CN103683680B - 电机及使用该电机的汽车冷却风扇 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电机，其包括定子、转子和电路板，该转子可相对定子旋转，该电路板相对该定子固定，该电路板上设有一过电流保护器，该过电流保护器包括由连续的导线构成的熔断体，该熔断体包括一螺旋部及自螺旋部一体延伸的端子，该螺旋部包括连续的、串联的若干线圈。本发明还公开了一种使用该电机的汽车冷却风扇。

Description

电机及使用该电机的汽车冷却风扇

技术领域

本发明涉及一种电机及使用该电机的汽车冷却风扇。

背景技术

目前通用的一种电机，尤其是用于汽车冷却风扇的电机，包括定子、转子和端盖。转子包括转轴、固定于转轴上的铁心和换向器、缠绕于铁心上的绕组、绕组与换向器电连接。端盖上设有电刷。电刷与换向器滑动接触从而为转子供电。电机还外接一过电流保护器，在电机的电流过高时切断电机的电路，从而防止电机因过热而起火。然而，这种外接的过电流保护器成本较高，不可避免地提高了电机的成本。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种成本较低的电机及使用该电机的汽车冷却风扇。

本发明一方面提供的电机包括定子、转子和电路板，所述转子可相对定子旋转，所述电路板相对所述定子固定，所述电路板上设有一过电流保护器，所述过电流保护器包括由连续的导线构成的熔断体，所述熔断体包括一螺旋部及自螺旋部一体延伸的端子，所述螺旋部包括连续的、串联的若干线圈。

较佳的，所述熔断体的若干线圈同轴设置。

较佳的，所述端子沿平行于或垂直于线圈轴向的方向延伸。

较佳的，所述线圈呈三角形或矩形。

较佳的，所述螺旋部包括内层同轴线圈和外层同轴线圈，所述外层同轴线圈位于内层同轴线圈的径向外围。

较佳的，构成所述熔断体的导线的截面呈矩形。

较佳的，所述过电流保护器同时具备电感的功能。

较佳的，所述过电流保护器还包括一导磁体，所述螺旋部缠绕于所述导磁体外围。

较佳的，构成所述熔断体的导线为铝线或铜包铝线。

较佳的，所述过电流保护器还包括一外壳，所述外壳罩设于所述熔断体外，所述外壳由绝缘、耐高温的阻燃材料或不可燃材料制成。

本发明还提供一种汽车冷却风扇，其包括叶轮、驱动所述叶轮旋转的电机及一过电流保护器，所述过电流保护器包括由连续的导线构成的熔断体。

较佳的，所述电机包括一控制电路，所述过电流保护器设置于所述电机的控制电路中，所述过电流保护器的熔断体呈直线或曲线延伸。

较佳的，所述过电流保护器设置于电机上，所述电机为权利要求1至12任意一项所述的电机。

较佳的，该风扇装置还包括位于电机外部的一电阻器，所述电阻器包括与电机电连接的一调速电阻，所述过电流保护器设置于电阻器上并与所述调速电阻串联，所述过电流保护器的熔断体可以呈直线或曲线延伸，也可以由螺旋部和自螺旋部一体延伸的端子构成，所述螺旋部包括连接的、串联的若干线圈。

