿轮相互啮合，所述行星齿轮的内部插设有行星轴，所述行星齿轮能够以行星轴为中心转动，所述行星轴的端部固定设置有行星架，所述行星架的一侧固定设置有驱动输出轴，所述驱动输出轴与所述电机主轴同轴对应，所述驱动输出轴的另一端伸出到减速仓的外部。

所述电机主轴的外部固定套设有永磁转子，所述电机外壳的内壁表面设置有定子绕组，所述定子绕组与所述永磁转子的位置相互对应，所述变压气环与所述定子绕组导热接触。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明防爆型自除尘式半直驱永磁电机，通过设置的主轴气流腔、冷却喷气道和返流气槽等结构，能够实现电机内部的循环风冷，高效的对行星齿轮以及定子绕组等结构进行散热，同时使得电机内部正压，能够有效避免灰尘和易燃易爆气体从机壳缝隙侵入电机内部，具有良好的防爆效果；散热气体通过除尘排气槽喷出，作用在电机外壳散热翅片之间的间隙中，使得电机在高扬尘环境下工作时，可以大幅减少灰尘在电机外壳表面的附着，同时加强电机外壳的散热能力。

本发明自动供气结构具有流量控制功能和连通切换功能，能够在电机启动的初期，切换到直通管直接排气，从而减少气流经过主轴气流腔等结构受到的束流效果，使得大流量气体直接通过除尘排气槽吹出，配合除尘排气槽的结构，在电机启动的初期，对电机外壳翅片之间的间隙进行主动式除尘清理，加强电机后续工作时的散热效果；并在后续工作过程中，通过变压气环感知定子绕组的工作温度，并驱动动态封堵环控制经过束流气槽的气流流量，使得在电机低温时，起到省流效果；在电机高温时，自动加强散热。

附图说明

图1为本发明整体结构的示意图。

图2为本发明整体结构的另一角度示意图。

图3为图2中A区域放大示意图。

图4为本发明电机外壳的剖开示意图。

图5为本发明电机外壳的剖开主视图。

图6为本发明中间位置的立体半剖示意图。

图7为图6中B区域放大示意图。

图8为图6中C区域放大示意图。

图9为本发明中间位置的立体半剖主视图。

图10为本发明中间位置的立体半剖另一角度示意图。

图中：1、电机外壳；2、减速仓；3、仓室分隔盘；4、返流气槽；5、电机主轴；6、太阳齿轮；7、主轴气流腔；8、冷却喷气道；9、除尘排气槽；101、二级盘腔；102、环形隔套；103、束流气槽；104、电磁控制气阀；105、输入气嘴；106、直通管；107、连接管道；108、密封内檐；109、橡胶封环；110、主轴气槽；111、动态封堵环；112、分体驱动腔；113、环形活塞；114、连动轴；115、均衡气孔；116、变压气环；117、气压连通管；801、单向阻流腔；802、封堵球；803、定位槽；804、压持弹簧；201、内齿轨道圈；202、行星齿轮；203、行星轴；204、行星架；205、驱动输出轴；501、永磁转子；502、定子绕组。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图10，本发明提供一种技术方案：一种防爆型自除尘式半直驱永磁电机，包括电机外壳1和减速仓2，电机外壳1和减速仓2同轴对应设置，电机外壳1和减速仓2之间设置有仓室分隔盘3，仓室分隔盘3的表面贯穿开设有返流气槽4，电机外壳1的内部设置有电机主轴5，电机主轴5的一端穿插经过仓室分隔盘3伸入到减速仓2的内部，减速仓2的内部设置有太阳齿轮6，太阳齿轮6与电机主轴5的端部固定安装，电机主轴5的内部开设有主轴气流腔7，太阳齿轮6的内部开设有冷却喷气道8，冷却喷气道8以太阳齿轮6的轴线为旋转轴呈圆周阵列式均匀分布，冷却喷气道8的一端向外开口，另一端与主轴气流腔7连通，电机外壳1侧壁内部开设有除尘排气槽9，除尘排气槽9的一端与电机外壳1的内腔连通，除尘排气槽9的另一端与电机外壳1散热翅片之间的间隙平行连通。

电机外壳1的内部设置有自动供气结构，自动供气结构具有流量控制功能和连通切换功能，自动供气结构包括二级盘腔101、环形隔套102、束流气槽103和电磁控制气阀104，二级盘腔101与电机外壳1的内壁表面固定安装，二级盘腔101的内部固定设置有环形隔套102，环形隔套102的表面贯穿开设有束流气槽103，束流气槽103呈圆周阵列式均匀分布，电磁控制气阀104固定设置在电机外壳1的内壁表面位置。

电机外壳1的外表面固定设置有输入气嘴105，输入气嘴105与电磁控制气阀104连通，电磁控制气阀104的表面连通设置有直通管106和连接管道107，直通管106和连接管道107位于电机外壳1的内部，连接管道107的另一端与二级盘腔101固定连通，电磁控制气阀104采用现有技术中的换向电磁阀，一路进气，两路出气能够相互切换。

