一种具有气密封结构的气冷永磁同步电机及其工作方法与流程

本发明属于电机技术领域，特别涉及一种具有气密封结构的气冷永磁同步电机。本发明还涉及一种具有气密封结构的气冷永磁同步电机的工作方法。

背景技术

打磨机器人或者打磨机器工作时产生大量的金属粉末及粉尘，但是电机是打磨过程中必不可少额定动力元件，而且电机轴承及润滑脂对粉尘非常敏感，同时金属粉末及粉尘的颗粒直径很微小及其容易进入到电机轴伸段的轴承腔，一旦金属粉末及粉尘进入电机轴承后，粉尘会加速轴承的磨损，造成电机失效，降低电机的使用寿命。

目前，在高速电机中广泛使用迷宫型密封结构，要增强密封的效果一般通过两个途径，1、减小运动零件与静止零件之间的间隙，这种方法受到加工精度的限制；2、增加迷宫密封的路径长度，这种方法会受到空间尺寸的限制。

因此，本申请为了保护轴承不被金属粉尘磨损掉，在电机轴伸端设计一个气密封结构，通过气密封的设计，来达到避免金属粉末及粉尘进入轴承腔。

技术实现要素：

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种具有气密封结构的气冷永磁同步电机，解决了打磨工作过程中，金属粉末及粉尘极容易进入轴承腔中，增加了轴承磨损的速度，降低了电机的使用寿命；此具有气密封结构的气冷永磁同步电机的工作方法，工作原理简单易行，可靠性和稳定性高，提高了电机的气密性。

技术方案：一种具有气密封结构的气冷永磁同步电机，包括定子、转子、冷却系统、气密封系统和支撑系统，所述转子设置在定子内的腔体中，所述冷却系统设置在定子上，所述气密封系统设置在支撑系统上，所述支撑系统设置在定子的两端部；

其中，所述气密封系统包括气密封进气口、气密封通道、气密封腔体和气密封出气口，所述气密封进气口设置在支撑系统上，并且气密封进气口沿支撑系统的径向设置，所述气密封通道沿支撑系统的轴向设置，并且气密封通道右端部与气密封进气口连通，所述气密封腔体设置在支撑系统上，并且气密封腔体与气密封通道的左端部连通，所述气密封出气口设置在转子和支撑系统之间，并且气密封出气口与气密封腔体连通。

本发明的具有气密封结构的气冷永磁同步电机，为了保护轴承不被金属粉尘磨损，在轴伸端设计一个气密封结构，工业气体由气密封进气口经气密封通道，再进入气密封腔体，在气密封腔体内形成一个高压区，密封气通过前端盖与轴之间环形出口气密封出气口排出，通过设置的高压区，能够将金属粉末及粉尘阻隔在电机壳体外，避免轴承被磨损。

进一步的，上述的具有气密封结构的气冷永磁同步电机，所述转子包括转轴、转子铁芯和磁钢，所述转子铁芯套设在转轴的外部，并且转子铁芯设置在定子和转轴之间，所述磁钢设置在转子铁芯上，所述转子铁芯的左右两侧设有压环。通过设置的转子在定子中不停旋转，能够为电机提供高效的工作效率。

进一步的，上述的具有气密封结构的气冷永磁同步电机，所述支撑系统包括前端盖、后端盖、前轴承、后轴承、轴承密封盖板和前端盖盖板，所述前端盖设置在定子的左端部，所述后端盖设置在定子的右端部，所述前轴承和后轴承套设在转轴的外壁上，所述前轴承设置在前端盖内，所述后轴承设置在后端盖上，所述轴承密封盖板罩设在后端盖的右端部，所述前端盖盖板罩设在前端盖的左端部，所述转轴从前端盖和前端盖盖板伸出，所述气密封进气口设置在前端盖的径向上，所述气密封通道设置在前端盖的轴向上，并且气密封通道的右端部与气密封进气口连通，所述气密封腔体设置在前端盖盖板和前端盖上，所述转轴的外壁和前端盖盖板的内壁之间的间隙为气密封出气口。设置的前后端盖罩设在电气壳体的两端，电机内部形成电机的腔体，设置的前后轴承能够保持电机转轴稳定的转动；前端盖盖板的内壁和转轴的外壁形成的环形间隙为气密封出气口。

