CN202721558U - 一种用于实心转子永磁电机的散热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于实心转子永磁电机的散热系统，属于永磁电机技术领域。包括轴流风扇、离心风扇、风罩；所述轴流风扇、离心风扇分别安装在实心转子两端面外侧，并沿转子转轴方向进风方向一致，两者均以转子转轴为转动轴且与转子转轴轴向固定连接，所述轴流风扇位于风罩内，所述离心风扇位于风罩外侧且靠近风罩的位置，所述风罩位于沿转子转轴方向定子线圈的两侧一周且固定在永磁电动机的机座上。此散热系统噪声低、风量大、效率高，能够增加各气隙间的空气流量及快速流动的气流有效带走热量，改善了通风、散热的效果。

Description

一种用于实心转子永磁电机的散热系统

技术领域

本实用新型属于永磁电机技术领域，涉及一种散热系统，尤其是用于实心转子永磁电机的散热系统。

背景技术

此系统用在实心转子永磁电动机中，主要解决电动机的温升高问题。电动机中的各种损耗都要转变成热量，而永磁电动机温升高，磁性会降低，使用寿命减少。目前实心转子电动机中通风效果差，不合理的通风结构，不但没有降低温升，还使得电动机效率偏低，使用寿命减短。因此为实心转子永磁电动机尤其大功率电动机温升问题而提出此冷却系统。

实用新型内容

本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，为了解决实心转子永磁大功率电动机通风差、温升高的问题，提出一种针对实心转子永磁电动机冷却的系统。

本发明系统是通过下述技术方案实现的：

一种用于实心转子永磁电机的散热系统，包括轴流风扇、离心风扇、风罩；

所述轴流风扇、离心风扇分别安装在实心转子两端面外侧，并沿转子转轴方向进风方向一致，两者均以转子转轴为转动轴且与转子转轴轴向固定连接，所述轴流风扇位于风罩内，所述离心风扇位于风罩外侧且靠近风罩的位置，所述风罩位于沿转子转轴方向定子线圈的两侧一周且固定在永磁电动机的机座上。

所述离心风扇，包括固定在一起的风扇主体和风扇支架，风扇支架与转子转轴固定连接；所述风扇主体包括内风扇板、外风扇板；以及放射形地均匀固定在内风扇板、外风扇板之间的多个风叶；所述离心风扇的外风扇板的外圆直径M为机座内腔尺寸的80～85％，外风扇板的内圆直径m与实心转子外圆直径相等；所述离心风扇的内风扇板的外圆直径M’比外风扇板外圆直径M小20～25mm，内风扇板的内圆直径m’与实心转子外圆直径相等；风扇支架的外圆直径A超过实心转子外圆直径25～30mm；并且，所述风叶的数量是[π(M+m)/(M-m)]-2四舍五入取整后的结果。

作为优选，所述离心风扇的外风扇板厚5mm～6mm；内风扇板厚8mm～10mm；风叶厚4～6mm，宽90～100mm。

所述离心风扇还包括多个平衡块，风扇支架开有以转子转轴为中心的环形槽，所述环形槽的开口小于槽的底端，所述多个平衡块嵌在槽内，所述平衡块具有与环形槽相配合的形状。

所述轴流风扇，包括固定在电机转轴上且位于实心转子端面外侧的风扇毂；多个均匀固定在风扇毂外圆柱面上且彼此具有固定间隔的风扇叶；所述每个风扇叶的内弧所在平面与风扇毂端面成35°～45°角度，每片风扇叶具有10°的掠角，且掠角方向一致，安装到位后的每个风扇叶最大外径D等于实心转子外圆的外径，风扇叶外圆弧半径R等于风扇毂外圆直径d；所述轴流风扇的风扇叶数量是[π(D+d)/(D-d)]-2四舍五入后的结果。

所述轴流风扇还包括多个平衡块，风扇毂的外端面开有以转子转轴为中心的环形槽，所述环形槽的开口小于槽的底端，所述多个平衡块嵌在槽内，所述平衡块具有与环形槽相配合的形状。

