CN102575717B - 转子联轴器 - Google Patents

Abstract

一种转子联轴器(10)，包括可围绕第一旋转轴(14)旋转的第一构件(12)和第二构件(16)，所述第二构件(16)可啮合第一构件并且可围绕第二旋转轴(18)旋转。所述转子联轴器(10)还包括至少一个扭矩销(24)用于在第一和第二构件之间传递扭矩，使得在转子联轴器旋转的过程中，第一和第二旋转轴被允许分别成角度地改变。

Description

转子联轴器

技术领域

本发明涉及一种转子联轴器，特别是涉及一种用于流体置换装置的转子联轴器。

本发明主要开发用作用于风扇转子或叶轮泵的转子联轴器，并且下文将涉及该申请进行描述。然而，将意识到，本发明不限于该特定应用领域。

背景技术

现有技术的下列讨论的目的是将本发明置于适当的技术背景下，并且使其相关优点能够被充分了解。但是，在本说明书中对现有技术的讨论不应视为此技术已众所周知，也不应视为在该领域中已成为普通常识。

众所周知，风扇的气流速度越快，产生的噪音越大。噪音是封闭区域的一大问题，尤其是多人共用的区域。说明该问题的最佳例子是安装在房间里的吊扇，它产生的噪音令人不悦。为此，设计吊扇时通常受到吊扇噪音与气流量和降温效果的相对关系的限制。

此外，在个人电脑和打印机、显示屏等外围设备领域，电脑风扇产生的噪音同样是用户关心的问题。同时用户也希望电脑风扇有更强的散热效果。

一般而言，风扇产生的气流越大，其降温效果越好。有两种方法可以增加风扇气流，一种是加快风扇转子的转速，另一种是增加风扇转子的大小，这样扇叶可以推动更多的空气。然而，上述方法的缺陷是耗电量大、噪音大。另外上述问题同样存在于其他液体流动装置，如轴流泵。

近年来，针对气体流动装置和液体流动装置降低噪音的问题，各种技术层出不穷。日本专利No.10-197953公开了一种风扇噪音分离系统，该系统包括一个格栅组件，格栅组件上设有多个矩形或圆形开口，位于紧邻风扇的上游气流位置。在日本专利No.10-141294中，公开了一种降低噪音技术，该技术利用了阻挡壁，阻挡壁设于风扇的叶轮叶片中，可以抑制涡流。注意在上述两个发明中，只说明了屏蔽噪音的方法，而噪音产生的原因尚未解决。

因此，我们需要一种风扇或转子组件，在增加液体流动速度的同时不会增加噪音，更理想的是，还可以增加风扇或转子组件的效率。

本发明的一个目的是克服或改进现有技术中存在的至少一种缺陷和不足，同时提供一种有益的替代方案。

本发明的优选形式的目的是提供一种用于流体置换装置(例如风扇)的转子联轴器，以用于降低液体流动产生的噪音。

发明概述

根据第一方面，本发明提供一种用于空气置换转子的转子联轴器，所述联轴器包括：

可围绕第一旋转轴旋转的第一构件；

基本上设置在所述空气置换转子的轮毂内的第二构件，所述第二构件和所述第一构件成角度地可改变的啮合，以允许所述第二构件和所述轮毂围绕第二旋转轴旋转；以及

至少一个扭矩销，其用于在所述第一和第二构件之间传递扭矩，其中在所述空气置换转子旋转时，所述第一和第二旋转轴彼此相对自由成角度地可改变，使得在空气置换的过程中，所述旋转基本上是自平衡的。

在一个实施方案中，所述至少一个扭矩销从所述第一构件的表面突出。

在一个实施方案中，所述转子联轴器包括至少一个用于与所述至少一个扭矩销啮合的延长槽。

在一个实施方案中，所述转子联轴器包括用于支撑和所述第一构件接触的轴承的轴承表面。

在一个实施方案中，所述第一构件包括部分球形部。优选地，所述至少一个扭矩销从所述部分球形部的表面径向突出。

在一个实施方案中，所述轴承表面与所述第一构件的所述部分球形部滑动支撑啮合。优选地，所述轴承表面适于与所述第一构件的所述部分球形部互补啮合。

在一个实施方案中，所述第二构件包括所述轴承表面。

在一个实施方案中，所述第二构件包括轴承环，所述轴承环包括所述轴承表面。

在一个实施方案中，所述转子联轴器包括两个扭矩销。在该实施方案中，所述转子联轴器包括两个对应的延长槽。

在一个实施方案中，所述转子呈风扇形式，所述风扇具有所述轮毂和多个径向延伸的扇叶。

在一个实施方案中，所述第一构件适于连接原动机。优选地，所述原动机是电机。

根据进一步方面，提供一种风扇，包括根据第一方面的转子联轴器。

在一个实施方案中，所述风扇是吊扇。

在一个实施方案中，所述风扇是用于电器的冷却风扇。

本发明专利说明书中所述“一个实施方案”、“一些实施方案”或“实施方案”是指与本实施方案相关的某一特殊特征，结构或特性，包含在本发明至少一个实施方案中。因此，在本说明书中多处出现的“一个实施方案”、“一些实施方案”或“实施方案”并不都是指相同的实施方案(但有可能是指相同的实施方案)。此外，在一个或多个实施方案中所述的特殊特征，结构或特性可能是以任一适当的方式相互结合，为所属技术领域的技术人员所熟知。

