气动密封电机和电气设备的制作方法

1.本实用新型涉及电机领域，特别涉及一种气动密封电机和电气设备。


背景技术：

2.电机的防护等级取决于密封性能，密封性的好坏影响到轴承和电机的使用寿命。伺服电机具有防尘的要求(即ip防护等级)，以保证伺服电机在恶劣环境中(粉尘、棉絮)可以正常工作。如果电机防尘能力不足，可能会导致绕组间短路，使电机不能正常工作甚至发生安全事故。目前，伺服电机的防尘设计主要是在零件装配的配合处采用密封件进行防护，充分地利用了密封件的材料特性以及经济性。譬如电机前、后端盖与机壳径向采用o形圈进行密封；电机后盖与后端盖在轴向采用密封垫进行密封；将电机的关键区域形成一个封闭的腔体，阻止外界粉尘等物质的进入。
3.采用密封件密封是伺服电机常用的密封形式，能有效阻止外部杂质、粉尘等物质进入电机腔体。但是，密封件密封也有其局限性，在某些应用工况下(譬如，腐蚀性环境)密封件易出现老化和硬化变脆，在电机旋转部件上采用密封件密封(动密封)，不利于电机的散热，使得电机的性能受到一定的影响。
4.上述内容仅用于辅助理解本技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的是提供一种气动密封电机，旨在防止外部粉尘、杂质进入气动密封电机内部，并降低气动密封电机内部的温度，提高了气动密封电机性能。
6.为实现上述目的，本实用新型提出的一种气动密封电机，所述气动密封电机包括：定子结构，所述定子结构包括：定子和第一端盖，所述定子形成为筒状结构，并设有相对设置的第一端口和第二端口，所述第一端盖密封所述第一端口，并设有让位口，所述第一端盖形成有连通所述定子内腔的引气口；和
7.转子结构，所述转子结构包括：转轴、转子铁芯单元和第二端盖，所述转轴穿设于所述让位口，所述转子铁芯单元套设于所述转轴的外周，所述第二端盖同步转动地设于所述转轴，并与所述第二端口之间形成连通所述定子内腔的出气缝隙。
8.可选地，所述第二端盖包括：
9.密封轴套，所述密封轴套同步转动地套设于所述转轴，并位于所述第二端口，所述密封轴套沿所述定子内腔形成筒状体，所述筒状体的内周面与所述转轴的外周面之间形成过气通道，所述筒状体的外周面与所述定子的内周面之间形成第一过气间隙；和
10.惯量盘，所述惯量盘同步转动地设于所述密封轴套，所述惯量盘与所述第二端口之间形成所述出气缝隙。
11.可选地，所述转子铁芯单元同步转动地设于所述筒状体的外周面，所述转子铁芯单元与所述定子的内周面之间形成所述第一过气间隙；
12.所述密封轴套上开设有出气孔，所述出气孔连通所述过气通道与所述出气缝隙。
13.可选地，所述密封轴套的端部沿径向方向分布多个所述出气孔，定义所述出气孔具有第一孔轴线，所述第一孔轴线与所述密封轴套径向所在平面形成的夹角α满足：15度≤α≤20度；
14.定义所述出气孔的直径为d1，满足：5mm≤d1≤10mm；
15.定义所述出气孔的延伸长度为h1，满足：20mm≤h1≤30mm；
16.定义所述出气缝隙的尺寸为d1，满足：1mm≤d1≤5mm；
17.定义所述第一过气间隙的尺寸为d2，满足：0.5mm≤d2≤ 1.0mm。
18.可选地，所述密封轴套的端部沿径向方向均匀分布四个所述出气孔。
19.可选地，所述筒状体内腔的直径从所述第一端口到所述第二端口呈逐渐缩小设置。
20.可选地，所述第一端盖包括：
21.法兰盘，所述法兰盘密封设于所述第一端口；和
22.盖体，所述盖体设于所述法兰盘，并于所述法兰盘上形成所述让位口，所述转轴穿设于所述让位口。
23.可选地，所述法兰盘上形成所述引气口，所述引气口的开口端对应于所述筒状体的开口端；
24.所述引气口的开口端与所述筒状体的开口端之间设有进气间隙；
25.所述法兰盘的端部距所述引气口180度角度方向开设法兰出气口。
26.可选地，所述法兰盘的端部设有所述引气口，定义所述引气口具有第二孔轴线，所述第二孔轴线与所述法兰盘径向所在平面形成的夹角β满足：20度≤β≤50度；
27.定义所述引气口的直径为d2，满足：5mm≤d2≤10mm；
28.定义所述引气口的延伸长度为h2，满足：70mm≤h2≤80mm。
29.本技术还提供一种电气设备，所述电气设备包括所述的气动密封电机。