进一步的，上述的具有气密封结构的气冷永磁同步电机，所述气密封腔体包括第一储气腔和第二储气腔，所述第一储气腔设置在前端盖盖板的右端部上，所述第二储气腔设置在前端盖的左端部上，所述第一储气腔与第二储气腔连通，所述第一储气腔的上端部与气密封通道的左端部连通，所述第二储气腔的下端部与气密封出气口的右端部连通。电机的气密封腔体分为两部分，其中前端盖盖板上还设有凸台，凸台伸入到前端盖的左端部中，凸台的上端面贴合在前端盖的内壁上，气体经过气密封通道进入第一储气腔上部，并通过第一储气腔的下部进入第二储气腔，在第一储气腔和第二储气腔中形成高压区。

进一步的，上述的具有气密封结构的气冷永磁同步电机，所述前端盖的内壁上的凹槽和转轴的外壁上的凹槽上下对应设置构成迷宫密封。设置的迷宫密封与气密封腔体配合降低轴承室气压保护轴承润滑油脂不会被挤出到电机转子端。

进一步的，上述的具有气密封结构的气冷永磁同步电机，所述冷却系统包括气冷进口、气冷出口、一组冷却流道和切槽，所述气冷进口和气冷出口设置在定子上，所述冷却流道的两端分别与气冷进口和气冷出口连通，并且冷却流道沿径向设置在定子内，所述切槽沿轴向设置在定子内，并且切槽设置在一组冷却流道之间将一组冷却流道连通。本申请的电机壳体都是挤压成型带冷却流道的型材卷制焊接而成，通过在电机壳体上设置冷却流道，大大提高了电机壳体散热速度和效率。

进一步的，上述的具有气密封结构的气冷永磁同步电机，所述定子包括电机壳体、定子铁芯和线包，所述前端盖和后端盖设置在电机壳体的左右两个端部，所述定子铁芯设置在转子和电机壳体之间，所述线包缠绕在定子铁芯上，所述电机壳体内设有冷却流道和切槽，并且电机壳体的外壁上固定有气冷进口和气冷出口。

进一步的，上述的具有气密封结构的气冷永磁同步电机，所述电机壳体上设有减重流道。设置的减重流道能够降低电机壳体的重量。

本发明还提供一种具有气密封结构的气冷永磁同步电机的工作方法，包括以下步骤：

1）先向气密封进气口内通入气体；

2）气体通过气密封通道进入气密封腔体；

3）在气密封腔体内形成1~2bar气压；

4）气体通过气密封出气口将气体排出。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的具有气密封结构的气冷永磁同步电机，采用了一种新的电机气密性的结构，在不增加零部件的基础上，通过改进电机的结构，使得电机上增加了高压气体区域，从而能够防止粉尘进入轴承，造成轴承磨损，本申请没有增加电机的尺寸，没有增加电机径向和轴向的尺寸下提高了气密性，从而延长了电机的工作寿命，此结构的电机加工方便，安装快捷。

附图说明

图1为本发明所述的具有气密封结构的气冷永磁同步电机的结构示意图；

图2为本发明所述的气密封系统的放大图；

图3为本发明所述的冷却系统的结构示意图；

图4为本发明所述的具有气密封结构的气冷永磁同步电机的侧向图；

图5为本发明所述的前端盖盖板的结构示意图。

图中：1定子、11电机壳体、12定子铁芯、13线包、14减重流道、2转子、21转轴、22转子铁芯、23磁钢、3冷却系统、31气冷进口、32气冷出口、33冷却流道、34切槽、4气密封系统、41气密封进气口、42气密封通道、43气密封腔体、431第一储气腔、432第二储气腔、44气密封出气口、5支撑系统、51前端盖、511加强筋、52后端盖、53前轴承、54后轴承、55轴承密封盖板、56前端盖盖板、6吊环、7电缆接头、8底脚。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

