CN203416085U - 无散热风扇电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无散热风扇电机，所述电机包括转子、定子、电机轴以及电机壳体，电机轴经由轴承安装在电机壳体中，其特征在于，在所述电机壳体上安装有冷却风道，所述冷却风道设置有朝向电机的需要散热的部位的出气口。

Description

无散热风扇电机

技术领域

本实用新型大体上涉及无散热风扇电机、尤其机动车上使用的无风扇交流发电机。

背景技术

电机在现代机械中用作为动力或发电装置广泛使用。例如，以交流电机为例，由于其结构简单、造价相对低廉，通常在机动车中作为发电机使用，为电瓶充电。

电机、尤其交流电机通常包括转子、轴承、定子绕组以及容纳它们的壳体。在电机运转的过程中，由于定子绕组中的绕线电阻、轴承的高速运转通常会在壳体内产生大量热量。随着热量的不断积聚，整个交流电机将会过热，这将影响到绕组线圈本身的电磁转换效能或甚至有可能影响轴承的运转。为了尽量减少热量积聚，现有技术的电机通常在其电机轴的一端或两端设有散热风扇。例如，散热风扇与承载有转子的电机轴固定相连。散热风扇的叶片指向设置成在转子随着电机轴转动时，环境空气从外部被吸入到电机壳体内或者热空气从电机壳体内被向外排出。

尽管现有技术的这种散热风扇可以为电机带来降温，但是也导致了一系列的问题产生。首先，当电机轴（转子）高速运转时，风扇会造成很大的噪音。尤其当配备有这种散热风扇的交流电机装在机动车中时，噪音会给驾驶者或乘员造成很大的不舒适感。另外，为了散热，这种电机的两端通常是开放的，当空气从外部被吸入到电机壳体内时，有时候空气中的杂质也会被吸入到电机壳体内，有可能造成对转子的旋转产生负面影响。再者，现有技术的这种散热风扇是通过将外部空气吸入到电机壳体内来实现降温的，然而通常交流发电机安装在机动车的发动机舱内，当机动车运行后发动机舱的温度通常会很高，导致吸入发电机壳体内的空气温度也并不是很低，降低了冷却效果。最后，由于散热风扇与电机轴固定相连，所以当机动车的发动机带动电机轴发电时，散热风扇产生的阻力会导致附加的功率消耗，因而降低发电机的发电效率。

实用新型内容

针对以上问题，本实用新型提出了一种新颖的无散热风扇电机、尤其机动车用无风扇交流发电机。该电机不采用传统技术的散热风扇，同时在进行冷却时噪音较低，能够以相对低的空气温度对电机进行冷却，与现有技术相比降低了散热风扇所消耗的功率。

根据本实用新型，提出了一种无散热风扇电机，所述电机包括转子、定子、电机轴以及电机壳体，电机轴经由轴承安装在电机壳体中，其特征在于，在所述电机壳体上安装有冷却风道，所述冷却风道设置有朝向电机的需要散热的部位的出气口。由于未采用风扇，因而降低了电机运行时的噪音，同时消除了由于风扇旋转所导致的功率损耗。

