電動工具的通風(fēng)與冷卻系統(tǒng)

1、電動工具的通風(fēng)與冷切系統(tǒng)XXX電動工具研究所：ROBERT.LUO電動工具的通風(fēng)與冷切系統(tǒng)除直接影響到電機的溫升外，在有的電動工具中，還起到排屑和冷切傳動機構(gòu)的作用，如電刨的排屑作用；電鏈鋸風(fēng)扇可以冷切剎車系統(tǒng)和齒輪傳動機構(gòu)的作用。一：風(fēng)路：風(fēng)路由進(jìn)風(fēng)口、定子鐵心與機殼間的通道，定子鐵心與轉(zhuǎn)子間的氣隙、擋風(fēng)板、出風(fēng)口組成。1、 出風(fēng)口的設(shè)計：出風(fēng)口的寬度按我們的經(jīng)驗設(shè)計一般不超出6.5mm ，一般我們按照5.5mm 的寬度設(shè)計，這樣做的目的是防止塑料件、鋁壓鑄件在開模時，拔模斜度被廠家放的過大而超過了6.5mm 。出風(fēng)口的設(shè)計還可以按照“標(biāo)準(zhǔn)試驗指插入風(fēng)口后不能與電動機內(nèi)任何帶電體和旋轉(zhuǎn)運動部

2、件相觸及”的原則來設(shè)計。出風(fēng)口的長度應(yīng)設(shè)計的盡可能長，只要產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強度允許；但不能取太長，一般不超過70mm ，如果太長，可能會造成一面出風(fēng)，一面進(jìn)風(fēng)的亂風(fēng)情況出現(xiàn)。 出風(fēng)口的形狀設(shè)計應(yīng)根據(jù)電機的運轉(zhuǎn)情況而定，如果電機為正反轉(zhuǎn)電機，則出風(fēng)口形狀應(yīng)設(shè)計成徑向輻射式的形狀；如電機為單向運轉(zhuǎn)的，應(yīng)設(shè)計成傾斜式以減少風(fēng)阻和噪音。出風(fēng)口的位置設(shè)計：出風(fēng)口位置對準(zhǔn)風(fēng)扇，冷切效果好，但噪音較大，我們一般都不采用這種做法，而是將出風(fēng)口與風(fēng)扇位置錯開風(fēng)扇厚度的2/3距離為好，再把出風(fēng)口作成傾斜的就比較好了；當(dāng)然我們在設(shè)計中有時需要將徑向出風(fēng)改為軸向出風(fēng)，則需要加一導(dǎo)流圈，將徑向出風(fēng)改為軸向出風(fēng)。這樣作的好處是防

3、止工具使用者在操作時被風(fēng)吹后暈了大腦，尤其是在寒冷的冬季，避免操作者被帶有碳粉疾風(fēng)吹拂是我們今后設(shè)計時要考慮的。畢竟這種感覺會導(dǎo)致使用者肺部會吸入大量的碳粉而生病。2、 擋風(fēng)板的設(shè)計：擋風(fēng)板固定在電動工具的機殼或定子鐵心上，處于風(fēng)扇與定子之間。擋風(fēng)板的作用主要是：歸整流經(jīng)進(jìn)風(fēng)口帶走電機的熱風(fēng)，以便能很好的被風(fēng)扇排除，達(dá)到冷切電機的目的。擋風(fēng)板在我們多年設(shè)計中，發(fā)展出了更多如下的用處。增加機殼強度的作用。機殼是塑料件，及容易變形，有時我們把擋風(fēng)板的外圈與機殼內(nèi)腔之間放0mm 0.1mm 的過盈量，讓它們擋風(fēng)圈死死撐住機殼，防止機殼變形，增加了機殼的強度，可以很好的保證整機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。擋風(fēng)圈還可以用

