CN212751981U - 一种新式结构外转子电机外壳和外转子电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新式结构外转子电机外壳和外转子电机，包括壳体、永磁体和端盖，端盖设有两个，且分别固定于所述壳体的轴向两端；每个端盖上一体成型有多片扇叶，相邻所述扇叶之间形成通风孔。两个所述端盖分别为进风端盖和出风端盖，所述进风端盖和出风端盖的扇叶均由朝向电机输出轴的一端至朝向电机输入轴的一端逐渐向扇叶旋转方向倾斜。本实用新型将扇叶与端盖一体制作成型，节省安装时间，也保证了端盖的结构强度；并且通过两端端盖的扇叶沿轴向倾斜方向不同的设置使电机内部风向稳定，避免电机运转产生的热量滞留在电机内部，造成绝缘系统的崩溃和零部件的变形。

Description

一种新式结构外转子电机外壳和外转子电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种新式结构外转子电机外壳和外转子电机。

背景技术

电机是各种自动化机械的基本动力源之一，电机主要由定子、转子及支撑件构成，通过电磁作用实现电能与机械能之间的相互转换。电机使用过程中，电机线圈流通电流后转定子之间的相对转动使得空气摩擦产生大量热量，如果不及时排出，将会影响电机的结构稳定性和可靠性，甚者会崩溃绝缘系统引起火灾等安全事故。

现有的跑步机用直流电机按电机结构分为外转子电机和内转子电机，内转子电极运行时，通常会在转子转轴端部压入风扇，通过转轴转动带动风叶运行，从而加速热量散发。外转子电机由于轴与定子固定在内部不运转，外部壳体作为转子转动，外置风扇不便于安装在电机转子上跟随转动散热，常用方式为在靠近电机处独立安装一个风机进行散热，这样会造成空间浪费，而且单风机散热不能很好的将气流贯通整个电机内腔，散热效果较差。

实用新型内容

为了解决现有技术中的跑步机用外转子电机散热效果不理想，容易造成电机损坏的技术问题，本实用新型提供了一种新式结构外转子电机外壳和外转子电机来解决上述问题。

本实用新型提出一种新式结构外转子电机外壳，包括壳体、永磁体和端盖，所述壳体呈轴向贯通的管状结构，所述永磁体固定于所述壳体的内侧壁；所述端盖设有两个，且分别固定于所述壳体的轴向两端；每个端盖上一体成型有多片扇叶，相邻所述扇叶之间形成通风孔。

两个所述端盖分别为吸入冷气的进风端盖和吹出热气的出风端盖，所述进风端盖和出风端盖的扇叶均由朝向电机输出轴的一端至朝向电机输入轴的一端逐渐向扇叶旋转方向倾斜。

进一步的，每个所述端盖包括与多片所述扇叶的两端相连的端盖内圆、端盖外圆。

进一步的，所述扇叶沿轴向投影的宽度由连接所述端盖内圆的一端至连接所述端盖外圆的一端逐渐增大。

优选的，所述扇叶的厚度为2～4mm。

进一步的，每个所述端盖的端盖外圆上圆周阵列布置有多个通孔，所述壳体的两端设有与所述通孔一一对应的螺钉孔，锁紧螺钉穿过通孔与相应的螺钉孔固定连接。

进一步的，两个所述端盖的相对端面上还设置有适于安装轴承的轴承室。

进一步的，所述端盖的扇叶由靠近壳体的中心轴的一端至远离壳体的中心轴的一端逐渐沿壳体的旋转方向倾斜。

优选的，所述永磁体粘贴于所述壳体的内侧壁。

优选的，每个所述端盖中所述扇叶的数量为大于或者等于5片的奇数片。

进一步的，所述出风端盖的端部连接有输出端皮带轮。

本实用新型还提供一种外转子电机，包括固定轴、定子、线路板和以上所述的新式结构外转子电机外壳，所述定子套在所述固定轴上，所述壳体和永磁体套在所述定子的外周，线路板和固定轴均与定子固定连接，新式结构外转子电机外壳与定子转动连接。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型将扇叶与端盖一体制作成型，节省安装时间，也保证了端盖的结构强度；并且通过两端端盖的扇叶沿轴向倾斜方向不同的设置使电机内部风向稳定，避免电机运转产生的热量滞留在电机内部，造成绝缘系统的崩溃和零部件的变形。