优选地，所述电机壳体包括在其轴向两端承载轴承的轴承罩，所述冷却风道设置在所述轴承罩的朝向电机壳体内部的那侧上。

优选地，所述冷却风道包括中空通道以及进气口，所述中空通道通过所述进气口与气泵相连，所述出气口连通所述中空通道并且所述出气口朝向所述定子和/或所述转子。

可选地，所述电机是设有发动机的运载工具的发电机，所述电机轴与发动机的输出轴动力相连。

优选地，所述气泵包括在机动车的空调冷气出口处设置的吸气口，从而气泵可以吸入温度更低的空气对电机进行冷却，以此提高冷却的效果。

优选地，所述气泵包括在机动车的空气过滤器下游处设置的吸气口，从而气泵吸入的空气事先经过过滤，避免杂质吸入到电机内部中，影响电机正常运转。

优选地，所述轴承罩包括承载轴承的毂部，所述冷却风道包括在所述毂部上固定安装的安装部。例如，安装部以干涉配合的方式套设在所述毂部上。

优选地，所述冷却风道由塑料制成。

优选地，所述运载工具是机动车。

优选地，为了均匀散热，所述出气口为沿着所述中空的通道圆周开设的开口。

优选地，为了增大排气压力，所述出气口包括多个沿所述中空的通道圆周分布且彼此相互隔开的通孔。

优选地，所述出气口为沿着所述中空通道开设的连续延伸的开口或者离散分布的多个通孔。

优选地，所述中空通道绕轴承罩的毂部形成环形，所述出气口设置于所述中空通道的外周面。

优选地，所述气泵经由软管与所述冷却风道相连。

附图说明

从后述的详细说明并结合下面的附图将能更全面地理解本实用新型的前述及其它方面。在附图中：

图1A和1B分别示意性示出了根据现有技术的具有散热风扇的交流电机的局部立体图；

图2A和2B分别示意性示出了根据本实用新型的无风扇交流电机的局部立体图；

图3A和3B分别以从电机壳体内部向外观察的视角示意性示出了如图2A和2B所示的交流电机的轴承盖的立体图；并且

图4示意性示出了根据本实用新型的无风扇交流电机组装后的立体剖切放大图。

具体实施方式

在本申请的各附图中，结构相同或功能相似的特征由相同的附图标记表示。

以机动车用交流电机为例，图1A和1B分别示意性示出了根据现有技术的具有散热风扇的交流电机的局部立体图。该交流电机包括电机壳体1。在电机壳体内安装有（图1A和1B中不可见的）转子、定子绕组以及电机轴。电机壳体1还在其相应一端分别包括轴承罩2和3。轴承罩2和3用于固定承载电机轴的轴承。如图所示，与电机轴固定相连的散热风扇4和5分别位于轴承罩2和3内，用于将空气从电机轴的一端从外界吸入且从另一端向外界排出，以此对电机壳体内部进行冷却。为了实现通风，轴承罩2和3形成有开口，使得气流经由所述开口进入电机壳体内部或从电机壳体内部排出。

在图1A中，带轮6固定在电机轴的伸出一端上，用于经由皮带与机动车的发动机轴相连，从而在发动机运转时，经由皮带驱动带轮6以及发电机的电机轴旋转。以此，发电机的转子在电机壳体内绕着定子绕组旋转，产生电流。在带轮6被驱动旋转的同时，电机轴同时也带动散热风扇4和5旋转，从而如上所述对电机壳体内部进行冷却。

现有技术的这种带散热风扇的交流发电机不足之处在于，当交流发电机在带轮6的驱动下高速运转时，高速旋转的风扇叶片与空气摩擦会发出很大噪音。从机动车的消费者角度考虑，尽量减少来自发动机舱（在其中安装有发动机以及这种交流发电机等）的噪音，会导致更好的驾驶体验。因此，有必要进一步降低这种来自于交流发电机的噪音。另外，应当清楚机动车行驶时发动机舱内的温度是非常高的。这种安装在发动机舱内的交流发电机如果单纯地从发动机舱内取用冷却空气的话，势必造成吸入的冷却用空气温度并不很低，从而导致散热效率低下，更易造成发电机过热。而发电机过热很有可能会导致其它恶劣故障的发生，如轴承润滑失效或甚至定子绕组绕线绝缘层高温熔融等。再者，机动车在长期使用后发动机舱内通常会积聚很多尘土、污物，如果交流发电机为了散热直接取用发动机舱内空气的话，很有可能将尘土、污物等吸入到交流发电机内，造成故障。最后，风扇在高速旋转的过程中会产生阻力，影响交流发电机的转换效能。

