CN209844758U - 一种电机的散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电机散热冷却技术领域，具体涉及一种电机的散热装置，包括用于连接在电机主轴上的散热机构，散热机构包括转轴和位于转轴外侧的挡圈，转轴与主轴同轴固定连接，转轴和挡圈之间通过若干辐条固定连接；挡圈的内壁上沿挡圈的轴向开有若干滑槽，滑槽内滑动连接有叶片，叶片部分凸出到滑槽外，且叶片与滑槽的底部之间设有弹性连接件。本实用新型依靠电机自身转速来控制叶片的散热作用面积，解决了现有技术中电机风扇散热作用面积固定而造成能量浪费的问题，实现了对电机中能量的有效利用。

Description

一种电机的散热装置

技术领域

本实用新型涉及电机散热冷却技术领域，特别涉及一种电机的散热装置。

背景技术

电机，俗称“马达”，是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，被广泛地应用于机械加工、机械控制、大型机械和家用电器等众多领域，按其工作电源种类可分为直流电机和交流电机，按其结构和工作原理又可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机等。

为了给电机内部散热，风扇是必不可少的基本部件；电机中的风扇一般是固定连接在电机的主轴上，当电机工作时，风扇是随着主轴同步转动，从而使得风扇对电机进行散热。然而，在电机负荷较大，主轴的转速较慢时，电机效率较低，大量的电能都转化为了热能，电机发热严重，而此时风扇的转速和主轴转速相等，其转速较低时得散热效果较差；而电机在高速运转时，由于其功率较高，电机自身产热量较少，依靠电机自身就能快速散热，对于风扇散热的依赖性降低，但是此时风扇高速转动，其通风量较大，造成了不必要的能量浪费。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种电机的散热装置，使风扇的散热效率与主轴转速关联，实现对电机中能量的有效利用。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种电机的散热装置，包括用于连接在电机主轴上的散热机构，散热机构包括转轴、位于转轴外侧且与转轴同轴连接的挡圈，转轴和挡圈之间通过若干辐条固定连接；挡圈的内壁上沿挡圈的轴向开有若干滑槽，滑槽内滑动连接有叶片，叶片部分凸出到滑槽外，且叶片与滑槽的底部之间设有弹性连接件。

本实用新型的原理是：转轴是与主轴固定连接，当电机运转时，主轴带动转轴转动，转轴通过辐条与挡圈连接，使挡圈跟随转轴转动，从而使挡圈滑槽中的叶片转动，滑槽本身对叶片具有限位和导向作用，叶片转动产生气流而使电机被散热；当电机低速运转时，弹性连接件挤压叶片，使叶片更多的面积滑出到滑槽外，叶片的散热作用面积增大，使电机的通风量增多，散热效果增强；而在电机高速转动时，叶片受到的离心力增大，叶片对于弹性连接件的压力增大，使得弹性连接件被压缩，叶片部分滑回到滑槽内，使叶片散热作用面积减小，风扇的能耗减小。

采用上述方案的优点是：

1.能够有效利用电机的能量：相比于现有技术中直接将叶片和主轴的相对位置完全限定，叶片的有效散热作用面积是固定不变的，因此在电机高速转动时，叶片跟随主轴高速转动而产生很强的散热效果，但是根据背景技术中说明可知，此时电机本身不需要很大的辅助散热，从而造成叶片散热时能量被浪费。本申请中，当电机高速转动时，叶片的一部分自动滑动到滑槽内而不切割气流，使叶片的散热效果弱于叶片完全露在空气中的散热效果，但是此时叶片所起到的散热效果也能满足电机散热。正是由于叶片滑动连接在滑槽中，当电机在高速转动时，叶片有效散热作用面积减小，相比于叶片有效散热作用面积不变情况下，空气对叶片的阻力减小，电机受到的负载减小，从而节约能量，使电机的能量得到有效的利用。当电机的转速加快时，如果叶片有效散热作用面积不变，则空气对叶片的阻力增加，叶片受到更大的阻力，使得带动叶片转动的电机受到的额外负载增加，从而造成不必要的能量浪费。

2.能够自动调节：根据胡克定律，弹性连接件的形变量是与其受到的压力(或者拉力)成比例关系，而叶片在绕主轴轴心转动过程中，叶片受到的离心力是与其转动角速度成正比，即在转动半径固定的情况下，叶片转速越高，叶片受到的离心力就越大，因此本申请中叶片的实际散热作用面积是和叶片的转速相关联的，叶片转速越大，其实际散热作用面积就越小，散热作用就越小，叶片能够根据自身的转速调节器散热效果的强弱。进一步，滑槽和辐条间隔设置，且所有辐条沿转轴的周向均匀分布，滑槽均沿挡圈内壁均匀分布。

