一种工业风扇用大功率直驱外转子永磁电机的制作方法

1.本发明涉及电机技术领域，具体为一种工业风扇用大功率直驱外转子永磁电机。


背景技术：

2.工业风扇，是用电驱动产生气流的装置，目前市面上的工业用大风扇的电机固定在电机挂架上，电机通过减速器带动叶轮转动，叶轮上固定有大风扇叶片，电机安装方式固定，安装位置单一，导致工业风扇无法满足不同的安装需求。
3.目前，外转子永磁电机具有机构简单，运行可靠，损耗少，效率高，可以实现直驱控制等优点，在节约能源和环境保护日益受到重视的今天，应用越来越广泛，外转子永磁电机正成为电机主流发展方向。与电励磁同步电机相比，外转子永磁电机不需要励磁绕组和直流励磁电源，取消了容易出现故障的集电环和电刷装置，成为无刷电机，使得外转子永磁电机结构更简单，运行更可靠。
4.在大功率高速旋转的情况下，对外转子永磁电机来说，定子铁心损耗和绕组损耗较大，造成永磁电机内部温度过高，而永磁体在温度过高的情况下会发生不可逆退磁，给外转子永磁电机造成严重危害，因此外转子永磁电机的温升不能超过一定的数值，为提高永磁电机的散热能力，采用合理的降温方式对控制电机的温升非常必要。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种工业风扇用大功率直驱外转子永磁电机，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种工业风扇用大功率直驱外转子永磁电机，所述外转子永磁电机包括转子壳、定子轴，所述定子轴一端安装在转子壳内部，定子轴与转子壳转动连接，所述定子轴上安装有六个定子板，所述定子板的两侧安装有定子线圈，所述转子壳的内部安装有六个永磁转子；
7.所述定子轴上端安装有衔接座，所述衔接座上方安装有六个衔接板，六个所述衔接板的中心线与衔接座的中心线平行，或六个所述衔接板的中心线与衔接座的中心线平行。六个衔接板的中心线可以与衔接座的中心线垂直，也可以与衔接座的中心线平行，衔接板在衔接座上变换位置，使衔接座适用于不同的安装需求，使外转子永磁电机可以在不同的安装条件下使用；定子轴上安装有定子板，定子板与定子轴一体成型，定子板的长度大于转子壳的长度，定子线圈安装在定子板上，定子板将定子线圈产生的热量传导至转子壳外，实现对定子线圈的散热，同时，通过定子板的限制，增强定子轴的结构强度。
8.所述定子轴上安装有承载板，所述承载板外侧安装有定位轴承，所述定位轴承的外圈与转子壳连接，所述定子轴的下端安装有轴向轴承和底部轴承，所述轴向轴承的轴圈与定子板连接；
9.所述转子壳的下方安装有封装平板，转子壳内部上端面与承载板之间安装有推力球轴承。定子轴与封装平板之间安装有轴向轴承和底部轴承，轴向轴承安装在底部轴承上
方，底部轴承的外圈与封装平板连接，底部轴承内圈与定子轴连接，转子壳在永磁转子的带动下转动时，推力球轴承、轴向轴承以及底部轴承用于支撑转子壳的旋转，降低转子壳运动过程中的摩擦系数。
10.所述封装平板上端面中部设置有凹面，封装平板上在位于凹面边缘的位置开设有六个散热孔，所述散热孔贯穿封装平板；
11.所述底部轴承的外圈下端安装在凹面的边缘，所述轴向轴承的座圈与底部轴承的外圈上端连连接；
12.所述定子轴与定子板一体成型，位于承载板下方的部分所述定子轴以及定子板均为中空结构，定子板内部空间与定子轴内部空间连通，所述定子板上开设有输气口；
13.所述定子轴的下端开设有进气口，所述进气口与凹面之间安装有传输管；
14.所述封装平板内部在传输管下方开设有六个输送通道，所述输送通道的一端连通传输管，所述封装平板下端面在输送通道的一端安装有兜风罩，所述兜风罩对输送通道进行封堵；
