CN110868041A - 变速装置、吊扇增速冷却装置和工业吊扇 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变速装置、吊扇增速冷却装置和工业吊扇，本发明的吊扇增速冷却装置利用加速装置使得至于外转子电机内部的冷却风叶的转速达到最低的降温要求及以上，有效控制工业吊扇的电机温度，延长使用寿命。

Description

变速装置、吊扇增速冷却装置和工业吊扇

技术领域

本发明涉及电机冷却领域，具体涉及一种变速装置、吊扇增速冷却装置和工业吊扇。

背景技术

现有技术中，变速装置一般是由齿轮组件或直径不同的皮带轮系统组成，均靠接触的方式传递扭矩，在某些场合，需要一种非接触式的扭矩传递方式的变速装置。

另外，在实际应用中，例如，外转子电机转速低，扭矩大，无需减速装置即可应用到多种场景，近年来在工业吊扇的领域取得越来越多的成就。但也因为其转速低，定子产生的热能不易传导出去，导致温度过高，严重影响电机寿命，某些应用在外转子的下端盖内侧或外侧加装冷却叶片，试图利用外转子带动冷却叶片，加速电机内、外气流流动，加快热交换效率，但由于外转子转速很低，冷却叶片的转速也很低，由于冷却叶片工作面受尺寸限制很小，导致基本没有什么效果。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种变速装置、吊扇增速冷却装置及工业吊扇，本发明的吊扇增速冷却装置利用加速装置使得至于外转子电机内部的冷却风叶的转速达到最低的降温要求及以上，有效控制工业吊扇的电机温度，延长使用寿命，并且是通过非接触式的磁力传递扭矩的变速装置来完成。

为实现所述技术目的，本发明的技术方案是：一种变速装置，包括：

外圈组件，外圈组件包括环形支架和外圈磁性组件，外圈磁性组件包括均匀并交替环形布设在环形支架内壁上的N极和S极，外圈磁性组件可绕其圆心轴线旋转；

内圈组件，包括内圈磁性组件和内圈转轴，所述内圈磁性组件和内圈转轴之间通过轴承可转动连接，内圈磁性组件的N极和S极均面向外圈磁性组件的N极和S极，内圈磁性磁性组件的N极和S极可绕内圈转轴旋转，其旋转轴线和外圈磁性组件的圆心轴线重合；

磁力传导组件，包括至少三个包括N极和S极的传导磁性组件，传导磁性组件包括圆柱形磁性部件和转轴，其N极和S极绕转轴旋转，转轴固定不动，所有传导磁性组件的转轴均匀分布在同一圆形上，该圆形和外圈组件的环形支架为同心圆；

圆柱形磁性部件和外圈磁性组件的N极和S极之间具有气隙，并与内圈磁性组件的N极和S极的旋转包络线之间具有气隙。

1.中间的磁力传导组件的圆柱形磁性部件可以采用小圆柱形永磁体，其旋转轴固定不动，永磁体可绕其旋转；

2.当内圈磁性组件为主动轴旋转时，外圈组件低速转动，实现减速；

3.当外圈组件为主动轴旋转时，内圈磁性组件高速转动，实现增速。

进一步的，内圈磁性组件的极对数为1、2及以上的整数，沿圆周均匀对称设置于内圈转轴上，所述磁力传导组件个数N按以下原则进行选择：a＝(外圈磁力组件极对数+内圈磁力组件极对数)/N，若a为整数即可满足要求。

进一步的，内圈磁性组件只有一个N极和一个S极，对称设置于内圈转轴上，所述磁力传导组件，包括三个或6个传导磁性组件。

进一步的，内圈磁性组件只有两个N极和两个S极，交替对称设置于内圈转轴上，所述磁力传导组件，包括三个或6个传导磁性组件。

进一步的，外圈磁性组件的N极和S极成对分布在穿越圆心的同一条直径两端，相邻一对N极和S极的间隙中点和圆心所在的直径的另一端是另外一对N极和S极的间隙中点。

进一步的，外圈磁性组件包括11个N极和11个S极。

本发明还提供一种吊扇增速冷却装置，用于对吊扇外转子电机进行降温，包括：

冷却风叶，

如权利要求1所述的变速装置，环形支架与电机的转子同转轴固定连接，内圈转轴和电机的定子轴同轴固定连接或一体成型，冷却风叶与内圈磁性组件固定连接，且冷却风叶的旋转轴与吊扇电机的转轴同轴，冷却风叶的转速大于吊扇电机的转速。

