CN104684651A - 用于静电喷枪的交流发电机 - Google Patents

Abstract

例如在静电喷枪中使用的交流发电机包括交流发电机壳体、定子、转子、轴、第一轴承和套。定子被插入交流发电机壳体中并具有内径和外径。转子设置在定子的内径中。轴延从转子延伸并且通过第一轴承被可旋转地支撑。套包围外径，相对于交流发电机壳体支撑定子，并支撑轴承。

Description

用于静电喷枪的交流发电机

技术领域

本发明一般地涉及用于喷涂诸如涂料、密封剂、涂层、磁漆、胶粘剂、粉末等的流体的喷涂器。更具体地，本发明涉及静电喷枪。更具体地，本发明涉及静电喷枪。

背景技术

在静电喷涂系统中，在喷枪与要被喷涂的对象或物件之间附近产生静电场。喷涂粒子通过该电场传播，并且各个粒子在通过该电场时拾取电荷。带电粒子因此被吸附到要被喷涂的物件。通过该过程，可以将更高百分比的喷涂颗粒引导到实际要被喷涂的物件，并因此与传统方法相比较喷涂效率大大改进。静电喷枪对于涂覆非导电液体和粉末尤其有用，尽管该静电喷枪可能要与喷涂导电液体结合使用。

在典型的静电喷涂系统中，电离电极放置在喷枪喷涂孔口附近，要被涂漆的物件保持处于接地电势，并且在电离电极与物件之间形成静电场。电极与地面之间的距离可能大约为0.5米或更小；因此，施加到喷枪电极的电压必须必然非常高，以形成具有足够强度的静电场以产生大量离子/粒子相互作用，从而在涂料颗粒与对象之间形成充分的吸引力。在喷涂操作中获得适当的效率度，将大约20,000-100,000伏(20-100kV)的静电压施加到喷枪电极并非异常。典型地，50微安培级别的电离电流从喷枪电极流动。

静电喷枪可以是手持式喷枪或可通过遥控连接操作的自动喷枪。可以使用诸如增压空气、液压力、或离心力的不同的主要雾化作用力雾化喷涂流体。可以以各种方法产生用于静电电压的电力。在许多系统中，外部电源连接到静电喷枪。然而，在其它设计中，可以通过位于静电喷枪中的交流发电机产生电力。例如，美国专利第4,554,622、4,462,061、4,290,091、4,377,838、4,491,276和7,226,004号描述了具有空气动力涡轮机的静电喷枪，其中所述空气动力涡轮机驱动交流发电机，所述交流发电机又供应电压倍增器以提供充电电压。

发明内容

在一个实施例中，例如用于在静电喷枪中使用的交流发电机包括交流发电机壳体、定子、转子、轴、第一轴承和套。定子插入到交流发电机壳体中并具有内径和外径。转子设置在定子的内径内。轴延从转子延伸并且通过第一轴承被可旋转地支撑。套包围定子的外径，从而相对于交流发电机壳体支撑定子并支撑第一轴承。

附图说明

图1是显示连接到流体供应装置并排放到对象上的静电喷枪的静电喷涂系统的示意图；

图2是图1的静电喷枪的透视图，显示了连接到手柄主体和喷涂末端组件的枪筒；

图3是图2的静电喷枪的分解图，显示了被构造成位于焊枪主体内的交流发电机和电源；

图4A是图3的交流发电机的分解图，显示了叶轮和安装在定子组件内的转子；

图4B是图3的交流发电机的剖视图，显示了将转子连接到定子组件的轴承；

图5A是图3的交流发电机在移除保持夹以显示凹入到定子内的轴承的情况下的立体端视图；

图5B是图5A的交流发电机在保持夹被插入以防止轴承移位的情况下的立体端视图；

具体实施方式

在本发明的实施例中，静电喷枪包括交流发电机组件，所述交流发电机组件具有位于外壳与电磁交流发电机之间的支撑套。静电喷枪使用驱动电磁交流发电机的定子内的转子的空气动力涡轮机产生内部电源。定子由支撑套包围并被保持在外壳内的适当位置。套还支撑支撑转子的轴的轴承。本公开的图1-3描述了其中可以使用支撑套的静电喷枪。图4A-5B描述支撑套的各个方面、实施例和益处。