15.在转子壳旋转时，所述兜风罩在离心作用下解除对输送通道的封堵，并将空气输送到输送通道内。轴向轴承的轴圈与定子板连接，轴向轴承的座圈与底部轴承的外圈连接，底部轴承的内圈与定子轴连接，轴向轴承和底部轴承之间形成气流通道，将转子壳与定子轴之间的空间和散热孔连通；转子壳在旋转时，兜风罩在离心作用下打开，并随着转子壳的旋转将空气灌输到输送通道中，空气通过输送通道以及传输管进入到定子轴内部，并通过定子板上的进气口流动到转子壳和定子轴之间的空间内；随着空气在定子板内部以及外部流动，实现对定子板的降温，同时也实现永磁电机内部的散热。
16.所述封装平板下端面开设有收纳槽，所述收纳槽内通过扭转弹簧转动安装有兜风罩，收纳槽一端安装有托板，所述兜风罩的一端安装有顶板，所述收纳槽上端连通输送通道；
17.所述封装平板内部开设有离心滑槽，所述离心滑槽内安装有离心块，所述离心滑槽一端开设有牵引孔，所述离心块下端安装有牵引索，所述牵引索一端穿过牵引孔，牵引索的一端与兜风罩下端连接。转子壳不旋转时，兜风罩在扭转弹簧的作用下对收纳槽进行封堵，扭转弹簧的复位的作用力足以拉动离心块在离心滑槽内滑动；当转子壳旋转时，离心块在离心作用下产生作用力，且产生的作用力大于扭转弹簧的反向弹力，使得兜风罩在离心块的作用下转动，解除对收纳槽的封堵，并对空气进行拦截，将空气导流到输送通道内。在兜风罩被牵引索拉开时，托板阻挡顶板的运动，实现对兜风罩的限位；当兜风罩复位后，托板与兜风罩相互配合实现对收纳槽的完全封堵。
18.所述定子轴上安装有封装锥台，所述封装锥台开设有卡槽，所述定子板位于卡槽内；
19.所述封装锥台的斜面上开设有螺孔，所述螺孔内安装有螺栓，所述螺栓的一端拧入定子板内，所述封装锥台与转子壳转动连接。封装锥台安装在转子壳的上方，封装锥台对转子壳上端进行封装固定。
20.所述定子板的中空结构内安装有敏感元件，所述敏感元件与控制系统连接，敏感元件用于测量定子板的温度。
21.所述衔接座为六棱柱，所述衔接座的每个侧面上均往内开设有“l”形的对接槽，所
述对接槽上端的内侧开设有径向孔，对接槽弯折处的下端开设有轴向孔，所述对接槽内开设有弧形的导槽；
22.每个所述衔接板一端安装有活动板，所述活动板的两侧安装有导柱，所述导柱位于导槽内，所述活动板上开设有对接孔，所述对接孔的直径与径向孔及轴向孔的直径相同，所述对接孔内安装有对接螺栓。“l”形的对接槽为衔接板的位置调整提供空间，使衔接板的安装状态包括竖直状态和水平状态；衔接板竖直安装时，活动板上的对接孔与径向孔同心，将对接螺栓拧进径向孔，实现活动板与衔接座的连接，实现对衔接板的位置固定；六个衔接板相互靠近并合拢，且通过对接螺栓进行位置固定，六个衔接板相互配合形成空心的六棱柱结构，衔接座通过空心的六棱柱结构与外转子永磁电机外的其他结构连接，实现外转子永磁电机的安装。衔接板水平安装时，衔接板的上端面与衔接座的上端面水平，活动板上的对接孔与轴向孔同心，将对接螺栓拧紧轴向孔，使衔接板水平固定在衔接座上；将衔接板与外转子永磁电机外的结构、平台、架空的钢架以及房屋屋顶连接，实现外转子永磁电机的直接安装。通过衔接板竖直安装和水平安装的变换，实现衔接座多种安装方式，实现外转子永磁电机的多种安装方式。
23.所述衔接板为四棱柱，横截面为等腰梯形；横截面为等腰梯形，方便六个衔接板相互合拢、拼接。
24.所述衔接板靠近衔接座中心线的一侧端面上开设有负压圈，所述负压圈由橡胶材质制成，负压圈突出衔接板，所述衔接板在位于负压圈中心的位置开设有连接孔，所述连接孔用于安装螺栓。
25.在外转子永磁电机安装前，先根据安装条件对衔接板的位置进行调整；
26.若需要将外转子永磁电机与轴(轴的连接端为棱柱结构)连接，则需要先将衔接板贴合在轴的表面，然后拧动对接螺栓，使衔接板的位置进一步固定，之后，在往连接孔内安装螺栓，实现衔接板与轴的连接；
