电动工具的通风与冷却系统Word格式文档下载.docx
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出风口的位置设计:
出风口位置对准风扇,冷切效果好,但噪音较大,我们一般都不采用这种做法,而是将出风口与风扇位置错开风扇厚度的2/3距离为好,再把出风口作成倾斜的就比较好了;
当然我们在设计中有时需要将径向出风改为轴向出风,则需要加一导流圈,将径向出风改为轴向出风。
这样作的好处是防止工具使用者在操作时被风吹后晕了大脑,尤其是在寒冷的冬季,避免操作者被带有碳粉疾风吹拂是我们今后设计时要考虑的。
毕竟这种感觉会导致使用者肺部会吸入大量的碳粉而生病。
2、挡风板的设计:
挡风板固定在电动工具的机壳或定子铁心上,处于风扇与定子之间。
挡风板的作用主要是:
归整流经进风口带走电机的热风,以便能很好的被风扇排除,达到冷切电机的目的。
挡风板在我们多年设计中,发展出了更多如下的用处。
增加机壳强度的作用。
机壳是塑料件,及容易变形,有时我们把挡风板的外圈与机壳内腔之间放0mm~0.1mm的过盈量,让它们挡风圈死死撑住机壳,防止机壳变形,增加了机壳的强度,可以很好的保证整机运转平稳。
挡风圈还可以用做定位元件。
在园林电动工具电机设计中,整体式电机的运用已不足为奇,在整体式电机设计时,挡风圈不但有整流作用,还有定位作用,比如将挡风圈与定子外圆定位,将电机转子的前轴承固定在分体式挡风圈上。
挡风板与风扇间的距离最好在2.5~3mm之间,不宜过大,过大,会使风在此处形成涡流,热风不容易排除,过小则对电机转子风扇安装尺寸要求高,同时出风时风流过激容易有哨音。
挡风板内孔的设计:
挡风板内孔设计针对单向串励电机,挡风板内孔设计成比定子内孔大1mm,既单面大0.5mm,
挡风板到定子铁心端面的距离,要求挡风板不触及定子漆包线,一般设计时放2~3mm间隙。
但是我们在设计时为了尽量缩短转子的长度,这个间隙放得尽可能小。
3、定子铁心与机壳间的风道:
定子铁心与机壳间的风道一般放2~3mm,气流重这里通过对电机降温有重要作用,近年来,我们在设计时,往往为了成本因素而不设间隙,前提是温升域度要很大。
特别是以机身为握持部位的电动工具,如小角磨等。
为了工具整体性能着想,我们应该考虑这个间隙。
4、定子与转子铁心间的间隙。
定子与转子铁心间的间隙俗称为气隙,对温升影响很大,气流往往主要从这里通过,带走热量。
气隙设计为0.5~0.7mm的距离,要求气隙尽量均匀,这就和定子的定位有关,如果机壳安装定子孔(通常由机壳的八条筋组成)与安装转子轴承孔不同心,则会引起间隙不均匀,这往往会造成转子在高速运转时,整机发生振动;
我们在样机装配时,或模具设计时要求做一模拟转子,查看气隙是否均匀,而修配机壳模具。
这是我们在首样试装时必须检查的一项指标。
5、进风口的设计
进风口的设计原则上是越大越好,对与一类和二类电动工具,进风口不能超过6mm,而二类电动工具强调不能用标准实验针触及工具内任何带电的、运转的零件。
而我们设计进风口时,一般设计成2.5mm~2.8mm;
或按隐形风口设计。
一般进风口的面积为出风口的1.3~1.5倍,今年来,特别电机设计体积要求尽量小,在温升、成本等前提下,我们设计时尽量把进风口作大。
进风口的位置尽量靠近电机换向器,并且要求进风不要乱向,特别是隐形风口的设计,开口方向尽量开在一边。
当然我们在设计隐形风口的时侯,考虑工具使用的工况,为防尘设计,风口的开口应尽量避免有利于灰尘,木粉等进入的方向。
进风口的边缘尽量作到圆角,可以有效的减少风阻。
6、风扇的设计:
风扇的设计对电机温升起到关键作用,风扇在串励电机中安装在转子轴上,用胶胶死,与转子一起做动平衡。
风扇分为前倾斜式、后倾式和发散式。
前倾斜式风扇的特点是:
叶片比较短、叶片间距短、叶片数较多、噪音低、压力低(叶片对气流做功较大)、风量大、效率低、风叶曲率半径小(如果曲率半径大、效率更低)。
后倾式式风扇的特点是:
叶片比较长、叶片间距适中、叶片数目适中、噪音低、压力高、效率高、风量小、叶片的曲率半径大。
发散式风扇的特点:
叶片比较长、叶片比较适中、叶片数目适中、压力低、效率低。
不同风扇的运用场合:
前倾斜式风扇运用在低压、转速不高的场合、如果要求风量大、可以将叶片数目增多,也可以用于高速场合。
后倾斜式风扇运用在高压、要求输出功率高、转速教高的场合、电动工具中的风扇优先选用后倾斜式风扇。
发散式风扇运用在正反转电机上。
风扇叶片的选择:
我们根据风动学理论,叶片数的最直范围在18~24之间。
串励电机用风叶其叶片选择多一点为好,正常的在20~26之间。
如果用前弯式、要求大风量时其叶片可以选择高达38。
用于前风冷切的电机(既工具效率比较低)从噪音角度考虑、叶片数目可少,最少可作到5~6片(如吹吸风机),而有的7~8片,如打草机,有的12~13片,如割草机。
我们在设计的时候,风扇的叶片数目不要太多,除非特别要求。
因为太多,空气噪音太大fv=Nv/60(N为叶片数)。
叶片的高度限制:
用于50%的电机,对离心式风扇而言,起风扇叶片高度为5~8mm,而对于轴流式风扇,其叶片为12~20mm。