进一步的，所述冷却叶片包括多个叶片和环状轴圈，叶片一端周向均匀的固定于环状轴圈上，环状轴圈与内圈转轴同轴，环状轴圈设有的中心圆孔直径大于内圈转轴的直径。

进一步的，内圈磁性组件只有一个N极和一个S极，对称设置于内圈转轴上，所述磁力传导组件，包括三个或6个传导磁性组件。

进一步的，内圈磁性组件只有两个N极和两个S极，交替对称设置于内圈转轴上，所述磁力传导组件，包括三个或6个传导磁性组件。

进一步的，外圈磁性组件的N极和S极成对分布在穿越圆心的同一条直径两端，相邻一对N极和S极的间隙中点和圆心所在的直径的另一端是另外一对N极和S极的间隙中点。

进一步的，外圈磁性组件包括11个N极和11个S极。

本发明还提供一种工业吊扇，包括外转子电机和扇叶，所述外转子电机包括旋转外壳、嵌设于旋转外壳内壁的外转子、定子轴和与定子轴固定连接的定子，所述扇叶固定安装于外转子电机的旋转外壳上，其定子的定子轴向上延伸出外转子电机，用于与外部悬挂部件连接，所述旋转外壳包括上端盖、圆筒状的壳体，上端盖与壳体可拆卸连接或一体成型，上端盖与定子轴之间通过轴承转动连接，定子套设于壳体内，并与壳体内壁及外转子之间具有间隙，定子轴向下延伸出定子形成定子轴下延伸部，下延伸部上安装有上述任一所述的吊扇增速冷却装置。

进一步的，所述外转子还包括下端盖，下端盖固定连接于壳体上，并且下端盖与定子轴之间通过轴承转动连接，所述外圈组件与下端盖固定连接，或，与旋转外壳下端固定连接，或，环形支架与下端盖或旋转外壳一体成型。

利用风叶变速装置提升冷却风叶的转速，有效提升电机内部的气流流动速度，提升定子和外转子旋转外壳的热交换效率，达到有效控制电机温升，提高使用寿命的目的。

附图说明

图1-3是本发明变速装置的一种示例的示意图；

图4-6本发明变速装置的另一种示例的示意图；

图7是本发明一种吊扇增速冷却装置及工业吊扇的结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-3所示，一种变速装置，包括：

外圈组件，外圈组件包括环形支架1和外圈磁性组件，外圈磁性组件包括均匀并交替环形布设在环形支架1内壁上的N极11和S极12，外圈磁性组件N极11和S极12可绕其圆心轴线旋转；

内圈组件，包括内圈磁性组件2和内圈转轴23，所述内圈磁性组件2和内圈转轴23之间通过轴承可转动连接，内圈磁性组件2的N极21和S极22均面向外圈磁性组件的N极11和S极12，内圈磁性组件的N极21和S极22可绕内圈转轴23旋转，其旋转轴线和外圈磁性组件的圆心轴线重合；

磁力传导组件，包括至少三个包括N极31和S极32的传导磁性组件，传导磁性组件包括圆柱形磁性部件和转轴33，其N极31和S极32绕转轴33旋转，转轴33固定不动，所有传导磁性组件的转轴33均匀分布在同一圆形上，该圆形和外圈组件的环形支架1为同心圆；该圆形的圆心、环形支架1的旋转轴心和内圈转轴的旋转轴心在下文中统一以圆心表述。

圆柱形磁性部件和外圈磁性组件的N极11和S极12之间具有气隙，并与内圈磁性组件的N极21和S极22的旋转包络线之间具有气隙。

1.中间的磁力传导组件的圆柱形磁性部件可以采用小圆柱形永磁体，其旋转轴固定不动，永磁体可绕其旋转；

2.当内圈磁性组件为主动轴旋转时，外圈组件低速转动，实现减速；

3.当外圈组件为主动轴旋转时，内圈磁性组件高速转动，实现增速。

在一些实施例中，如图1-3所示，内圈磁性组件只有一个N极21和一个S极22，即内圈磁性组件极对数为1，对称设置于内圈转轴23上，所述磁力传导组件，包括三个传导磁性组件(或6个传导磁性组件，如图4-6所示的示例)。