27.若需要将外转子永磁电机与平面连接，则需要先将衔接板水平安装，然后拧动对接螺栓，先对衔接板的位置进行固定，然后，再将六个衔接板贴合在平面上，之后，在往连接孔内安装螺栓，实现衔接板与平面的连接。
28.在衔接板与轴或平面的连接过程中，随着螺栓的不停拧动，衔接板与轴或平面之间的距离不断缩小，负压圈被不断地挤压，负压圈内侧空气被不断的挤压到外侧，使负压圈内部空气被逐渐排出。随着衔接板与轴或平面的贴合，负压圈内部空气被排尽，使负压圈内侧形成负压空间，通过负压空间的形成，增加衔接板与轴/平面之间的连接稳定性。负压圈在衔接板的安装过程中被不断压缩，当衔接板安装完成后，负压圈在自身材质影响下往外膨胀复原，负压圈在衔接板安装完成后，起到弹簧垫片的作用。负压圈位于衔接板和轴/平面之间，减少衔接板与轴或平面之间的摩擦。
29.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
30.1、轴向轴承的轴圈与定子板连接，轴向轴承的座圈与底部轴承的外圈连接，底部轴承的内圈与定子轴连接，轴向轴承和底部轴承之间形成气流通道，将转子壳与定子轴之间的空间和散热孔连通；转子壳在旋转时，兜风罩在离心作用下打开，并随着转子壳的旋转将空气灌输到输送通道中，空气通过输送通道以及传输管进入到定子轴内部，并通过定子板上的进气口流动到转子壳和定子轴之间的空间内；随着空气在定子板内部以及外部流
动，实现对定子板的降温，同时也实现永磁电机内部的散热。
31.2、定子板的长度大于转子壳的长度，定子线圈安装在定子板上，定子板将定子线圈产生的热量传导至转子壳外，实现对定子线圈的散热，外转子带动叶片转动时，流动的空气对定子板降温，加速定子板对定子线圈的散热效果。定子板与兜风罩相互配合，增强外转子永磁电机的散热性能，使外转子永磁电机在大功率运转时，也能得到有效的降温散热，保障外转子永磁电机在大功率运转时的稳定性。
32.3、六个衔接板的中心线可以与衔接座的中心线垂直，也可以与衔接座的中心线平行，衔接板在衔接座上变换位置，使衔接座适用于不同的安装需求，使外转子永磁电机可以在不同的安装条件下使用。
附图说明
33.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
34.图1是本发明的整体结构前视示意图；
35.图2是本发明的转子壳内部前视示意图；
36.图3是本发明的定子轴下视结构示意图；
37.图4是本发明的定子轴与底部轴承、轴向轴承连接的位置示意图；
38.图5是本发明的定子轴结构示意图；
39.图6是本发明的定子轴内部横截示意图；
40.图7是本发明的封装平板安装兜风罩的结构示意图；
41.图8是本发明的封装平板下视结构示意图；
42.图9是本发明的定子轴上视结构示意图；
43.图10是本发明的定子轴内部纵截示意图；
44.图11是本发明的衔接板竖直状态的上视结构示意图；
45.图12是本发明的衔接板水平状态的上视结构示意图；
46.图13是本发明的衔接板竖直状态的半剖结构示意图；
47.图14是本发明的衔接板水平状态的半剖结构示意图。
48.图中：
49.1、转子壳；101、封装平板；102、永磁转子；103、定位轴承；104、散热孔；105、兜风罩；106、传输管；107、离心块；108、输送通道；109、托板；
50.2、定子轴；201、定子板；202、封装锥台；203、定子线圈；204、底部轴承；205、承载板；206、轴向轴承；207、敏感元件；208、进气口；
51.3、衔接座；301、衔接板；302、对接槽；303、径向孔；304、导槽；305、负压圈；306、连接孔；307、轴向孔；308、活动板。
