CN219067939U - 一种航空用轴流风机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种航空用轴流风机，包括控制器、与静叶片一体的机壳、定子、与动叶片一体的外转子；其中，定子和外转子轴向设置在机壳内腔，定子的后端与机壳固定连接，外转子套接在定子外部，并通过主轴与定子转动连接，定子包括定子铁芯和定子铁芯座；其中，定子铁芯座的后端与安装板固定连接，定子铁芯固定套设在定子铁芯座上，主轴转动设置在定子铁芯座内部；定子铁芯座内部设有用于保持外转子后端和安装板前侧面之间的轴向间隙的弹性结构；本实用新型通过采用外转子的结构，结构紧凑、更容易实现小型化和轻量化；通过在定子铁芯座内设置弹性结构，可有效保持外转子后端和安装板前侧面之间的轴向间隙，防止外转子和安装板接触影响轴流风机正常运转。

Description

一种航空用轴流风机

技术领域

本实用新型涉及大功率电子设备冷却技术领域，特别是涉及一种航空用轴流风机。

背景技术

大功率电子设备工作时由于发热量大，必须采用降温措施。通常有液冷和风冷两种方法，轴流风机是最常用的风冷设备，其可靠性将直接影响电子设备的正常工作。而风冷设备因其具有更简易、更可靠的特点备受青睐。轴流风机是风机的一种类型，特点是气体流动方向与风机轴线平行，由定子、外转子和机壳等组成。轴流风机分为内转子和外转子两种结构形式，内转子风机的转子上通常贴装有永磁体，定子通电产生电磁力，与转子相互作用，从而驱动与转轴直连的风叶转动，优点是结构简单，工艺性较好，风机与扇叶一般为分体结构，风机易生产和组装。另一种为外转子风机，其风叶与叶轮套壳为一体，叶轮套壳上粘贴有永磁体，定子通电产生电磁力，与永磁体相互作用，直接驱动装于叶轮套壳上的风叶旋转，同样外廓尺寸情况下，外转子结构的定、转子间气隙体积更大，能带走更多定子绕组因电流热效应而产生的热量，风叶与机壳后端安装板部位只有单面间隙，泄漏损失小，因此效率更高，更容易实现小型化，能获得更高的通风量，达到更好的散热效果。

航空用轴流风机因为结构空间和重量限制，必须实现小型化、轻量化，在满足功率输出的情况下，意味着必须实现高转速和采用优良的结构设计，所以一般选用外转子风机。

目前国内生产的轴流风机存在如下弊端：(1)体积较大，无法满足上述小型化、轻量化的条件；(2)风机在高速运行时，叶轮因为在风力的作用下而产生的轴向力，使得与之相配合的轴向连接件磨损严重，长此以往会导致叶轮套壳的后端和定子安装板前侧面之间的轴向间隙减小，进而导致外转子和定子安装板接触影响轴流风机正常运转。所以，如何设计出一种在满足功率输出的基础上，同时满足小型化、轻量化、高可靠性的航空用轴流风机，成为行业内亟待解决的问题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种航空用轴流风机，用于解决现有技术中轴流风机无法满足小型化、轻量化、高可靠性的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种航空用轴流风机，包括：机壳、定子、外转子和控制器；其中，所述定子和外转子轴向设置在所述机壳内腔，所述定子的后端与所述机壳固定连接，所述外转子套接在所述定子外部，并通过所述主轴与所述定子转动连接，所述控制器设置在所述机壳后端；所述机壳内腔前后贯通，机壳内腔还设有用于安装定子的安装板，所述安装板通过多个静叶片与所述机壳的内壁连接；所述外转子外部设有多个动叶片；所述定子包括定子铁芯和定子铁芯座；其中，所述定子铁芯座的后端与所述安装板固定连接，所述定子铁芯固定套设在所述定子铁芯座上，所述主轴转动设置在所述定子铁芯座内部；所述定子铁芯座内部设有用于保持叶轮套壳后端和安装板前侧面之间的轴向间隙的弹性结构。