上述电机/风扇装置设有过电流保护器，且该过电流保护器的熔断体由导线构成，该过电流保护器较传统电机外接的过电流保护器结构简单，成本低，从而降低电机的成本。

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1是本发明一实施例的汽车冷却风扇的立体组合图。

图2是图1所示汽车冷却风扇的电机的立体分解图。

图3是图2所示电机另一角度的立体图。

图4是图3所示电机的过电流保护器的分解图。

图5所示是图4所示过电流保护器的第二实施例的分解图。

图6所示是图5所示过电流保护器的组装图。

图7是图4所示过电流保护器的第三实施例的熔断体的立体图。

图8是图4所示过电流保护器的第四实施例的熔断体的立体图。

图9是图4所示过电流保护器的第五实施例的熔断体的立体图。

图10是图4所示过电流保护器的第六实施例的熔断体的立体图。

图11是图4所示过电流保护器的第七实施例的熔断体的立体图。

图12是图4所示过电流保护器的第八实施例的熔断体的立体图。

图13是图12所示的熔断体另一角度的示意图。

图14是图4所示过电流保护器的第九实施例的熔断体的立体图。

图15是图4所示过电流保护器的第十实施例的熔断体的立体图。

图16是图4所示过电流保护器的第十一实施例的熔断体的立体图。

图17是图3所示电机的电路板的第二实施例的立体图。

图18是图3所示电机的电路板的第三实施例的立体图。

图19是图3所示电机的电路板的第四实施例的立体图。

图20是图19所示电路板的过电流保护器的另一实施例的熔断体的横截面图。

图21是本发明另一实施例的汽车冷却风扇的主电路模块图。

图22是图21所表示的汽车冷却风扇的电阻器。

具体实施方式

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。可以理解，附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为了便于清晰描述，而并不限定比例关系。

请参阅图1，图1以本发明的一实施例的电机应用于汽车冷却风扇中的情形进行举例说明。该风扇10包括该电机20及由该电机20驱动的叶轮12。本实施例中，该电机20为有刷电机。

请参阅图2和图3，该电机20包括一定子21、可相对定子21转动地收容于定子内的转子24、固定于21轴向开口端的一端盖29、以及控制电路。

所述定子21包括一大致呈筒状的壳体22以及设于壳体22内壁的永磁体23。所述壳体22的轴向一端开口。

所述转子24包括一转轴25、固定于转轴25上的铁心26和换向器27、以及缠绕于铁心26上的绕组28。所述绕组28与换向器27电连接。

所述端盖29固定于壳体22的轴向开口端，所述转子24的转轴25由设于端盖29和壳体22轴向封闭端上的轴承19支承（其中壳体22轴向封闭端上的轴承未显示于图中），从而使得转子24可相对定子21转动。

所述控制电路包括设置于所述端盖29上的电路板30及若干电子元件。电路板30具有相对的第一表面31和第二表面32。所述第一表面31上固定有若干电刷33。每一电刷33安装于一电刷盒34内。电刷33沿电机20的径向延伸。在电机20组装完成的状态下，所述电刷33的末端与转子24的换向器27滑动接触。所述电路板30上还设有两电感35。所述两电感35大致平行，且分别设置于相邻的两电刷33之间。

所述电路板30的第二表面32上设有一过电流保护器36。所述过电流保护器36串联于电刷33与接线端子37之间。所述接线端子37可通过一连接器（图未示）与外部电源连接，从而为电刷33供电，进而为转子24供电。在其他实施例中，所述过电流保护器36也可以不设置于电路板30上，而设置在其他位置，只要过电流保护器36串联于电机20的主电路中即可。

请同时参阅图4，所述过电流保护器36包括一熔断体38。所述熔断体38可由铜线或铝线构成。电机20工作时，当通过熔断体38的电流大于一设定阈值时，所述熔断体38便会熔断，从而切断电机20的电路，防止电机20因过热而起火。

所述熔断体38由一根连续的导线构成。本实施例中，所述导线的横截面呈圆形。所述熔断体38包括一螺旋部41及自螺旋部41的轴向两端一体延伸的两端子42。所述螺旋部41包括一组连续的、串联的同轴的空心线圈44。所述若干空心线圈44可以相互紧靠设置，也可以相互间隔设置（即相邻线圈之间有间隙）。当螺旋部41的空心线圈44相互紧靠设置时，熔断体38的熔断点在螺旋部41和线端42的连接处。当螺旋部41的空心线圈44相互间隔设置时，熔断体38的熔断点在螺旋部41的轴向中部。本实施例中，所述线圈44呈圆形。所述两端子42分别沿螺旋部41的轴向两端与螺旋部41同轴地延伸。

优选地，所述熔断体38外罩设有一外壳39，该外壳39由电木，或陶瓷，或玻璃等绝缘、耐高温的阻燃或不可燃材料制成，用于防止导线熔断时产生的熔融滴液飞贱而损毁其他电子元件。本实施例中，该外壳39大致呈圆筒形，其大致与熔断体38同轴地套设于熔断体38外围。

