CN219659540U - 一种新型冷却风扇电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电机技术领域，特别涉及一种新型冷却风扇电机。其包括风扇、机壳、电机端盖、定子组件、转子组件，机壳包括风道和定子固定架，定子组件包括定子芯，定子固定架底部设有机壳凸缘，沿着机壳凸缘的轴向上定子固定架设有机壳轴向槽，定子芯的外壁上设有定子凸棱，定子凸棱内部设有定子通孔，定子凸棱对接在机壳轴向槽内，电机端盖设有端盖凸缘，定子固定架、定子组件、电机端盖依次连接，机壳凸缘、定子通孔、端盖凸缘对齐并通过紧固件固定，转子组件连接在电机端盖、定子组件、机壳内，风扇与转子组件连接并位于风道的下风口。本电机的机壳既是风量增压通道，又是固定架，节约空间，增大出风量，保证电机安装的同心度。

Description

一种新型冷却风扇电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，特别涉及一种新型冷却风扇电机。

背景技术

冷却风扇是用在对CPU、数据中心电源、服务器、各种基站系统进行冷却的部件，传统的冷却风扇采用的是外转子电机带动扇叶转动进行冷却，外转子电机转速为3000rpm，转速低，导致风量低，冷却效果差，而且体积较大。随着CPU等产品的功耗越来越大，需要外接大量的散热片辅助散热，而大量散热片需占用较多的空间，不利于产品小型化，成本昂贵。因此需要有高转速、高风量的冷却风扇电机来满足功耗逐渐增大的产品的散热需求。

实用新型内容

本实用新型提供一种新型冷却风扇电机，旨在解决现有外转子电机转速低、风量低、冷却效果差的问题。

本实用新型提供一种新型冷却风扇电机，包括风扇、机壳、电机端盖、定子组件、转子组件，所述机壳包括风道和定子固定架，所述定子组件包括定子芯，所述定子固定架底部设有机壳凸缘，沿着机壳凸缘的轴向上所述定子固定架设有机壳轴向槽，所述定子芯的外壁上设有定子凸棱，所述定子凸棱内部设有定子通孔，所述定子凸棱对接在机壳轴向槽内，所述电机端盖设有端盖凸缘，所述定子固定架、定子组件、电机端盖依次连接，所述机壳凸缘、定子通孔、端盖凸缘对齐并通过紧固件固定，所述转子组件连接在电机端盖、定子组件、机壳内，所述风扇与转子组件连接并位于风道的下风口。

作为本实用新型的进一步改进，所述定子固定架的边沿设有机壳止口，所述电机端盖的边沿设有端盖止口，所述端盖止口与机壳止口对接。

作为本实用新型的进一步改进，所述转子组件包括转轴、轴承、磁环、金属环，所述定子固定架和电机端盖均设有轴承室，所述转轴的两端均连接有轴承，所述轴承设置在轴承室内，所述磁环连接在转轴的中部并位于定子组件内，所述金属环连接在转轴上，且所述金属环两端分别与轴承的内圈和磁环接触。

作为本实用新型的进一步改进，所述转子组件还包括轴承套，所述轴承套连接在轴承的外圈上。

作为本实用新型的进一步改进，所述定子组件还包括绝缘线架，所述绝缘线架连接在定子芯的一端，所述绝缘线架与定子芯一体成型。

作为本实用新型的进一步改进，所述定子组件还包括线圈，所述定子芯设有偶数个槽型腔，每个所述槽型腔内放置一个线圈。

作为本实用新型的进一步改进，所述风道内连接有多片导风片，所述导风片与机壳一体成型，所述导风片的形状为阿基米德螺旋曲面。

作为本实用新型的进一步改进，所述风扇包括扇体和叶片，所述扇体中心设有凸台，所述凸台与转轴连接，多个所述叶片连接在扇体周围，所述叶片位于风道的下风口处。

作为本实用新型的进一步改进，所述扇体位圆锥形结构，所述叶片的形状为阿基米德螺旋曲面。

作为本实用新型的进一步改进，新型冷却风扇电机包括PCB板、端子座、插针，所述端子座连接在PCB板上，所述插针两端分别连接PCB板和定子组件。

本实用新型的有益效果是：此电机的风道和定子固定架一体化，使机壳既是风量增压通道，又是定子组件和转子组件的固定架，节约空间，增大出风量；定子芯通过槽位和孔位定位连接机壳和电机端盖，且机壳和电机端盖又当作固定架作为转子组件轴向定位，保证电机安装的同心度，在100000rpm以上的高转速下性能更加稳定，出风量大，提高了冷却效果。

