CN107204679A - 单相电机及应用其的风扇 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种单相电机，包括壳体、转子和定子，所述定子固定安装至所述壳体，所述转子包括转轴和套设到所述转轴的转子主体，所述转轴可转动地安装于所述壳体，所述转子主体可在所述定子的电磁力作用下发生转动，所述转子主体与所述转轴松配以便在电机启动时所述转子主体可相对所述转轴打滑，所述单相电机还包括一弹性元件，所述弹性元件的一端直接或间接连接至转子主体，另一端直接或间接连接至所述转轴，用于延时地使所述转子主体与所述转轴同步旋转。本发明的电机将弹性元件设置于所述电机端盖的内部，使得所述电机的结构更加紧凑，负载叶轮直接连接于转轴伸出端盖的一端，方便维修和更换。

Description

单相电机及应用其的风扇

技术领域

本发明涉及电机领域，尤其涉及一种单相电机及应用所述电机的风扇。

背景技术

通过电机驱动叶轮旋转在风扇、洗碗机等领域应用十分广泛。目前，常用的电机驱动叶轮的旋转通常是将叶轮安装于电机的转轴上，通过电机驱动带动叶轮的旋转。当负载的转动惯量太大时，电机在启动的瞬间因为不能提供足够的转动力矩而容易导致启动失败，并且可能因此损坏电机。

如果该电机是同步电机或其他小输出扭矩的电机，更容易遭到上述的问题。为解决上述启动问题，本公司之前有设计在转轴与叶轮之间安装缓冲装置。然而，将缓冲装置安装于电机外部，使得叶轮的组装和更换非常麻烦，加大了组装和维修的难度。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种方便组装和更换的单相电机。

一种单相电机，包括壳体、转子和定子，所述定子固定安装至所述壳体，所述转子包括转轴和套设到所述转轴的转子主体，所述转轴可转动地安装于所述壳体，所述转子主体可在所述定子的电磁力作用下发生转动，所述转子主体与所述转轴松配以便在电机启动时所述转子主体可相对所述转轴打滑，所述单相电机还包括一弹性元件，所述弹性元件的一端直接或间接连接至转子主体，另一端直接或间接连接至所述转轴，用于延时地使所述转子主体与所述转轴同步旋转。

作为一种优选方案，所述壳体包括筒状部和位于所述筒状部一侧的固定板，所述固定板连接于所述定子一侧

作为一种优选方案，所述单相电机还包括至少两个轴承，所述轴承安装于所述筒状部中，所述转轴转动穿过所述两个轴承一以通过所述轴承支撑所述转轴。

作为一种优选方案，所述单相电机还包括套设于所述轴杆一端的固定座，所述弹性元件一端直接或间接连接于所述转子主体，另一端连接于所述固定座。

作为一种优选方案，所述单相电机还包括连接件，所述连接件固设于所述转轴上，所述弹性元件一端直接或间接连接于所述转子主体，另一端连接于所述连接件。

作为一种优选方案，所述单相电机还包括支撑件，所述转子主体直接或间接安装于所述支撑件上，所述支撑件套设于所述转轴上，所述弹性元件一端连接于所述支撑件，另一端连接于所述连接件或固定座。

作为一种优选方案，所述转子主体包括转子磁芯和/或永磁体或导体。

作为一种优选方案，所述单相电机还包括设置于所述支撑件上的轴套，所述轴套套设于所述转轴上，所述轴套的轴线与所述支撑件的轴线重合。

作为一种优选方案，所述支撑件一端延伸出一延伸部，所述弹性元件收容于所述延伸部中。

作为一种优选方案，所述单相电机还包括轴套，所述转子主体安装于所述轴套外侧，所述轴套套设于所述转轴上。

作为一种优选方案，所述单相电机还包括至少一个端盖，所述端盖盖合于所述壳体一端，所述转轴一端安装于所述壳体上，另一端穿过所述端盖，所述弹性元件设置于所述端盖内侧。

作为一种优选方案，所述弹性元件为扭簧。

作为一种优选方案，所述单相电机还包括套筒，所述套筒套设于所述轴套伸出所述转子主体的部分，所述弹性元件套设于所述套筒上。

作为一种优选方案，所述单相电机还包括定位件和减震环，所述定位件固设于所述转轴伸出所述轴套的部分，所述定位件用于限定所述轴套沿所述转轴轴向的位移，所述减震环设置于所述轴套与所述定位件之间。