具体实施方式
52.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
53.请参阅图1－图14，本发明提供技术方案：一种工业风扇用大功率直驱外转子永磁电机，外转子永磁电机包括转子壳1、定子轴2，定子轴2一端安装在转子壳1内部，定子轴2与转子壳1转动连接，定子轴2上安装有六个定子板201，定子板201的两侧安装有定子线圈203，转子壳1的内部安装有六个永磁转子102；
54.定子轴2上安装有定子板201，定子板201与定子轴2一体成型，定子板201的长度大于转子壳1的长度，定子线圈203安装在定子板201上，定子板201将定子线圈203产生的热量传导至转子壳1外，实现对定子线圈203的散热，转子壳1带动叶片转动时，流动的空气对定子板201降温，加速定子板201对定子线圈203的散热效果，同时，通过定子板201的限制，增强定子轴2的结构强度。
55.定子轴2上安装有承载板205，承载板205外侧安装有定位轴承103，定位轴承103的外圈与转子壳1连接，定子轴2的下端安装有轴向轴承206和底部轴承204，轴向轴承206的轴圈与定子板201连接；
56.转子壳1的下方安装有封装平板101，转子壳1内部上端面与承载板205之间安装有推力球轴承。
57.定子轴2与封装平板101之间安装有轴向轴承206和底部轴承204，轴向轴承206安装在底部轴承204上方，底部轴承204的外圈与封装平板101连接，底部轴承204内圈与定子轴2连接，转子壳1在永磁转子102的带动下转动时，推力球轴承、轴向轴承206以及底部轴承204用于支撑转子壳1的旋转，降低转子壳1运动过程中的摩擦系数。
58.定子轴2上安装有封装锥台202，封装锥台202开设有卡槽，定子板201位于卡槽内；
59.封装锥台202的斜面上开设有螺孔，螺孔内安装有螺栓，螺栓的一端拧入定子板201内，封装锥台202与转子壳1转动连接。
60.封装平板101上端面中部设置有凹面，封装平板101上在位于凹面边缘的位置开设有六个散热孔104，散热孔104贯穿封装平板101；
61.底部轴承204的外圈下端安装在凹面的边缘，轴向轴承206的座圈与底部轴承204的外圈上端连连接；
62.定子轴2与定子板201一体成型，位于承载板205下方的部分定子轴2以及定子板201均为中空结构，定子板201的中空结构内安装有敏感元件207，敏感元件207与控制系统连接，敏感元件207用于测量定子板201的温度。
63.定子板201内部空间与定子轴2内部空间连通，定子板201上开设有输气口，输气口位于承载板205的下方，输气口将定子轴2内部空间与转子壳1和定子轴2之间的空间连通；
64.定子轴2的下端开设有进气口208，进气口208与凹面之间安装有传输管106；
65.封装平板101内部在传输管106下方开设有六个输送通道108，输送通道108的一端连通传输管106，封装平板101下端面在输送通道108的一端安装有兜风罩105，兜风罩105对输送通道108进行封堵；
66.轴向轴承206的轴圈与定子板201连接，轴向轴承206的座圈与底部轴承204的外圈连接，底部轴承204的内圈与定子轴2连接，轴向轴承206和底部轴承204之间形成气流通道，将转子壳1与定子轴2之间的空间和散热孔104连通。
67.封装平板101下端面开设有收纳槽，收纳槽内通过扭转弹簧转动安装有兜风罩
105，收纳槽一端安装有托板109，兜风罩105的一端安装有顶板，收纳槽上端连通输送通道108；