图1是显示连接到流体供应装置14并排放到对象16上的静电喷枪12的静电喷涂系统10的示意图。泵18连接到流体供应装置14并经由软管20将加压流体提供给喷枪12。喷枪12还经由软管22连接到加压空气源(未示出)。对象16例如通过从支架24悬挂下来而被接地。参照流体喷涂系统描述静电喷洒系统10，但是本发明可以使用诸如粉末等的其它涂覆材料。虽然图1-3具体参考空气协助系统被描述，但是本发明还可以与空气喷涂系统一起使用。

操作者26将喷枪12定位成接近对象16，大约0.5米或更小。在致动喷枪12上的触发器时，加压空气被供应给喷枪12内的涡轮机，其中所述涡轮机驱动交流发电机以生成电力。电力被供应给靠近喷枪12的喷涂末端的电极。因此，在电极与对象16之间产生电场EF。静电喷涂系统10在各个点处被接地。例如，地线28和/或导电空气软管22可以使喷枪12接地。在整个静电喷涂系统10中可以使用其它接地线和导电材料以提供接地作用。同时，触发器的致动允许加压流体从泵18通过喷涂末端，藉此雾化的流体颗粒在电场EF中变得带电。带电粒子因此被抽吸到被接地的对象16。对象16经由支架24被悬挂并且带电流体颗粒包裹对象16，从而显著减小过度喷涂。

图2是图1的静电喷枪12的透视图，显示了连接到手柄主体32和喷涂末端组件34的枪筒30。手柄主体32的手柄36连接到空气入口38、空气出口40和流体入口42。手柄主体32的壳体连接到枪筒30。空气控制装置46连接到壳体44内的开/关阀(参见图3中的空气针66)并控制压缩空气从空气入口38到喷枪12的部件的流动。空气调节器47A-47B控制空气从上述开/关阀到喷涂末端组件34的流动。触发器48连接到枪筒30内的流体阀(参见图3中的流体针74)并被构造成控制加压流体从流体入口42经由流体管50通过喷涂末端组件34的流动。空气控制装置46控制空气到交流发电机的流动。空气然后在出口40处离开喷枪12。

触发器48的致动同时允许压缩空气和加压流体到达喷涂末端组件34。一些压缩空气用于影响流体从喷涂末端组件34的流动，并因此在端口52A和52B或其它这种端口处离开喷枪12。在空气喷涂系统中，一些压缩空气还用于在流体离开喷涂孔口时直接使该流体雾化。在空气喷涂系统和空气辅助系统两者中，一些压缩空气还用于使将电力提供给电极54的交流发电机旋转，并且在出口40处离开喷枪12。图3显示了交流发电机和用于电极54的相关电源。

图3是图2的静电喷枪12的分解图，显示了被构造成位于手柄主体32和枪筒30内的交流发电机56和电源58。交流发电机56经由带状电缆60连接到电源58。交流发电机56连接到电源58，并且当被组装时，交流发电机56装配到壳体44内，而电源58装配到枪筒30内。由交流发电机56生成的电力被发送到电源58中。在空气辅助系统中，包括弹簧62和导电环64的电路将电荷从电源58输送到喷涂末端组件34内部的电极54。空气喷涂系统可以具有将交流发电机连接到电极的其它电路。

空气针66和密封件68包括用于控制通过喷枪12的压缩空气的开/关阀。空气控制阀46包括延伸通过壳体44到达触发器48的空气针66，其中所述触发器48可以被致动以移动密封件68并控制压缩空气从空气入口38通过手柄主体32内的通道的流动。弹簧70将密封件68和触发器48偏置到关闭位置，同时可以调节旋钮72以操纵阀46。在密封件68打开的情况下，来自入口38的空气通过手柄主体32内的通道流动到交流发电机56或喷涂末端组件34。

流体针74包括用于控制通过喷枪12的加压流体的流体阀的一部分。触发器48的致动还直接地移动流体针74，其中所述流体针经由盖76联接到触发器48。弹簧78位于盖76与触发器48之间以将针偏置到关闭位置。针74通过枪筒30延伸到喷涂末端组件34。