作为一种优选方案，所述端盖与所述壳体一端分别设置容置轴承的容置部，所述转轴转动地容置于所述轴承。

作为一种优选方案，所述连接件一端抵持于所述轴套背离所述转子的一端，另一端抵持于所述其中一端盖内侧。

作为一种优选方案，所述单相电机为单相同步电机。

作为一种优选方案，所述连接件一端开设凹槽，所述弹性元件容置于所述凹槽中。

一种风扇，包括叶轮，所述风扇还包括如上述项任意一项所述的单相电机，所述叶轮安装于所述单相电机转轴伸出所述壳体的一端。

上述单相电机的转子主体通过弹性元件驱动所述转轴转动，进而驱动负载转动，弹性元件的缓冲有效的缓解了电机在启动瞬间对叶轮产生较大的冲击力，而且解决了单相电机在启动的瞬间因为不能提供足够的转动力矩而容易导致启动失败的问题。并且，所述弹性元件设置于所述电机端盖的内部，负载叶轮直接连接于转轴伸出端盖的一端，使得所述电机的结构更加紧凑，也方便维修和更换。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的单相电机应用于风扇的立体示意图。

图2是图1所示的风扇的分解示意图。

图3是图1所示的风扇另一方向的分解示意图。

图4是图1所示的风扇沿IV-IV方向的剖视图。

图5是图1所示的风扇的局部剖视图。

图6是本发明第二实施方式的单相电机的剖视图。

图7是图6所示的单相电机的另一方向的剖视图。

图8是图6所示的单相电机装配另一连接件的剖视图。

图9是本发明第三实施方式的单相电机的剖视图。

图10是本发明第四实施方式的单相电机的剖视图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

本发明的各种实施方式将参照附图进行说明。在说明书及附图中，具有类似结构或功能的元件将用相同的元件符号表示。可以理解，附图仅为提供参考与说明使用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为便于清晰描述，而并不限定比例关系或对本发明进行穷尽性的说明，也不是对本发明的范围进行限制。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

请参阅图1及图2，本发明第一实施方式的单相电机10用于驱动负载，如叶轮90转动。本实施方式中，所述单相电机10优选为单相同步电机，其至少包括壳体20、安装于壳体20内的定子30和转子50。本实施方式中，所述壳体20包括两个形状大体相同的上端盖21和下端盖22，所述上端盖21和下端盖22共同形成容置所述定子30和转子50的容置空间23。所述上端盖21的上部和下端盖22的下部分别设置用于容置一轴承80的容置部24。

请参阅图2及图3，所述定子30安装于所述壳体20形成的容置空间23的内部，所述定子30包括定子磁芯32、安装到定子磁芯32的定子绕组34，定子绕组34被供给单相电流。所述两端盖21、22分别安装到所述定子磁芯32的两个轴向侧。所述壳体20的上端盖21和下端盖22通过不限于卡扣、螺钉等方式连接在一起。所述转子50转动地容置于所述定子30中。以便于在定子磁芯32的电磁作用下发生转动。

所述转子50包括转子主体、轴套55(请参阅图4)和转轴56。所述转子主体(未标号)套设于所述转轴56上并与所述转轴56松配。本实施方式中，所述转子主体包括转子磁芯51和安装于所述转子磁芯51周侧的永磁体53。所述轴套55沿轴线穿过并固设于所述转子磁芯51中，以使所述轴套55可随所述转子磁芯51转动。所述转轴56穿过所述轴套55并可相对所述轴套56发生转动。所述转轴56伸出所述轴套55的一端安装于位于所述下端盖22的一轴承80中，另一端穿过上端盖21中的轴承80并连接所述叶轮90。所述转子主体转动进而驱动所述转轴56带动连接于所述转轴56一端的负载转动，本实施方式中，所述负载为叶轮90。

可以理解，在一些实施方式中，所述永磁体53可以直接安装于所述轴套55或转轴56外侧，并形成一圆柱体。所述永磁体53围成的圆柱体的轴线与所述轴套55和转轴56的轴线重合。

请参阅图4，所述单相电机10还包括至少一个定位件60、若干减震环62、套筒63、弹性元件65和连接件66。所述定位件60套设于所述转轴56朝所述下端盖22的方向伸出所述转子磁芯51的部分，所述定位件60与所述转轴56固定连接，以限定所述轴套55于所述转轴56上一侧的轴向位移。其中一减震环62套设于所述转轴56上，并设置于所述定位件60与所述轴套55之间，以减少所述转子磁芯51与所述轴套55带动所述转轴56转动过程中产生的震动。