本发明专利说明中记载的“截头球形“是指包括一个或多个头部的球面，所述头部被一个或多个平面截断。

附图说明

下面结合附图和实施方案对本发明的优选实施方案作进一步的描述，其中：

图1是根据本发明第一实施方案的转子联轴器的分解透视图；

图2是图1的转子联轴器的装配透视图；

图3是图1的转子联轴器的截面立体图，处于第一运行状态；

图4是图1的转子联轴器的截面立体图，处于第二运行状态；

图5是本发明根据第二实施方案的转子联轴器的分解透视图；

图6是图5的转子联轴器的装配透视图；

图7是根据本发明进一步实施方案的转子联轴器的分解图；以及

图8是图7的转子联轴器的装配透视图。

本发明的优选实施方案详述

下面参照附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。在附图中相同组件用相同的数字表示。在下文中，为简单明了，本发明省略了对已知功能和构造的描述。

如图所示，本发明提供的转子联轴器10，包括：可围绕第一旋转轴14旋转的第一构件12和可围绕第二旋转轴18旋转并可与第一构件啮合的第二构件16。在图1至4所示的实施方案中，第一构件12呈部分球形或截头球形凸状构件20，即球形被两个平行平面截断。所述第二构件是互补凹状插座22。所述转子联轴器10还包括至少一个扭矩销24，用于在所述第一和第二构件之间传递扭矩，使得在所述转子联轴器旋转的过程中，所述第一和第二旋转轴被允许分别成角度地改变。

如图1、3和4最佳所示，所述扭矩销从凸状构件20的球面最高点径向突出，以在装配时与凹状插座22的延长槽26啮合。所述凹状插座包括轴承表面28，用于支撑凸状构件20的滑动啮合。为方便啮合，轴承表面28被构造为与凸状构件球面互补。使用该构造时，凸状构件20固定在某一位置，同时第一旋转轴14可以相对于第二旋转轴18成角度地变化。当上述角度变化时，扭矩销24处于延长槽26中，当转子联轴器10旋转时将扭矩从凸状构件20传递至凹状插座22，此时最大角运动被开孔30和延长槽26长度间形成的缝隙所限制。图3和4显示了此角度变化，显示了转子联轴器10的横截面视图，转子联轴器的角度变化呈两种状态，角度变化一般由角度A表示。

回到图1和2，凸状构件20包括输入轴32，用于和电机34或其他原动机啮合，提供输入扭矩。凹状插座22整体设于风扇转子36的轮毂34内部，风扇转子包括多个径向延伸的扇叶38。

应该理解，由于抑制横截面剪切变形或故障，扭矩销24将扭矩从电机34传递至风扇转子36过程中，扭矩传递量有所限制。当扇叶卡住时，扭矩销24在预先确定的扭矩极限位置停止工作，这样有助于防止其他贵重组件如电机出现故障。为此，在本发明另一个实施方案中，可以用多个扭矩销传递更大的扭矩。类似地，也可以用较大的扭矩销配合相应凹状插座传递更大的扭矩。

如上所述，根据图示实施方案，所述转子联轴器10用于风扇。更具体地说，如图1至图4所示，所述转子联轴器用于吊扇。所述转子联轴器还包括保护盖40，保护盖设有开孔30，使凸状构件保持固定位置，并限制灰尘进入。如图所示，保护盖40包括内表面，可以进一步支撑凸状构件20的滑动啮合部。进一步地，第二构件22包括保护盖40。采用上述结构的优点是，风扇转子可以旋转驱动，可以设旋转轴，相对于原动机的输出轴自由旋转。

应该注意，风扇转子的角度自由可变是依靠风扇转子本身保持平衡，或在旋转时保持理想的相对角位置。据了解，自平衡风扇转子需要的扇叶更少，驱动器振动或摆动小，因此相对于气流而言噪音低，耗电少。本发明的使用范围不仅仅局限于理论假设，要取得理想的自平衡效果，气流流动角度应自由可变，这样在扇叶上形成的抵消力和轴向力就可以减小。由于振动力减小，组件应力相对减小，组件使用寿命延长。