68.封装平板101内部开设有离心滑槽，离心滑槽内安装有离心块107，离心滑槽一端开设有牵引孔，离心块107下端安装有牵引索，牵引索一端穿过牵引孔，牵引索的一端与兜风罩105下端连接。
69.转子壳1不旋转时，兜风罩105在扭转弹簧的作用下对收纳槽进行封堵，扭转弹簧的复位的作用力足以拉动离心块107在离心滑槽内滑动。
70.当转子壳1旋转时，离心块107在离心作用下产生作用力，且产生的作用力大于扭转弹簧的反向弹力，使得兜风罩105在离心块107的作用下转动，解除对收纳槽的封堵，并对空气进行拦截，将空气导流到输送通道108内。在兜风罩105被牵引索拉开时，托板109阻挡顶板的运动，实现对兜风罩105的限位；当兜风罩105复位后，托板109与兜风罩105相互配合实现对收纳槽的完全封堵。
71.兜风罩105在离心作用下打开，并随着转子壳1的旋转将空气灌输到输送通道108中，空气通过输送通道108以及传输管106进入到定子轴2内部，并通过定子板201上的进气口流动到转子壳1和定子轴2之间的空间内；随着空气在定子板201内部以及外部流动，实现对定子板201的降温，同时也实现永磁电机内部的散热。
72.定子轴2上端安装有衔接座3，衔接座3上方安装有六个衔接板301，六个衔接板301的中心线与衔接座3的中心线平行，或六个衔接板301的中心线与衔接座3的中心线平行。
73.六个衔接板301的中心线可以与衔接座3的中心线垂直，也可以与衔接座3的中心线平行，衔接板301在衔接座3上变换位置，使衔接座3适用于不同的安装需求，使外转子永磁电机可以在不同的安装条件下使用。
74.衔接座3为六棱柱，衔接板301为四棱柱，横截面为等腰梯形；
75.衔接座3的每个侧面上均往内开设有“l”形的对接槽302，对接槽302上端的内侧开设有径向孔303，对接槽302弯折处的下端开设有轴向孔307，对接槽302内开设有弧形的导槽304；
76.每个衔接板301一端安装有活动板308，活动板308的两侧安装有导柱，导柱位于导槽304内，活动板308上开设有对接孔，对接孔的直径与径向孔303及轴向孔307的直径相同，对接孔内安装有对接螺栓。
77.衔接板301竖直安装时，活动板308上的对接孔与径向孔303同心，将对接螺栓拧进径向孔303，实现活动板308与衔接座3的连接，实现对衔接板301的位置固定；六个衔接板301相互靠近并合拢，且通过对接螺栓进行位置固定，六个衔接板301相互配合形成空心的六棱柱结构，衔接座3通过空心的六棱柱结构与外转子永磁电机外的其他结构连接，实现外转子永磁电机的安装。
78.衔接板301水平安装时，衔接板301的上端面与衔接座3的上端面水平，活动板308上的对接孔与轴向孔307同心，将对接螺栓拧紧轴向孔307，使衔接板301水平固定在衔接座3上；将衔接板301与外转子永磁电机外的结构、平台、架空的钢架以及房屋屋顶连接，实现外转子永磁电机的直接安装。
79.通过衔接板301竖直安装和水平安装的变换，实现衔接座3多种安装方式，实现外转子永磁电机的多种安装方式。
80.衔接板301靠近衔接座3中心线的一侧端面上开设有负压圈305，负压圈305由橡胶材质制成，负压圈305突出衔接板301，衔接板301在位于负压圈305中心的位置开设有连接孔306，连接孔306用于安装螺栓。
81.在外转子永磁电机安装前，先根据安装条件对衔接板301的位置进行调整；
82.若需要将外转子永磁电机与轴(轴的连接端为棱柱结构)连接，则需要先将衔接板301贴合在轴的表面，然后拧动对接螺栓，使衔接板301的位置进一步固定，之后，在往连接孔306内安装螺栓，实现衔接板301与轴的连接；
83.若需要将外转子永磁电机与平面连接，则需要先将衔接板301水平安装，然后拧动对接螺栓，先对衔接板301的位置进行固定，然后，再将六个衔接板301贴合在平面上，之后，在往连接孔306内安装螺栓，实现衔接板301与平面的连接。