所述套筒63套设于所述轴套55朝所述上端盖21的方向伸出所述转子磁芯51的部分。优选地，所述套筒63与所述轴套55固定配合。所述弹性元件65一端连接于所述转子主体的转子磁芯51背离所述定位件60的一端，另一端连接于所述连接件66。本实施方式中，所述套筒63为类似橡胶减震材料制成，其外环面为光滑面。所述弹性元件65套设于所述套筒63上，以减少所述弹性元件65直接在所述轴套55上的振动，优选地，所述弹性元件65的内径大于套筒63的外径。本实施方式中，所述弹性元件65为扭簧。

本实施方式中，所述连接件66大体为中空环状结构，其套设于所述转轴56朝所述上端盖21的方向伸出所述轴套55的部分外侧。所述连接件66设置于所述轴套55与所述上端盖21之间，具体的，所述连接件66一端抵持于所述轴套55背离所述转子50的一端，另一端抵持于所述其中上端盖21的内侧。所述连接件66固设于所述转轴56上，以使所述连接件66能带动所述转轴56同步转动。可以理解，所述连接件66与所述转轴56之间也可以通过花键等连接方式活动连接，只要能一起同步旋转即可。

可以理解，请参阅图8，所述连接件66朝向所述转子50的一侧还可以设置凹槽661和卡持件(未标号)，所述凹槽661用于容置所述弹性元件65，所述卡持件用于卡持所述弹性元件65一端。

本实施方式中，所述连接件66设置于所述上端盖21的内侧，以使所述单相电机10的结构更加紧凑，所述单相电机10与所述负载之间的连接更加便捷。

所述每一轴承80朝向所述转子50的一侧设置一垫片81，所述垫片81套设于所述转轴56上，以隔绝灰尘、杂质、有害气体进入轴承80，亦可用于调节轴向间隙，减小转轴56的轴向跳动。

请参阅图6，本发明第二实施方式与第一实施方式不同在于，所述单相电机200包括支撑件58，所述支撑件58套设于所述转轴56上，并与所述转轴56转动配合。所述转子主体固设于所述支撑件58上。本实施方式中，所述支撑件58为塑料材料制成的转子结构件，其一端延伸出一延伸部581。所述延伸部581与所述转轴56之间形成一收容空间。所述收容空间用于收容所述弹性元件65，以防止所述弹性元件65形变过程中对周边其它元件产生干扰。在电机停止转动的过程中，转轴56及负载由于惯性会继续转动从而反向扭转弹性元件65而使其半径增大，所述延伸部581可防止在此过程中弹性元件65的半径过度增大而受到毁损。

本实施方式中，所述转子主体的所述永磁体53可以为两个半圆形磁体嵌设于所述转子磁芯51中，也可以为整体式圆环形磁体套设于转子磁芯51外围。所述单相电机200包括两个定位件60，所述两个定位件60套设于所述转轴56上，并设置于所述支撑件58两端，所述两个定位件60用以限定所述支撑件58于所述转轴56上的轴向位移。

请参阅图7，可以理解，所述转子主体也可以为IPM式转子结构，所述转子主体的若干永磁体53直接嵌设于转子磁芯51内。定子磁芯32包括若干定子极，定子极围绕在转子主体外围，优选地，定子极数等于转子永磁体形成的永磁极数。定子极的与转子50相对的极面设定位槽，以使得转子50能停在偏离死点的位置。

可以理解，在一些实施方式中，所述转子主体的永磁体53可以直接安装于所述支撑件58外侧，形成一圆柱体。所述永磁体53围成的圆柱体的轴线与所述支撑件58的轴线重合(如图8所示)。

请参阅图9，本发明第三实施方式与第二实施方式不同在于，所述单相电机300的轴套55固定嵌设于所述支撑件58的轴孔(未标号)内，所述轴套55的轴线与所述支撑件58的轴线重合。所述轴套55套设于所述转轴56上且可相对转轴56打滑，以使所述转子主体的带动所述支撑件58及轴套55绕所述转轴56转动。本实施方式中，所述支撑件58优选地通过注塑成型的方式将所述转子主体的永磁体53和轴套55连接于一体。当所述转子主体还包括转子磁芯51时，所述支撑件58优选地通过注塑的方式将所述组装一体的转子磁芯51和永磁体53连同轴套55连接于一体。优选地，所述轴套55由耐磨材料如铜、钢或耐磨合金材料制成或粉末冶金材料制成。所述单相电机300包括两个定位件60，所述两个定位件60套设于所述转轴56上，并设置于所述支撑件58两端，所述两个定位件60用以限定所述支撑件58于所述转轴56上的轴向位移。