二级盘腔101的内侧固定设置有密封内檐108，密封内檐108的内侧嵌设安装有橡胶封环109，二级盘腔101通过橡胶封环109与电机主轴5的外表面旋转气封接触，电机主轴5的表面开设有主轴气槽110，束流气槽103通过主轴气槽110与主轴气流腔7连通。

环形隔套102的内侧设置有动态封堵环111，动态封堵环111的外侧表面与环形隔套102的内壁表面滑动气封接触，动态封堵环111通过轴向移动，能够改变对束流气槽103的封堵开度，二级盘腔101面向减速仓2的一侧表面固定设置有分体驱动腔112，分体驱动腔112的内部气密设置有环形活塞113，环形活塞113的表面固定设置有连动轴114，连动轴114气密穿插经过二级盘腔101与动态封堵环111固定安装，分体驱动腔112的外表面靠近二级盘腔101所在位置开设有均衡气孔115，均衡气孔115起到均衡气压的作用，能够避免在环形活塞113轴向移动过程中，环形活塞113另一侧的气压影响环形活塞113移动，电机外壳1的内壁表面固定设置有变压气环116，变压气环116呈圆环状，内部为空腔结构，变压气环116与分体驱动腔112之间连通设置有气压连通管117，气压连通管117采用刚性管道。

太阳齿轮6的内部开设有单向阻流腔801，冷却喷气道8与单向阻流腔801同轴对应，单向阻流腔801的内部设置有封堵球802，单向阻流腔801的内部上表面开设有定位槽803，定位槽803内设置有压持弹簧804，压持弹簧804的下端压设在封堵球802的上方，通过封堵球802和压持弹簧804等结构配合，使得冷却喷气道8具有单向通过功能，气体在喷出时不受影响，当气体停止喷出时，避免太阳齿轮6表面的润滑油脂进入主轴气流腔7中。

减速仓2的内壁表面固定设置有内齿轨道圈201，内齿轨道圈201的内侧啮合设置有行星齿轮202，行星齿轮202与太阳齿轮6相互啮合，行星齿轮202的内部插设有行星轴203，行星齿轮202能够以行星轴203为中心转动，行星轴203的端部固定设置有行星架204，行星架204的一侧固定设置有驱动输出轴205，驱动输出轴205与电机主轴5同轴对应，驱动输出轴205的另一端伸出到减速仓2的外部。

电机主轴5的外部固定套设有永磁转子501，电机外壳1的内壁表面设置有定子绕组502，定子绕组502与永磁转子501的位置相互对应，变压气环116与定子绕组502导热接触。

本发明在使用时，通过气管将输入气嘴105与外界纯净的压缩气源连通，在电机启动时，首先通过电磁控制气阀104控制输入气嘴105与直通管106连通，压缩气流直接通过直通管106喷出，然后从除尘排气槽9喷出到外界，对电机外壳1的散热翅片进行吹气除尘，减少电机停机状态下覆盖的灰尘。

维持一段时间后，电磁控制气阀104控制切换，使得输入气嘴105与连接管道107连通，直通管106封闭，压缩气体进入二级盘腔101中，通过束流气槽103和主轴气槽110进入主轴气流腔7中，然后将封堵球802顶开，从冷却喷气道8中喷出，配合太阳齿轮6的旋转运动，能够充分对行星齿轮202和内齿轨道圈201等结构进行散热，气体再次经过返流气槽4返回到电机外壳1的内腔，对定子绕组502进行散热，最后通过除尘排气槽9喷出到外界，从而能够在电机工作中，同时对电机的内外部进行散热，使得灰尘难以沾附向电机外壳1的表面，同时使得电机外壳1内部正压，避免易燃易爆气体侵入。

