外转子风机散热结构优化设计

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外转子结构的电机制成的风扇,包括机壳,设置在机 壳内的定子和设置在机壳开口端的端盖,转轴一端与机壳 底部固定,转轴的另一端穿过定子的轴孔后与端盖旋转支 承,线圈绕组设置于定子上,定子包括定子铁芯和与定子 铁芯注塑为一体的绝缘结构,绝缘结构对应于定子端部的 轴孔周围形成轴向延伸的弧形凸片,线路板内孔与定子绝 缘结构上的弧形凸片外肇相配#绝缘结构上位于弧形凸片 外围形成至少三个轴向凸桂,凸柱端部形成定位台阶,线 路板上形成与凸柱相配的定位孔,凸柱端部进入定位孔 后,定位台阶与线路板的下端面接触,通过对凸柱端部的 热铆将凸柱与线路板之间轴向及圆周方向固定,使线路板 与绝缘结构之间轴向固定和圆周方向固定,凤叶直接与机 壳外壁焊接固定在一起。将风扇的风叶直接焊接在作为外 转子的机壳外壁上,减少了风叶的二次安装,从而大大简
由于外转子电机绕组和控制电路板被永久地固定在定子 装置基体上,因此印刷电路板对电机发出的热量因积聚而成 的高温极为敏感,尤其高温状态下热量传递给电路板后性能 急剧下降,严重的导致元件永久性损坏。因为绕组是永久性 地固定在定于装置基体上,如果要改变或者修理控制电机的 电路板上的电路或元件极其困难。实际的情况是,试图修理 或者维护外转子电机不如直接报废节省成本。因此外转子凤 机存在使用寿命短,报废率高的问题。
l 引言 常规电机结构是转子在定子内旋转,而外转子电机相
反,转子包围定子旋转。外转子电机的这种反置式结构特 点,主要用干驱动小功率风机,广泛运用干净化空调,机房 空调、除湿机、全热转换机、压缩制冷、管道风机、风幕 机、窗式自然通风器等领域。常见的吊扇和笔记本电脑的散 热风扇也是使用外转子电机的常见案例。由于外转子电机与 风机采用机电一体化结构,所以工程上称为外转子风机。外 转子风机叶轮直接驱动的结构配合合理的气动设计,具有效 率高、噪声低、重量轻、结构紧凑等众多优点。

中空的橡胶套管41,套管4l的外端形成外锥面结构42,从而 便于套管穿入端盖23的引出线qcL40,套管4l的内端形成外凸 缘43,外凸缘43可将套管4l限制在端盖23的引出线孔40内以 防止引出线从引出线孔40内被拉出,在套管4l的中空结构内 端形成内锥面44,从而便于引出线39穿入套管4l的中空结构 内,便于装配,以提高生产效率,引出线39与套管4l的中空 结构紧配。如图1和图2所示,采用本实施例外转子结构的电 机制成的风扇,其风叶36直接焊接固定在作为转子的机壳2 1 外壁上。
本文提出一种改善外转子式电机线圈绕组的散热的解 决方案。新型外转子结构电机延长了外转子式电机的使用寿 命,降低r报废率。本设计另一目的在于提供一种结构简 单,体积较小的外转子式风扇,解决r现有风扇存在的结构 较为复杂,且体积较大等问题。
2 电机散热解决方案
2.1外转子电机结构 外转子电机分解结构如图1所示,包括机壳,设置在机
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方法
分别形成径向延伸的凸起部,绝缘结构对应于相邻两个T型 部之间的柱状部外部形成轴向延伸的凸筋。其中,凸起部 可加强绝缘结构在T型部上、下端的强度,凸筋可加强绝 缘结构在定子铁芯中空柱状部外壁的强度。弧形凸片沿定 子端部的轴孔圆周等间距分布,相邻弧形凸片之间形成缺 口。绝缘结构上固定有两个间隔设置的电插片,电插片近 中部形成可弯折的弯折部,线圈绕组的两个引出线分别与 其中一个电插片的弯折郎固定电连接;电插片的上端形成 插头,线路板上形成电插孔,电插片的插头与电插孔插接 形成电连接。采用电插片分别与线圈绕组固定连接和与控 制器线路板插接电连接,避免了焊接,便于电机的生产装 配,提高了生产效率。