4、做定位元件。在園林電動工具電機設(shè)計中，整體式電機的運用已不足為奇，在整體式電機設(shè)計時，擋風(fēng)圈不但有整流作用，還有定位作用，比如將擋風(fēng)圈與定子外圓定位，將電機轉(zhuǎn)子的前軸承固定在分體式擋風(fēng)圈上。擋風(fēng)板與風(fēng)扇間的距離最好在2.53mm 之間，不宜過大，過大，會使風(fēng)在此處形成渦流，熱風(fēng)不容易排除，過小則對電機轉(zhuǎn)子風(fēng)扇安裝尺寸要求高，同時出風(fēng)時風(fēng)流過激容易有哨音。擋風(fēng)板內(nèi)孔的設(shè)計：擋風(fēng)板內(nèi)孔設(shè)計針對單向串勵電機，擋風(fēng)板內(nèi)孔設(shè)計成比定子內(nèi)孔大1mm ，既單面大0.5mm ， 擋風(fēng)板到定子鐵心端面的距離，要求擋風(fēng)板不觸及定子漆包線，一般設(shè)計時放23mm 間隙。但是我們在設(shè)計時為了盡量縮短轉(zhuǎn)子的長度，這個間隙

5、放得盡可能小。3、 定子鐵心與機殼間的風(fēng)道：定子鐵心與機殼間的風(fēng)道一般放23mm ，氣流重這里通過對電機降溫有重要作用，近年來，我們在設(shè)計時，往往為了成本因素而不設(shè)間隙，前提是溫升域度要很大。特別是以機身為握持部位的電動工具，如小角磨等。為了工具整體性能著想，我們應(yīng)該考慮這個間隙。4、 定子與轉(zhuǎn)子鐵心間的間隙。定子與轉(zhuǎn)子鐵心間的間隙俗稱為氣隙，對溫升影響很大，氣流往往主要從這里通過，帶走熱量。氣隙設(shè)計為0.50.7mm 的距離，要求氣隙盡量均勻，這就和定子的定位有關(guān)，如果機殼安裝定子孔（通常由機殼的八條筋組成）與安裝轉(zhuǎn)子軸承孔不同心，則會引起間隙不均勻，這往往會造成轉(zhuǎn)子在高速運轉(zhuǎn)時，整機發(fā)生振

6、動；我們在樣機裝配時，或模具設(shè)計時要求做一模擬轉(zhuǎn)子，查看氣隙是否均勻，而修配機殼模具。這是我們在首樣試裝時必須檢查的一項指標(biāo)。5、 進(jìn)風(fēng)口的設(shè)計進(jìn)風(fēng)口的設(shè)計原則上是越大越好，對與一類和二類電動工具，進(jìn)風(fēng)口不能超過6mm ，而二類電動工具強調(diào)不能用標(biāo)準(zhǔn)實驗針觸及工具內(nèi)任何帶電的、運轉(zhuǎn)的零件。 而我們設(shè)計進(jìn)風(fēng)口時，一般設(shè)計成2.5mm 2.8mm ；或按隱形風(fēng)口設(shè)計。一般進(jìn)風(fēng)口的面積為出風(fēng)口的1.31.5倍，今年來，特別電機設(shè)計體積要求盡量小，在溫升、成本等前提下，我們設(shè)計時盡量把進(jìn)風(fēng)口作大。 進(jìn)風(fēng)口的位置盡量靠近電機換向器，并且要求進(jìn)風(fēng)不要亂向，特別是隱形風(fēng)口的設(shè)計，開口方向盡量開在一邊。 當(dāng)然

7、我們在設(shè)計隱形風(fēng)口的時侯，考慮工具使用的工況，為防塵設(shè)計，風(fēng)口的開口應(yīng)盡量避免有利于灰塵，木粉等進(jìn)入的方向。進(jìn)風(fēng)口的邊緣盡量作到圓角，可以有效的減少風(fēng)阻。6、 風(fēng)扇的設(shè)計：風(fēng)扇的設(shè)計對電機溫升起到關(guān)鍵作用，風(fēng)扇在串勵電機中安裝在轉(zhuǎn)子軸上，用膠膠死，與轉(zhuǎn)子一起做動平衡。 風(fēng)扇分為前傾斜式、后傾式和發(fā)散式。前傾斜式風(fēng)扇的特點是：葉片比較短、葉片間距短、葉片數(shù)較多、噪音低、壓力低（葉片對氣流做功較大）、風(fēng)量大、效率低、風(fēng)葉曲率半徑?。ㄈ绻拾霃酱?、效率更低）。后傾式式風(fēng)扇的特點是：葉片比較長、葉片間距適中、葉片數(shù)目適中、噪音低、壓力高、效率高、風(fēng)量小、葉片的曲率半徑大 。 發(fā)散式風(fēng)扇的特點：葉片比