附图说明

图1是本实用新型中新型冷却风扇电机的整体结构图；

图2是本实用新型中新型冷却风扇电机的结构爆炸图；

图3是本实用新型中新型冷却风扇电机的结构剖视图；

图4是本实用新型中机壳的结构图；

图5是本实用新型中电机端盖的结构图；

图6是本实用新型中定子组件的结构图；

图7是本实用新型中定子芯的结构图；

图8是本实用新型中定子芯连接绝缘线架的结构图；

图9是本实用新型中转子组件与风扇连接的结构图；

图10是本实用新型中转子组件与风扇连接的结构剖视图；

图11是本实用新型中电机端盖与机壳组装后的结构剖视图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

如图1至图6所示，本实用新型的一种新型冷却风扇电机，包括风扇5、机壳1、电机端盖2、定子组件3、转子组件4，机壳1包括风道11和定子固定架12，定子组件3包括定子芯31，定子固定架12底部设有机壳凸缘13，沿着机壳凸缘13的轴向上定子固定架12设有机壳轴向槽14，定子芯31的外壁上设有定子凸棱32，定子凸棱32内部设有定子通孔33，定子凸棱32对接在机壳轴向槽14内，电机端盖2设有端盖凸缘21，定子固定架12、定子组件3、电机端盖2依次连接，机壳凸缘13、定子通孔33、端盖凸缘21对齐并通过紧固件固定，转子组件4连接在电机端盖2、定子组件3、机壳1内，风扇5与转子组件4连接并位于风道11的下风口。

此电机的风道11和定子固定架12一体化，即作为机壳1，同时也是定子组件3和转子组件4的固定架。紧固件优选为螺钉6，定子芯31优选为定子铁芯，采用螺钉6将电机端盖2锁在机壳1内结构代替胶水连接，安全有效解决定子加胶水连接存在的隐患。

通过螺钉6将电机端盖2与机壳1锁在一起固定电机定子铁芯；定子固定架12设有机壳轴向槽14形成半包围结构，定子铁芯外径紧贴机壳1定子固定架12的半包围结构内，从径向上进行定位，定子铁芯底部放在机壳凸缘13端面定位，从轴向上进行定位，定子铁芯上部由电机端盖凸缘21压紧定子铁芯，再通过螺钉6联接，安全可靠，螺钉6既是固定定子铁芯，同时固定电机端盖2。

如图4和图5所示，定子固定架12的边沿设有机壳止口15，电机端盖2的边沿设有端盖止口22，端盖止口22与机壳止口15对接。

机壳1是风量增压通道，又是放置定子和转子的固定架，增大出风量也节约了空间； 机壳1材料是锌合金，降低噪音，特殊情况下，可以是铝合金或塑胶材料。端盖止口22位经加工保证与机壳止口15安装同心度，同时当作固定架作为轴承42的轴向定位；端盖材料是锌合金，降低噪音，特殊情况下，可以是铝合金或塑胶材料。

机壳1和电机端盖2通过止口定位，同时再锁3颗螺钉6的连接方式，避免传统结构以定子平面直接锁螺丝，因定子铁芯平面度偏差而造成轴中心线倾斜， 产生振动噪音问题，本电机的连接方式可以保证电机同心度，在100000rpm以上的高转速下性能更加稳定。

如图9和图10所示，转子组件4包括转轴41、轴承42、磁环43、金属环44，定子固定架12和电机端盖2均设有轴承室45，转轴41的两端均连接有轴承42，轴承42设置在轴承室45内，磁环43连接在转轴41的中部并位于定子组件3内，金属环44连接在转轴41上，且金属环44两端分别与轴承42的内圈和磁环43接触。

此电机采用金属环44预压紧轴承42代替传统弹簧连接，安全有效解决弹簧失效的隐患，金属环44可以是铜、铝、铁等，两个金属环44只与轴承42内圈接触，与轴承42外圈不接触。结合图10和图11所示，两个金属环44与磁环43装配后形成尺寸T1；两个轴承42/轴承套46组装后形成尺寸T2；电机端盖2与机壳1组装后形成尺寸T3；通过计算，当T2尺寸＞T3时，锁紧螺钉6后，机壳1与电机端盖2紧紧贴合，两个轴承42外圈由于不接触金属环44处于活动状态，由于T2尺寸大于T3，轴承套46被挤压而形成轴向力，即预压力。