可以理解，上述所有实施方式中，所述单相电机300可以为内转子式即转子位于定子内，也可以为外转子式即转子位于定子外。所述支撑件58可以通过注塑、卡合等方式包裹于所述转子磁芯51和永磁体53或包裹于所述永磁体53的外侧。

请参阅图10，本发明第四实施方式与第三实施方式不同在于，所述定子30通过一个壳体20、端盖或支撑架固定。该壳体20固定于所述定子30的一侧，所述壳体20包括中空的筒状部25和固定板26，所述固定板26位于所述筒状部25的一侧。所述筒状部25用于容许所述转子主体的一部分容置于其中。所述固定板26通过螺钉、卡扣件的等固定件连接于所述定子磁芯32的一侧。

所述筒状部25设有两个轴承座(未标号)以分别安装轴承80，转子的转轴56被两个轴承80支撑从而使转子能够相对定子30转动。本实施方式中，所述两个轴承80隔开预设的距离，以稳固地支撑所述转轴56。所述转子主体、支撑件58、定位件60、弹性元件65位于所述两个轴承80的同一侧。

本实施方式与上述实施方式不同还在于，所述单相电机400包括固定座68。所述固定座68套设于所述转轴56背离所述壳体20的一侧并相对所述转轴56固定。所述弹性元件65一端连接于所述支撑件58，另一端连接于所述固定座68。所述固定座68背离所述支撑件58的一端用于连接于一负载。

以本发明第一实施方式为例，请一并参阅图4及图5，本发明的单相电机10驱动所述叶轮90旋转的工作过程为：启动所述单相电机10以使得定子绕组通电，所述转子磁铁53及磁芯51在电磁力的作用下在所述定子30中转动，并带动与所述转子磁芯51固定连接的轴套55绕所述转轴56旋转。所述转子磁铁53和磁芯51在旋转过程中，所述弹性元件65与所述磁芯51连接的一端随所述磁芯51旋转。由于所述转轴56及连接件66在所述单相电机10启动前及启动初期处于静止状态且其惯性较大，因此所述弹性元件65与所述连接件66连接的一端也处于静止状态或滞后状态。所述弹性元件65在旋转过程中不断积蓄弹性势能，当所述弹性元件65的弹性势能足够大时(足以克服所述转轴56与轴套55之间的摩擦力)，所述连接件66及转轴56将在所述弹性元件65的作用下加速，并最终随所述转子磁铁53和磁芯51同步转动。所述叶轮90亦随所述转轴56同步转动。

可以理解，所述单相电机10还可以包括壳体，所述定子30和转子50安装于所述壳体中，所述端盖20的数量为一个，其连接于所述壳体上，用于支撑所述单相电机10的转轴56。所述端盖20的形状可配合所述壳体的形状和尺寸做适应性调整。

可以理解，在本发明其它实施方式中，所述弹性元件65与转子磁芯51及转轴56的连接方式还可作不同的变化设计，如所述连接件66可以省略，所述弹性元件65一端连接于所述转子磁芯51，另一端连接于所述转轴56。所述转子磁芯51通过所述弹性元件65带动所述转轴56转动，从而减小所述单相电机10启动瞬间对所述负载的产生的冲击。

可以理解，本发明尤其适用于单相同步电机，当然也可以用于其他小输出扭矩电机拖动大转动惯量负载的场合。

可以理解，本发明的单相电机实施方式中，当所述弹性元件65为扭簧或卷簧，其一端连接于转子磁芯51或永磁体53或支撑件58，另一端连接于所述连接件66或固定座68时，所述转子磁芯51、永磁体53、支撑件58、连接件66或固定座68上均设有用以卡持弹性元件65的卡持部或卡槽结构。

本发明的转子50优选地包含有永磁体。可以理解地，本发明也适用于非永磁电机，即转子50不含永磁体而是使用若干由软磁材料制成的导体，定子绕组通电时产生电磁场，导体因此被磁化并在电磁场的作用下被驱动旋转。

本发明的单相电机10的所述转子主体(包含转子磁芯和/或永磁体或导体)通过弹性元件65驱动所述转轴56转动，进而驱动负载转动，弹性元件65的缓冲有效的缓解了单相电机10的启动瞬间对叶轮90产生较大的冲击力，而且解决了单相电机在启动瞬间因为不能提供足够大的转动力矩而容易导致启动失败的问题。并且，所述弹性元件65设置于所述电机壳体20的内部，负载叶轮90直接连接于转轴56伸出壳体20的一端，使得所述单相电机10的结构更加紧凑，也方便维修和更换负载叶轮90。