插头整体呈扁平的条状,插头的插 入端呈楔形,插头的根部靠近所述弯折部的上侧,电插片 位于插头根部以下部分宽度大于插头的宽度且在插头根部 两侧形成台阶,从而使电插片下端较宽以便于电插片能可 靠地固定在绝缘结构上。其中,插头插入端呈楔形可便于 插头插入到线路板的电插孔内。线路板上焊接有电源引出 线,端盖上设有引出线孔,引出线孔内紧配有呈中空的橡 胶套管,套管的外端形成外锥面结构,从而便千套管穿入 端盖的引出线孔,套管的内端形成外凸缘,在套管的中空 结构内端形成内锥面,引出线与套管的中宅结构紧配。外 凸缘可将套管限制在端盖的引出线孔内以防止引出线从引 出线孔内被拉出,在套管的中空结构内端形成内锥面,从 而便于引出线穿入套管的中空结构内,便于装配,以提高 生产效率。定子立体结构示意如图3所示。 3.2风扇结构设计
许江晨(1987.) 男,毕业于浙江大学。就职于横店集团 联宜电机有限公司,现任研发中心电机 工程师,主要从事电机研发工作。
摘要:讨论外转子电机结构散热问题。提出一种申报专利(公告号 CN201038926)的解决方案,方案给出了工艺实施详细设计。 关键词:外转子电机;外转子风杌I电机散热结构设计
Abstract:The paper discusses the heat dissipation of motor with external rotor structure and the solution is given which is filed as one patent.(Patent Notification Number:CN201038926).The solution includes the detailed design oftechnical process. Key words:external rotor motor;hem dissipation structure
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万方数据
于插头18根部以下部分宽度大干插头的宽度且在插头根部两 侧形成台阶19,线圈绕组的两个引出线20分别与其中一个电 插片的弯折部17固定电连接,如图பைடு நூலகம்、图4和图5所示,线路 板8上形成电插孔21,电插片16的插头18与电插孔2I插接形 成电连接。如图1、图2和图7所示,线路板上焊接有电源引 出线39,端盖23上设有引出线q‘L40,引出线孔40内紧配有呈
图l外转子电机分解结构图
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图2外转子电机装配外形图 2.2凸柱散热结构
新的改进结构是通过在与定子铁芯注塑为一体的绝缘
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图3凸柱散热结构 弧形凸片的外壁上形成有轴向加强筋,所述线路板内孔 的圆周上形成与加强筋相配的凹槽。其中,在弧形凸片的外 壁上设置加强筋与线路板内孔圆周上的凹槽配合,可便于线 路板上的定位孔与凸柱的对准,从而方便了线路板与定子之 间的装配,提高了生产效率。加强筋靠近弧形凸片的两侧边 缘设置,从而提高了弧形凸片与线路板之间相对位置的定位 精度。
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文献标识码:B 文章编号:1003-0492(2009)08—0084.04 中图分类号:TM301.2
外转子风机散热结构优化设计
Optimum Design of Heat Dissipation of Motor With Extemal Rotor Structure
3散热与风扇结构设计