如图1所示，以外圈组件为主动旋转组件为例，例如以图1的位置为各部件的初始位置，内圈磁性组件的N极21位于最上方0°位置，外圈磁性组件中的一个S极12与之对应处在0°位置，三个磁力传导组件分别位于0°、120°和240°的位置，0°位置的磁力传导组件的N极31与0°位置的外圈磁性组件的S极12对应，该磁力传导组件的S极32与0°位置的内圈磁性组件的N极21对应。依次位置为基准数字1为起始数字沿顺时针方向为所有的外圈磁性组件的N极和S极编号，以附图1-6中的示例，外圈磁性组件的极对数为11，N极和S极均为11个，则编号为1-22，其中单号为S极，双号为N极。初始位置时，0°位置的磁力传到组件的N极和S极的中间分割面处于水平位置，与该分割面垂直且穿过磁力传导组件转轴33的旋转轴心的面穿过圆心。同时120°位置的磁力传导组件N极31和S极32的中间分割面指向8号N极和9号S极之间的间隙，240°位置的磁力传导组件N极31和S极32的中间分割面指向15号S极和16号N极之间的间隙。此时，如果外圈组件开始按逆时针方向开始旋转，当转过二分之一个S极12宽度(外圈磁力组件的N极11的宽度和S极12的宽度相同)时，见图2所示，由于磁力的作用，带动所有三个磁力传导组件逆时针旋转90°，磁力传导组件带动内圈磁力组件顺时针旋转90°。当外圈组件再转过二分之一个S极12宽度(外圈磁力组件的N极11的宽度和S极12的宽度相同)时，见图3所示，由于磁力的作用，带动所有三个磁力传导组件再逆时针旋转90°，磁力传导组件带动内圈磁力组件再顺时针旋转90°。此时2号N极处于0°位置，相当于外圈组件旋转了一个S极12或N极11的距离，而磁力传导组件和内圈磁力组件均旋转了180°，即半圈。以此类推，当外圈组件旋转了一个S极12加一个N极11的距离，磁力传导组件和内圈磁力组件均旋转了一圈。从而实现了外圈组件低速输入，内圈组件高速输出的增速输出目的。反之，则是内圈组件高速输入，外圈组件低速输出，实现减速输出的目的。本发明提供的变速装置结构简单，各部件之间没有接触，无需润滑，噪音低，安全可靠。

为了进一步提高变速装置的输出扭矩和提升运行的平稳性，可以增加磁力传导组件的数量，如图4-6所示的示例，磁力传导组件提升为6个，其各部件的初始位置如图4所示，当外圈组件逆时针移动二分之一个S极时，各磁力传导组件的旋转角度变化如图5所示，内圈磁力组件依然顺时针旋转90°。当外圈组件逆时针移动一个S极时，各磁力传导组件的旋转角度变化如图6所示，内圈磁力组件依然顺时针旋转180°。依次类推。在图4所示的初始位置时，0°位置和180°位置的磁力传到组件的N极和S极的中间分割面处于水平位置，与该分割面垂直且穿过磁力传导组件转轴33的旋转轴心的面穿过圆心。在图6的位置时，0°位置和180°位置的磁力传到组件的N极和S极的中间分割面处于垂直位置，且穿过圆心。在图6所示的位置时，0°位置和180°位置的磁力传到组件的N极31和S极32的中间分割面处于水平位置，与该分割面垂直且穿过磁力传导组件转轴33的旋转轴心的面穿过圆心。只是此时31和S极32互换了位置。

在图4-6中的三个瞬间，60°、120°、240°、300°位置的磁力传导组件的N极31和S极32的中间分割面分别指向转到对应位置的N极和S极之间的间隙。

在实际应用中，外圈磁性组件的N极和S极成对分布在穿越圆心的同一条直径两端，相邻一对N极和S极的间隙中点和圆心所在的直径的另一端是另外一对N极和S极的间隙中点。

在实际应用中，磁力传导组件的个数N按以下原则进行选择：a＝(外圈磁力组件极对数+内圈磁力组件极对数)/N，若a为整数即可满足要求。根据所需传递扭矩及材料成本确定实际用量。例如图1-3的示例中，a＝(11+1)/3＝4，图4-6的示例中，a＝(11+1)/6＝2，a均为整数，符合要求。当内圈磁力组件的极对数增加为2或2以上时，就需要同时调整外圈磁力组件的极对数，以满足上述公式要求。