上述设计中，通过采用外转子的结构，外转子结构的电机相较于同尺寸下的传统内转子结构电机而言，外转子与定子间的气隙更大，意味着空气与定子绕组之间的散热接触面积更大，散热效率更高，且更节省材料，进一步减轻航空产品的重量。同时上述设计结构紧凑、更容易实现小型化和轻量化；

进一步的，通过在定子铁芯座内设置弹性结构，可有效保持外转子后端和安装板前侧面之间的轴向间隙，防止外转子和安装板接触影响轴流风机正常运转，进而提高轴流风机的运转可靠性。

于本实用新型的一实施例中，所述外转子包括叶轮套壳和多个永磁体，所述叶轮套壳的前端和与所述主轴固定连接；多个所述永磁体圆周布置、等间隔固定在所述叶轮套壳的内壁，多个所述动叶片等间隔设置在所述叶轮套壳的外壁。

上述设计中，永磁体在风叶高速旋转时产生的离心力的作用下，永磁体紧贴所述叶轮套壳的内壁，可提高永磁体与所述叶轮套壳的连接可靠性，摆脱了传统内转子结构需加装永磁体防脱落装置所带来的重量增加、工艺复杂性增加等问题。

于本实用新型的一实施例中，所述永磁体采用钐钴磁钢。

上述设计中，采用了钐钴磁钢，钐钴磁钢耐高温、具有高磁能积，较传统铁氧体、铝镍钴等磁钢具有同等磁能积条件下体积更小的优点，可进一步缩减转子的体积，有利于实现轴流风机的小型化和轻量化的设计需求。

于本实用新型的一实施例中，所述定子铁芯座为阶梯套管，所述阶梯套管后端固定套接在所述安装盘中心的安装孔内，所述定子铁芯固定套接在所述阶梯套管的前端；所述阶梯套管内设有第一轴承、所述弹性结构和第二轴承，所述主轴通过所述第一轴承和所述第二轴承与所述阶梯套管转动连接，所述第一轴承和所述弹性结构之间设有孔用挡圈，所述孔用挡圈与所述阶梯套管固定连接；所述第二轴承与所述阶梯套管间隙配合。

进一步的，所述孔用挡圈与所述阶梯套管卡接；具体的，所述阶梯套管内腔开设有用于卡接所述孔用挡圈的环形槽，所述孔用挡圈卡接于所述环形槽内。

上述设计中，通过阶梯套管、第一轴承、所述弹性结构和第二轴承的配合，提高定子的结构紧凑度，有利于减小定子的体积，进而减小整机的体积。

于本实用新型的一实施例中，所述弹性结构套设在所述主轴上，所述弹性结构包括支撑件、弹性件和垫柱；其中，所述弹性件设置在所述支撑件和所述垫柱之间。

于本实用新型的一实施例中，所述垫柱为一端开口的杯型结构，所述弹性件嵌套于所述杯型结构内部，所述主轴贯穿所述杯型结构并与所述杯型结构滑动连接。进一步的，所述弹性件采用弹簧。

上述设计中，杯型结构的垫柱可方便弹性件的安装和导向。

于本实用新型的一实施例中，所述机壳后端成型有用于容纳所述控制器的第一腔体，所述第一腔体后端开口，且开口处设有后端盖。

上述设计中，第一腔体和后端盖的配合方便控制器的安装与检修。

如上所述，本实用新型的航空用轴流风机，具有以下有益效果：(1)通过采用外转子的结构，外转子结构的电机相较于同尺寸下的传统内转子结构电机而言，外转子与定子间的气隙更大，意味着空气与定子绕组之间的散热接触面积更大，散热效率更高，且更节省材料，进一步减轻航空产品的重量。同时上述设计结构紧凑、更容易实现小型化和轻量化；