安装到位后，沿转子转轴径向方向，轴流风扇的每个风扇叶最大外径处到风扇毂外圆柱面的距离H为风扇叶最大外径D的20％～23％。

所述轴流风扇的风扇毂沿着转子转轴方向的宽度C为50mm～60mm。

所述轴流风扇、离心风扇的平衡块通过螺钉固定在各自所嵌的环形槽内，再通过点焊固定。

所述轴流风扇、离心风扇分别通过键与转子转轴连接，并通过挡圈进行轴向固定。

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果在于：此散热系统运转起来噪声低、风量大、效率高，能够增加各气隙间的空气流量及快速流动的气流有效带走了热量，改善了通风、散热的效果。

附图说明

图1为本实用新型所述散热系统结构图；

图2为轴流风扇结构图；

图3为图2所示轴流风扇结构的A向视图；

图4为图2所示轴流风扇结构的B-B剖视图；

图5为轴流风扇平衡块侧视图；

图6为图5所示平衡块的右视图；

图7为所述轴流风扇安装在实心转子永磁电动机中的位置关系；

图8为离心风扇结构图；

图9为本实用新型所述散热系统工作示意图。

其中，1-轴流风扇进风方向，2-轴向出风方向，3-垂轴线的对角线出风方向，4-转轴旋转方向，5-机座，6-定子铁芯，7-定子线圈，8-风罩，9-实心转子，10-轴流风扇，11-转轴，12-连接键，13-风扇毂端面，14-风扇毂外圆柱面，15-风扇叶，16-风扇毂，17-螺钉，18-平衡块，19-焊缝，20-键槽，21-放置平衡块的环形槽，22-风扇叶内圆弧，23-风扇叶外圆弧，24-挡圈，25-轴承，26-挡环I，27-组合轴承，28-挡环II，29-离心风扇，30-外风扇板，31-内风扇板，32-离心风扇平衡块，33-风扇支架，34-风叶，35-螺栓，36-垫圈，37-焊缝，38-进风导向斜面，39-百叶窗，40-进风口，41-出风口，42-离心风扇出风方向。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本实用新型加以详细说明，同时也叙述了本实用新型技术方案解决的技术问题及有益效果，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。

如附图1和9所示的实施例，本散热系统主要包括轴流风扇和离心风扇、风罩。本实施例中轴流风扇采用混流轴流风扇。离心风扇，用于排风；混流轴流风扇，用于进风。

连接关系为：混流轴流风扇10、离心风扇29分别装在实心转子9两端面两侧，分别由键与转子转轴11连接、且分别利用挡圈24和挡环26轴向固定，使得两风扇可同转轴一起旋转且沿转子转轴方向进风方向一致。如转轴转向改变，则混流轴流风扇和离心风扇位置相互交换；各风扇方向反装。转轴两端分别有轴承架位。

所述的轴流风扇包括：

(1)风扇叶15，用于传导风；

(2)风扇毂16，用于承装各零件，将风扇叶安装在实心转子的转轴上；

(3)平衡块18，用于转子静、动平衡时调整；数量根据平衡情况而定；

(4)螺钉17，用于将平衡块18固定在风扇毂16上。

如附图2和3所示实施例，每个风扇叶内弧(焊缝19)与风扇毂端面成35°～45°角度均匀焊接在风扇毂外圆柱面14上(如风扇旋转方向改变，则风扇叶内弧与风扇毂端面的焊接方向对称改变)。安装到位后的风扇最大外径D等同实心转子外圆的外径，见附图4。所述轴流风扇位于风罩8内，所述风罩8位于定子线圈7外侧一周且固定在永磁电动机的机座5上。

风扇叶的数量是[π(D+d)/(D-d)]-2四舍五入取整的结果，其中D为风扇叶最大外径，d为风扇毂外圆直径；安装到位后每个风扇叶最大外径处到风扇毂外圆柱面的距离H为风扇外径的20％～23％之间；风扇叶外圆弧23的半径R等于风扇毂外圆直径d；内圆弧22的半径r根据与风扇毂外圆柱面基本吻合而定；风扇叶厚度b＝3mm～4mm；每片风扇叶具有10°的掠角，使外圆弧成波浪形。掠角向前还是向后根据旋转方向定。详见图2中“A向旋转”视图即附图3。如进风方向改变，则掠的角度方向也改变。上述组成部件间的连接关系为如图4所示。