8、較長、葉片比較適中、葉片數(shù)目適中、壓力低、效率低。不同風(fēng)扇的運用場合：前傾斜式風(fēng)扇運用在低壓、轉(zhuǎn)速不高的場合、如果要求風(fēng)量大、可以將葉片數(shù)目增多，也可以用于高速場合。 后傾斜式風(fēng)扇運用在高壓、要求輸出功率高、轉(zhuǎn)速教高的場合、電動工具中的風(fēng)扇優(yōu)先選用后傾斜式風(fēng)扇。 發(fā)散式風(fēng)扇運用在正反轉(zhuǎn)電機上。風(fēng)扇葉片的選擇：我們根據(jù)風(fēng)動學(xué)理論，葉片數(shù)的最直范圍在1824之間。串勵電機用風(fēng)葉其葉片選擇多一點為好，正常的在2026之間。如果用前彎式、要求大風(fēng)量時其葉片可以選擇高達(dá)38。用于前風(fēng)冷切的電機（既工具效率比較低）從噪音角度考慮、葉片數(shù)目可少，最少可作到56片（如吹吸風(fēng)機），而有的78片，如打草機，有的1

9、213片，如割草機。我們在設(shè)計的時候，風(fēng)扇的葉片數(shù)目不要太多，除非特別要求。因為太多，空氣噪音太大fv=Nv/60（N 為葉片數(shù)）。葉片的高度限制：用于50%的電機，對離心式風(fēng)扇而言，起風(fēng)扇葉片高度為58mm ，而對于軸流式風(fēng)扇，其葉片為1220mm 。對于強風(fēng)冷切的電機、其葉片高度適當(dāng)加高，視工具的工況而言。葉片的厚度限制：一般地風(fēng)扇葉片的厚度上端為1.21.5mm ，下端為1.51.8mm 。對于轉(zhuǎn)速高，直徑大的可以適當(dāng)加厚。風(fēng)扇壓力特點，一般為外徑壓力高，內(nèi)徑壓力低。空氣進(jìn)風(fēng)時從低壓區(qū)進(jìn)入高壓區(qū)，不得從高壓區(qū)進(jìn)入低壓區(qū)。風(fēng)扇葉片彎曲方向：離心式風(fēng)扇葉片彎曲方向應(yīng)與電機旋轉(zhuǎn)方向一致。如果相

10、反，風(fēng)的流向不會改變，而風(fēng)損較大。軸流式風(fēng)扇應(yīng)根據(jù)下列情況具體確定；當(dāng)電機轉(zhuǎn)向為順時針時（沿?fù)Q向器向風(fēng)扇看），則葉片彎曲方向為逆時針方向。反之，則為順時針方向。軸流式風(fēng)扇葉片彎曲方向應(yīng)嚴(yán)格按照上述要求執(zhí)行，否則風(fēng)的流向?qū)⒎聪颉?離心式風(fēng)扇的特點：噪音大、效率較低、風(fēng)量較小、壓力較高、離心式風(fēng)扇用于小功率、并用于低速。軸流式風(fēng)扇的特點：噪音小、效率較高、風(fēng)量較大、壓力較低、軸流式風(fēng)扇用于大功率、并用于高速。風(fēng)扇外徑尺寸的設(shè)計：針對定子外徑尺寸為54、58、62、66的小電機、離心式風(fēng)扇外徑等于定子外徑。對于72、73的定子電機而言，其外徑小于定子外徑，如果要求風(fēng)量大，風(fēng)扇外徑可等于73。對于85

11、、95電機而言，風(fēng)扇外徑絕對小于定子外徑，85電機不超過80，95電機不超過85；外徑超過85的風(fēng)扇其外徑要足夠。風(fēng)扇的外徑要考慮空氣噪音，風(fēng)扇直徑越大，噪音越大，如果在溫升允許的情況下，減少風(fēng)扇直徑可有效的降低噪音。軸流式電機的風(fēng)扇直徑等于定子外徑，對于95電機而言, 不超出95、正常為92、93，并多用金屬制造。 強風(fēng)冷切電機（小體積，大功率），其風(fēng)扇外徑應(yīng)根據(jù)工具的工況條件確定。對于效率在3040%的電動工具，定子54、58、62而言，其風(fēng)扇外徑等于（1.31.5）定子直徑。對于73、85電機，其風(fēng)扇外徑等于（1.11.2）定子直徑。對于95的電機，其風(fēng)扇直徑等于（11.1）定子外徑。對