将滑槽和辐条间隔设置，同时所有辐条沿转轴的周向均匀分布，滑槽均沿挡圈内壁均匀分布；使得挡圈和转轴转动过程中，转轴受到辐条的拉力均匀，挡圈受到叶片和弹性连接件的挤压力均匀，有利于整个散热机构平稳运行。

进一步，叶片远离滑槽的一端固定连接有导杆，转轴上开有与导杆轴孔配合的导向孔。

相比于叶片远离滑槽的一端处于自由状态，叶片容易发生变形等，本方案中，在叶片远离滑槽的一端固定连接有导杆，并且在转轴上开有与导杆轴孔配合的导向孔，在电机运行过程中，导杆始终处于导向孔内，导向孔为叶片的滑动提供限位和导向，在滑槽和导向孔的作用下，叶片的两端均被限位，使叶片在滑动和运转中更加稳定。

进一步，导杆的数量至少为两根。

设置至少两根导杆，在两个导向孔的限位作用下，叶片的位置更加精确；同时至少两根导杆对叶片提供限位，导杆的受力点至少为两个，可以减小叶片在转动过程中发生扭曲的可能。

进一步，导杆上套设有减震弹簧。

导杆上套设有减震弹簧，减震弹簧位于转轴和叶片之间，减震弹簧为叶片的滑动提供缓冲作用，叶片在弹性连接件和减震瘫痪的共同作用下，能够更加平稳地运转。

进一步，滑槽的横截面为T型，叶片与T型槽的竖直部滑动连接，弹性连接件位于T型槽的横向部内。

相比于将滑槽设置为凹槽，弹性连接件在凹槽内的运动不受限制，弹性连接件可以随时被拉出到凹槽外，使得弹性连接件的使用寿命受到影响。本方案中，将滑槽的横截面为T型，叶片与T型槽的竖直部滑动连接，弹性连接件位于T型槽的横向部内，T型槽的横向部对弹性连接件具有容纳的作用，使弹性连接件得到一定的保护。

进一步，弹性连接件包括至少两个压缩弹簧。

相比使用弹性带等弹性连接件，本方案中弹性连接件包括压缩弹簧，压缩瘫痪具有较大的弹力承受范围，能够为叶片提供足够大的弹力，同时压缩弹簧能够对叶片起到缓冲作用，能够防止叶片在滑槽内来回高速撞击，对叶片具有一定的保护作用。

进一步，辐条和挡圈的边缘均倒圆角。

由于散热机构是跟随电机的主轴同步转动，主轴的转速高速转动时，辐条和挡圈也处于高速转动状态，辐条和挡圈也会切割空气而产生气流，但是辐条和挡圈产生的气流对于散热没有任何作用，因此在辐条和挡圈的边缘均倒圆角，使其边缘平滑，减若其产生气流的作用，避免电机的能量浪费。

进一步，叶片上沿叶片长边方向设有加强筋。

叶片快速转动过程中，叶片产生较大的风压的同时，叶片自身也会受到空气压力，在叶片上沿叶片长边方向设有加强筋，使叶片抗变形能力增强，叶片更不容易损坏。

进一步，挡圈的侧面上开有减重槽。

挡圈的侧面上开有减重槽，能有效减少挡圈的质量，从而减少启动挡圈转动时挡圈的耗能，节约装置的能量。

附图说明

图1为本实用新型一种电机的散热装置的示意图。

图2为本实用新型一种电机的散热装置的内部示意图。

图3为本实用新型一种电机的散热装置的散热机构的示意图。

图4为本实用新型一种电机的散热装置的散热机构沿转轴的横剖图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：主轴1、散热机构2、转轴3、挡圈4、辐条5、横直部6、竖直部7、叶片8、加强筋9、压缩弹簧10、导杆11、减震弹簧12、减重槽13。

实施例基本如图1、图2、图3和图4所示，一种电机的散热装置，包括用于连接在电机主轴1上的散热机构2。

结合图2和图3所示，散热机构2包括转轴3和挡圈4，转轴3上开有装配孔，且转轴3与主轴1通过平键固定连接，挡圈4呈中心开有通孔的圆柱状，转轴3位于挡圈4的通孔内，且转轴3的外壁与挡圈4的内壁存在间距，转轴3和挡圈4之间焊接有八根辐条5，辐条5沿转轴3的周向均匀分布。

如图3所示，相邻两根辐条5之间均置有一个滑槽，且滑槽开设在挡圈4的内壁上，滑槽与主轴1的转动平面存在倾角，倾角的大小为15°，结合图4，倾角的横截面为T型，T型的横直部6位于挡圈4内，T型的竖直部7位于横直部6和挡圈4的内壁之间。竖直部7内滑动连接有叶片8，竖直部7为叶片提供支撑和导向作用；叶片8上沿叶片8长边方向焊接有加强筋9，以增强叶片8的抗变形能力。叶片8部分凸出到竖直部7外，且叶片8与横直部6的内壁之间设有弹性连接件，弹性连接件包括两根压缩弹簧10，两根压缩弹簧10沿叶片8宽边方向排布，且压缩弹簧10的两端均通过焊接的方式分别与叶片8和横向部内壁固定连接。

