CN220857826U - 适用于轴流风机的电动机及轴流风机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了适用于轴流风机的电动机及轴流风机；所述电动机包括壳体，及设于壳体内的转子和定子；所述转子包括转轴和转子铁芯；壳体的两端分别固联有前端盖和后端盖，前端盖和后端盖内分别嵌入有第一轴承和第二轴承；转轴的两端分别穿过第一轴承和第二轴承，且转轴的前端从前端盖穿出，用于安装轴流风机的叶轮，后端与后端盖转动连接；所述转子铁芯与定子之间存在位移，该位移大小等于转子铁芯的长度减去转子铁芯的有效率长度，从而使得转子与定子之间产生轴向磁拉力，用于抵消轴流风机叶轮转动时产生的轴向力，进而减少或消除电动机转轴两端的轴承所受到的轴向力，解决了轴承因为受到轴向力而经常损坏的问题，降低了电动机的维修成本。

Description

适用于轴流风机的电动机及轴流风机

技术领域

本实用新型涉及轴流风机技术领域，具体涉及适用于轴流风机的电动机及轴流风机。

背景技术

轴流风机是市场上常用的一种通风、送风设备，通常用于流量要求较高而压力要求较低的场合；之所以称为“轴流式”，是因为其产生的气体的流动方向与风机的叶轮轴的方向平行。轴流风机主要由叶轮和机壳组成；叶轮安装在电动机的转轴上，由电动机驱动旋转。常规的电动机中，设于转轴两端的轴承通常采用深沟球轴承，其理论上只承受径向力，但是轴流风机的叶轮转动时会产生一个轴向作用力，从而使得深沟球轴承的轴向受力，长时间使用后，轴承容易损坏，一般2-3年就需要对电动机进行大保养，更换新的轴承，对于矿用和隧道用的轴流风机来说，操作非常不方便。此外，当轴流风机高速转动时(转速大于3000转/分)，轴承还会发热甚至“抱死”，引起电动机绕组烧坏。现有技术中，有一些厂家会选择使用角接触推力轴承，但是它只能够承受一部分的轴向力，而且制作要求较高，价格比较贵，装配起来也不方便。

实用新型内容

本申请提供了一种适用于轴流风机的电动机，用以克服现有技术中存在的上述问题。本申请的适用于轴流风机的电动机将定子与转子铁芯错位设置，从而可以利用定子与转子铁芯之间的位移所产生的轴向磁拉力，克服或抵消轴流风机叶轮转动时产生的轴向反作用力，减少或消除电动机转轴两端的轴承所受到的轴向力，解决了轴承因为受到轴向力而经常损坏的问题，降低了电动机的维修成本，提高了产品的竞争力。对应的，本申请还提供了一种配备有该电动机的轴流风机。

对于电动机而言，本申请的技术方案为：

适用于轴流风机的电动机，包括壳体，以及设于壳体内的转子和定子；所述转子包括转轴，以及设于转轴上的转子铁芯；所述壳体的两端分别固联有前端盖和后端盖；所述前端盖和后端盖内分别嵌入有第一轴承和第二轴承；所述转轴的两端分别穿过第一轴承和第二轴承；所述转轴的前端从前端盖穿出，用于安装轴流风机的叶轮，转轴的后端与后端盖转动连接；所述转子铁芯与定子之间存在位移，从而使得转子与定子之间产生轴向磁拉力，用于抵消轴流风机叶轮转动时产生的轴向力。

与现有技术相比，本申请的适用于轴流风机的电动机中，定子与转子铁芯错位设置；将该电动机装配于轴流风机中后，可以利用定子与转子铁芯之间的位移所产生的轴向磁拉力，克服或抵消轴流风机叶轮转动时产生的轴向反作用力，从而减少或消除设于电动机转轴两端的轴承所受到的轴向力，避免轴承因长时间受轴向力而损坏，提高了其使用寿命，降低了电动机的维修成本，提高了产品的竞争力。

作为优化，前述的适用于轴流风机的电动机中，所述前端盖上，位于第一轴承的外侧，还设有骨架油封。由此，可以提高电动机的密封效果，防止外界的水进入到第一轴承和转轴的配合部位，避免第一轴承受潮生锈出现损坏，进一步提高了第一轴承的使用寿命。