30.本实用新型通过在气动密封电机的内部形成用于气体通过的通道，并从气动密封电机外部引入气体至气动密封电机内部，气体从通道中通过并排出，使气动密封电机内部形成正压，以防止外部粉尘、杂质进入电机内部，提高气动密封电机工作的安全性。该方案将流体动力学与电机结构设计相结合，拓展了电机的密封设计，并且，通过向电机内部通入气体，气体沿着特定的通道进行流动，能有效降低电机腔体内部的温度，提高电机的性能。其中，气动密封电机包括定子结构和转子结构。定子结构包括：定子和第一端盖，定子形成为筒状结构，并设有相对设置的第一端口和第二端口，第一端盖密封第一端口，并设有让位口，第一端盖形成有连通定子内腔的引气口。转子结构包括：转轴、转子铁芯单元和第二端盖，转轴穿设于让位口，转子套设于转轴的外周，第二端盖同步转动地设于转轴，并与第二端口之间形成连通定子内腔的出气缝隙。在转轴转动过程中，转轴、转子铁芯单元和第二端盖同步转动，并通过引气口向气动密封电机内部通入气体，将在气动密封电机内部腔体形成正压，气体从出气缝隙排出，能有效防止外部杂项、粉尘等进入气动密封电机内部，提高气动密封电机工作的安全性，并降低气动密封电机腔体内部的温度。
附图说明
31.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
32.图1为本实用新型一种气动密封电机一实施例的结构示意图；
33.图2为图1中a处的放大结构示意图；
34.图3为图1中密封轴套的结构示意图；
35.图4为图3中密封轴套剖面的结构示意图；
36.图5为图1中法兰的结构示意图；
37.图6为图5中a处的剖面结构的示意图。
38.附图标号说明：
[0039][0040][0041]
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0042]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0043]
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0044]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。
[0045]
另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b为例”，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
[0046]
图1为本实用新型一种气动密封电机100一实施例的结构示意图。
[0047]
电机是依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。电机的防护等级取决于密封性能，密封性的好坏影响到轴承和电机的使用寿命。伺服电机具有防尘的要求(即ip防护等级)，以保证伺服电机在恶劣环境中(粉尘、棉絮)可以正常工作。如果电机防尘能力不足，可能会导致绕组间短路，使电机不能正常工作甚至发生安全事故。
[0048]
如图1所示，本技术提供一种气动密封电机100，气动密封电机 100包括定子结构10和转子结构30。定子结构10包括：定子11和第一端盖13，定子11形成为筒状结构，并设有相对设置的第一端口和第二端口，第一端盖13密封第一端口，并设有让位口，第一端盖 13形成有连通定子内腔的引气口130。转子结构30包括：转轴31、转子铁芯单元32和第二端盖33，转轴31穿设于让位口，转子铁芯单元32套设于转轴31的外周，第二端盖33同步转动地设于转轴31，并与第二端口之间形成连通定子11内腔的出气缝隙34。图1中虚线为气流走过的路径，箭头为气流进出的方向。
[0049]
通过在气动密封电机100的内部形成用于气体通过的通道，并从气动密封电机100外部引入气体至气动密封电机100内部，气体从通道中通过并排出，使气动密封电机100内部形成正压，以防止外部粉尘、杂质进入电机内部，提高气动密封电机100工作的安全性。该方案将流体动力学与电机结构设计相结合，拓展了电机的密封设计，并且，通过向电机内部通入气体，气体沿着特定的通道进行流动，能有效降低电机腔体内部的温度，提高电机的性能。其中，气动密封电机 100包括定子结构10和转子结构30，转子结构30在旋转磁场的作用下，绕自身旋转轴线进行旋转。
