一种轴伸接装叶轮的全封闭电动机的制作方法

本发明涉及一种全封闭电动机，尤其是轴伸接装叶轮的全封闭电动机的冷却结构，在国际专利分类表中，分类属于H02K9/06。

背景技术：

中小型全封闭电动机空气冷却结构的传统设计可见《电机设计》(西安交通大学陈世坤，机械工业出版社1982年北京第1版)，其由转子端部的叶轮搅拌内部空气将热量循环至壳体，又进一步由轴伸装接的叶轮产生气流吹拂壳体外表面，该冷却效果对于转子温度限值较低的电动机，尤其永磁转子电动机欠理想，至今未见妥善改进。

本发明涉及的术语，还可见国家标准GB/T 2900.25《电工术语旋转电机》和《通风机》(华中工学院李庆宜，机械工业出版社1981年北京第1版)。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提出一种全封闭电动机，其冷却系统可比传统结构明显降低电动机的温升，尤其是转子的温升，且结构比较简单，可靠性较好和能耗较低。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，一种轴伸接装叶轮的全封闭电动机，包括：

——机座；

——固定于机座内腔的定子和覆盖机座轴向二端的端盖；

——固定于转轴的转子，转轴经轴承支承于端盖；

——一轴伸接装离心式叶轮；

其特征在于，还包括：

——所述转轴自其二端至转子二端所在位置段为管状；

——转子具有贯通转子二端的轴向通风道；

——于转子二端各设一环绕转轴的旋转体状风罩，风罩的大圆端覆盖所在转子端所述通风道的开口，小圆端密套于所述转轴，被所述风罩覆盖的转轴段的管壁设通孔；

——所述轴伸管状的开口位于所述叶轮的进气区域。

叶轮的进气区域通常是受一定的围蔽通往叶片进气边的区域或实验测定表压呈负压的区域。该电动机运转时，转轴传动叶轮旋转对气流赋能，叶轮的进气区域相比大气呈负压，吸引轴伸管状开口内的空气流出，形成如下气流流程：

——外部大气自转轴非所述叶轮安装端的管口进入，沿管内流至第1个风罩覆盖的转轴段，穿越此段管壁的通孔，经该风罩内的空间进入转子的轴向通风道，自该通风道流出后，经第2个风罩内的空间，到达该风罩覆盖的转轴段，穿越此段管壁的通孔，进入转轴管内，自所述轴伸的开口流出，到达叶轮的进气区域，被叶轮排往大气。

该气流主要对途经的转子冷却，对叶轮和风罩所在机内环境也有冷却作用。相比仅机内空气循环，流入温度较低的机外空气，更有利于降低电动机尤其是转子的温升。机外空气经过由机座和端盖包围的壳体，流道全程被可靠密闭隔离，除轴、转子和风罩外，不接触壳体内其它任何部件，尤其如绕组等电气绝缘部件，电动机仍完全满足产品标准关于封闭式电动机的防护要求。

本发明解决所述技术问题的技术方案的进一步设计之一是，所述轴伸的开口为所述管状于轴伸端部的开口或/和轴伸段管壁的通孔。最好设计轴伸的开口位于所述叶轮的前盘和后盘包围的区域。

本发明解决所述技术问题的技术方案的进一步设计之二是，所述风罩外壁轴向伸出叶片。叶轮旋转时，该轴向伸出叶片搅动空气吹拂定子绕组端部，使之冷却。该结构也加强以所述风罩为间壁内外空气的热交换，有利于降低机内的温升。

进一步设计于所述轴向伸出叶片的轴向外端设置环绕所述转轴的旋转体面。该旋转体面把各叶片的轴向外端连接，封闭为一个个以叶片为间隔的叶道，叶道出风口朝向定子绕组端部内圆面，使所有内循环气流穿越定子绕组端部，相比敞开的叶道，可增强对端部的冷却。叶道流速因封闭而提高，加强以所述风罩为间壁内外空气热交换，有利于进一步降低机内的温升。

与此同时，最好设计所述端盖或/和机座内壁具有散热筋，以增大热交换面积；并且，最好把端盖内的散热筋设计在转轴的同心圆的切线上，以导引气流进入风口前形成可提高气流效率的预旋。

所述离心式叶轮的叶片或/和所述风罩外壁轴向伸出叶片设计为后向，以提高效率。

本发明技术方案及其典型设计将在具体实施方式中进一步说明。

附图说明

图1是本发明第1实施例电动机结构示意图。

图2是本发明第2实施例电动机结构示意图。

图3是本发明实施例电动机端盖内壁结构示意图。

具体实施方式

本发明第1实施例电动机在《电机设计》中图8-3所示封闭式电动机传统结构的基础上改进而成，如图1所示。该电动机沿用传统结构的设计包括：

——机座5，其外表面具有便于散热的凸筋51和各凸筋之间的通风槽52；

——覆盖机座5轴向二端的端盖70；

——固定于机座5内腔的定子3，定子3包括定子铁心和定子绕组；

——固定于转轴1的转子2，转子2包括转子铁心，转轴1经轴承支承于端盖70；

——固定于轴伸25的离心式叶轮41。

设计修改包括：

——对覆盖所述叶轮的风罩42，封闭其供外部大气流入的网孔平面，使轴伸处在负压较大的叶轮41进气区域；

——转子2为内置式永磁转子，设置多条轴向贯穿转子铁芯的通风道6；

——设置环绕转轴2的圆台状的进风罩20，其大圆端于转子左端覆盖通风道6的进口61，小圆端紧密固定于转轴1的外圆，被出风罩20覆盖的那段转轴为管状且管壁设如图示6个通孔23，该管状直通至转轴左端38；