进一步的，所述前端盖的中部设有轴孔；所述轴孔的内壁上从外向内依次设有第一环形槽和第二环形槽；所述骨架油封设于第一环形槽内，所述第一轴承设于第二环形槽内。将骨架油封由原先的外装入方式改为内装入方式，可以减少粉尘对骨架油封的污染，还可以避免骨架油封受到外力撞击时损坏。

进一步的，所述第二环形槽内还设有波形弹簧垫圈；所述波形弹簧垫圈套设于转轴上；所述第一轴承的外侧与波形弹簧垫圈相抵靠，内侧与转轴的第一轴肩相抵靠。将第一轴承设于波形弹簧垫圈和转轴之间，可以实现对第一轴承的轴向限位，避免其在使用过程中移位；此外，波形弹簧垫圈还可以给第一轴承施加预应力，减少第一轴承运转时的噪音，提高其运转精度与平稳性。

作为优化，前述的适用于轴流风机的电动机中，所述前端盖和后端盖分别与壳体通过螺栓连接固定。此时，拆装方便。

对于轴流风机而言，本申请的技术方案为：

轴流风机，包括机壳，以及设于机壳内的电动机和叶轮；所述电动机为前述的本申请的适用于轴流风机的电动机；所述叶轮安装于电动机的转轴上。

与现有技术相比，本申请的轴流风机中，电动机的定子与转子铁芯错位设置，使用时，可以利用定子与转子铁芯之间的位移所产生的轴向磁拉力，克服或抵消叶轮转动时产生的轴向反作用力，从而减少或消除设于电动机转轴两端的轴承所受到的轴向力，避免轴承因长时间受轴向力而损坏，提高了其使用寿命，降低了轴流风机的维修成本，提高了产品的竞争力。

作为优化，前述的轴流风机中，所述叶轮与转轴通过键连接，实现轴向固定。此时，连接结构简单、装拆方便、对中性好。

作为优化，前述的轴流风机中，所述转轴的前端，位于叶轮的外侧，开设有卡槽，所述卡槽内卡入有挡圈；所述叶轮的内侧与转轴的第二轴肩相抵靠，外侧与挡圈相抵靠，实现轴向限位。由此，提高了叶轮与转轴之间的连接牢固度。

附图说明

图1是现有技术中的电动机的结构示意图；

图2是本申请的适用于轴流风机的电动机的结构示意图；

图3是图2中的A部分的放大示意图；

图4是本申请中的前端盖的结构示意图；

图5是本申请的适用于轴流风机的电动机与叶轮的装配示意图；

图6是用于测量轴向磁拉力的试验装置。

附图中的标记为：1-壳体；2-转子，201-转轴、2011-第一轴肩、2012-第二轴肩，202-转子铁芯；3-定子；4-前端盖，401-轴孔，402-第一环形槽，403-第二环形槽；5-后端盖；6-第一轴承；7-第二轴承；8-骨架油封；9-波形弹簧垫圈；10-螺栓；11-叶轮；12-挡圈；13-液压千斤顶；14-负荷测力计；15-车床活顶尖；16-支架；17-紧固螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的说明，但并不作为对本申请限制的依据。

常规的电动机中，定子3和转子铁芯202是对齐的(参见图1)，不存在轴向磁场，也没有轴向磁拉力，只有径向的旋转磁场，并在转子中产生感应电流，通过电磁感应原理，产生切向的力，带动转轴旋转输出机械能(轴功率)。

当定子3与转子铁芯202没有对齐，有移位时，磁场中磁力线由于“收缩”作用会产生电磁吸力，即轴向磁拉力；本申请就是利用这个轴向磁拉力，并根据电动机电磁感应原理计算轴向磁拉力的大小，以克服或抵消轴流风机叶轮转动时产生的轴向反作用力。