[0050]
如图1所示，转子结构30包括：转轴31、转子铁芯单元32和第二端盖33，转轴31穿设于让位口，第一端盖13用于支撑转轴31，转轴31相对于第一端盖13旋转，转子铁芯单元32套设于转轴31的外周，通过在转子铁芯单元32在旋转磁场的作用下旋转，从而带动转轴31转动。
[0051]
并且，第二端盖33同步转动地设于转轴31，并与第二端口之间形成连通定子内腔的出气缝隙34。在转轴31转动过程中，转轴31、转子铁芯单元32和第二端盖33同步转动，并通过引气口130向气动密封电机100内部通入气体，将在气动密封电机100内部腔体形成正压，气体从出气缝隙34排出，能有效防止外部杂项、粉尘等进入气动密封电机100内部，提高气动密封电机100工作的安全性，并降低气动密封电机100腔体内部的温度。
[0052]
进一步地，如图1所示，第二端盖33包括密封轴套331和惯量盘333。密封轴套331同
步转动地套设于转轴31，并位于第二端口，密封轴套331沿定子内腔形成筒状体3311，筒状体3311的内周面与转轴31的外周面之间形成过气通道3310，筒状体3311的外周面与定子11的内周面之间形成第一过气间隙332。如此，通过引气口130 引入的气体流入过气通道3310和第一过气间隙332，并从出气缝隙 34排出，能有效防止外部杂项、粉尘等进入气动密封电机100内部，提高气动密封电机100工作的安全性，并降低气动密封电机100腔体内部的温度。同时，气体进入定子内腔后，在转子结构30转动离心力作用下，气体经过筒状体3311的过气通道3310和第一过气间隙 332，更有利于气体排出，离心力作用有利于带动气体在定子内腔运动，提高换热效果。
[0053]
同时，惯量盘333同步转动地设于密封轴套331，惯量盘333与第二端口之间形成出气缝隙34。惯量盘333的设置，使气动密封电机100在运行过程中速度波动和力波动更小，保证设备运行稳定。且惯量盘333设置于密封轴套331上，共同形成第二端盖33，挡于定子11的第二端口处，并与第二端口之间形成出气缝隙34。
[0054]
进一步地，如图1和图2所示，转子铁芯单元32同步转动地设于筒状体3311的外周面，转子铁芯单元32与定子11的内周面之间形成第一过气间隙332。也即，转子铁芯单元32可以是过盈配合于筒状体3311的外周面，也可以是通过螺接的方式连接于筒状体3311 的外周面，具体地连接方式不作限定。当转子铁芯单元32过盈配合于筒状体3311的外周面时，两者连接的稳定性高，使得定子11同步带动密封轴套331运动，提高转子铁芯单元32、密封轴套331、惯量盘333、以及转轴31同步运动的稳定性。
[0055]
并通过转子铁芯单元32与定子11的内周面之间形成第一过气间隙332，气体从第一过气间隙332通过，防止灰尘进入该第一过气间隙332，且有效对转子铁芯单元32和定子11进行散热。
[0056]
且，密封轴套331上开设有出气孔3312，出气孔3312连通过气通道3310与出气缝隙34，以使得气体进入过气通道3310后，从出气孔3312通过，并从出气缝隙34排出，使得气体有效将热量带走。
[0057]
进一步地，如图3和图4所示，密封轴套331的端部沿径向方向分布多个出气孔3312，定义出气孔3312具有第一孔轴线33121，第一孔轴线33121与密封轴套331径向所在平面形成的夹角α满足：15 度≤α≤20度；如此，采用倾斜角度于密封轴套331的端部设置出气孔3312，如图1所示，出气孔3312更好的对应于出气缝隙34，以方便气体快速排出，进一步地，夹角α为18度。
[0058]
进一步地，定义出气孔3312的直径为d1，满足：5mm≤d1≤ 10mm；以保证预留足够的出气通量，同时避免尺寸过大污渍容易进入过气通道3310内。进一步地，d1为8mm。
[0059]
进一步地，定义出气孔3312的延伸长度为h1，满足：20mm≤ h1≤30mm；进一步地，h1为25mm，以保证气体快速通过出气孔 3312。
[0060]
进一步地，定义出气缝隙34的尺寸为d1，满足：1mm≤d1≤ 5mm；进一步地，d1为3mm，以保证足够的缝隙供气体排出。