在本实施方案中，主要组件主要是用常见的塑性材料和/或金属材料制成，因此，转子联轴器在进入大量碎屑和灰尘的情况下仍可以正常运转。另外，组件也可以用其他材料制成，转子联轴器用所提供的柔性保护盖和/或滑润剂完全密封。

更具体而言，为使设备运转时无需添加润滑油并保证耐用、低噪音，组件可以用高密度、低摩擦的塑性材料，如高密度聚乙烯、乙酰基、Teflon、尼龙或其组合制成。在现有技术中，扭矩销可以结合第一构件共同制成，也可以用不锈钢或铬钢甚至黄铜制造的单独组件构成，因为它们都具有已知的破坏载荷，扇叶可以用ABS、ABS共混物、碳纤维或甚至玻璃填充的尼龙制成。

因此，在所述风扇中使用转子联轴器10，由于风扇转子可以自平衡，风扇旋转速度比采用现有技术制造的风扇更快，气流量更大，降温效果更好，噪音相对更小。同时，转子联轴器与采用现有技术制造的吊扇相比不占用额外空间，外形上无任何区别。驱动电机可以隐藏于天花板上部，尤其适用于天花板高度不足和天花板表面倾斜的区域。

图5和6显示了本发明转子联轴器的另一个实施方案。在此实施方案中，转子联轴器10集成于冷却风扇组件100之中，冷却风扇组件100用于电器如电脑。所属技术领域的技术人员应知晓，该种冷却风扇在运行时的一个问题就是噪音问题，因此，在此实施方案中，转子联轴器10集成于通常用于电器如电脑的冷却风扇组件100之中。

风扇组件100包括外壳102，外壳102包括径向支撑组件104，用于支撑电机106。如图5所示，所述转子联轴器的第一构件108包括输出轴110，输出轴110与电机106的输出轴112定位啮合。如实施方案1所述，第二构件114构成风扇转子116的轮毂的一部分，因此，装配后，转子联轴器组件对整个冷却风扇组件而言影响甚小。所述转子联轴器还设有保护盖118，可以使第一构件保持固定位置不变。另外，与实施方案1类似，所述组件应采用低摩擦、高强度、耐用的材料制造。

在实际应用中，由于第二构件114的旋转轴和风扇转子116的角度相对于第一构件108的旋转轴和电机106而言自由可变，风扇转动时可以自平衡，因此噪音更小。采用该冷却风扇组件的电器运行时相对更安静，比采用现有技术制造的风扇耗电量更小。

图7和8显示了本发明转子联轴器10的另一个实施方案。在此实施方案中，第一构件200包括两个扭矩销202，与对应的延长槽204啮合，延长槽204位于第二构件206中。具体而言，第二构件206类似扇叶组件210的中空轮毂208。

所述扇叶组件包括设于中心位置的中空轮毂208和扇叶212，所述扇叶212通过螺丝214与中空轮毂相连。与上述实施方案不同的是，本实施方案中设有一个独立的轴承环216，所述的轴承环包括轴承表面218，轴承环216被封装在紧邻延长槽204的中空轮毂208中，并通过定位边220再定位。

如图8所示，第一构件200呈部分球形，装配后与轴承环216接触，由轴承表面218支撑。轴承表面218反向弯曲，与球形互补，在第一、第二构件间作相对轴向运动，此时，两个完全相对的扭矩销202从第一构件表面径向伸出，与对应的凹状插座204啮合，将扭矩从第一构件传递至第二构件。为简化生产过程，两个扭矩销202可制作成单个扭矩销，设于第一构件中心，从其两侧伸出。

矩形输入轴220从电机222伸出，穿过设于轮毂208的壁226上的开孔224，伸入设于第一构件200上的互补槽228，从而传递输入扭矩。装配后，将销钉230插入设于第一构件近端的孔232，然后插入设于输入轴220的孔234，将装配后的组件在远端螺纹固定。

第一构件200应采用高密度、低摩擦的塑性材料制成，如高密度聚乙烯、乙酰基、Teflon、尼龙或其组合制成，从而使设备在运转时无需添加润滑油，经久耐用，噪音低。轴承环可以用金属材料如低碳钢制成，这样可以保证在滑动啮合时摩擦小、耐用。扭矩销可以结合第一构件共同制成，也可以用不锈钢或铬钢甚至黄铜制造的单独组件构成，因为它们都具有已知的破坏载荷，扇叶可以用ABS、ABS混合物、碳纤维或甚至玻璃填充的尼龙制成，因为这些材料在现有技术中为人们所熟知。