参见图2至图4，本申请的适用于轴流风机的电动机，包括壳体1，以及设于壳体1内的转子2和定子3；所述转子2包括转轴201，以及设于转轴201上的转子铁芯202；所述壳体1的两端分别固联有前端盖4和后端盖5；所述前端盖4和后端盖5内分别嵌入有第一轴承6和第二轴承7；所述转轴201的两端分别穿过第一轴承6和第二轴承7；所述转轴201的前端从前端盖4穿出，用于安装轴流风机的叶轮11，转轴201的后端与后端盖5转动连接；所述转子铁芯202与定子3之间存在一定的位移，从而使得转子2与定子3之间产生轴向磁拉力，用于抵消轴流风机叶轮转动时产生的轴向力。该位移大小等于转子铁芯202的长度减去转子铁芯202的有效率长度。

实施例：

本实施例中，所述前端盖4上，位于第一轴承6的外侧，还设有骨架油封8。由此，可以提高电动机的密封效果，防止外界的水进入到第一轴承6和转轴201的配合部位，避免第一轴承6受潮生锈出现损坏，进一步提高了第一轴承6的使用寿命。

进一步的，所述前端盖4的中部设有轴孔401；所述轴孔401的内壁上从外向内依次设有第一环形槽402和第二环形槽403；所述骨架油封8设于第一环形槽402内，所述第一轴承6设于第二环形槽403内。将骨架油封8由原先的外装入方式改为内装入方式，可以减少粉尘对骨架油封8的污染，还可以避免骨架油封8受到外力撞击时损坏。

进一步的，所述第二环形槽403内还设有波形弹簧垫圈9；所述波形弹簧垫圈9套设于转轴201上；所述第一轴承6的外侧与波形弹簧垫圈9相抵靠，内侧与转轴201的第一轴肩2011相抵靠。由此，可以实现对第一轴承6的轴向限位，避免其在使用过程中移位；此外，波形弹簧垫圈9还可以给第一轴承6施加预应力，减少第一轴承6运转时的噪音，提高其运转精度与平稳性。

本实施例中，所述前端盖4和后端盖5分别与壳体1通过螺栓10连接固定。此时，拆装方便。

作为本实施例的适用于轴流风机的电动机的一个具体应用：

轴流风机，包括机壳，以及设于机壳内的电动机和叶轮11；所述电动机为前述的本申请的适用于轴流风机的电动机；所述叶轮11安装于电动机的转轴201上，且叶轮11与转轴201通过键连接；所述转轴201的前端，位于叶轮11的外侧，开设有卡槽，所述卡槽内卡入有挡圈12；所述叶轮11的内侧与转轴201的第二轴肩2012相抵靠，外侧与挡圈12相抵靠，实现轴向限位。

在实践应用中，为了确定定子3与转子铁芯202之间需要移位多少距离，所产生的轴向磁拉力正好或接近抵消轴流风机叶轮所产生的轴向力，经过多次理论推导和实践试验，总结如下的规律：根据麦克斯韦电磁感应理论，电场和磁场是相互关联、相互作用的，磁拉力的大小与磁力线穿过磁场的面积成正比，与气隙中的磁感应强度的平方成正比，与介质的导磁系数成反比；工程计算中，考虑到磁路的饱和效应和气隙的边际效应，采用气隙中磁化电流和转子铁芯长度比值以及转子铁芯长度与有效率长度比值来计算，具体公式如下：

F＝8.088(m/f)*(Imo*Eo/Lo)*(Lo/L)²；其中，F为轴向磁拉力(kg)；m为相数；f为频率(Hz)；Eo为每相电压(V)；Imo为磁化电流(A)；Lo为转子铁芯长度；L为转子铁芯有效率长度。

电动机(电动机可以为三相异步电动机、永磁同步电动机等)所需要提供的轴向磁拉力F即为轴流风机叶轮转动时产生的轴向推力F1的反作用力；首先，根据轴流风机的风量和风压的大小，计算出轴流风机叶轮转动时产生的轴向推力F1(轴向推力与叶轮吹风的方向相反；不同的轴流风机配备的叶轮结构不同，有轴流式，混流式等，不同叶轮的风量和风压与转速的特性曲线不同，因此轴向推力的计算公式也不同)，F和F1大小相等，方向相反(参见图5)；然后通过轴向磁拉力公式，计算转子铁芯的有效率长度L，转子铁芯长度Lo通过测量得到，最后根据公式ΔL＝Lo-L，计算出定子与转子铁芯之间的位移大小。