(2)通过在定子铁芯座内设置弹性结构，可有效保持外转子后端和安装板前侧面之间的轴向间隙，防止外转子和安装板接触影响轴流风机正常运转。

(3)上述设计方案中，定子铁芯采用了钐钴磁钢，钐钴磁钢耐高温、具有高磁能积，高磁能积可进一步缩减转子体积，有利于实现轴流风机的小型化和轻量化的设计需求。

附图说明

图1显示为本实用新型实施例中航空用轴流风机的整体结构示意图；

图2显示为本实用新型实施例中航空用轴流风机的整体结构爆炸图；

图3显示为本实用新型实施例中航空用轴流风机的整体结构半剖图；

图4显示为本实用新型实施例中机壳和控制器的装配示意图。

元件标号说明

机壳1，安装板2，静叶片3，第一腔体4，后端盖5，腰型孔6，圆形孔7，定子8，定子铁芯9，定子铁芯座10，第一轴承12，第二轴承13，孔用挡圈14，支撑件15，弹性件16，垫柱17，叶轮套壳19，永磁体20，动叶片21，主轴22，控制器23，传感器24。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

请参阅图1-4，本实施例提供一种航空用轴流风机，包括：机壳1、定子8、外转子和控制器23；

其中，定子8和外转子轴向设置在机壳1内腔，定子8的后端与机壳1固定连接，外转子套接在定子8外部，并通过主轴22与定子8转动连接，控制器23设置在机壳1后端。

机壳1内腔前后贯通，机壳1内腔还设有用于安装定子8的安装板2，安装板2通过多个静叶片3与机壳1的内壁连接；外转子外部设有多个动叶片21。

定子8包括定子铁芯9和定子铁芯座10；其中，定子铁芯座10的后端与安装板2固定连接，定子铁芯9固定套设在定子铁芯座10上，主轴22转动设置在定子铁芯座10内部；定子铁芯座10内部设有用于保持叶轮套壳19后端和安装板2前侧面之间的轴向间隙的弹性结构。该设计中，通过采用外转子的结构，外转子结构的电机相较于同尺寸下的传统内转子结构电机而言，外转子与定子8间的气隙更大，意味着空气与定子绕组之间的散热接触面积更大，散热效率更高，且更节省材料，进一步减轻航空产品的重量。同时上述设计结构紧凑、更容易实现小型化和轻量化。

进一步的，通过在定子铁芯座10内设置弹性结构，可有效保持外转子后端和安装板2前侧面之间的轴向间隙，防止外转子和安装板2接触影响轴流风机正常运转。

在本实施例中，外转子包括叶轮套壳19和多个永磁体20，叶轮套壳19的前端和与主轴22固定连接；多个永磁体20圆周布置、等间隔固定在叶轮套壳19的内壁，多个动叶片21等间隔设置在叶轮套壳的外壁。在本实施例中，永磁体20采用圆弧形磁钢。该设计中，永磁体20在风叶高速旋转时产生的离心力的作用下，永磁体20紧贴叶轮套壳19的内壁，可提高永磁体20与叶轮套壳19的连接可靠性。

在本实施例中，所述永磁体采用钐钴磁钢。该设计中，采用了钐钴磁钢，钐钴磁钢耐高温、具有高磁能积，较传统铁氧体、铝镍钴等磁钢具有同等磁能积条件下体积更小的优点，可进一步缩减转子的体积，有利于实现轴流风机的小型化和轻量化的设计需求。

在本实施例中，定子铁芯座10为阶梯套管，阶梯套管后端固定套接在安装盘中心的安装孔内，定子铁芯9固定套接在阶梯套管的前端。

阶梯套管内设有第一轴承12、弹性结构和第二轴承13，主轴22通过第一轴承12和第二轴承13与阶梯套管转动连接，进一步的，所主轴的左端与第一轴承12之间设有限位挡圈。第一轴承12和弹性结构之间设有孔用挡圈14，孔用挡圈14与阶梯套管固定连接；第二轴承13与阶梯套管间隙配合。

进一步的，孔用挡圈14与阶梯套管卡接；具体的，阶梯套管内腔开设有用于卡接孔用挡圈14的环形槽，孔用挡圈14卡接于环形槽内。孔用挡圈14可对第一轴承12和支撑件15进行轴向限位。该设计中，通过阶梯套管、第一轴承12、弹性结构和第二轴承13的配合，提高定子8的结构紧凑度，有利于减小定子8的体积，进而减小整机的体积。