12、于效率在（1020%）的工具。定子54、58、62而言，其風(fēng)扇外徑等于（1.31.6）定子直徑。對于大型號電機而言，電機定子外徑可以作成方形的，其風(fēng)扇外徑是定子外徑的2倍。但是我們在設(shè)計的時候應(yīng)具體情況具體應(yīng)用，如要求扭力大些，則風(fēng)扇外徑可小些，如扭力足夠，風(fēng)扇外徑可以大些。最后風(fēng)扇外徑與擋風(fēng)圈或者機殼之間的距離應(yīng)為23mm ，太大了會形成渦流，太小了會有笛音。 風(fēng)道系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)資料 2008-05-10 14:18:53 閱讀92 評論0 字號：大中小 訂閱一、出風(fēng)口1、進(jìn)風(fēng)口面積（1.21.4）出風(fēng)口面積，當(dāng)然要視機體內(nèi)部情況而定，如內(nèi)部孔腔大，比例關(guān)系可降低；2、根據(jù)電動工具的安全要求，

13、出風(fēng)口的載面寬應(yīng)小于6.5mm ，正常取5.5mm ；3、出風(fēng)口的長度不能太長L （50 70）mm ，太長會使進(jìn)出風(fēng)亂向（在出風(fēng)口處，一邊進(jìn)風(fēng)，一邊出風(fēng)）；4、進(jìn)風(fēng)口應(yīng)考慮其換向器的火花不被看見為原則，做成其百葉窗式，或直接開在端部；5、進(jìn)風(fēng)口進(jìn)風(fēng)邊緣應(yīng)做成圓角，包括其拐彎處也應(yīng)做圓角，這樣可將風(fēng)損減少；6、進(jìn)風(fēng)口處應(yīng)考慮換向器的冷卻；7、考慮換向器的冷卻，可以將進(jìn)風(fēng)口做成兩個進(jìn)風(fēng)口，一個用于冷卻換向器，另一個用于冷卻電機。但此時風(fēng)扇應(yīng)做成兩邊均在葉片的風(fēng)扇，確保兩個壓力區(qū)不受影響；如：高速鉆（電木銑、直流風(fēng)扇）；如：E03、E04電機風(fēng)扇做成不夠好。58、出風(fēng)口對準(zhǔn)風(fēng)扇，冷卻效果好，但噪音

14、較大，出風(fēng)口與風(fēng)扇位置相互錯開為好，以降低噪音；9、離心風(fēng)扇如需軸向進(jìn)風(fēng)，經(jīng)向出風(fēng)的，出風(fēng)口應(yīng)對準(zhǔn)風(fēng)扇葉片處，如因工具使用問題，需軸向出風(fēng)的，應(yīng)在結(jié)構(gòu)上做個導(dǎo)風(fēng)圓，且風(fēng)扇外徑與導(dǎo)風(fēng)圈內(nèi)徑之間的距離較大，一般為45mm ；以便讓離心風(fēng)扇從經(jīng)向出來的風(fēng)沿軸向流動；10、風(fēng)扇與導(dǎo)風(fēng)圈或機殼之間的距離： 風(fēng)扇外徑與導(dǎo)風(fēng)圈或機殼之間的距離一般2 3mm ，太小會有笛音， 太 大會有渦流。+ L1S二、定子與機殼間的風(fēng)道1、定子與機殼間的風(fēng)道間隙為2 3mm ，如溫升值有較大的余量，也可不設(shè)置風(fēng)道；2、三相(單相）異步電機一般要設(shè)4mm 以上的風(fēng)道；三、擋風(fēng)板（導(dǎo)風(fēng)圈）1、對串接電機而言，擋風(fēng)板到風(fēng)扇端面的距離為2 2.5mm ，過大會使空氣在此處形成渦流，過小則加工工藝要求高；2、擋風(fēng)板到定子繞組端部距離一般為2mm ，當(dāng)然擋風(fēng)板如是金屬應(yīng)考慮6mm 爬電距離；3、軸流風(fēng)扇電機，如果定子鐵心與機殼間留有風(fēng)道，也應(yīng)設(shè) 置