[0061]
进一步地，定义第一过气间隙332的尺寸为d2，满足：0.5mm ≤d2≤1.0mm，进一步地，d2为0.7mm，以保证气体通过第一过气间隙332。
[0062]
进一步地，如图2所示，密封轴套331的端部沿径向方向均匀分布四个出气孔3312，保证气体可以快速进入出气孔3312，并从出气缝隙34排出到电机外，提高散热效率。
[0063]
进一步地，如图4所示，筒状体3311内腔的直径从第一端口到第二端口呈逐渐缩小设置，如此，有利于减小气体压力和气体流速的损失，使得气体以较高的流速通过过气通道3310，可将过气通道3310 内的灰尘吹走，携带出去，保证过气通道3310的干净。同时保证气体从出气缝隙34吹出时，产生足够的吹动力将出气缝隙34周围的灰尘、杂质吹走，避免灰尘、杂质进入出气缝隙34的可能。
[0064]
进一步地，如图1所示，第一端盖13包括法兰盘131和盖体133。法兰盘131密封设于第一端口，盖体133设于法兰盘131，并于法兰盘131上形成让位口，转轴31穿设于让位口，以使得转轴31支撑设于盖体133，并相对于盖体133旋转，转轴31与盖体133之间设有轴承，使得转轴31不磨损的转动于盖体133。
[0065]
进一步地，如图1所示，法兰盘131上形成引气口130，引气口 130的开口端对应于筒状体3311的开口端；如此，使得从引气口130 进入的气体可快速进入过气通道3310。
[0066]
进一步地，如图1所示，引气口130的开口端与筒状体3311的开口端之间设有进气间隙1310；以保证从引气口130进入的气体，通过进气间隙1310时，在进气间隙1310处进行扩散，并可进入第一过气间隙332。
[0067]
进一步地，如图1和图5所示，法兰盘131的端部距引气口130 的180度角度方向开设法兰出气口1312，以使得在定子内腔中的气体既可沿出气缝隙34排出，也可沿法兰出气口1312排出，提供多个排出通道，提高散热效果。同时，180度角度方向开设法兰出气口 1312，使得引气口130与法兰出气口1312的设置距离较远，避免气体未通过定子内腔，而直接从法兰出气口1312排出，保证气体充分在定子内腔流动后，携带热量排除。该法兰出气口1312的为矩形排气口。
[0068]
进一步地，如图1和图6所示，法兰盘131的端部设有引气口 130，定义引气口130具有第二孔轴线，第二孔轴线与法兰盘131径向所在平面形成的夹角β满足：20度≤β≤30度；进一步地，β为 25度，保证流经引气口130的气体产生较小的局部压损，局部压损越大，管道进口压力相同的情况下，出口压力就越低，管道直径相同时，气体流速也会有所降低，减小局部压损，以保证从引气口130进入的气体具有足够的流速和压强；同时倾斜25度的引气口130将使得气体快速充满定子内腔。
[0069]
进一步地，如图1和图5所示，定义引气口130的直径为d2，满足：5mm≤d2≤10mm；进一步地，d2为8mm，保证流经引气口 130的气体快速进入定子内腔。
[0070]
进一步地，如图1和图6所示，定义引气口130的延伸长度为 h2，满足：70mm≤h2≤80mm，进一步地，h2为78mm，保证流经引气口130的气体产生较小的局部压损。
[0071]
进一步地，转轴31可以是直轴，也可以是曲轴，在此处不做限定。例如，采用曲轴时，将本技术的气动密封电机100应用于纺织机器上，以适应纺织机器采用曲轴的结构特点，并且，将本技术应用于纺织领域，结合气动密封的特点，可有效避免絮状物等杂质进入电机内腔中，保证电机的使用性能。当然本技术气动密封电机100也可以应用于其他领域，作为驱动设备使用。
[0072]
进一步地，本技术还提供一种电气设备，该电气设备包括气动密封电机100。由于气动密封电机100采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
[0073]
上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在
本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。