采用磁环43转动体位于两个轴承42之间的简支梁结构，安全可靠，转速10万～15万转/分下，转轴41刚性好，运行更平稳。

转子组件4还包括轴承套46，轴承套46连接在轴承42的外圈上。机壳1和电机端盖2的轴承室45增加轴承套46柔性结构，有非常明显的减震效果，同时防止高速情况下偏心问题造成磨擦磁环43产生噪音、退磁等缺陷，完美解决市场上传统刚性结构速度偏低的限制；能最大限度提高电机的转速，转速可达到80000rpm~150000rpm，增大风速、负压，提高效率，达到高转速、大吸力、低噪音的目的。

两个支撑点全都是刚性表面直接接触称之为刚性接触结构，简称刚性结构；如果两个支撑点的刚性表面不直接接触，而是增加弹性材料作缓冲单元称之柔性接触结构，简称柔性结构。轴承42是金属，电机盖、机壳1风道11是金属，轴承42和电机盖、轴承42和机壳1风道11中间增加弹性轴承套46，所以是柔性接触结构；轴承套46材料可以是橡胶或硅胶或塑胶，本实用新型优选是橡胶套。

轴承42的安装方式分为内装和外装，内装轴承42方式是指轴承42安装在装配体（机壳1、电机端盖2）内部，简单地指轴承套46开口都朝向磁环43；外装轴承42方式是指轴承42安装在装配体（机壳1、电机端盖2）外部，简单地指轴承套46开口都背向磁。本实用新型的电机可以采用内装轴承42方式；也可以采用外装轴承42方式，或者内装和外装两种方式的混合均可。

如图7和图8所示，定子组件3还包括绝缘线架34，绝缘线架34连接在定子芯31的一端，绝缘线架34与定子芯31一体成型。铁芯模内注塑一体成型，把电机的定子铁芯和漆包线部分全部包裹起来，达到耐高压和高压绝缘作用，此方式比传统结构采用绝缘片和铁芯分离，再人工装配的方式，节省了人工组装费，同时减少了漏电耐压隐患。

如图7所示，定子组件3还包括线圈35，定子芯31设有偶数个槽型腔36，每个槽型腔36内放置一个线圈35。此电机定子芯31采用新型6槽槽型腔36结构，转速（10万～15万转/分）下，转子运行更平稳，有效避免3槽槽型腔36结构波形波峰突变产生的电磁噪音，降低齿槽效应，电磁噪音更低。偶数个槽型腔36可以改善齿槽转矩及改善反电动势波形，3槽结构的磁拉力不平衡，6槽结构的磁拉力对称平衡。

如图4所示，风道11内连接有多片导风片16，导风片16与机壳1一体成型，导风片16的形状为阿基米德螺旋曲面。风道11采用9个阿基米德螺旋曲面设计的导风片16形成导风槽，导风槽与机壳1一体化设计，增大出风面积，提高出风效率，降低电机风噪，同时节能。

如图3、图9至图10所示，风扇5包括扇体51和叶片52，定子固定架12底部设有机壳凸台17，扇体51套在机壳凸台17上并与转轴41连接，多个叶片52连接在扇体51周围，叶片52位于风道11的下风口处。

此电机采用新型电机定子安装结构，用半包围结构保证定子芯31径向定位，风道机壳1同时作为电机支架，节省了空间，让结构轴向长度大大减少，节省客户安装空间，同时减少回风量，增大进风和出风的效率。独特的机壳凸台17设计，增加与风扇5接触面积，定位更牢固，可以使风扇5运转时的力矩更靠近轴承42端，减轻轴承42承受力矩。机壳1的风道11外径为38~42mm；比传统外转子电机增加50%风量，50%风压；噪音降低3dB。

扇体51位圆锥形结构，叶片52的形状为阿基米德螺旋曲面。本电机的风扇5材料优选采用铝合金，降低噪音，特殊情况下，可以是镁合金或塑胶材料；且叶片52独特阿基米德螺旋曲面设计，风扇5的外径为35~39 mm，风扇5外径小于35 mm时，风压和风量偏小，使用者体验感差，风扇5外径大于39 mm时，振动和噪音增大，使用者体验感差；风扇5采用17片或18片叶片52结构，保证了风压和风量，极大减少了风噪音； 同时风扇5端部采用圆锥形结构，保证风扇5的进风效率，同时极大减少了风噪。铝合金材质能改善高频音，减少负载风叶重量，降低风噪；铝合金密度大约为锌的1/3、钢的1/4，重量减轻几乎接近塑料风叶的重量，减轻了轴承42的负荷，对减少高频音很大的帮助，同时增加了轴承42的寿命，铝合金受到冲击载荷时，吸收的能量比其它金属件大，铝合金具有良好的抗震减噪性能。