如图7所示，本发明还提供一种吊扇增速冷却装置，用于对吊扇外转子电机进行降温，包括：

冷却风叶25，

上述任一变速装置，环形支架1与电机的转子41同转轴固定连接，内圈转轴23和电机的定子轴13同轴固定连接或一体成型，冷却风叶25与内圈磁性组件2固定连接，且冷却风叶25的旋转轴与吊扇电机的转轴同轴，冷却风叶25的转速大于吊扇电机的转速。

在一些实施例中，所述冷却叶片25包括多个叶片和环状轴圈，叶片一端周向均匀的固定于环状轴圈上，环状轴圈与内圈转轴23(图7中132标号实际是定子轴13的向下延伸部，在这里相当于是与内圈转轴23一体成型，因为是外转子电机，该定子轴固定不动)同轴，环状轴圈设有的中心圆孔直径大于内圈转轴的直径。使得如图7中所示，冷却风叶25通过环状轴圈套设在定子轴延伸部132中，二者之间存在间隙，因此冷却风叶可以转动。内圈磁力组件2通过轴承与定子轴132可转动连接。所有的磁力传导组件3通过一个支架34(例如三个磁力传导组件时采用Y形支架，6个时采用*形支架)与定子轴延伸部132固定连接，使得各磁力传导组件3绕圆心在同一圆周上均匀分布，如需要，还可设定各部件的初始位置。外圈组件的环形支架1与电机外转子壳体通过电机底盖固定连接、或直接连接电机外转子壳体或直接与电机外转子壳体一体成型。外转子电机的旋转壳体带动外圈组件旋转，从而带动内圈磁力组件及冷却风叶高速旋转，带动电机内部空气加速循环，提升和电机散热外壳之间的热交换效率，达到降低电机温度、提升使用寿命的目的。

本发明还提供一种工业吊扇，包括外转子电机和扇叶(扇叶未示出，通过螺栓固定在外转子电机的上端盖421上的螺孔4211上)，所述外转子电机包括旋转外壳、嵌设于旋转外壳内壁的外转子、定子轴13和与定子轴固定连接的定子41，其定子的定子轴13向上延伸出外转子电机，用于与外部悬挂部件连接，所述旋转外壳包括上端盖421、圆筒状的壳体42，上端盖421与壳体42可拆卸连接或一体成型，上端盖421与定子轴13之间通过轴承转动连接，定子41套设于壳体42内，并与壳体42内壁及外转子之间具有间隙，定子轴13向下延伸出定子形成定子轴下延伸部132，下延伸部132上安装有上述任一所述的吊扇增速冷却装置。

在某些实施例中，例如需要防火防爆的应用场景，所述外转子还包括下端盖44，下端盖44固定连接于壳体42上，并且下端盖44与定子轴下延伸部132之间通过轴承转动连接，所述外圈组件与下端盖44固定连接，或，与旋转外壳42下端固定连接，或，环形支架1与下端盖44或壳体42一体成型。

利用风叶变速装置提升冷却风叶的转速，有效提升电机内部的气流流动速度，提升定子和外转子旋转外壳的热交换效率，达到有效控制电机温升，提高使用寿命的目的。

在某些实施例中，可以不需要下端盖44，那么环形支架1可以与壳体42进行固定连接，例如，通过一个镂空的圆盘或者金属片连接。为了进一步优化结构，环形支架1还可以直接加工到外壳42的内侧面下端沿处，这样就直接省略了固定连接部件。

在需要防火防爆等特殊应用场所，外转子电机必须是全封闭的，此时就需要加装下端盖44，同样，环形支架1也可以一体成型加工在下端盖44的上表面上，省去安装连接的工序。

对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种变速装置，其特征在于，包括：

外圈组件，外圈组件包括环形支架和外圈磁性组件，外圈磁性组件包括均匀并交替环形布设在环形支架内壁上的N极和S极，外圈组件可绕其圆心轴线旋转；

内圈组件，包括内圈磁性组件和内圈转轴，所述内圈磁性组件和内圈转轴之间通过轴承可转动连接，内圈磁性组件的N极和S极均面向外圈磁性组件的N极和S极，内圈磁性组件的N极和S极可绕内圈转轴旋转，其旋转轴线和外圈磁性组件的圆心轴线重合；