如图5和图6所示，其他实施例中，过电流保护器还可包括两塞子45。所述两塞子45分别插入外壳39的两开口端，用于封闭外壳39的开口端，防止熔断部38的温度受环境干扰，从而提升过电流保护器的可靠性。所述塞子45优选地由导电材料，如铜制成；也可以由不导电的阻燃或不可燃材料，如电木、陶瓷制成。

所述塞子45包括一引线部46及自引线部46的末端延伸的固定部47。所述引线部46大致呈圆柱状，其中央沿轴向形成一通孔49，用于供熔断体38的端子42穿设。本实施例中，所述固定部47自引线部46的轴向末端边缘先沿径向向外呈平面延伸，然后再朝向引线部46的轴向另一端翻折延伸而形成大致呈圆筒状的接触面。所述接触面的外径大致与所述外壳39的开口处的内径相等，使得该塞子45可插设于外壳39的开口处，并通过固定部47将外壳39的开口密封。熔断体38的端子42插设于塞子45的引线部46内。当塞子45由导电材料制成时，熔断体38的端子42插设于塞子45的通孔49内并与引线部46紧配，随后，熔断体38的端子42和塞子45的引线部46末端共同焊接于电路中。当塞子45由不导电材料制成时，熔断体38的端子42从通孔49伸出至塞子45外，随后将熔断体38的端子45焊接于电路中。图7至图16所示为本发明过电流保护器36的熔断体的其他实施例。

图7所示的熔断体50的螺旋部51也包括一组连续的，串联的同轴线圈54。但该熔断体54的两端子52分别自螺旋部51的轴向两端，在垂直于线圈54轴向的平面沿相反的方向延伸。所述端子52和与之连接的线圈54位于同一平面。可以理解地，所述端子还可与螺旋部的轴向呈非90°夹角延伸。

图8所示的熔断体60的螺旋部61也包括一组连续的，串联的同轴线圈64。但该熔断体的两端子62均沿线圈64的轴向朝向同一方向呈直线延伸，所述两端子62相互平行。

图9所示的熔断体70的螺旋部71也包括一组连续的，串联的同轴线圈74。但该熔断体70的其中一端子72自螺旋部71的轴向一端沿与线圈74轴向垂直的方向延伸，且该端子72和与之连接的线圈74位于同一平面。该熔断体71的另一端子73自螺旋部71的轴向另一端从螺旋部71的中央穿过螺旋部71而延伸至螺旋部71的所述轴向一端，再沿垂直于螺旋部71轴向的方向延伸，从而构成L形。

图10和图11所示的熔断体80、90的螺旋部81、91也包括一组连续的，串联的同轴线圈84、94，但该熔断体80、90的线圈84、94均呈非圆形。具体的，图10所示的熔断体80的线圈84呈三角形；图11所示的熔断体90的线圈94呈矩形。可以理解地，在其他实施例中，熔断体的线圈也可弯折成其他非圆形。

图12和图13所示的熔断体100的螺旋部包括串联的两组同轴线圈101、102：即内层线圈101和套置于内层线圈101径向外围的外层线圈102。所述内层线圈101和外层线圈102分别包括一组同轴线圈，外层线圈102紧贴于内层线圈101的外层。绕制时，先绕制内层线圈101后，再继续绕制外层线圈102。

如图14和图15所示，构成熔断体120、130的导线的横截面呈非圆形。图14所示的熔断体120的导线的横截面呈方形。图15所示的熔断体130的导线的横截面呈长方形，且熔断体130的导线呈扁平状。

由于导线的线径越大，使过电流保护器熔断的电流就越大；反之，导线的线径越小，使过电流保护器熔断的电流就越小。此外，熔断体的螺旋部的匝数（即线圈的数量）越多，使过电流保护器熔断的电流就越小；反之，熔断体的螺旋部的匝数（即线圈的数量）越少，则使过电流保护器熔断的电流就越大。因此，上述各实施例中的过电流保护器的熔断特性既可通过改变导线的线径来调节，也可通过改变螺旋部的匝数来调节。