(2)本实用新型中端盖扇叶采用弧线形设计，能够达到大风量稳定散热的效果，满足大功率、大电流、高热量的跑步机电机的散热要求。

(3)本实用新型中端盖采用螺钉紧固代替螺杆紧固，相邻永磁片体之间无需预留安装位置，节省电机内部空间，增大永磁体的极弧系数，提高电机性能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是安装有本实用新型所述的新式结构外转子电机外壳的外转子电机的装配示意图；

图2是本实用新型所述的外转子电机的分解示意图；

图3是本实用新型中所述出风端盖的主视图；

图4是本实用新型中所述出风端盖的左视图；

图5是本实用新型中所述出风端盖的立体图(从左端观察)；

图6是本实用新型中所述进风端盖的主视图；

图7是本实用新型中所述进风端盖的左视图；

图8是本实用新型中所述进风端盖的立体图(从右端观察)；

图9是本实用新型中所述出风端盖的立体图(从右端观察)；

图10是本实用新型中所述进风端盖的立体图(从左端观察)。

图中，1、壳体，2、永磁体，3、扇叶，4、通风孔，5、进风端盖，6、出风端盖，7、端盖内圆，8、端盖外圆，10、通孔，11、螺钉孔，12、轴承，13、轴承室，14、输出端皮带轮，15、固定轴，16、定子，17、线路板。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1-图10所示，一种新式结构外转子电机外壳，包括壳体1、永磁体2和端盖，壳体1呈轴向贯通的管状结构，永磁体2固定于壳体1的内侧壁；端盖设有两个，且分别固定于壳体1的轴向两端；每个端盖上一体成型有多片扇叶3，相邻扇叶3之间形成通风孔4。两个所述端盖分别为吸入冷气的进风端盖5和吹出热气的出风端盖6，进风端盖5和出风端盖6的扇叶3均由朝向电机输出轴的一端至朝向电机输入轴的一端逐渐向扇叶3旋转方向倾斜。特别说明的是在本实施例中输出端皮带轮14所处的位置是电机输出轴，在固定轴15上与输出端皮带轮14相对应的另一端所处位置是电机输入轴。

为便于解释说明，本实用新型以单个扇叶3为基准，每个扇叶3的宽度方向(即平行电机轴向的方向)为X向，扇叶3的厚度方向为Y向，扇形3的高度方向(即沿端盖的径向向外延伸的方向)为Z向。

本实用新型将扇叶3与端盖一体制作成型，节省安装时间，也保证了端盖的结构强度，壳体1和永磁体2组成电机的转子，端盖随转子旋转，壳体1的旋转方向即为电机的旋转方向。进风端盖5和出风端盖6设计为轴流叶片形式，由于本实用新型主要应用于跑步机领域，跑步机的电机为大功率、大电流、高热量电机，需要大风量风扇才能起到散热效果，故本实用新型将进风端盖5和出风端盖6设计为双轴流风扇扇叶的结构，同时使用弧线形的扇叶3代替现有技术中的直线形扇叶，可以起到增大风量，提高散热效果的作用。

进风端盖5为吸入冷气的进风端叶形，即在扇叶3的宽度方向上，进风端盖5的扇叶3由朝向电机输出轴的一端至朝向电机输入轴的一端逐渐向扇叶3旋转方向倾斜，如图6和图8所示，从进风端盖5的右侧观察时，进风端盖5旋转方向为逆时针旋转，进风端盖5的扇叶沿X向正向延伸的同时逐渐向Y向正向倾斜，当进风端盖5逆时针旋转时，冷空气具有顺时针运动的惯性，沿反向倾斜(即沿向Y向正向倾斜)的扇叶3可以有助于冷空气在惯性力作用下进入电机内部；在扇叶3的高度方向上，进风端盖5由靠近壳体1的中心轴的一端至远离壳体1的中心轴的一端逐渐沿壳体1的旋转方向倾斜，即图8中进风端盖5的扇叶3在沿Z向延伸的同时逐渐向Y向的反向倾斜。