如上所述，安装两个扭矩销有助于在原动机和转子间传递更大扭矩。同时，如上所述的实施方案(见图4)，采用上述配置同样可用相似的方式在第一构件200的旋转轴和第二构件206的旋转轴间轴向运动。因此，本实施方案提供了一种转子联轴器，可以使转子或扇叶组件210实现自平衡，始终保持理想的角位置，从而在旋转时噪音更低。

在进一步的应用中(未显示)，转子联轴器可以用于液泵，将叶轮与原动机相连产生液体流动。在此应用中，电能消耗小、组件噪音低、耐磨损。

根据本发明上述实施方案，第一输入构件包括第一旋转轴，第一输入构件相对于第二输出构件角度自由可变，第二输出构件包括第二旋转轴。但是，在另一个实施方案中(未显示)，可以提供一种角执行器，用于在第一、第二旋转轴间可选地控制角变程度。因此，建议角执行器采用液压型、气动型或电控型并由微处理器控制。这样，液体流动方向可以根据预先设置的标准加以控制。

采用所述的角执行器，转子联轴器可以用于发电机，其扭矩流相对于风扇或液泵呈反向传递，即转子将扭矩传递给发电机。在此应用的一个实施方案中，转子联轴器用于风力发电机，转子被导向更强的盛行风。如果转子联轴器用于波能发电机，根据波浪和潮汐的运动方向，转子或叶轮同样被导向更强的液流中，这样发电机效率更高。

此外，转子联轴器也可以用于扭矩反向传递的情况，这时无需使用角执行器控制第一、第二构件间的相对角运动。另外，在风力发电机中使用此类转子联轴器应确保风轮机同样可以自平衡，自动寻找理想的角位置，这样设备在运转时可以保证高效、噪音小。

本发明提供的转子联轴器可以将扭矩从原动机传递到转子或将扭矩从转子传递到发电机。所述转子联轴器相对于根据现有技术制造的转子联轴器效率更高、噪音更小。本发明的另外一个优点是所述转子联轴器由常用材料制成，制造成本低。

除上述应用领域外，所述转子联轴器还可以应用于其他领域，包括需使用制冷和加热设备的医疗器械、实验室设备、交通工具，或采矿业、石化业、木业、造纸业以及其他使用空气或液体置换装置的工业。

虽然本发明参照具体实施方案已做详尽描述，但所属技术领域的技术人员可以将本发明应用到更多领域。

Claims (14)

1.一种用于空气置换转子的转子联轴器，所述空气置换转子的转子联轴器包括：

可围绕第一旋转轴旋转的第一构件；

基本上设置在所述空气置换转子的轮毂内的第二构件，所述第二构件和所述第一构件成角度地可改变的啮合，以允许所述第二构件和所述轮毂围绕第二旋转轴旋转；以及

至少一个扭矩销，和至少一个用于与所述至少一个扭矩销啮合的延长槽，扭矩销用于在所述第一构件和第二构件之间传递扭矩，其中在所述空气置换转子旋转时，所述第一旋转轴和第二旋转轴彼此相对自由成角度地可改变，使得在空气置换的过程中，所述旋转基本上是自平衡的；其特征在于，空气置换转子包括一个开孔，且最大角运动被开孔和延长槽长度间形成的缝隙所限制。

2.根据权利要求1所述的转子联轴器，其特征在于，所述至少一个扭矩销从所述第一构件的表面突出。

3.根据权利要求1所述的转子联轴器，其特征在于，包括用于支撑和所述第一构件接触的轴承的轴承表面。

4.根据权利要求1所述的转子联轴器，其特征在于，所述第一构件包括部分球形部。

5.根据权利要求4所述的转子联轴器，其特征在于，轴承表面与所述第一构件的所述部分球形部滑动支撑啮合。

6.根据权利要求5所述的转子联轴器，其特征在于，所述轴承表面适于与所述第一构件的所述部分球形部互补啮合。

7.根据权利要求4所述的转子联轴器，其特征在于，所述至少一个扭矩销从所述部分球形部的表面径向突出。

8.根据权利要求5所述的转子联轴器，其特征在于，所述第二构件包括所述轴承表面。

9.根据权利要求5所述的转子联轴器，其特征在于，包括轴承环，所述轴承环包括所述轴承表面。

10.根据权利要求5所述的转子联轴器，其特征在于，包括两个扭矩销。

11.根据权利要求10所述的转子联轴器，其特征在于，包括两个对应的延长槽。

12.根据权利要求11所述的转子联轴器，其特征在于，其中，所述空气置换转子呈风扇形式，所述风扇具有所述轮毂和多个径向延伸的扇叶。

13.根据权利要求1所述的转子联轴器，其特征在于，所述第一构件适于连接原动机。

14.根据权利要求13所述的转子联轴器，其特征在于，所述原动机是电机。