风扇毂16沿转子转轴11方向的宽度C为50mm～60mm；作为优选，风扇毂的内孔表面有键槽20，内孔尺寸公差为H7，与其配合的轴的公差为n6；放平衡块的环形槽位置由风扇毂外圆尺寸决定，在不影响安装平衡块的情况下尽量靠近风扇毂外圆柱面；环形槽结构详见图2。

平衡块详见图2和4，平衡块18嵌在环形槽内，并通过螺钉17或点焊固定，平衡块具有与环形槽21相配合的形状，以防止从环形槽21内甩出，取下螺钉时平衡块可在环形槽内移动。作为优选，如图5和6，带有斜面的平衡块18用螺钉17固定在风扇毂端面13上同样有内斜面的环形槽21内，做完平衡后点焊牢。此结构可节省平衡所需时间。

轴流风扇的具体工作过程如下，见图7所示，把风扇毂通过键固定在转子的转轴上，当转轴带动风扇毂一起旋转时，风扇叶外侧的空气顺着流线型的风扇叶之间向前导入。由于风扇叶与风扇毂端面成35°～45°(角度值由转子9、定子直径而定。直径大，角度则大，反之)，使得空气沿轴向2和垂轴线的对角线3方向同时进入转子9与定子气隙、定子表面与机座壁之间(图7中箭头所示)。由空气从转子和定子表面带出的热量经径向增压(另设机构)后沿圆周甩出，排出电机机座窗外，起到了散热的目的。

离心风扇组成：见图8；

其中，(1)外风扇板30和内风扇板31，用于固定风叶34；

(2)离心风扇平衡块32，用于转子静、动平衡时调整。数量根据平衡情况而定；

(3)风扇支架33，用于承装各零件。固定安装在转子转轴11上；

(4)风叶34，用于扰动腔内空气、传导风；

(5)螺栓35和垫圈36，用于连接风扇支架和风扇板。

连接关系为：将多个风叶34放射形地均匀焊接在内、外风扇板之间，形成风扇主体；用螺栓35、垫圈36将风扇主体与风扇支架33连接成一体；作为优选，带有斜面的平衡块32用螺钉固定在风扇支架同样有斜面的环形槽内，做完平衡后点焊牢。此结构可节省平衡所需时间。

1.外风扇板30：厚5mm～6mm，外圆直径M为机座内腔尺寸的80～85％，内圆直径m与实心转子外圆直径相等；

2.内风扇板31：厚8mm～10mm，外圆直径M’比外风扇板外圆直径M小20～25mm，内圆直径m’与实心转子外圆直径相等；

3.平衡块32：与混流轴流风扇的平衡块相同；

4.风扇支架33：为铸件或焊接件，有进风导向斜面，内孔有键槽，与轴接触宽度为50～60mm、内孔公差为H7，与轴配合公差为n6，外圆直径A超过实心转子外圆直径25～30mm，放平衡块的环形槽位置由外圆尺寸A决定，在不影响安装平衡块的情况下尽量向外移；环形槽形状尺寸同混流轴流风扇。

5.风叶的数量是[π(M+m)/(M-m)]-2四舍五入取整后的结果，M为外风扇板外圆尺寸，m为外风扇板内圆尺寸，风叶厚4～6mm，宽90～100mm，下边靠近风扇支架成45°，然后顺势圆弧过渡。详见图4。

本系统的具体工作过程如下，见图9：

两个风扇与实心转子的转轴一起旋转时，混流轴流风扇叶10后面的空气顺着流线型的风扇叶之间向前导入，即附图9中的轴流风扇进风方向1。由于风扇叶与风扇毂端面成35°～45°(角度值由实心转子、定子直径而定。直径大，角度则大，反之)，使得空气沿轴向2和垂轴线的对角线3方向同时进入实心转子与定子气隙、定子表面与机座壁之间(图中箭头所示)。另一端离心风扇29风压高，将混流轴流风扇排出的冷风经过多种通道带出的热量吸进，沿径向增压后圆周方向即离心风扇出风方向42甩出，排出了热量，起到了冷却目的。为使吸过来的热风基本都进入离心风扇，所以安装离心风扇29时与风罩8不干涉即可。