在本实施例中，弹性结构套设在主轴22上，弹性结构包括支撑件15、弹性件16和垫柱17；其中，弹性件16设置在支撑件15和垫柱17之间。

在本实施例中，垫柱17为一端开口的杯型结构，弹性件16嵌套于杯型结构内部，主轴22贯穿杯型结构并与杯型结构滑动连接。进一步的，弹性件16采用弹簧。该设计中，杯型结构的垫柱17可方便弹性件16的安装和导向。

弹性结构工作时，垫柱17在所述弹性件16的作用下推挤第二轴承13，在第二轴承13的挤压下，叶轮套壳19始终与安装板2之间保持间隙。

在本实施例中，机壳1后端成型有用于容纳控制器23的第一腔体4，第一腔体4后端开口，且开口处设有后端盖5。该设计中，第一腔体4和后端盖5的配合方便控制器23的安装与检修。

进一步的，安装板2上开设有三个腰型孔6和一个圆形孔7，腰型孔6可用于容纳控制器23上朝向定子8的传感器24；圆形孔7用于定子8绕组与控制器23之间的走线(未展示)。

综上所述，本实用新型通过采用外转子的结构，外转子结构的电机相较于同尺寸下的传统内转子结构电机而言，外转子与定子间的气隙更大，意味着空气与定子绕组之间的散热接触面积更大，散热效率更高，且更节省材料，进一步减轻航空产品的重量。同时上述设计结构紧凑、更容易实现小型化和轻量化；通过在定子铁芯座内设置弹性结构，可有效保持外转子后端和安装板前侧面之间的轴向间隙，防止外转子和安装板接触影响轴流风机正常运转。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种航空用轴流风机，其特征在于，包括：机壳、定子、外转子和控制器；

其中，所述定子和外转子轴向设置在所述机壳内腔，所述定子的后端与所述机壳固定连接，所述外转子套接在所述定子外部，并通过主轴与所述定子转动连接，所述控制器设置在所述机壳后端；

所述机壳内腔前后贯通，机壳内腔还设有用于安装定子的安装板，所述安装板通过多个静叶片与所述机壳的内壁连接；所述外转子外部设有多个动叶片；

所述定子包括定子铁芯和定子铁芯座；其中，所述定子铁芯座的后端与所述安装板固定连接，所述定子铁芯固定套设在所述定子铁芯座上，所述主轴转动设置在所述定子铁芯座内部；所述定子铁芯座内部设有用于保持外转子后端和安装板前侧面之间的轴向间隙的弹性结构。

2.根据权利要求1所述的航空用轴流风机，其特征在于：所述外转子包括叶轮套壳和多个永磁体，所述叶轮套壳的前端和与所述主轴固定连接；多个所述永磁体圆周布置、等间隔固定在所述叶轮套壳的内壁，多个所述动叶片等间隔设置在所述叶轮套壳的外壁。

3.根据权利要求2所述的航空用轴流风机，其特征在于：所述永磁体采用钐钴磁钢。

4.根据权利要求1所述的航空用轴流风机，其特征在于：所述定子铁芯座为阶梯套管，所述阶梯套管内设有第一轴承、所述弹性结构和第二轴承，所述主轴通过所述第一轴承和所述第二轴承与所述阶梯套管转动连接，所述第一轴承和所述弹性结构之间设有孔用挡圈，所述孔用挡圈与所述阶梯套管固定连接；所述第二轴承与所述阶梯套管间隙配合。

5.根据权利要求4所述的航空用轴流风机，其特征在于：所述弹性结构套设在所述主轴上，所述弹性结构包括支撑件、弹性件和垫柱；其中，所述弹性件设置在所述支撑件和所述垫柱之间。

6.根据权利要求5所述的航空用轴流风机，其特征在于：所述垫柱为一端开口的杯型结构，所述弹性件嵌套于所述杯型结构内部，所述主轴贯穿所述杯型结构并与所述杯型结构滑动连接。

7.根据权利要求1所述的航空用轴流风机，其特征在于：所述机壳后端成型有用于容纳所述控制器的第一腔体，所述第一腔体后端开口，且开口处设有后端盖。

Images