如图1至3所示，新型冷却风扇电机还包括PCB板8、端子座9、插针7，端子座9连接在PCB板8上，插针7两端分别连接PCB板8和定子组件3。插针7上缠绕有线圈35，作为导电柱的作用连通PCB板8和定子组件3，PCB板8可以外接其他控制部件，通过PCB板8来对定子组件3进行控制，从通过电磁效应来控制转子组件4的转动，进而带动风扇5的转动，提供风量对CPU等产品进行冷却。

本新型冷却风扇电机具有如下优点和特性：

1）独特的电机端盖2止口结构，提升生产效率，同时方便安装，结构紧凑；

2）独特的柔性轴承套46结构减少高速运行时轴承42振动音和高频音；

3）独特的风道机壳1一体化设计，9片叶片52设计减少了风噪音、提高出风效率；

4）定子 铁芯模内注塑一体成型结构，提升绝缘爬电距离，解决了绝缘与耐高压问题；

5）独特的机壳1半包围结构，结构紧凑和安装简单、同时保证定子与机壳1轴承室45之间的同心度；

6）独特的简支梁结构，金属环44提供预紧力取代弹簧，安装可靠方便；

7）独特的6槽定子铁芯结构，解决了磁场波形波峰突变，降低磁拉力；

8）独特的螺钉6锁紧结构，解决了涂胶水不便利之处，提高效率；

9）独特的导电柱结构，能提升生产效率，同时方便安装；

10） 独特铝合金风扇5具有良好抗震减噪性能。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型冷却风扇电机，其特征在于，包括风扇、机壳、电机端盖、定子组件、转子组件，所述机壳包括风道和定子固定架，所述定子组件包括定子芯，所述定子固定架底部设有机壳凸缘，沿着机壳凸缘的轴向上所述定子固定架设有机壳轴向槽，所述定子芯的外壁上设有定子凸棱，所述定子凸棱内部设有定子通孔，所述定子凸棱对接在机壳轴向槽内，所述电机端盖设有端盖凸缘，所述定子固定架、定子组件、电机端盖依次连接，所述机壳凸缘、定子通孔、端盖凸缘对齐并通过紧固件固定，所述转子组件连接在电机端盖、定子组件、机壳内，所述风扇与转子组件连接并位于风道的下风口。

2.根据权利要求1所述的新型冷却风扇电机，其特征在于，所述定子固定架的边沿设有机壳止口，所述电机端盖的边沿设有端盖止口，所述端盖止口与机壳止口对接。

3.根据权利要求1所述的新型冷却风扇电机，其特征在于，所述转子组件包括转轴、轴承、磁环、金属环，所述定子固定架和电机端盖均设有轴承室，所述转轴的两端均连接有轴承，所述轴承设置在轴承室内，所述磁环连接在转轴的中部并位于定子组件内，所述金属环连接在转轴上，且所述金属环两端分别与轴承的内圈和磁环接触。

4.根据权利要求3所述的新型冷却风扇电机，其特征在于，所述转子组件还包括轴承套，所述轴承套连接在轴承的外圈上。

5.根据权利要求1所述的新型冷却风扇电机，其特征在于，所述定子组件还包括绝缘线架，所述绝缘线架连接在定子芯的一端，所述绝缘线架与定子芯一体成型。

6.根据权利要求1所述的新型冷却风扇电机，其特征在于，所述定子组件还包括线圈，所述定子芯设有偶数个槽型腔，每个所述槽型腔内放置一个线圈。

7.根据权利要求1所述的新型冷却风扇电机，其特征在于，所述风道内连接有多片导风片，所述导风片与机壳一体成型，所述导风片的形状为阿基米德螺旋曲面。

8.根据权利要求1所述的新型冷却风扇电机，其特征在于，所述风扇包括扇体和叶片，所述定子固定架底部设有机壳凸台，所述扇体套在机壳凸台上并与转轴连接，多个所述叶片连接在扇体周围，所述叶片位于风道的下风口处。

9.根据权利要求8所述的新型冷却风扇电机，其特征在于，所述扇体位圆锥形结构，所述叶片的形状为阿基米德螺旋曲面。

10.根据权利要求1所述的新型冷却风扇电机，其特征在于，包括PCB板、端子座、插针，所述端子座连接在PCB板上，所述插针两端分别连接PCB板和定子组件。