3.1定子结构设计 定子铁芯包括中空柱状部和若干个沿柱状部圆周呈辐
射状均匀分布的T型部,定子铁芯除T型部的外圆周部之外 其余部位均被与绝缘结构整体包覆,T型部的外圆周部裸 露。作为优选,绝缘结构对应于T型结构的上端面和下端面
万方数据
2009年08月刊 自主力'匕博览
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壳内的定子和设置在机壳开121端的端盖,转轴一端与机壳底 部固定,转轴的另一端与定子旋转支承,线圈绕组设置于定 子上,定子包括定子铁芯和与定子铁芯注塑为一体的绝缘结 构,绝缘结构对应于定子端部的轴孔周围形成轴向延伸的弧
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万方数据
形凸片,线路板内孔与定子绝缘结构上的弧形凸片外壁相 配;绝缘结构上位于弧形凸片外围形成至少三个轴向凸柱, 凸柱端部形成定位台阶,线路板上形成与凸柱相配的定位 孔,凸柱端部进入定位孔后,定位台阶与线路板的下端面接 触,通过对凸柱端部的热铆将凸柱与线路板之间轴向及圆周 方向固定,使线路板与绝缘结构之间轴向固定和圆周方向固 定。外转子电机装配外形如图2所示。
化了风扇的结构,且结构非常紧凑。
4工艺实施
如图1所示,外转子结构的电机包括机壳21,设置在机 壳21内的定子225n设置在机壳21开口端的端盖23,端盖23端 部设有罩盖37,在机壳内壁设置有一体结构的磁钢35,端盖 底部中心固定有转轴支架24,转轴25一端与机壳底21底部的 转轴支架24固定;如图3所示,定子铁芯1包括中空柱状部和 六个沿柱状部圆周呈辐射状均匀分布的T型部2,定子铁芯1 除T型部2的外圆周部之外其余部位均被与定子铁芯一体注塑 的绝缘结构3整体包覆,T型部的外圆周部4裸露,绝缘结构 3对应于T型结构的上端面和下端面分别形成径向延伸的凸 起部5,绝缘结构对应于相邻两个T型部之间的柱状部外部形 成轴向延伸的凸筋6。如图3、图4和图5所示,绝缘结构3对 应于定子端部的轴孔周围形成轴向延伸并沿定子端部的轴孔 圆周等间距分布的弧形凸片7,相邻弧形凸片7之间形成缺口 15,弧形凸片的外壁靠近弧形凸片的两侧边缘设置分别形成 有轴向加强筋9,线路板8的内孔10 L--j定子绝缘结构上的弧形 凸片7外壁相配,且在线路板内孔10的圆周上形成与加强筋 9相配的凹槽11 I绝缘结构3上位于弧形凸片7外围形成三个 轴向凸柱12,凸柱12端部形成定位台阶13,线路板8上形成 与凸柱12N配的定位孔14,凸柱12端部进入定位孔14后,定 位台阶13与线路板8的下端面接触,通过对凸柱端部的热铆 将凸柱12与线路板8之间轴向及圆周方向固定,使线路板8与 绝缘结构3之间轴向固定和圆周方向固定。如图1所示,定子 22的绝缘结构中心轴孔26内嵌装有圆筒状的轴承支架27,轴 承支架27与定子22之间圆周方向相对固定,在轴承支架27的 端部形成三个径向凸体28,径向凸体27介于绝缘结构3的相 邻弧形凸片7之间的缺口15内。在每个径向凸体27上设置轴 向的螺纹孔29,端盖23上设有与径向凸体27上的螺纹孔29相 应的沉孔30,三个螺钉3 1分别穿过沉孔30与径向凸体27上的 螺纹孔29配合将端盖23与轴承支架27固定在一起。轴承支架 27内紧配有与之同轴的第一轴承32和第二轴承33,第一轴承 32和第二轴承33之间设置有两个齿形垫片34,转轴25与第一 轴承325N第二轴承33的内圈紧配从而实现作为转子的机壳与 定子之间的旋转配合,第二轴承32的外端设有轴用挡圈38。 如图l和图6所示,绝缘结构3上固定有两个间隔设置的电插 片16,电插片16近中部形成可弯折的弯折部17,电插片16的 上端形成插头18,插头18整体呈扁平的条状,插头18的插入 端呈楔形,插头18的根部靠近弯折部17的上侧,电插片16位