一种小型高速电机转子结构的制作方法

本发明涉及电机结构，具体涉及一种小型高速电机转子结构。

背景技术：

随着社会经济的不断发展，人们对能源和环境问题越来越重视，因此，对于高效率和高功率密度的高速电机的研究已然成为热点。而由于永磁电机具有效率高、调速范围广、功率因素大等众多优点，因此其在高速电机领域更受青睐。但是，高转速的同时也给永磁电机带来了一系列的问题，尤其对于转子方面。

小型高速电机的转子在运行时会带来较高的损耗，但其散热面积却较小，因此会引起较高的温升。当转子的温度过高时，可能会引起永磁体的不可逆退磁问题而导致电机报废。因此需要对小型高速电机转子的结构进行优化，从而提高其散热能力。

在现有技术中，高速电机转子通风结构通常是在轴向上开平行与转轴的通风通道以及在转子端部集成离心式风刺，在电机工作时，外界空气由通风通道进入转子内从而进行热传递，实现对转子的通风冷却。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：首先，电机转子在旋转过程中，会改变空气的流动方向，如果通风通道始终平行于转轴，会使空气很难进入转子内部，导致电机内部热量无法快速地传递出去；其次，如果在端部仅集成离心式风刺，空气进入电机内部后，会在风刺的作用下离心发散，将会减少进入转子内部的风量；再者，由于电机轴向中部位置热量通常会很高，如果不对其转子轴向中部位置通风结构进行优化，会引起温升过高的问题。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明提出一种小型高速电机转子结构，是一种自散热式结构，不需要外界设备来进行冷却，从而节约了资源。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种小型高速电机转子结构，包括：转轴和转子铁芯，还包括：

通风通道，从所述转子铁芯的一个端面往转子铁芯的另一个端面贯穿设置所述转子铁芯；

第一风刺，设置在转子铁芯的一端，由既具有离心作用、又具有轴流作用的叶片组成；

第二风刺，设置在转子铁芯的中部，由具有离心作用的叶片组成；

第三风刺，设置在转子铁芯的另一端，由既具有离心作用、又具有轴流的叶片组成；

所述第一风刺和第三风刺的轴流方向均为沿轴向由电机外部指向电机内部的所述通风通道；

第一轴流风扇，安装在转轴上位于所述第一风刺的前端，且正对所述通风通道设置；

第二轴流风扇，安装在转轴上位于所述第三风刺的后端，且正对所述通风通道设置。

所述通风通道的轴线方向与转轴的轴线方向之间具有夹角α。

所述夹角α的角度为5°~20°。

所有风刺均与转子铁芯上的通风通道交错分布。

所述第一风刺和第三风刺均由六片相同的，既有离心作用、又有轴流作用的叶片组成。

所述转子铁芯的中部设有环槽，所述环槽内设置所述第二风刺，第二风刺由六片相同的、具有离心作用的叶片组成。

所述通风通道包括六个，六个通风通道沿转子铁芯周向均匀分布。

所述转子铁芯为铜铸结构。

相对于现有技术，本发明提供的技术方案的有益效果是：

本发明在转子两端均集成既具有离心作用，又具有轴流作用的风刺，不仅改善了电机内部的通风冷却效果，也使空气更加容易地流入电机转子铁芯的通风通道内，加快了转子内部的空气流动速度。

本发明在转子铁芯中部增加了离心式风刺，风刺叶片与通风通道交错排列，加快了转子中部的空气流动速度，有效降低了转子铁芯中部的温升。

本发明在转子轴向上开有通风通道，但由于转子转动对空气流动方向的影响，通风通道的方向并不是平行于转轴方向，而是存在一定的夹角，更加快速有效地对转子铁芯进行降温。

本发明在转轴两侧均安装轴流式风扇作为电机的散热装置，轴流式风扇正对转子铁芯通风通道处，且均为沿轴向由电机外部向内部鼓风，通过转子中部的风刺将空气沿径向排出，使电机降温效率更高。

