本發(fā)明涉及一種全封閉電動(dòng)機(jī)，尤其是軸伸接裝葉輪的全封閉電動(dòng)機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，在國際專利分類表中，分類屬于H02K9/06。

背景技術(shù)：

中小型全封閉電動(dòng)機(jī)空氣冷卻結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)可見《電機(jī)設(shè)計(jì)》(西安交通大學(xué)陳世坤，機(jī)械工業(yè)出版社1982年北京第1版)，其由轉(zhuǎn)子端部的葉輪攪拌內(nèi)部空氣將熱量循環(huán)至殼體，又進(jìn)一步由軸伸裝接的葉輪產(chǎn)生氣流吹拂殼體外表面，該冷卻效果對(duì)于轉(zhuǎn)子溫度限值較低的電動(dòng)機(jī)，尤其永磁轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)欠理想，至今未見妥善改進(jìn)。

本發(fā)明涉及的術(shù)語，還可見國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2900.25《電工術(shù)語旋轉(zhuǎn)電機(jī)》和《通風(fēng)機(jī)》(華中工學(xué)院李慶宜，機(jī)械工業(yè)出版社1981年北京第1版)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提出一種全封閉電動(dòng)機(jī)，其冷卻系統(tǒng)可比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)明顯降低電動(dòng)機(jī)的溫升，尤其是轉(zhuǎn)子的溫升，且結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，可靠性較好和能耗較低。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，一種軸伸接裝葉輪的全封閉電動(dòng)機(jī)，包括：

——機(jī)座；

——固定于機(jī)座內(nèi)腔的定子和覆蓋機(jī)座軸向二端的端蓋；

——固定于轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)軸經(jīng)軸承支承于端蓋；

——一軸伸接裝離心式葉輪；

其特征在于，還包括：

——所述轉(zhuǎn)軸自其二端至轉(zhuǎn)子二端所在位置段為管狀；

——轉(zhuǎn)子具有貫通轉(zhuǎn)子二端的軸向通風(fēng)道；

——于轉(zhuǎn)子二端各設(shè)一環(huán)繞轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)體狀風(fēng)罩，風(fēng)罩的大圓端覆蓋所在轉(zhuǎn)子端所述通風(fēng)道的開口，小圓端密套于所述轉(zhuǎn)軸，被所述風(fēng)罩覆蓋的轉(zhuǎn)軸段的管壁設(shè)通孔；

——所述軸伸管狀的開口位于所述葉輪的進(jìn)氣區(qū)域。

葉輪的進(jìn)氣區(qū)域通常是受一定的圍蔽通往葉片進(jìn)氣邊的區(qū)域或?qū)嶒?yàn)測(cè)定表壓呈負(fù)壓的區(qū)域。該電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)軸傳動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)對(duì)氣流賦能，葉輪的進(jìn)氣區(qū)域相比大氣呈負(fù)壓，吸引軸伸管狀開口內(nèi)的空氣流出，形成如下氣流流程：

——外部大氣自轉(zhuǎn)軸非所述葉輪安裝端的管口進(jìn)入，沿管內(nèi)流至第1個(gè)風(fēng)罩覆蓋的轉(zhuǎn)軸段，穿越此段管壁的通孔，經(jīng)該風(fēng)罩內(nèi)的空間進(jìn)入轉(zhuǎn)子的軸向通風(fēng)道，自該通風(fēng)道流出后，經(jīng)第2個(gè)風(fēng)罩內(nèi)的空間，到達(dá)該風(fēng)罩覆蓋的轉(zhuǎn)軸段，穿越此段管壁的通孔，進(jìn)入轉(zhuǎn)軸管內(nèi)，自所述軸伸的開口流出，到達(dá)葉輪的進(jìn)氣區(qū)域，被葉輪排往大氣。

該氣流主要對(duì)途經(jīng)的轉(zhuǎn)子冷卻，對(duì)葉輪和風(fēng)罩所在機(jī)內(nèi)環(huán)境也有冷卻作用。相比僅機(jī)內(nèi)空氣循環(huán)，流入溫度較低的機(jī)外空氣，更有利于降低電動(dòng)機(jī)尤其是轉(zhuǎn)子的溫升。機(jī)外空氣經(jīng)過由機(jī)座和端蓋包圍的殼體，流道全程被可靠密閉隔離，除軸、轉(zhuǎn)子和風(fēng)罩外，不接觸殼體內(nèi)其它任何部件，尤其如繞組等電氣絕緣部件，電動(dòng)機(jī)仍完全滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于封閉式電動(dòng)機(jī)的防護(hù)要求。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案的進(jìn)一步設(shè)計(jì)之一是，所述軸伸的開口為所述管狀于軸伸端部的開口或/和軸伸段管壁的通孔。最好設(shè)計(jì)軸伸的開口位于所述葉輪的前盤和后盤包圍的區(qū)域。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案的進(jìn)一步設(shè)計(jì)之二是，所述風(fēng)罩外壁軸向伸出葉片。葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，該軸向伸出葉片攪動(dòng)空氣吹拂定子繞組端部，使之冷卻。該結(jié)構(gòu)也加強(qiáng)以所述風(fēng)罩為間壁內(nèi)外空氣的熱交換，有利于降低機(jī)內(nèi)的溫升。