为了解决上述问题，图2A和2B分别示出了根据本实用新型一个示意性实施例的无散热风扇交流发电机的两端局部立体图。根据本实用新型的交流发电机与现有技术的交流发电机的主要区别之处在于省略了如图1A和1B所示的散热风扇4和5。作为替代地，根据本实用新型的交流发电机设有冷却风道7和8。

具体地，如图2A和2B所示，交流电机包括电机壳体1。在电机壳体1内安装有（图中不可见的）转子、（如图4所示的）定子绕组以及（图中不可见的）电机轴。电机壳体1还在其相应一端分别包括轴承罩2和3。轴承罩2和3用于固定承载电机轴的轴承。例如，电机壳体1、尤其轴承罩2和3可以由铝制成。电机轴从轴承罩2伸出，从而带轮6固定在该电机轴的伸出的端部上。冷却风道7安装在轴承罩2中位于该轴承罩的朝向电机壳体内部的那一侧上。类似地，冷却风道8安装在轴承罩3中。

冷却风道7和8例如可以由塑料制成。具体地讲，在本发明的实施例中，冷却风道7包括大致圆形的中空通道7a、与所述中空通道7a同心地位于其内的安装部7b、多个在所述中空通道7a与安装部7b之间相连的连接肋条7c、以及与所述中空通道7a内部连通的进气口7d。类似地，冷却风道8也包括大致圆形的中空通道8a、与所述中空通道8a同心地位于其内的安装部8b，多个在所述中空通道8a与安装部8b之间相连的连接肋条8c、以及与所述中空通道8a内部连通的进气口8d。

进气口7d与中空通道7a所在的平面大致垂直地自中空通道7a延伸，从而该进气口7d可以位于将带轮6与发动机的输出轴相连的皮带所围的区域之内或之外，以使得不会影响皮带的运行。本领域技术人员应当清楚在不影响皮带旋转和供气的前提下，进气口7d可以设置在冷却风道7的任何部位处。

图3A和3B分别以从电机壳体内部向外观察的视角示意性示出了如图2A和2B所示的交流电机的轴承盖的立体图。

如图3A所示，轴承罩2包括用于安装轴承的毂部2a。冷却风道7的安装部7b套设在该毂部2a的外壁上。端盖9经由螺钉固定在轴承罩2上，以便使得冷却风道7相对于轴承罩2固定不动。在该视图中，进气口7d被隐藏在轴承罩2的背面。当轴承罩2安装在电机壳体1上后，观察者所见的通道7a的那面将朝向电机壳体1的内部。除了利用端盖9进行固定以外，安装部7b例如还可以采用过盈配合的方式固定在毂部2a上。

如图3B所示，轴承罩3包括用于安装轴承的毂部3a。冷却风道8的安装部8b以过盈配合的方式套设在毂部3a上。作为替代地，安装部8b还可以经由如图3A所示的端盖相对于轴承罩3固定。在该视图中可以看出，进气口8d从圆形通道8a的外周径向向外地延伸，例如延伸超过轴承罩3的外边缘。本领域技术人员应当清楚，进气口8d在不影响供气的情况下可以设置在冷却风道8的任何期望的部位，例如也类似于图2A与圆形通道8a所在的平面垂直地延伸。

进气口7d和8d可以与市面上有售的常见12V供电的小型气泵相连。例如，气泵经由软管与进气口7d和8d相连，而气泵的入口例如可以经由附加的软管远离发动机地设置。冷却风道7和8还设有如下介绍的出气口。气泵经由进气口7d和8d将空气吸入到通道7a和8a中，然后再经由出气口吹向交流发电机、例如交流发电机的定子绕组和/或转子，以此对其进行冷却。

例如，气泵的吸气口可以经由软管设置在汽车空气过滤器的下游处，以此净化用于冷却的空气，减少杂质进入到交流发电机内部。可选地，气泵的吸气口可以经由软管设置在空调冷风的出口处，从而采用更低温度的空气更高效地冷却交流发电机。