结合图3和图4，叶片8远离横向部的一端焊接有两根导杆11，两根导杆11也沿叶片8宽边方向排布，转轴3上开有与导杆11正对的导向孔，导杆11和导向孔之间为轴孔配合，设置导杆11后，导杆11可沿导向孔滑动，从而对叶片8产生限位和导向作用。同时，导杆11上套设有减震弹簧12，减震弹簧12位于叶片8和转轴3之间，减震弹簧12对叶片8起到减震和缓冲的作用。

如图3所示，挡圈4两侧侧面上均开有减重槽13，以减轻挡圈4的质量，减小启动挡圈4转动所耗损的能量，从而减少装置能量浪费；同时，辐条5和挡圈4的边缘均倒圆角，以减小辐条5和挡圈4在转动过程中因空气而受到的阻力，减少装置的能量浪费。

具体实施过程如下：

在电机处于低速运转时，电机的发热量较大，此时电机主轴1旋转速度较低，转轴3与主轴1的旋转速度相等，与转轴3连接的辐条5、挡圈4和叶片8均处于低速转动状态，虽然压缩弹簧10处于被压缩状态，但由于叶片8转速较低，叶片8受到的离心力较小，对于压缩弹簧10的压力较小，压缩弹簧10处于长度较长的状态，压缩弹簧10将叶片8尽可能的挤压出竖直部7，使叶片8实际散热作用面积尽量大，即叶片8旋转中能产生气流的面积尽量大，此时即使电机处于低速旋转的状态，风扇也能对电机起到较强的散热效果。

当电机处于高速运转时，主轴1、与主轴1连接的转轴3以及叶片8等均处于高速旋转状态，由于叶片8的转速增大，叶片8受到的离心力变大，如图4，叶片8对压缩弹簧10的压力增大，使压缩弹簧10被压缩，叶片8向竖直部7内滑动一段距离，使叶片8实际散热作用面积减小，叶片8相比于未滑入竖直部7一端距离的状态所起到的冷却效果下降；同时，由于叶片8转动的动力来源于主轴1，叶片8转动速度增快后，其产生散热能力增强，消耗电机的能量就越多，如果减小叶片8的实际散热作用面积，可以减少叶片8消耗的能量，从而减少电机的负载。而电机处于高速转动时，电机本身发热量不是很高，电机需要辅助散热的要求并不高，叶片8所起到的冷却作用完全可以对电机进行辅助散热，因此叶片8在具有较高转速下向竖直部7滑动后，叶片8相比于未部分滑入到竖直部7内的状态减少了能量消耗，使装置的能量得到有效利用，减少了能量浪费。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种电机的散热装置，其特征在于：包括用于连接在电机主轴上的散热机构，所述散热机构包括转轴、位于转轴外侧且与转轴同轴连接的挡圈，所述转轴和挡圈之间通过若干辐条固定连接；所述挡圈的内壁上沿挡圈的轴向开有若干滑槽，所述滑槽内滑动连接有叶片，所述叶片部分凸出到滑槽外，且叶片与滑槽的底部之间设有弹性连接件。

2.根据权利要求1所述的一种电机的散热装置，其特征在于：所述滑槽和辐条间隔设置，且所有辐条沿转轴的周向均匀分布，所有滑槽均沿挡圈内壁均匀分布。

3.根据权利要求2所述的一种电机的散热装置，其特征在于：所述叶片远离滑槽的一端固定连接有导杆，所述转轴上开有与导杆轴孔配合的导向孔。

4.根据权利要求3所述的一种电机的散热装置，其特征在于：所述导杆的数量至少为两根。

5.根据权利要求4所述的一种电机的散热装置，其特征在于：所述导杆上套设有减震弹簧。

6.根据权利要求2所述的一种电机的散热装置，其特征在于：所述滑槽的横截面为T型，所述叶片与T型槽的竖直部滑动连接，所述弹性连接件位于T型槽的横向部内。

7.根据权利要求6所述的一种电机的散热装置，其特征在于：所述弹性连接件包括至少两个压缩弹簧。

8.根据权利要求7所述的一种电机的散热装置，其特征在于：所述辐条和挡圈的边缘均倒圆角。

9.根据权利要求8所述的一种电机的散热装置，其特征在于：所述叶片上沿叶片长边方向设有加强筋。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种电机的散热装置，其特征在于：所述挡圈的侧面上开有减重槽。