一般轴流风扇进风沿轴线方向，出风也沿轴线方向，中等风压，有较高风量；离心风扇进风是沿轴线方向，出风是垂直轴线方向，再由壳体内壁反射到方向3，风压高，但风量有限。而此系统进风端为混流轴流风扇。其风扇叶形状设计为波浪流线型(见图2)，按一定的角度焊接而成，使2、3方向均有较大风量。出风端为离心风扇，轴向进风，径向出风。高风压还使方向3的部分风量回到方向2的通道，保证冷空气经过的途中与发热体有足够的接触面积，在空气流动过程中将电动机损耗转化的热量有效的传递出去，使电动机的温升有所降低。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可理解想到的变换和替换，都应涵盖在本实用新型的包含范围之内，因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于实心转子永磁电机的散热系统，其特征在于，包括轴流风扇、离心风扇、风罩；

所述轴流风扇、离心风扇分别安装在实心转子两端面外侧，并沿转子转轴方向进风方向一致，两者均以转子转轴为转动轴且与转子转轴轴向固定连接，所述轴流风扇位于风罩内，所述离心风扇位于风罩外侧且靠近风罩的位置，所述风罩位于沿转子转轴方向定子线圈的两侧一周且固定在永磁电动机的机座上。

2.根据权利要求1所述一种用于实心转子永磁电机的散热系统，其特征在于，所述离心风扇，包括固定在一起的风扇主体和风扇支架，风扇支架与转子转轴固定连接；所述风扇主体包括内风扇板、外风扇板；以及放射形地均匀固定在内风扇板、外风扇板之间的多个风叶；所述离心风扇的外风扇板的外圆直径M为机座内腔尺寸的80～85％，外风扇板的内圆直径m与实心转子外圆直径相等；所述离心风扇的内风扇板的外圆直径M’比外风扇板外圆直径M小20～25mm，内风扇板的内圆直径m’与实心转子外圆直径相等；风扇支架的外圆直径A超过实心转子外圆直径25～30mm；并且，所述风叶的数量是[π(M+m)/(M-m)]-2四舍五入取整后的结果。

3.根据权利要求2所述一种用于实心转子永磁电机的散热系统，其特征在于，所述离心风扇的外风扇板厚5mm～6mm；内风扇板厚8mm～10mm；风叶厚4～6mm，宽90～100mm。

4.根据权利要求2所述一种用于实心转子永磁电机的散热系统，其特征在于，所述离心风扇还包括多个平衡块，风扇支架开有以转子转轴为中心的环形槽，所述环形槽的开口小于槽的底端，所述多个平衡块嵌在槽内，所述平衡块具有与环形槽相配合的形状。

5.根据权利要求1所述一种用于实心转子永磁电机的散热系统，其特征在于，所述轴流风扇，包括固定在电机转轴上且位于实心转子端面外侧的风扇毂；多个均匀固定在风扇毂外圆柱面上且彼此具有固定间隔的风扇叶；所述每个风扇叶的内弧所在平面与风扇毂端面成35°～45°角度，每片风扇叶具有10°的掠角，且掠角方向一致，安装到位后的每个风扇叶最大外径D等于实心转子外圆的外径，风扇叶外圆弧半径R等于风扇毂外圆直径d；所述轴流风扇的风扇叶数量是[π(D+d)/(D-d)]-2四舍五入后的结果。

6.根据权利要求5所述一种用于实心转子永磁电机的散热系统，其特征在于，所述轴流风扇还包括多个平衡块，风扇毂的外端面开有以转子转轴为中心的环形槽，所述环形槽的开口小于槽的底端，所述多个平衡块嵌在槽内，所述平衡块具有与环形槽相配合的形状。

7.根据权利要求5所述任一种用于实心转子永磁电机的散热系统，其特征在于，安装到位后，沿转子转轴径向方向，轴流风扇的每个风扇叶最大外径处到风扇毂外圆柱面的距离H为风扇叶最大外径D的20％～23％。

8.根据权利要求5所述任一种用于实心转子永磁电机的散热系统，其特征在于，所述轴流风扇的风扇毂沿着转子转轴方向的宽度C为50mm～60mm。

9.根据权利要求4或6所述一种用于实心转子永磁电机的散热系统，其特征在于，所述轴流风扇、离心风扇的平衡块通过螺钉固定在各自所嵌的环形槽内，再通过点焊固定。

10.根据权利要求1所述一种用于实心转子永磁电机的散热系统，其特征在于，所述轴流风扇、离心风扇分别通过键与转子转轴连接，并通过挡圈进行轴向固定。

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