为了校验电动机实际受力情况以及对计算公式进行验算，申请人还设计了一套测量轴向磁拉力的试验装置(参见图6)，所述试验装置包括液压千斤顶13、负荷测力计14和车床活顶尖15；所述液压千斤顶13固定于支架16上，支架16通过紧固螺栓17固定于工作台上，负荷测力计14设于液压千斤顶13和车床活顶尖15之间。电动机根据计算出来的位移大小装配定子和转子铁芯，然后将装配完成后的电动机的转轴与车床活顶尖15相接触。试验原理是利用液压千斤顶13经负荷测力计14和车床活顶尖15给电动机的转轴端加负载，负载值(即电动机实际产生的轴向磁拉力值)在负荷测力计14上读出，并与计算出的轴向推力F1进行比较。经多次理论计算和试验，证明了通过上述方法计算出的位移大小所产生的轴向磁拉力正好或接近抵消轴流风机叶轮所产生的轴向力。

上述对本申请中涉及的实用新型的一般性描述和对其具体实施方式的描述不应理解为是对该实用新型技术方案构成的限制。本领域所属技术人员根据本申请的公开，可以在不违背所涉及的实用新型构成要素的前提下，对上述一般性描述或/和具体实施方式(包括实施例)中的公开技术特征进行增加、减少或组合，形成属于本申请保护范围之内的其它的技术方案。

Claims (8)

1.适用于轴流风机的电动机，包括壳体(1)，以及设于壳体(1)内的转子(2)和定子(3)；所述转子(2)包括转轴(201)，以及设于转轴(201)上的转子铁芯(202)；所述壳体(1)的两端分别固联有前端盖(4)和后端盖(5)；所述前端盖(4)和后端盖(5)内分别嵌入有第一轴承(6)和第二轴承(7)；所述转轴(201)的两端分别穿过第一轴承(6)和第二轴承(7)；其特征在于：所述转轴(201)的前端从前端盖(4)穿出，用于安装轴流风机的叶轮(11)，转轴(201)的后端与后端盖(5)转动连接；所述转子铁芯(202)与定子(3)之间存在位移，从而使得转子(2)与定子(3)之间产生轴向磁拉力，用于抵消轴流风机叶轮转动时产生的轴向力。

2.根据权利要求1所述的适用于轴流风机的电动机，其特征在于：所述前端盖(4)上，位于第一轴承(6)的外侧，还设有骨架油封(8)。

3.根据权利要求2所述的适用于轴流风机的电动机，其特征在于：所述前端盖(4)的中部设有轴孔(401)；所述轴孔(401)的内壁上从外向内依次设有第一环形槽(402)和第二环形槽(403)；所述骨架油封(8)设于第一环形槽(402)内，所述第一轴承(6)设于第二环形槽(403)内。

4.根据权利要求3所述的适用于轴流风机的电动机，其特征在于：所述第二环形槽(403)内还设有波形弹簧垫圈(9)；所述波形弹簧垫圈(9)套设于转轴(201)上；所述第一轴承(6)的外侧与波形弹簧垫圈(9)相抵靠，内侧与转轴(201)的第一轴肩(2011)相抵靠。

5.根据权利要求1所述的适用于轴流风机的电动机，其特征在于：所述前端盖(4)和后端盖(5)分别与壳体(1)通过螺栓(10)连接固定。

6.轴流风机，包括机壳，以及设于机壳内的电动机和叶轮(11)；所述电动机为权利要求1至5任一权利要求所述的适用于轴流风机的电动机；所述叶轮(11)安装于电动机的转轴(201)上。

7.根据权利要求6所述的轴流风机，其特征在于：所述叶轮(11)与转轴(201)通过键连接。

8.根据权利要求7所述的轴流风机，其特征在于：所述转轴(201)的前端，位于叶轮(11)的外侧，开设有卡槽，所述卡槽内卡入有挡圈(12)；所述叶轮(11)的内侧与转轴(201)的第二轴肩(2012)相抵靠，外侧与挡圈(12)相抵靠，实现轴向限位。