在电机处于低温状态时，定子绕组502发热量低，此时动态封堵环111将束流气槽103封堵较多，使得气流流经束流气槽103时，被大幅束流，使得电机在低温状态时，减少对压缩气流的损耗；当电机长时间运行，定子绕组502发热时，变压气环116受热，内部气体膨胀，膨胀气体通过气压连通管117输送到分体驱动腔112中，推动环形活塞113轴向移动，通过连动轴114的连接，推动动态封堵环111轴向移动，从而使得束流气槽103的封堵减少，增加通过束流气槽103的气体流量，自动增强散热；当定子绕组502降温后变压气环116中气体收缩，反向吸引环形活塞113复位移动。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种防爆型自除尘式半直驱永磁电机，包括电机外壳（1）和减速仓（2），所述电机外壳（1）和减速仓（2）同轴对应设置，其特征在于：所述电机外壳（1）和减速仓（2）之间设置有仓室分隔盘（3），所述仓室分隔盘（3）的表面贯穿开设有返流气槽（4），所述电机外壳（1）的内部设置有电机主轴（5），所述电机主轴（5）的一端穿插经过仓室分隔盘（3）伸入到减速仓（2）的内部，所述减速仓（2）的内部设置有太阳齿轮（6），所述太阳齿轮（6）与所述电机主轴（5）的端部固定安装，所述电机主轴（5）的内部开设有主轴气流腔（7），所述太阳齿轮（6）的内部开设有冷却喷气道（8），所述冷却喷气道（8）以太阳齿轮（6）的轴线为旋转轴呈圆周阵列式均匀分布，所述冷却喷气道（8）的一端向外开口，另一端与主轴气流腔（7）连通，所述电机外壳（1）侧壁内部开设有除尘排气槽（9），所述除尘排气槽（9）的一端与电机外壳（1）的内腔连通，所述除尘排气槽（9）的另一端与电机外壳（1）散热翅片之间的间隙平行连通，所述电机外壳（1）的内部设置有自动供气结构，所述自动供气结构具有流量控制功能和连通切换功能，所述自动供气结构包括二级盘腔（101）、环形隔套（102）、束流气槽（103）和电磁控制气阀（104），所述二级盘腔（101）与所述电机外壳（1）的内壁表面固定安装，所述二级盘腔（101）的内部固定设置有环形隔套（102），所述环形隔套（102）的表面贯穿开设有束流气槽（103），所述束流气槽（103）呈圆周阵列式均匀分布，所述电磁控制气阀（104）固定设置在电机外壳（1）的内壁表面位置，所述电机外壳（1）的外表面固定设置有输入气嘴（105），所述输入气嘴（105）与所述电磁控制气阀（104）连通，所述电磁控制气阀（104）的表面连通设置有直通管（106）和连接管道（107），所述直通管（106）和连接管道（107）位于电机外壳（1）的内部，所述连接管道（107）的另一端与二级盘腔（101）固定连通，所述二级盘腔（101）的内侧固定设置有密封内檐（108），所述密封内檐（108）的内侧嵌设安装有橡胶封环（109），所述二级盘腔（101）通过橡胶封环（109）与电机主轴（5）的外表面旋转气封接触，所述电机主轴（5）的表面开设有主轴气槽（110），所述束流气槽（103）通过主轴气槽（110）与主轴气流腔（7）连通，所述环形隔套（102）的内侧设置有动态封堵环（111），所述动态封堵环（111）的外侧表面与环形隔套（102）的内壁表面滑动气封接触，所述动态封堵环（111）通过轴向移动，能够改变对束流气槽（103）的封堵开度，所述二级盘腔（101）面向减速仓（2）的一侧表面固定设置有分体驱动腔（112），所述分体驱动腔（112）的内部气密设置有环形活塞（113），所述环形活塞（113）的表面固定设置有连动轴（114），所述连动轴（114）气密穿插经过二级盘腔（101）与动态封堵环（111）固定安装，所述分体驱动腔（112）的外表面靠近二级盘腔（101）所在位置开设有均衡气孔（115），所述电机外壳（1）的内壁表面固定设置有变压气环（116），所述变压气环（116）与分体驱动腔（112）之间连通设置有气压连通管（117），所述电机外壳（1）的内壁表面设置有定子绕组（502），冷却喷气道（8）中喷出的气体，经过返流气槽（4）返回到电机外壳（1）的内腔，对定子绕组（502）进行散热，最后通过除尘排气槽（9）喷出到外界。

2.根据权利要求1所述的一种防爆型自除尘式半直驱永磁电机，其特征在于：所述太阳齿轮（6）的内部开设有单向阻流腔（801），所述冷却喷气道（8）与所述单向阻流腔（801）同轴对应，所述单向阻流腔（801）的内部设置有封堵球（802），所述单向阻流腔（801）的内部上表面开设有定位槽（803），所述定位槽（803）内设置有压持弹簧（804），所述压持弹簧（804）的下端压设在封堵球（802）的上方。

3.根据权利要求1所述的一种防爆型自除尘式半直驱永磁电机，其特征在于：所述减速仓（2）的内壁表面固定设置有内齿轨道圈（201），所述内齿轨道圈（201）的内侧啮合设置有行星齿轮（202），所述行星齿轮（202）与所述太阳齿轮（6）相互啮合，所述行星齿轮（202）的内部插设有行星轴（203），所述行星齿轮（202）能够以行星轴（203）为中心转动，所述行星轴（203）的端部固定设置有行星架（204），所述行星架（204）的一侧固定设置有驱动输出轴（205），所述驱动输出轴（205）与所述电机主轴（5）同轴对应，所述驱动输出轴（205）的另一端伸出到减速仓（2）的外部。

4.根据权利要求1所述的一种防爆型自除尘式半直驱永磁电机，其特征在于：所述电机主轴（5）的外部固定套设有永磁转子（501），所述定子绕组（502）与所述永磁转子（501）的位置相互对应，所述变压气环（116）与所述定子绕组（502）导热接触。