出风端盖6为吹出热风的出风端叶形，即在扇叶3的宽度方向上，出风端盖6的扇叶3由朝向电机输出轴的一端至朝向电机输入轴的一端逐渐向扇叶3旋转方向倾斜，如图3和图5所示，从出风端盖6的左侧观察时，出风端盖6的旋转方向为顺时针旋转，出风端盖6的扇叶沿X向正向延伸的同时逐渐向Y向正向倾斜，当进风端盖5顺时针旋转时，位于电机内部的热空气(出风端盖6的右侧)具有逆时针运动的惯性，沿向Y向正向倾斜的扇叶3可以有助于热空气在惯性力作用下排出电机，从而实现风路的单向循环。在扇叶3的高度方向上，所述出风端盖6由靠近壳体1的中心轴的一端至远离壳体1的中心轴的一端逐渐沿壳体1的旋转方向倾斜，即图5中出风端盖6的扇叶3在沿Z向延伸的同时逐渐向Y向的正向倾斜。

具体的，如图3和图6所示，每个所述端盖包括端盖内圆7、端盖外圆8、以及连接端盖内圆7和端盖外圆8的多片扇叶3，此时扇叶3不仅在散热上起作用，同时其还具有保证端盖的结构强度的作用，端盖的结构强度与扇叶3的形状大小及厚度息息相关。作为优选的，扇叶3沿轴向投影的宽度由连接端盖内圆7的一端至连接端盖外圆8的一端逐渐增大，这样可以使相邻扇叶3之间的通风孔4在径向上的尺寸尽量一致，保持风速稳定均匀。

关于扇叶3的厚度，因扇叶3连接端盖外圆8和端盖内圆7，故太薄容易造成强度不够，高速运转时端盖容易破损，同时太薄不好加工，制作工艺困难，成本会增大。而扇叶3太厚又不能很好的达到切割空气的效果，风路不好，气流流通面积减小，故扇叶3的厚度优选为2～4mm。

关于扇叶3的数量，偶数片的扇叶3数量容易引起共振，造成高频噪音，而片数过少会造成端盖内圆7和端盖外圆8的连接强度不足，导致端盖损坏，故每个所述端盖中扇叶3的数量优选为大于或者等于5片的奇数片。

永磁体2通常粘贴于壳体1的内侧壁，永磁体2由多个永磁片体围成柱状结构，现有技术中的端盖采用螺柱固定，螺柱靠近壳体1内壁的区域位于两片永磁片体之间，因螺柱占用空间，因此相邻两个永磁片体之间需要预留一定的距离，这就造成永磁体2极弧系数较小，磁性能减弱，对电机的性能有一定影响，为此本实用新型中的端盖优选采用如下方式固定：如图2、图3和图6所示，每个端盖的端盖外圆8上圆周阵列布置有多个通孔10，壳体1的两端设有与通孔10一一对应的螺钉孔11，锁紧螺钉穿过通孔10与相应的螺钉孔11固定连接。即采用锁紧螺钉紧固代替螺栓紧固，增加壳体1的厚度，并在壳体1的两端开设与通孔10对应的螺钉孔11，装配时进风端盖5和出风端盖6分别用锁紧螺钉紧固在壳体1上，这样可以节省电机内部空间，设计合适的永磁体2极弧系数使电机的性能达到最佳状态。

作为优选的，如图9和图10所示，两个所述端盖的相对端面上还设置有适于安装轴承12的轴承室13，在本实用新型的一个具体实施例中，轴承室13位于端盖内圆7上，轴承12嵌入在端盖内圆7上，使端盖与电机的固定轴15转动连接。

出风端盖6的端部连接有输出端皮带轮14，电机通过输出端皮带轮14与外部设备传动连接。

一种外转子电机，如图1和图2所示，包括固定轴15、定子16、线路板17和以上所述的新式结构外转子电机外壳，定子16套在固定轴15上，壳体1和永磁体2套在定子16的外周，线路板17和固定轴15均与定子16固定连接，新式结构外转子电机外壳与定子16转动连接。

定子16包括定子铁芯和缠绕在定子铁芯槽内的线圈，定子16压在固定轴15上，线圈通电产生电流从而产生电磁场。

壳体1和粘贴在壳体1内壁的永磁体2组成转子，转子套在定子16的外周，转子两端固定端盖，永磁体2磁场和定子16磁场相互作用从而转动输出力矩，转动过程中端盖通过通风孔4将电机运转中产生的热量扩散到电机外部。