本发明使用的转子铁芯材料为铜铸材料，铜铸材料的导电性能和导热性能均良好，使用铜铸材料可以有效减少电机的损耗、降低电机的温升，进而延长电机的使用寿命。

附图说明

图1是本发明小型高速电机转子的整体结构示意图；

图2是本发明小型高速电机转子的结构示意图；

图3是本发明小型高速电机转子的侧视图；

图4是本发明小型高速电机转子铁芯上的通风通道结构示意图；

附图标记：1、转轴；2、转子铁芯；3、通风通道；4、第一风刺；5、第二风刺；6、第三风刺；7、第一轴流风扇；8、第二轴流风扇。

具体实施方式

请参阅图1-4，本发明提供一种小型高速电机转子结构，包括转轴1、转子铁芯2、通风通道3、第一风刺4、第二风刺5、第三风刺6、第一轴流风扇7、第二轴流风扇8，其特征在于：所述转轴1的外侧固定有转子铁芯2，所述转子铁芯2的对应两侧均开设有通风通道3，所述第一风刺4集成在转子铁芯2一侧，所述第二风刺5集成在转子铁芯2中部，所述第三风刺6集成在转子铁芯2另一侧，且上述所有风刺均与转子铁芯2上的通风通道3交错分布，所述转轴1两侧安装第一轴流风扇7和第二轴流风扇8。

根据上述技术方案，所述第一风刺4和第三风刺6均由六片相同的，既有离心作用、又有轴流作用的叶片组成，且第一风刺4和第三风刺6的轴流方向均为沿轴向由电机外部指向电机内部。

根据上述技术方案，所述第二风刺5由六片相同的、具有离心作用的叶片组成。

根据上述技术方案，所述转子铁芯2上开有六个通风通道3，且通风通道3的方向与转轴1方向的夹角为10°。

根据上述技术方案，所述转轴1两侧安装第一轴流风扇7和第二轴流风扇8，所述第一轴流风扇7和第二轴流风扇8均为轴流式风扇，所述轴流式风扇正对所述转子铁芯2通风通道3处，且均为沿轴向由电机外部向内部鼓风。

根据上述技术方案，所述转子铁芯2为一种铜铸结构。

电机转子及其铸造工艺，其特征在于：包括如下步骤：

把铸件用蜡料制作成模型，用同种材料将模型焊接到浇口棒上，制成模组，将模组加热至150摄氏度左右，在加热时，上模和下模应保持模面向下，以防止型腔上落有烟灰，从熔炼炉中取出模组，在模组表面蘸上耐火涂料，洒上耐火砂，待其干燥固化后，对转子铁芯进行预热，当温度达到350摄氏度时，对其进行保温；

从熔炼炉中取出上模和中模，首先在下模上安装中模，再将上模安装上去，用工具把上模和下模固定，确保上模和下模之间的高度相等；

模具合模后，先在模具的一个模筒上部放置保温冒口，将铜水注入离心浇铸机，待金属液浇满模具后，迅速在另一个模筒上部放置好冒口。

离心机转速控制在1000r/min，温度控制在1100-1200摄氏度，10分钟后降温到500-600摄氏度；

从铸件上清除型壳，自浇冒系统上取下铸件，去除铸件上所粘附的型壳耐火材料。

基于上述，本发明的优点在于，本发明在转子铁芯2两端均集成既具有离心作用，又具有轴流作用的第一风刺4和第三风刺6，不仅改善了电机内部的通风冷却效果，也使空气更加容易地流入电机转子铁芯2的通风通道3内，加快了转子铁芯2内部的空气流动速度；在转子铁芯2轴向中部位置增加了离心式第二风刺5，第二风刺5的叶片与通风通道3交错排列，加快了转子铁芯2中部的空气流动速度，有效降低了转子铁芯2中部的温升；在转子铁芯2轴向上开有通风通道3，但由于转子转动对空气流动方向的影响，通风通道3的方向并不是平行于转轴1方向，而是存在一定的夹角，更加快速有效地对转子铁芯2进行降温；在转轴1两侧安装第一轴流风扇7和第二轴流风扇8作为电机的散热装置，风扇正对转子铁芯2通风通道处，且均为沿轴向由电机外部向内部鼓风，通过转子铁芯2中部的第二风刺5将空气沿径向排出，使电机降温效率更高；转子铁芯2材料为铜铸材料，铜铸材料的导电性能和导热性能均良好，使用铜铸材料可以有效减少电机的损耗、降低电机的温升，进而延长电机的使用寿命。电机在旋转时，首先由第一轴流风扇7和第二轴流风扇8构成的散热装置将外部空气鼓入电机内部，进入电机内部后，通过转子铁芯2两侧第一风刺4和第三风刺6，一部分空气通过风刺的轴流作用，进入了倾斜一定角度的转子铁芯2通风通道3，对转子进行冷却，另一部分空气通过风刺的离心作用，发散至电机其它部位，加快电机内空气流动速度，两侧空气流入电机转子铁芯2轴向中部位置时，通过中部的离心式第二风刺5，将空气排出，有效地改善了电机内部和转子的通风冷却效果。

值得注意的是，本发明的一种高速电机转子是一种自散热式结构，不需要外界设备来进行冷却，从而节约了资源。