图4示意性示出了根据本实用新型的无风扇交流电机组装后的立体剖切放大图。从图中可以看出，每个冷却风道7和8在其通道7a和8a的外周设有开口7e和8e。所述开口7e和8e分别绕着通道7a和8a的整个外周开设。每个开口朝向交流发电机的定子绕组10。具体地，开口朝向定子绕组的相应边缘附近，这样经由进气口7d和8d吸入的空气可以通过开口7e和8e直接吹向定子绕组10，从而对其快速冷却。

应当清楚开口7e和8e可以并非如图所示的形状。例如，作为替代地，为了增大吹出空气的压力，开口7e和8e可以是多个沿着通道7a和8a的整个外周间隔分布的通孔。此外，各通孔可以朝向电机整流器的散热板，可对其正负二极管进行散热。附加地，多个通孔也可以在如图4所示的通道7a和8a的其它部分处设置，例如分别沿着交流发电机的轴向朝向交流发电机内部地设置，从而冷却空气不仅吹向定子绕组10同时还吹向交流发电机的内部，例如吹向图4中未示出的转子。吹入的空气在吸收热量之后例如可以从轴承罩中的开口或者电机壳体中的相应开口排出，以此将热量从交流发电机带出。

本实用新型的交流发电机采用冷却风道与气泵替代现有技术的散热风扇，从而在发电机高速运行时降低了散热风扇导致的噪音，同时减小了电机轴由于克服风扇风阻所做的无用功，提高了发电效率。尽管本说明书采用交流发电机的形式说明了本实用新型的基本原理，但是本领域技术人员应当清楚同样的原理可以应用于任何类型的电机，例如直流发电机、电动机等。应当清楚，本实用新型所提出的这种电机可以在任何具有发动机的运载工具（例如，飞机、轮船、矿工机械等）中用作为发电机、尤其交流发电机。

虽然说明书以参照附图说明了本实用新型的冷却风道7和8，但是应当清楚它们除了在轴承罩2和3上设置以外，还可以采用任何本领域已知的合适方式设置在电机壳体1上。例如，冷却风道可以直接安装在电机壳体内的定子上，或者冷却风道在不影响轴承罩等其它部件安装的情况下可以安装在电机壳体的内壁上。还应当清楚，本实用新型的冷却风道7和8并不限于以如图所示的方式固定在相应的轴承罩2和3上。例如，冷却风道与轴承罩之间可以在合适的部位处设有可拆卸的锁扣结构，从而便于冷却风道拆卸清洗或维修。

尽管这里详细描述了本实用新型的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本实用新型的范围构成限制。在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。

Claims (11)

1.一种无散热风扇电机，所述电机包括转子、定子、电机轴以及电机壳体，电机轴经由轴承安装在电机壳体中，其特征在于，在所述电机壳体上安装有冷却风道，所述冷却风道设置有朝向电机的需要散热的部位的出气口。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机壳体包括在其轴向两端承载轴承的轴承罩，所述冷却风道设置在所述轴承罩的朝向电机壳体内部的那侧上。

3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述冷却风道包括中空通道以及进气口，所述中空通道通过所述进气口与气泵相连，所述出气口连通所述中空通道并且所述出气口朝向所述定子和/或所述转子。

4.根据权利要求1至3任一所述的电机，其特征在于，所述电机是设有发动机的运载工具的发电机，所述电机轴与发动机的输出轴动力相连。

5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述气泵包括在机动车的空调冷气出口处设置的吸气口。

6.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述气泵包括在机动车的空气过滤器下游处设置的吸气口。

7.根据权利要求1至3任一所述的电机，其特征在于，所述轴承罩包括承载轴承的毂部，所述冷却风道包括在所述毂部上固定安装的安装部。

8.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述运载工具是机动车。

9.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述出气口为沿着所述中空通道开设的连续延伸的开口或者离散分布的多个通孔。

10.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述中空通道形成环形，所述出气口设置于所述中空通道的外周面。

11.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述气泵经由软管与所述冷却风道相连。

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