此外，如图16所示，熔断体140也可不包括螺旋部，而仅为一根呈线性延伸的导线。本实施例中，该熔断体140呈直线延伸。可以理解的，在其他实施例中，该熔断体也可以呈曲线延伸。该过电流保护器的熔断参数可通过改变导线的线径进行调节。

由于本发明的过电流保护器体积小，且结构简单，因而其安装位置可灵活选择。图17和图18所示的过电流保护器36均设置于所述电路板30的第一表面31。图17所示的电路板30中，过电流保护器36设于电感35与相邻的电刷33之间。图18所示的电路板30中，过电流保护器36设于相邻的两电刷33之间。

图19所示为本发明另一实施例的电机的电路板200。该电路板200与上述电路板30的区别在于：该电路板200的过电流保护器和电感整合为一个电子元件，换句话说，本实施例中的过电流保护器201同时兼具电感的作用而省略了图2中的电感35。本实施例中的过电流保护器201包括熔断体202和插设于熔断体202的螺旋部中央的一导磁体203。也即是说，所述熔断体202的螺旋部缠绕于导磁体203的外围。所述熔断体202由铜或铝等导线构成，所述导线相较传统的仅具有纯电感功能的电子元件的导线的线径小，从而使得该过电流保护器201同时具备电感的功能。所述熔断体202于导线的外围包覆一层绝缘层，从而电绝缘熔断体202和导磁体203。优选地，所述过电流保护器201还包括一外壳205。所述外壳205由电木，或陶瓷，或玻璃等绝缘、耐高温的阻燃或不可燃材料制成。所述熔断体202收容于所述外壳205内。

由于电感元件的性能主要取决于线圈的匝数，而另一方面，过电流保护器的熔断参数可通过改变导线的线径调整，因此，对于过电流保护器201，可通过改变螺旋部的匝数和导线的线径以分别实现其作为电感元件和过电流保护器的需求。本实施例中，将过电流保护器和电感元件整合为一个电子元件，不仅节约电机的成本，同时也节省了电机的空间。

图20所示图19所示过电流保护器的另一实施例的熔断体的导线301的截面图。该导线301包括一线芯302和包覆于线芯302外围的绝缘层303。该导线301与图19所示实施例的过电流保护器201的导线的不同之处在于：该导线301的线芯302为铜包铝线。即线芯302的径向中央为铝芯304，铝芯304的外围包覆一层铜层305。较佳的，线芯302的铜层305和铝芯304的质量比在20%到40%之间。

一方面，铜的导电性和焊接性能优于铝；而另一方面，铝的重量和成本低于铜，因此，本实施例的导线301的线芯302采用铜包铝线，可以在导线的性能和成本之间得到较好的平衡，使其性价比达到更优。在使用时，当导线301的发热量达到700℃左右（铝的熔点660℃以上）时，铝芯304便会熔化而形成熔融状态的铝液，由于热胀冷缩的原理，熔融的铝液冲破铜层305，使铜层305遭到破坏而形成破损点，铜层305于破损点处的电阻急剧增加，导致温度急剧上升，从而导致铜层305于破损点处整个断开，从而切断电机的主电路，防止电机因过热而起火。

上述风扇装置在使用时，可将电机20的定子固定在某一安装部上从而将风扇装置安装固定。通常情况下，风扇装置还包括一扇框（图未示），用于固定安装所述电机20。

此外，如图21和图22所示，为了使风扇装置的冷却性能适应于汽车不同状态的情况，如驻车状态或行驶状态，风扇装置通常还包括一电阻器55用于调节风扇装置的转速。该电阻器55固定于扇框上并通过连接器58与电机20形成电连接。该电阻器55包括一调速电阻56与电机的转子24串联。当电机20的电流经过调速电阻56时，风扇装置以低转速工作，当电流不经过调速电阻时，风扇装置以高转速工作。所述电阻器55还包括与调速电阻56串联的一过电流保护器57，从而在风扇装置以低转速工作时，实现对电机20的保护。