喷涂末端组件34包括基座壳体80、垫圈81、末端82、空气盖84和固定环86。在空中辅助系统中，流体针74接合基座壳体80以控制加压流体从流体管50直到喷涂末端组件34的流动。垫圈81在基座壳体80与末端82之间进行密封。末端82包括将来自基座壳体80的加压流体排出的喷涂孔口87。电极54从空气盖84延伸。在空气辅助系统中，高压流体通过喷涂孔口87被供给，其中电极54从所述喷涂孔口87偏移。通过使高压流体通过小孔口来产生雾化。在空气喷涂系统中，电极从喷涂孔口延伸，使得电极和喷涂孔口同心。低压流体经过大的喷涂孔口，并且通过碰撞来自空气盖34的气流被雾化。在任一系统中，空气盖84包括诸如端口52A和52B(图2)的端口，其中所述端口接收加压空气以基于调节器47A和47B的设置雾化来自末端82的流体流并且使所述流体流成形。在其它实施例中，枪12可以在没有端口52A和52B中的任一个的情况下操作，或者可以仅在端口52A和52B中的一个的情况下操作。

交流发电机56在加压空气的作用力的操作下将电能提供给电源58，所述电源进而将电压施加给电极54。电极54产生将电荷施加到初始来自于末端82的雾化流体的电场EF(图1)。由电场EF产生的电晕效应将带电流体颗粒运送到旨在要被流体涂布的对象。保持环86保持空气盖84和末端82与枪筒30组装在一起，同时基座壳体80被拧入到枪筒30中。

图4A是图3的交流发电机56的分解图，显示了电磁交流发电机和叶轮。具体地，交流发电机56包括壳体88、叶轮90、轴承92A、轴承92B、转子94、轴96、定子组件98、带状电缆60、端盖102、保持夹104和密封件106。图4B是图3的交流发电机56的剖视图，显示定子组件98。定子组件98包括定子铁心108、绕组110、罩112和套114。同时论述图4A和图4B。

端盖102连接到壳体88以形成交流发电机56的部件设置在其内的罐。轴96延伸通过转子94内的内孔，使得相反的两个远端从转子94延伸。轴承92A和92B被装配到轴96上并且连结到套114。具体地，毂116A和116B在转子94的相反两侧装配在轴96的端部上，同时叉状物118A和118B延伸到套114。如图4B中可以看到的，叉状物118A和118B锚固在套114中的凹穴120A和120B内。在本发明的一个实施例中，轴承92A和92B包括油浸渍焙烧青铜轴承。在进一步的其它实施例中，轴承92A和92B被诸如含氟聚合物的抗溶剂涂层覆盖。在美国专利第7,226,004号中描述了用于轴承的这种涂覆，其中该美国专利被授予给GracoMinnesota Inc.。叶轮90紧邻轴承92A被装配到轴96上。具体地，毂121插入在轴96上，同时叶片122从毂121朝向壳体88大致径向向外延伸。

叶轮90、转子94和定子组件98插入在壳体88中。定子组件98的套114被紧密配合或压装配到壳体88中以将定子组件98牢固地保持在壳体88内。套114被推动靠着台肩124(图4B)以相对于开口128正确地定位叶轮90。如此插入，叶轮90设置在定子组件98与端盖102之间的间隔内。轴96在轴承92A和92B内自由旋转，使得叶轮90可以在壳体88内旋转。保持夹104插入在壳体88中并且突出部125(图4A)接合壳体88中的凹口126(图4A)。保持夹104防止轴承92B与凹穴120B脱离。保持夹104还有助于通过将定子组件98推靠在台肩124上而将定子组件98保持在壳体88内。

压缩空气通过开口128被引导到壳体88内，以便导致叶轮90的旋转。压缩空气撞击叶片122以导致叶轮90的旋转，这使得轴96和转子94在定子组件98的绕组110内旋转。转子94和绕组110形成产生被提供给带状电缆60的电流的电磁交流发电机。在本发明的实施例中，转子94包括钕磁体，而绕组110包括铜线。钕磁体与诸如铝-尼科磁体的传统磁体相比具有较高的能量密度。较高的能量密度允许转子94的尺寸和重量减小。在一个实施例中，与通过利用钕磁体的现有技术静电喷枪交流发电机相比较，交流发电机56的尺寸减小40％。转子94的减小尺寸降低惯性扭矩并增加转子94在压缩空气力的作用下的加速度，这为操作者26(图1)提供了较好的响应并可以需要少量的压缩空气操作交流发电机56。