由此，本发明令人满意地对实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而没有穷尽性地例举所有可能的实施方式。本领域的技术人员可以对各个实施方式中的技术特征进行各种组合以满足实际需要。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式，都属于本发明保护的范围。

Claims (19)

1.一种单相电机，包括壳体、转子和定子，所述定子固定安装至所述壳体，所述转子包括转轴和套设到所述转轴的转子主体，所述转轴可转动地安装于所述壳体，所述转子主体可在所述定子的电磁力作用下发生转动，其特征在于：所述转子主体与所述转轴松配以便在电机启动时所述转子主体可相对所述转轴打滑，所述单相电机还包括一弹性元件，所述弹性元件的一端直接或间接连接至转子主体，另一端直接或间接连接至所述转轴，用于延时地使所述转子主体与所述转轴同步旋转。

2.如权利要求1所述的单相电机，其特征在于：所述壳体包括筒状部和位于所述筒状部一侧的固定板，所述固定板连接于所述定子一侧。

3.如权利要求2所述的单相电机，其特征在于：所述单相电机还包括至少两个轴承，所述轴承安装于所述筒状部中，所述转轴转动穿过所述两个轴承以通过所述轴承支撑所述转轴。

4.如权利要求3所述的单相电机，其特征在于：所述单相电机还包括套设于所述轴杆一端的固定座，所述弹性元件一端直接或间接连接于所述转子主体，另一端连接于所述固定座。

5.如权利要求1所述的单相电机，其特征在于：所述单相电机还包括连接件，所述连接件固设于所述转轴上，所述弹性元件一端直接或间接连接于所述转子主体，另一端连接于所述连接件。

6.如权利要求4或5所述的单相电机，其特征在于：所述单相电机还包括支撑件，所述转子主体直接或间接安装于所述支撑件上，所述支撑件套设于所述转轴上，所述弹性元件一端连接于所述支撑件，另一端连接于所述连接件或固定座。

7.如权利要求1至5任一项所述的单相电机，其特征在于：所述转子主体包括转子磁芯和/或永磁体或导体。

8.如权利要求6所述的单相电机，其特征在于：所述单相电机还包括设置于所述支撑件上的轴套，所述轴套套设于所述转轴上，所述轴套的轴线与所述支撑件的轴线重合。

9.如权利要求6所述的单相电机，其特征在于：所述支撑件一端延伸出一延伸部，所述弹性元件收容于所述延伸部中。

10.如权利要求1所述的单相电机，其特征在于：所述单相电机还包括轴套，所述转子主体安装于所述轴套外侧，所述轴套套设于所述转轴上。

11.如权利要求1所述的单相电机，其特征在于：所述单相电机还包括至少一个端盖，所述端盖盖合于所述壳体一端，所述转轴一端安装于所述壳体上，另一端穿过所述端盖，所述弹性元件设置于所述端盖内侧。

12.如权利要求1所述的单相电机，其特征在于：所述弹性元件为扭簧。

13.如权利要求1所述的单相电机，其特征在于：所述单相电机还包括由减震材料制成的套筒，所述套筒套设于所述轴套伸出所述转子主体的部分，所述弹性元件套设于所述套筒上。

14.如权利要求8或10所述的单相电机，其特征在于：所述单相电机还包括定位件和减震环，所述定位件固设于所述转轴伸出所述轴套的部分，所述定位件用于限定所述轴套沿所述转轴轴向的位移，所述减震环设置于所述轴套与所述定位件之间。

15.如权利要求11所述的单相电机，其特征在于：所述端盖与所述壳体一端分别设置容置轴承的容置部，所述转轴转动地容置于所述轴承。

16.如权利要求8所述的单相电机，其特征在于：所述连接件一端抵持于所述轴套背离所述转子的一端。

17.如权利要求1所述的单相电机，其特征在于：所述单相电机为单相同步电机。

18.如权利要求5所述的单相电机，其特征在于：所述连接件一端开设凹槽，所述弹性元件容置于所述凹槽中。

19.一种风扇，包括叶轮，其特征在于：所述风扇还包括如权利要求1-18项任意一项所述的单相电机，所述叶轮安装于所述单相电机转轴伸出所述壳体的一端。