该过电流保护器57的形状和结构可以是以上实施例中的任意一种，另外，在图22中，过电流保护器57是位于调速电阻56外，在其他实施例中，过电流保护器57可以设置在调速电阻56内，即收容在调速电阻56的壳体内。

由于该过电流保护器57对电机20以低电流工作的状态进行保护，而电机20以高电流工作的状态可以由汽车的总过电流保护器进行保护，因此，当电阻器55上使用过电流保护器57时，设于电机20内的过电流保护器也可以省略。

以上实施例中是以有刷电机进行举例说明，事实上，本发明的电机并不限于有刷电机，其也可以是无刷电机，只要电机需要设置过电流保护器的情况下，均可使用本发明的设计，此外，本发明的电机也不仅限于应用于汽车冷却风扇。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种电机，包括定子、转子和控制电路，所述转子可相对定子旋转，所述控制电路包括相对定子固定的电路板及电连接于该电路板的过电流保护器，其特征在于：所述过电流保护器包括由单条连续的导线构成并且在通过电流大于一设定阈值时便会熔断的熔断体，所述熔断体包括一螺旋部及分别自螺旋部两端一体延伸的两端子，所述螺旋部包括连续的、串联的若干线圈；所述过电流保护器还包括一外壳，所述外壳罩设于所述熔断体外；所述过电流保护器还包括两塞子，所述外壳具有两开口，所述两塞子分别插设于所述外壳的两开口处并封闭所述开口；所述塞子包括一引线部及自所述引线部的末端延伸的固定部，所述引线部的中央沿轴向形成一供熔断体的端子穿设的通孔；所述塞子由导电材料制成，所述熔断体的端子插设于所述塞子的通孔内并与所述引线部紧配，所述熔断体的端子和所述塞子的引线部的末端共同焊接于电路中。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：所述熔断体的若干线圈同轴设置。

3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：所述端子沿平行于或垂直于线圈轴向的方向延伸。

4.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：所述线圈呈圆形或非圆形。

5.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：所述线圈呈三角形或矩形。

6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：所述螺旋部包括内层同轴线圈和外层同轴线圈，所述外层同轴线圈位于内层同轴线圈的径向外围。

7.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：构成所述熔断体的导线的截面呈矩形。

8.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：所述过电流保护器同时具备电感的功能。

9.根据权利要求8所述的电机，其特征在于：所述过电流保护器还包括一导磁体，所述螺旋部缠绕于所述导磁体外围。

10.根据权利要求9所述的电机，其特征在于：构成所述熔断体的导线为铝线或铜包铝线。

11.根据权利要求1至10任意一项所述的电机，其特征在于：所述外壳由绝缘、耐高温的阻燃材料或不可燃材料制成。

12.一种汽车冷却风扇，包括叶轮及驱动所述叶轮旋转的电机，所述电机包括定子、转子和控制电路，所述转子可相对定子旋转，所述控制电路包括相对定子固定的电路板及电连接于该电路板的过电流保护器，其特征在于：所述过电流保护器包括由连续的导线构成的熔断体，所述熔断体包括一螺旋部及自螺旋部一体延伸的端子，所述螺旋部包括连续的、串联的若干线圈；所述过电流保护器还包括一外壳，所述外壳罩设于所述熔断体外；所述过电流保护器还包括两塞子，所述外壳具有两开口，所述两塞子分别插设于所述外壳的两开口处并封闭所述开口；所述塞子包括一引线部及自所述引线部的末端延伸的固定部，所述引线部的中央沿轴向形成一供熔断体的端子穿设的通孔；所述塞子由导电材料制成，所述熔断体的端子插设于所述塞子的通孔内并与所述引线部紧配，所述熔断体的端子和所述塞子的引线部的末端共同焊接于电路中。

13.根据权利要求12所述的汽车冷却风扇，其特征在于：还包括位于电机外部的一电阻器，所述电阻器包括与电机电连接的一调速电阻，所述过电流保护器与所述调速电阻串联。