套114提供一力学支撑结构，所述力学支撑结构将定子组件98连接到壳体88，并且支撑可旋转地支撑轴96的轴承92A和92B。套114因此为轴承92A和92B提供非旋转锚定件或接地。如图4B中可以看到的，轴承92A和92B经由套114相互连结。在所公开的实施例中，套114沿圆周方向包围定子组件98的外径，具体地沿圆周方向包围绕组110(包括罩112)的外径，并从轴承92A轴向延伸到轴承92B。罩112在一个实施例中包括环氧树脂绕组涂层110。在现有技术设计中，轴承抵靠外部交流发电机壳体被固定，并因此可以以不同的定向沿圆周方向旋转，并可以相对于轴线A偏斜，这可能导致轴承和轴的不均匀和不必要的磨损。套114提供轴承92A和92B两者可以被锚固在其处的公共参考点。照此，单个制造过程可以用于将套114重叠到定子组件98上，并同时形成凹穴120A和120B，从而有助于改进毂116A和116B沿着轴线A的对准。

图5A是图3的交流发电机56在移除保持夹104(图5B)以显示凹入到定子组件98的套114中的轴承92B的情况下的立体端视图。在一个实施例中，套114绕定子组件98重叠以界限绕组110和罩112并形成单个均质件。此外，在同一制造过程期间，在套114中产生凹穴120A(图3B)和120B以便有助于轴承92A(图3B)和92B的对准。

叉状物118B从包围轴96的毂116B延伸到套114中的凹穴120B。在所示的实施例中，轴承92B包括四个叉状物118B。在一个实施例中，叉状物118B以X形状从毂116B延伸，其中所述X形状以90°间隔为轴96提供支撑。使用多个叉状物118B为轴96提供稳定性。具体地，凹穴120B允许叉状物118B凹入到套114中以使轴承92B固定不动。此外，使用多个凹穴120B共同确保毂116B绕轴线A定中心。同样地，如图4B所示，凹穴120A通过毂116A绕轴线A定中心来稳定轴承92A。因此，凹穴120A和120B到套114的安装增加毂116A和116B将沿着轴线A同轴定向的可能性。

凹穴120B此外允许轴承92B凹入到套114中以便减少交流发电机56的整体宽度。每一个轴承将四个叉状物凹入到套114中的改进稳定性还在不会牺牲稳定性的情况下允许叉状物118A和118B中的每一个的厚度减小。因此，使用如由钕提供的较小磁体和较薄轴承叉状物与现有技术交流发电机相比允许沿着轴线A的整体长度减小。

图5B是图5A的交流发电机56在保持夹104被插入以防止轴承92B从壳体88移位的情况下的立体端视图。保持夹104包括箍或环，所述箍或环具有延伸跨越壳体88的内径的长轴，且突出部125使夹104延伸大于壳体88的内径的长度。夹104的直径在相对侧部被向后调节以小于壳体88的内径，从而允许带状电缆60延伸出壳体88。

保持夹104由可以变形的诸如塑料或金属的薄材料制成。因此，夹104可以被变形以允许突出部125进入到壳体88的内径并被释放以允许突出部125插入到凹口126中。在突出部125插入到凹口126中的情况下，夹104为轴承92B提供将叉状物118B保持在凹穴120B内的屏障(图5A)。此外，夹104可以被成形以提供克服轴承92B的弹力。例如，夹104可以具有碗装形状(图4B)，其中环的内径与外径相比更进一步延伸到壳体88中，使得当突出部125在凹口126中时箍主体变形。夹104可以借助于诸如螺丝刀的工具容易地从壳体88移除。

单件包覆成型支撑套为交流发电机56提供改进的支撑性能。首先，套114提供可以力配合到壳体88中的柔韧主体，因此确保稳定的连接。其次，套114为轴承92A和92B提供公共锚定点，因此确保较好的对准。轻质磁体的结合使用以及使轴承92A与92B之间的对准改进能够改进交流发电机56的性能和磨损寿命。具体地，轴承92A和92B的更好对准以及转子94的重量的减小将减少交流发电机56的振动，因此降低对轴承92A和92B的磨损。