对于强风冷切的电机、其叶片高度适当加高,视工具的工况而言。
叶片的厚度限制:
一般地风扇叶片的厚度上端为1.2~1.5mm,下端为1.5~1.8mm。
对于转速高,直径大的可以适当加厚。
风扇压力特点,一般为外径压力高,内径压力低。
空气进风时从低压区进入高压区,不得从高压区进入低压区。
风扇叶片弯曲方向:
离心式风扇叶片弯曲方向应与电机旋转方向一致。
如果相反,风的流向不会改变,而风损较大。
轴流式风扇应根据下列情况具体确定;
当电机转向为顺时针时(沿换向器向风扇看),则叶片弯曲方向为逆时针方向。
反之,则为顺时针方向。
轴流式风扇叶片弯曲方向应严格按照上述要求执行,否则风的流向将反向。
离心式风扇的特点:
噪音大、效率较低、风量较小、压力较高、离心式风扇用于小功率、并用于低速。
轴流式风扇的特点:
噪音小、效率较高、风量较大、压力较低、轴流式风扇用于大功率、并用于高速。
风扇外径尺寸的设计:
针对定子外径尺寸为54、58、62、66的小电机、离心式风扇外径等于定子外径。
对于72、73的定子电机而言,其外径小于定子外径,如果要求风量大,风扇外径可等于73。
对于85、95电机而言,风扇外径绝对小于定子外径,85电机不超过80,95电机不超过85;
外径超过85的风扇其外径要足够。
风扇的外径要考虑空气噪音,风扇直径越大,噪音越大,如果在温升允许的情况下,减少风扇直径可有效的降低噪音。
轴流式电机的风扇直径等于定子外径,对于95电机而言,不超出95、正常为92、93,并多用金属制造。
强风冷切电机(小体积,大功率),其风扇外径应根据工具的工况条件确定。
对于效率在30~40%的电动工具,定子54、58、62而言,其风扇外径等于(1.3~1.5)定子直径。
对于73、85电机,其风扇外径等于(1.1~1.2)定子直径。
对于95的电机,其风扇直径等于(1~1.1)定子外径。
对于效率在(10~20%)的工具。
定子54、58、62而言,其风扇外径等于(1.3~1.6)定子直径。
对于大型号电机而言,电机定子外径可以作成方形的,其风扇外径是定子外径的2倍。
但是我们在设计的时候应具体情况具体应用,如要求扭力大些,则风扇外径可小些,如扭力足够,风扇外径可以大些。
最后风扇外径与挡风圈或者机壳之间的距离应为2~3mm,太大了会形成涡流,太小了会有笛音。
风道系统设计
技术资料2008-05-1014:
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一、出风口
1、进风口面积≈(1.2~1.4)出风口面积,当然要视机体内部情况而定,如内部孔腔大,比例关系可降低;
2、根据电动工具的安全要求,出风口的载面宽应小于6.5mm,正常取5.5mm;
3、出风口的长度不能太长L≈(50~70)mm,太长会使进出风乱向(在出风口处,一边进风,一边出风);
4、进风口应考虑其换向器的火花不被看见为原则,做成其百叶窗式,或直接开在端部;
5、进风口进风边缘应做成圆角,包括其拐弯处也应做圆角,这样可将风损减少;
6、进风口处应考虑换向器的冷却;
7、考虑换向器的冷却,可以将进风口做成两个进风口,一个用于冷却换向器,另一个
用于冷却电机。
但此时风扇应做成两边均在叶片的风扇,确保两个压力区不受影响;
如:
高速钻(电木铣、直流风扇);
如:
E03、E04电机风扇做成不够好。
5
8、出风口对准风扇,冷却效果好,但噪音较大,出风口与风扇位置相互错开为好,以降低噪音;
9、离心风扇如需轴向进风,经向出风的,出风口应对准风扇叶片处,如因工具使用问题,需
轴向出风的,应在结构上做个导风圆,且风扇外径与导风圈内径之间的距离较大,一般为
4~5mm;
以便让离心风扇从经向出来的风沿轴向流动;
10、风扇与导风圈或机壳之间的距离:
风扇外径与导风圈或机壳之间的距离一般2~3mm,
太小会有笛音,
太
大会有涡流。
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S'
二、定子与机壳间的风道
1、定子与机壳间的风道间隙为2~3mm,如温升值有较大的余量,也可不设置风道;
2、三相(单相)异步电机一般要设4mm以上的风道;
三、挡风板(导风圈)
1、对串接电机而言,挡风板到风扇端面的距离为2~2.5mm,过大会使空气在此处形成
涡流,过小则加工工艺要求高;
"
2、挡风板到定子绕组端部距离一般为2mm,当然挡风板如是金属应考虑6mm爬电距离;
3、轴流风扇电机,如果定子铁心与机壳间留有风道,也应设置挡风板,且挡风板与风扇
端面间距离应大些,一般6~8mm以上,有的大于10mm,无风道,可不用;
当然,
考虑成本及工具尺寸,可以为2-3mm.
4、三相(单相)异步电机因转速n较低,风扇外径又受结构限制,风压较低,一般采用
离心式风扇,为减少风阻,挡风板内孔一般为定子绕组端部最大内、外径的平均值,
挡风板到定子绕组端部的距离不少于4mm;
5
、如挡风板内径有其它件如轴承,其挡风板内孔的外径应比转子外径大1~2mm或相等。
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- 电动工具 通风 冷却系统