一种新型外转子电机防水装置的设计

一种新型外转子电机防水装置的设计

卓祖德,王伟明

(珠海格力电器股份有限公司，广东 珠海519100)

摘要：外转子电机作为转子在外定子在内的结构，转子与端盖之间存在缝隙若将其应用在空调室外机上，其防护成了外转子电机重点需攻关的问题。通过合理设计转子出轴端，端盖轴承室，端盖与转子配合面，解决外转子电机的防水结构问题。通过这些手段，确定了电机整体防护等级可以达到IPX4，满足电机在室外工作环境下安全运行的需求。

关键词：IPX4防护等级；外转子电机；空调室外机

Design of a new waterproof device for external rotor motor

Abstract：External rotor motor as the structure of the rotor in the outer stator,there is a gap between rotor and the cover if it is applied to the air conditioning outdoor unit,its protection has become the key problem to be solved.The waterproof structure of external rotor motor is solved by reasonably designing the shaft end of the rotor,the end cover bearing chamber and the rotor mating surface. By these means, determine the overall protection level of the motor can reach IPX4,can meet the safe operation of the motor working in the outdoor environment demand.

Key words: IPX4 protection degree;external rotor motor;air condensing units

1 概述及目的

近年来，随着行业内的竞争越来越激烈，加之现在客户对于空调性能要求越来越高，以及国家对空调节能等级严格管控下，需要有一种新产品来满足目前市场上的这些要求。

外转子电机其转矩大，效率高，结构紧凑，制作成本低而具有很高的性价比，能很好满足空调整机的对风机的性能需求，同时也符合目前市场低成本的大环境要求。但由于外转子电机的结构特性，其转子与端盖之间存在一定的缝隙，在长期或恶劣工况下，水、灰尘颗粒等可通过这个缝隙直接进入电机内部，造成原器件的损伤或者电机的锈蚀卡死，为此外转子电机的防水设计至关重要。

2 原理及方法

空调用外转子电机在负载内的安装属于水平安装的方式，且安装时端盖的流道排水口3（图3）朝下，外转子防水设计的功能基于此安装方式下实现。

外转子电机的防水设计主要从以下几个方面实施完成。

图一 转子总成

5—铁基轴套；10—转子弧形面；11—转轴；12—转子端台面；6—转子

如图一：转子总成主要由转子6，铁基轴套5以及转轴11组成。其中铁基轴套5与转子6之间为注塑一体化成型，转轴11与铁基轴套5之间采用过盈配合的连接方式，防止水流通过转轴与铁基轴套结合处流向电机内部。转子6上靠近铁基轴套5的位置设置有按圆周均布的环状端台面12，目的是使滞留在转子6表面的水滴沿着转子弧形面10导流并排离电机。

图二 外转子电机

4—转子总成；5—铁基轴套；8—端盖；

7—防水罩；13—轴承室；11—转轴

图三 端盖与转子防水结构设计

2—端盖流道壁；9—转子流道壁

图四 端盖

1—流道；2—流道壁；3—流道排水口

如图二、图三和图四所示：端盖环形面的基本结构为流道1，流道隔离壁2和流道排水口3。端盖流道隔离壁2与转子流道隔离壁9之间形成交错配合。其运行原理为端盖流道隔离壁2共设置三道，流道1分为外流道和内流道，其中端盖流道隔离壁2与转子流道隔离壁9错位配合形成多重防水保障结构（图三）。当水流对端盖与转子缝隙处进行冲击时，端盖的外流道隔离壁首先削弱水流的冲击，部分挡在电机外，部分流入端盖的外流道中。再通过端盖中层流道隔离壁以及转子外层流道隔离壁对水流起到一定的阻挡导流作用，可避免水流堆积在端盖外流道中，同时在端盖外流道隔离壁开设流道排水口3，使部分势能较弱的水流通过外流道隔离壁的流道排水口3排出电机外。通过前两道防水结构的阻挡可极大减少内流道的水流侵入，其势能受流道隔离壁的阻挡也削弱了很多，最后在端盖里层流道隔离壁以及转子内层流道隔离壁的多重阻挡作用下，内流道的水流最终沿着中层流道隔离壁的流道排水口3排出电机外。

如图二所示：端盖轴承室13的防水装置设计，端盖轴承室采用紧密配合的防水罩

7直接压入轴承室13内，形成端盖轴承室的防护结构。

3 结果

按GB/T 4942.1—2006中第9.1条中试验条件，摆管在180°角的弧段内布有喷水孔，水总量调至每孔平均0.067L/min~0.074L/min乘以孔数，被试电机的支撑物应开孔，以免挡住水流，摆管以60°/s的速度向两边摆动至最大限度，使电机各方向均受到喷水，实验时间至少10min。试验后应无有害影响，不允许有明显水珠浸入。

图五 淋水和溅水试验设备

试验后的进水情况检验：试验后检查转子内部以及端盖内部均无发现有水滴痕迹，检查端盖轴承室也没有水滴痕迹,固验证此外转子结构可满足GB/T 4942.1—2006规定的IPX4防水要求，结构可靠。

4 结语

如今外转子电机达到IPX4的防护等级已可以实现，但外转子电机若用于室外在极端工况环境下仍然存在其他问题，如南方台风天气浸水问题、北方沙尘天气灰尘侵入问题等，仍需较长时间的摸索探讨与创新，把这些问题一个一个解决。相信在不久的将来外转子电机一定能适应恶劣工况下的应用，达到规模化生产和多方向，多领域的普及。

参考文献：

[1] 单志友.一种塑封交流电机防水装置的设计［A］.宁夏工程技术，2015.

[2] 周晓炎.IP56防护等级辊道电机密封结构［A］.防爆电机，2019

[3] 许文兰、周思、司扣华、赵坤所.基于TRIZ理论的外转子电机结构设计.日用电器，2020.