虽然已经参照优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到在不背离本发明的精神和保护范围的情况下可以对形式和细节进行改变。

Claims (20)

1.一种交流发电机，包括：

交流发电机壳体；

定子，所述定子插入到交流发电机壳体中并具有内径和外径；

转子，所述转子设置在定子的内径中；

轴，所述轴从转子延伸；

第一轴承，所述第一轴承连接到轴；和

套，所述套包围定子的外径，相对于交流发电机壳体支撑定子，并支撑第一轴承。

2.根据权利要求1所述的交流发电机，其中第一轴承包括：

毂，所述毂具有内径孔，所述轴定位于该内径孔中；和

叉状物，所述叉状物从毂延伸到套中。

3.根据权利要求2所述的交流发电机，进一步包括：

多个叉状物，所述多个叉状物从毂延伸到套中。

4.根据权利要求3所述的交流发电机，其中叉状物从毂延伸以形成X形主体。

5.根据权利要求2所述的交流发电机，其中套包括容纳叉状物的凹穴。

6.根据权利要求1所述的交流发电机，进一步包括：

第二轴承，所述第二轴承连接到轴并固定在套中，第一轴承和第二轴承位于转子的相反两侧上；以及

其中第一和第二轴承固定在套中。

7.根据权利要求6所述的交流发电机，进一步包括：

从第一轴承延伸的第一叉状物；

从第二轴承延伸的第二叉状物；

位于所述套中的第一凹穴，所述第一凹穴用于容纳第一叉状物；以及

位于所述套中的第二凹穴，所述第二凹穴用于容纳第二叉状物。

8.根据权利要求7所述的交流发电机，其中第一凹穴沿圆周方向与第二凹穴对准。

9.根据权利要求1所述的交流发电机，其中：

定子包括线圈组件；以及

转子包括钕磁体。

10.根据权利要求1所述的交流发电机，其中定子包括：

芯体；

缠绕芯体的绕组；以及

封装绕组和芯体的罩。

11.根据权利要求1所述的交流发电机，其中套是塑料。

12.根据权利要求1所述的交流发电机，进一步包括：

轴承上的抗溶剂涂层。

13.根据权利要求1所述的交流发电机，进一步包括：

包围套的壳体；和

保持夹，所述保持夹与邻近所述轴承的壳体接合以防止所述轴承与套脱离。

14.根据权利要求1所述的交流发电机，进一步包括：

安装到轴的叶轮。

15.根据权利要求1所述的交流发电机，进一步包括：

连接到线圈组件的电源；和

电连接到电源的电极。

16.一种静电喷枪，包括：

具有流体入口的壳体；

喷涂末端组件；

阀，所述阀以流体连通的方式设置在流体入口和喷涂末端组件之间；

具有轴的电磁交流发电机；

第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承能够旋转地将轴支撑在电磁交流发电机的相对端部上，每一个轴承包括：

能够旋转地联接到轴的毂；和

从毂延伸的叉状物；和

包围电磁交流发电机的套，所述套包括分别容纳来自第一轴承和第二轴承的叉状物的第一凹穴和第二凹穴，其中第一凹穴和第二凹穴被定位成同轴对准毂；

电源，所述电源被连接以从电磁交流发电机接收电能；和

电极，所述电极紧邻喷涂末端组件电连接到电源。

17.根据权利要求16所述的静电喷枪，其中套包括被包覆成型到电磁交流发电机上的塑性材料。

18.根据权利要求16所述的静电喷枪，进一步包括：

钕磁体，所述钕磁体包括位于电磁交流发电机中的转子；和

安装到轴的叶轮。

19.根据权利要求16所述的静电喷枪，其中电磁交流发电机包括定子，所述定子包括：

芯体；

缠绕芯体的绕组；以及

封装绕组和芯体的罩。

20.根据权利要求16所述的静电喷枪，进一步包括：

包围套的壳体；和

保持夹，所述保持夹与壳体接合以防止轴承中的一个与凹穴中的一个脱离。