進(jìn)一步設(shè)計(jì)于所述軸向伸出葉片的軸向外端設(shè)置環(huán)繞所述轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)體面。該旋轉(zhuǎn)體面把各葉片的軸向外端連接，封閉為一個(gè)個(gè)以葉片為間隔的葉道，葉道出風(fēng)口朝向定子繞組端部?jī)?nèi)圓面，使所有內(nèi)循環(huán)氣流穿越定子繞組端部，相比敞開的葉道，可增強(qiáng)對(duì)端部的冷卻。葉道流速因封閉而提高，加強(qiáng)以所述風(fēng)罩為間壁內(nèi)外空氣熱交換，有利于進(jìn)一步降低機(jī)內(nèi)的溫升。

與此同時(shí)，最好設(shè)計(jì)所述端蓋或/和機(jī)座內(nèi)壁具有散熱筋，以增大熱交換面積；并且，最好把端蓋內(nèi)的散熱筋設(shè)計(jì)在轉(zhuǎn)軸的同心圓的切線上，以導(dǎo)引氣流進(jìn)入風(fēng)口前形成可提高氣流效率的預(yù)旋。

所述離心式葉輪的葉片或/和所述風(fēng)罩外壁軸向伸出葉片設(shè)計(jì)為后向，以提高效率。

本發(fā)明技術(shù)方案及其典型設(shè)計(jì)將在具體實(shí)施方式中進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明第1實(shí)施例電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明第2實(shí)施例電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例電動(dòng)機(jī)端蓋內(nèi)壁結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明第1實(shí)施例電動(dòng)機(jī)在《電機(jī)設(shè)計(jì)》中圖8-3所示封閉式電動(dòng)機(jī)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成，如圖1所示。該電動(dòng)機(jī)沿用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)包括：

——機(jī)座5，其外表面具有便于散熱的凸筋51和各凸筋之間的通風(fēng)槽52；

——覆蓋機(jī)座5軸向二端的端蓋70；

——固定于機(jī)座5內(nèi)腔的定子3，定子3包括定子鐵心和定子繞組；

——固定于轉(zhuǎn)軸1的轉(zhuǎn)子2，轉(zhuǎn)子2包括轉(zhuǎn)子鐵心，轉(zhuǎn)軸1經(jīng)軸承支承于端蓋70；

——固定于軸伸25的離心式葉輪41。

設(shè)計(jì)修改包括：

——對(duì)覆蓋所述葉輪的風(fēng)罩42，封閉其供外部大氣流入的網(wǎng)孔平面，使軸伸處在負(fù)壓較大的葉輪41進(jìn)氣區(qū)域；

——轉(zhuǎn)子2為內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子，設(shè)置多條軸向貫穿轉(zhuǎn)子鐵芯的通風(fēng)道6；

——設(shè)置環(huán)繞轉(zhuǎn)軸2的圓臺(tái)狀的進(jìn)風(fēng)罩20，其大圓端于轉(zhuǎn)子左端覆蓋通風(fēng)道6的進(jìn)口61，小圓端緊密固定于轉(zhuǎn)軸1的外圓，被出風(fēng)罩20覆蓋的那段轉(zhuǎn)軸為管狀且管壁設(shè)如圖示6個(gè)通孔23，該管狀直通至轉(zhuǎn)軸左端38；

——設(shè)置環(huán)繞轉(zhuǎn)軸2的圓臺(tái)狀的出風(fēng)罩26，其大圓端于轉(zhuǎn)子右端覆蓋通風(fēng)道6的出口62，小圓端緊密固定于轉(zhuǎn)軸1的外圓，被出風(fēng)罩26覆蓋的那段轉(zhuǎn)軸為管狀且管壁設(shè)如圖示6個(gè)通孔27，該管狀直通至轉(zhuǎn)軸右端28；

——進(jìn)風(fēng)罩20的外壁軸向伸出后向式葉片12，對(duì)該葉片12設(shè)置環(huán)繞轉(zhuǎn)軸1的圓臺(tái)面11。該圓臺(tái)面11把該葉片12各葉片的軸向外端連接，封閉為一個(gè)個(gè)以各葉片為間隔的葉道，葉道出風(fēng)口7朝向位于定子左端的定子繞組端部10的內(nèi)圓面；

——出風(fēng)罩26的外壁軸向伸出后向式葉片8，對(duì)該葉片8設(shè)置環(huán)繞轉(zhuǎn)軸1的圓臺(tái)面14。該圓臺(tái)面14把該葉片8各葉片的軸向外端連接，封閉為一個(gè)個(gè)以各葉片為間隔的葉道，葉道出風(fēng)口9朝向位于定子右端的定子繞組端部10的內(nèi)圓面；