线路板17固定在定子16上，并置于转子内部，用于控制电路。

本实用新型所述的外转子电机的工作原理为：电机工作时，线圈通入电流，产生磁场，永磁体2产生恒定永磁磁场，轴承12压入固定轴15支撑转子，端盖上设有轴承室13，与轴承12配合后用锁紧螺钉紧固在壳体1两端，固定轴15两端伸出端盖配合机架，电机通电后，线圈磁场与永磁体2磁场相互作用，转子转动输出力矩，实现电能与机械能的转换。

电机运转时，线圈流通电流、转子与定子16之间的相对转动、空气摩擦都会产生大量热量，热量扩散不出去会严重影响电机的可靠性，为解决此问题，将与转子一同转动的端盖做成带有轴流叶片形式的扇叶3，扇叶3与扇叶3之间有通风孔4，一端端盖的扇叶3做成吸入冷风的叶形，另一端做成吹出热风的叶形，电机转动时，通过进风端端盖及通风孔4将电机外部的冷风吸入电机内腔，经电路板，电机定子16与转子间的空气间隙，由出风端端盖及通风孔4将电机运转过程中产生的热风吹出电机外部。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“宽度”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种新式结构外转子电机外壳，其特征在于，包括：

壳体(1)，所述壳体(1)呈轴向贯通的管状结构，

永磁体(2)，所述永磁体(2)固定于所述壳体(1)的内侧壁；

端盖，所述端盖设有两个，且分别固定于所述壳体(1)的轴向两端；每个端盖上一体成型有多片扇叶(3)，相邻所述扇叶(3)之间形成通风孔(4)；

两个所述端盖分别为吸入冷气的进风端盖(5)和吹出热气的出风端盖(6)，所述进风端盖(5)和出风端盖(6)的扇叶(3)均由朝向电机输出轴的一端至朝向电机输入轴的一端逐渐向扇叶(3)旋转方向倾斜。

2.根据权利要求1所述的新式结构外转子电机外壳，其特征在于：每个所述端盖包括与多片所述扇叶(3)的两端相连的端盖内圆(7)、端盖外圆(8)。

3.根据权利要求2所述的新式结构外转子电机外壳，其特征在于：所述扇叶(3)沿轴向投影的宽度由连接所述端盖内圆(7)的一端至连接所述端盖外圆(8)的一端逐渐增大。

4.根据权利要求3所述的新式结构外转子电机外壳，其特征在于：所述扇叶(3)的厚度为2～4mm。

5.根据权利要求2所述的新式结构外转子电机外壳，其特征在于：每个所述端盖的端盖外圆(8)上圆周阵列布置有多个通孔(10)，所述壳体(1)的两端设有与所述通孔(10)一一对应的螺钉孔(11)，锁紧螺钉穿过通孔(10)与相应的螺钉孔(11)固定连接。

6.根据权利要求1所述的新式结构外转子电机外壳，其特征在于：两个所述端盖的相对端面上还设置有适于安装轴承(12)的轴承室(13)。

7.根据权利要求1所述的新式结构外转子电机外壳，其特征在于：所述端盖的扇叶(3)由靠近壳体(1)的中心轴的一端至远离壳体(1)的中心轴的一端逐渐沿壳体(1)的旋转方向倾斜。

8.根据权利要求1所述的新式结构外转子电机外壳，其特征在于：每个所述端盖中所述扇叶(3)的数量为大于或者等于5片的奇数片。

9.根据权利要求3所述的新式结构外转子电机外壳，其特征在于：所述出风端盖(6)的端部连接有输出端皮带轮(14)。

10.一种外转子电机，其特征在于：包括固定轴(15)、定子(16)、线路板(17)和权利要求1-9任一项所述的新式结构外转子电机外壳，所述定子(16)套在所述固定轴(15)上，所述壳体(1)和永磁体(2)套在所述定子(16)的外周，线路板(17)和固定轴(15)均与定子(16)固定连接，新式结构外转子电机外壳与定子(16)转动连接。

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