——设置环绕转轴2的圆台状的出风罩26，其大圆端于转子右端覆盖通风道6的出口62，小圆端紧密固定于转轴1的外圆，被出风罩26覆盖的那段转轴为管状且管壁设如图示6个通孔27，该管状直通至转轴右端28；

——进风罩20的外壁轴向伸出后向式叶片12，对该叶片12设置环绕转轴1的圆台面11。该圆台面11把该叶片12各叶片的轴向外端连接，封闭为一个个以各叶片为间隔的叶道，叶道出风口7朝向位于定子左端的定子绕组端部10的内圆面；

——出风罩26的外壁轴向伸出后向式叶片8，对该叶片8设置环绕转轴1的圆台面14。该圆台面14把该叶片8各叶片的轴向外端连接，封闭为一个个以各叶片为间隔的叶道，叶道出风口9朝向位于定子右端的定子绕组端部10的内圆面；

——端盖70内壁具有散热筋71，其位于转轴1同心圆沿旋转方向的切线上，如图2所示。

该电动机运转时，转轴1传动叶轮41旋转对气流赋能，外部大气自转轴左端的管口38进入，沿管内流至进风罩20覆盖的转轴段，穿越此段管壁的通孔23，经该风罩内的空间进入转子的轴向通风道6，自该通风道流出后，经出风罩26内的空间，到达该风罩覆盖的转轴段，穿越此段管壁的通孔27，进入转轴管内，自轴伸25的开口28流出，到达风罩42所封闭的负压较大的叶轮41进气区域，被叶轮41吸入，经风罩42周边的通风槽52，排往大气。

本发明第2实施例电动机如图3所示，主要是对第1实施例电动机的叶轮及其所安装的轴伸以及风罩改进，包括：

——套于轴伸25的离心式叶轮41’改为以平直的前盘21、后盘22及夹在二者之间的后向式叶片29组成。前盘21的内圆和轮毂紧固于轴伸25’的外圆，以叶片29与前盘连接为叶轮整体的后盘22的内壁为整圆平面，该平面以一定的轴向间距遮盖轴伸25端部的管状开口，且于前盘21的内圆和后盘22之间段的管壁设如图示2个通孔24，通孔24需同时贯通轮毂；

——风罩42’此时只起防止机械危险的防护作用，仍可用《电机设计》中图8-3所示传统结构。

该电动机运转时，转轴1传动叶轮旋转对气流赋能，外部大气自转轴左端的管口38进入，沿管内流至进风罩20覆盖的转轴段，穿越此段管壁的通孔23，经该风罩内的空间进入转子的轴向通风道6，自该通风道流出后，经出风罩26内的空间，到达该风罩覆盖的转轴段，穿越此段管壁的通孔27，进入转轴管内，自轴伸25的开口28和管壁通孔24流出，到达叶轮前盘21、后盘22和叶片29进口边所在圆柱面包围的空间4，被叶轮吸入，沿叶片29和前盘21、后盘22组成的一个个叶道径向甩出，排往大气。

本实施例可有以下设计改动：

——环绕转轴1的圆台状的进风罩20、出风罩26和对叶片12设置的圆台面11、对叶片8设置的圆台面14，其生成环绕转轴1的旋转体的准线均为直线，制造工艺比较简单。也可以采用适当曲率的弧线作为准线的其它旋转体面，以获得更佳的气动性能；

——前盘21也可以改为弧形，以获得更佳的气动性能；

——管壁通孔23、27、24的数量和形状，可视流阻和对轴的强度的影响，通过实验或流体力学和机械计算，适当调整；

——为增加对机座表面的冷却气流，风罩42也可适当开孔，此时风罩42所封闭的轴伸25的开口所在叶轮41进气区域的负压会有所降低；

——轴伸25’的开口也可以仅使用管壁通孔24，将开口28封闭，并将后盘22的内圆与轮毂连接，固定于轴伸的外圆，以增加机械强度；

——各开口、管口和风口，可通过实验或流体力学计算，选择更适当的形状；

——各叶片29、12、8也可以改为径向式，制造工艺可简化；

——该冷却系统流道各处需兼顾流阻、热交换表面积和流速，可通过实验或流体力学计算，选择更适当的截面或/和表面形状。