磁力传导组件，包括至少三个包括N极和S极的传导磁性组件，传导磁性组件包括圆柱形磁性部件和转轴，其N极和S极绕转轴旋转，转轴固定不动，所有传导磁性组件的转轴均匀分布在同一圆形上，该圆形和外圈组件的环形支架为同心圆；

圆柱形磁性部件和内圈磁性组件的N极和S极之间具有气隙，并与内圈磁性组件的N极和S极的旋转包络线之间具有气隙。

2.根据权利要求1所述的变速装置，其特征在于，内圈磁性组件的极对数为1、2及以上的整数，沿圆周均匀对称设置于内圈转轴上，所述磁力传导组件个数N按以下原则进行选择：a＝(外圈磁力组件极对数+内圈磁力组件极对数)/N，若a为整数即可满足要求。

3.根据权利要求1所述的变速装置，其特征在于，内圈磁性组件只有1个N极和1个S极，或，两个N极和两个S极，交替对称设置于内圈转轴上；

所述磁力传导组件，包括三个或6个传导磁性组件。

4.根据权利要求1-3任一所述的变速装置，其特征在于，外圈磁性组件的N极和S极成对分布在穿越圆心的同一条直径两端，相邻一对N极和S极的间隙中点和圆心所在的直径的另一端是另外一对N极和S极的间隙中点。

5.根据权利要求4所述的变速装置，其特征在于，外圈磁性组件包括11个N极和11个S极。

6.一种吊扇增速冷却装置，用于对吊扇外转子电机进行降温，其特征在于，包括：

冷却风叶，

如权利要求1所述的变速装置，环形支架与电机的转子同转轴固定连接，内圈转轴和电机的定子轴同轴固定连接或一体成型，冷却风叶与内圈磁性组件固定连接，且冷却风叶的旋转轴与吊扇电机的转轴同轴，冷却风叶的转速大于吊扇电机的转速。

7.根据权利要求6所述的吊扇增速冷却装置，其特征在于，所述冷却叶片包括多个叶片和环状轴圈，叶片一端周向均匀的固定于环状轴圈上，环状轴圈与内圈转轴同轴，环状轴圈设有的中心圆孔直径大于内圈转轴的直径。

8.根据权利要求7所述的变速装置，其特征在于，内圈磁性组件只有一个N极和一个S极，对称设置于内圈转轴上，所述磁力传导组件，包括三个或6个传导磁性组件。

9.根据权利要求8所述的变速装置，其特征在于，内圈磁性组件只有两个N极和两个S极，交替对称设置于内圈转轴上，所述磁力传导组件，包括三个或6个传导磁性组件。

10.根据权利要求6-9任一所述的变速装置，其特征在于，外圈磁性组件的N极和S极成对分布在穿越圆心的同一条直径两端，相邻一对N极和S极的间隙中点和圆心所在的直径的另一端是另外一对N极和S极的间隙中点。

11.根据权利要求10所述的变速装置，其特征在于，外圈磁性组件包括11个N极和11个S极。

12.一种工业吊扇，包括外转子电机和扇叶，所述外转子电机包括旋转外壳、嵌设于旋转外壳内壁的外转子、定子轴和与定子轴固定连接的定子，所述扇叶固定安装于外转子电机的旋转外壳上，其定子的定子轴向上延伸出外转子电机，用于与外部悬挂部件连接，其特征在于，所述旋转外壳包括上端盖、圆筒状的壳体，上端盖与壳体可拆卸连接或一体成型，上端盖与定子轴之间通过轴承转动连接，定子套设于壳体内，并与壳体内壁及外转子之间具有间隙，定子轴向下延伸出定子形成定子轴下延伸部，下延伸部上安装有权利要求6-11任一所述的吊扇增速冷却装置。

13.根据权利要求12所述的工业吊扇，其特征在于，所述外转子还包括下端盖，下端盖固定连接于壳体上，并且下端盖与定子轴之间通过轴承转动连接，所述外圈组件与下端盖固定连接，或，与旋转外壳下端固定连接，或，环形支架与下端盖或旋转外壳一体成型。

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