——端蓋70內(nèi)壁具有散熱筋71，其位于轉(zhuǎn)軸1同心圓沿旋轉(zhuǎn)方向的切線上，如圖2所示。

該電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)軸1傳動(dòng)葉輪41旋轉(zhuǎn)對(duì)氣流賦能，外部大氣自轉(zhuǎn)軸左端的管口38進(jìn)入，沿管內(nèi)流至進(jìn)風(fēng)罩20覆蓋的轉(zhuǎn)軸段，穿越此段管壁的通孔23，經(jīng)該風(fēng)罩內(nèi)的空間進(jìn)入轉(zhuǎn)子的軸向通風(fēng)道6，自該通風(fēng)道流出后，經(jīng)出風(fēng)罩26內(nèi)的空間，到達(dá)該風(fēng)罩覆蓋的轉(zhuǎn)軸段，穿越此段管壁的通孔27，進(jìn)入轉(zhuǎn)軸管內(nèi)，自軸伸25的開口28流出，到達(dá)風(fēng)罩42所封閉的負(fù)壓較大的葉輪41進(jìn)氣區(qū)域，被葉輪41吸入，經(jīng)風(fēng)罩42周邊的通風(fēng)槽52，排往大氣。

本發(fā)明第2實(shí)施例電動(dòng)機(jī)如圖3所示，主要是對(duì)第1實(shí)施例電動(dòng)機(jī)的葉輪及其所安裝的軸伸以及風(fēng)罩改進(jìn)，包括：

——套于軸伸25的離心式葉輪41’改為以平直的前盤21、后盤22及夾在二者之間的后向式葉片29組成。前盤21的內(nèi)圓和輪轂緊固于軸伸25’的外圓，以葉片29與前盤連接為葉輪整體的后盤22的內(nèi)壁為整圓平面，該平面以一定的軸向間距遮蓋軸伸25端部的管狀開口，且于前盤21的內(nèi)圓和后盤22之間段的管壁設(shè)如圖示2個(gè)通孔24，通孔24需同時(shí)貫通輪轂；

——風(fēng)罩42’此時(shí)只起防止機(jī)械危險(xiǎn)的防護(hù)作用，仍可用《電機(jī)設(shè)計(jì)》中圖8-3所示傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

該電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)軸1傳動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)對(duì)氣流賦能，外部大氣自轉(zhuǎn)軸左端的管口38進(jìn)入，沿管內(nèi)流至進(jìn)風(fēng)罩20覆蓋的轉(zhuǎn)軸段，穿越此段管壁的通孔23，經(jīng)該風(fēng)罩內(nèi)的空間進(jìn)入轉(zhuǎn)子的軸向通風(fēng)道6，自該通風(fēng)道流出后，經(jīng)出風(fēng)罩26內(nèi)的空間，到達(dá)該風(fēng)罩覆蓋的轉(zhuǎn)軸段，穿越此段管壁的通孔27，進(jìn)入轉(zhuǎn)軸管內(nèi)，自軸伸25的開口28和管壁通孔24流出，到達(dá)葉輪前盤21、后盤22和葉片29進(jìn)口邊所在圓柱面包圍的空間4，被葉輪吸入，沿葉片29和前盤21、后盤22組成的一個(gè)個(gè)葉道徑向甩出，排往大氣。

本實(shí)施例可有以下設(shè)計(jì)改動(dòng)：

——環(huán)繞轉(zhuǎn)軸1的圓臺(tái)狀的進(jìn)風(fēng)罩20、出風(fēng)罩26和對(duì)葉片12設(shè)置的圓臺(tái)面11、對(duì)葉片8設(shè)置的圓臺(tái)面14，其生成環(huán)繞轉(zhuǎn)軸1的旋轉(zhuǎn)體的準(zhǔn)線均為直線，制造工藝比較簡(jiǎn)單。也可以采用適當(dāng)曲率的弧線作為準(zhǔn)線的其它旋轉(zhuǎn)體面，以獲得更佳的氣動(dòng)性能；

——前盤21也可以改為弧形，以獲得更佳的氣動(dòng)性能；

——管壁通孔23、27、24的數(shù)量和形狀，可視流阻和對(duì)軸的強(qiáng)度的影響，通過實(shí)驗(yàn)或流體力學(xué)和機(jī)械計(jì)算，適當(dāng)調(diào)整；

——為增加對(duì)機(jī)座表面的冷卻氣流，風(fēng)罩42也可適當(dāng)開孔，此時(shí)風(fēng)罩42所封閉的軸伸25的開口所在葉輪41進(jìn)氣區(qū)域的負(fù)壓會(huì)有所降低；

——軸伸25’的開口也可以僅使用管壁通孔24，將開口28封閉，并將后盤22的內(nèi)圓與輪轂連接，固定于軸伸的外圓，以增加機(jī)械強(qiáng)度；

——各開口、管口和風(fēng)口，可通過實(shí)驗(yàn)或流體力學(xué)計(jì)算，選擇更適當(dāng)?shù)男螤睿?/p>

——各葉片29、12、8也可以改為徑向式，制造工藝可簡(jiǎn)化；

——該冷卻系統(tǒng)流道各處需兼顧流阻、熱交換表面積和流速，可通過實(shí)驗(yàn)或流體力學(xué)計(jì)算，選擇更適當(dāng)?shù)慕孛婊?和表面形狀。