84.在衔接板301与轴/平面的连接过程中，随着螺栓的不停拧动，衔接板301与轴/平面之间的距离不断缩小，负压圈305被不断地挤压，负压圈305内侧空气被不断的挤压到外侧，使负压圈305内部空气被逐渐排出。随着衔接板301与轴/平面的贴合，负压圈305内部空气被排尽，使负压圈305内侧形成负压空间，通过负压空间的形成，增加衔接板301与轴/平面之间的连接稳定性。负压圈305在衔接板301的安装过程中被不断压缩，当衔接板301安装完成后，负压圈305在自身材质影响下往外膨胀复原，负压圈305在衔接板301安装完成后，起到弹簧垫片的作用。负压圈305位于衔接板301和轴/平面之间，减少衔接板301与轴或平面之间的摩擦。
85.本发明的工作原理：
86.在外转子永磁电机安装前，先根据安装条件对衔接板301的位置进行调整；
87.若需要将外转子永磁电机与轴的连接端连接，将衔接板301调整为竖直状态，然后将衔接板301贴合在轴的表面，拧动对接螺栓，使衔接板301的位置进一步固定，之后，在往连接孔306内安装螺栓，实现衔接板301与轴的连接。
88.若需要将外转子永磁电机与平面连接，先将衔接板301调整为水平状态，将衔接板301水平安装，然后拧动对接螺栓，对衔接板301的位置进行固定，然后，再将六个衔接板301贴合在平面上，之后，在往连接孔306内安装螺栓，实现衔接板301与平面的连接。
89.在衔接板301与轴/平面的连接过程中，随着螺栓的不停拧动，衔接板301与轴/平面之间的距离不断缩小，负压圈305被不断地挤压，负压圈305内侧空气被不断的挤压到外侧，使负压圈305内部空气被逐渐排出。随着衔接板301与轴/平面的贴合，负压圈305内部空气被排尽，使负压圈305内侧形成负压空间，通过负压空间的形成，增加衔接板301与轴/平面之间的连接稳定性。负压圈305在衔接板301的安装过程中被不断压缩，当衔接板301安装完成后，负压圈305在自身材质影响下往外膨胀复原，负压圈305在衔接板301安装完成后，起到弹簧垫片的作用。负压圈305位于衔接板301和轴/平面之间，减少衔接板301与轴或平面之间的摩擦。
90.当转子壳1旋转时，离心块107在离心作用下产生作用力，且产生的作用力大于扭转弹簧的反向弹力，使得兜风罩105在离心块107的作用下转动，解除对收纳槽的封堵，并对空气进行拦截，将空气导流到输送通道108内。
91.兜风罩105在离心作用下打开，并随着转子壳1的旋转将空气灌输到输送通道108中，空气通过输送通道108以及传输管106进入到定子轴2内部，并通过定子板201上的进气
口流动到转子壳1和定子轴2之间的空间内，之后空气通过轴向轴承206和底部轴承204之间形成气流通道以及散热孔104连通流出转子壳1，实现对外转子永磁电机内部的降温；
92.随着空气在定子板201内部以及外部流动，实现对定子板201的降温，同时也实现永磁电机内部的散热。
93.转子壳1不旋转时，兜风罩105在扭转弹簧的作用下对收纳槽进行封堵，扭转弹簧的复位的作用力足以拉动离心块107在离心滑槽内滑动。当兜风罩105复位后，托板109与兜风罩105相互配合实现对收纳槽的完全封堵。防止外部灰尘进入到收纳槽内。
94.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性地包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
95.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。