如图1、2、4和5所示的具有气密封结构的气冷永磁同步电机，包括定子1、转子2、冷却系统3、气密封系统4和支撑系统5，其中，定子1包括电机壳体11、定子铁芯12和线包13；转子2包括转轴21、转子铁芯22和磁钢23；冷却系统3包括气冷进口31、气冷出口32、一组冷却流道33和切槽34；气密封系统4包括气密封进气口41、气密封通道42、气密封腔体43和气密封出气口44；前端盖51、后端盖52、前轴承53、后轴承54、轴承密封盖板55和前端盖盖板56。前端盖51、后端盖52和电机壳体11连接内部构成电机的腔体，定子1和转子2均置于前端盖51、后端盖52和电机壳体11所构成的电机腔体中。并且转子2设置在定子1内的腔体中，转子2可在定子1中旋转。冷却系统3设置在定子1上，气密封系统4设置在支撑系统5上，支撑系统5设置在定子1的两端部。此外，所述气密封系统4包括气密封进气口41、气密封通道42、气密封腔体43和气密封出气口44，所述气密封进气口41设置在支撑系统5上，并且气密封进气口41沿支撑系统5的径向设置，所述气密封通道42沿支撑系统5的轴向设置，并且气密封通道42右端部与气密封进气口41连通，所述气密封腔体43设置在支撑系统5上，并且气密封腔体43与气密封通道42的左端部连通，所述气密封出气口44设置在转子2和支撑系统5之间，并且气密封出气口44与气密封腔体43连通。再次，转子2包括转轴21、转子铁芯22和磁钢23，所述转子铁芯22套设在转轴21的外部，并且转子铁芯22设置在定子1和转轴21之间，所述磁钢23设置在转子铁芯22上，所述转子铁芯22的左右两侧设有压环24。进一步的，支撑系统5包括前端盖51、后端盖52、前轴承53、后轴承54、轴承密封盖板55和前端盖盖板56，所述前端盖51设置在定子1的左端部，所述后端盖52设置在定子1的右端部，所述前轴承53和后轴承54套设在转轴21的外壁上，所述前轴承53设置在前端盖51内，所述后轴承54设置在后端盖52上，所述轴承密封盖板55罩设在后端盖52的右端部，所述前端盖盖板56罩设在前端盖51的左端部，所述转轴21从前端盖51和前端盖盖板56伸出，所述气密封进气口41设置在前端盖51的径向上，所述气密封通道42设置在前端盖51的轴向上，并且气密封通道42的右端部与气密封进气口41连通，所述气密封腔体43设置在前端盖盖板56和前端盖51上，所述转轴21的外壁和前端盖盖板56的内壁之间的间隙为气密封出气口44，前端盖51和后端盖52的外壁上还设有一组加强筋511。同时，气密封腔体43在支撑系统5上的具体结构为，气密封腔体43包括第一储气腔431和第二储气腔432，所述第一储气腔431设置在前端盖盖板56的右端部上，所述第二储气腔432设置在前端盖51的左端部上，所述第一储气腔431与第二储气腔432连通，所述第一储气腔431的上端部与气密封通道42的左端部连通，所述第二储气腔432的下端部与气密封出气口44的右端部连通。前端盖51的内壁上的凹槽和转轴21的外壁上的凹槽上下对应设置构成迷宫密封57，并且迷宫密封57的截面为圆环形。进一步的，如图3所示的冷却系统3包括气冷进口31、气冷出口32、一组冷却流道33和切槽34，所述气冷进口31和气冷出口32设置在定子1上，所述冷却流道33的两端分别与气冷进口31和气冷出口32连通，并且冷却流道33沿径向设置在定子1内，所述切槽34沿轴向设置在定子1内，并且切槽34设置在一组冷却流道33之间将一组冷却流道33连通。定子1包括电机壳体11、定子铁芯12和线包13，其中，电机壳体11、定子铁芯12和线包13通过灌封环氧形成，所述前端盖51和后端盖52设置在电机壳体11的左右两个端部，所述定子铁芯12设置在转子2和电机壳体11之间，所述线包13缠绕在定子铁芯12上，所述电机壳体11内设有冷却流道33和切槽34，并且电机壳体11的外壁上固定有气冷进口31和气冷出口32，电机壳体11上设有减重流道14。为了对电机进行稳定支撑，在电机壳体11的外壁上还设有底脚8，可用于电机固定安装。在电机壳体11的外壁上还设有吊环6，用于电机的起吊。

基于上述结构的基础上，一种具有气密封结构的气冷永磁同步电机的工作方法，包括以下步骤：

1）先向气密封进气口41内通入气体；

2）气体通过气密封通道42进入气密封腔体43；

3）在气密封腔体43内形成1~2bar气压；

4）气体通过气密封出气口44将气体排出。

另外，为了便于接线，在轴承密封盖板55上设有电缆接头7。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。