CN111541340A - 一种调速式永磁同步电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种调速式永磁同步电机,涉及电机技术领域,其技术方案要点是:包括机壳、转轴、风扇,风扇包括内盘、设置于内盘周向的多个扇叶,所述扇叶、内盘间通过设置铰接轴一建立转动连接,扇叶能通过转动切换叶面与内盘轴线垂直、叶面倾斜于内盘轴线的状态;还包括用于调节扇叶转动角度的调节机构。调节机构包括驱动杆,驱动杆固定于铰接轴一背离扇叶的端部,驱动杆沿铰接轴一的径向延伸,驱动杆位于内盘内,驱动杆正对转轴的端面;内盘能沿转轴的轴向移动,转轴通过端部抵接驱动杆。通过设置调节机构,扇叶的角度能随转轴的转速自动变化。在低转速时,本电机的风扇转动阻力很小,此时电机运转高效,起到节能效果。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域,特别涉及一种调速式永磁同步电机。
背景技术
电机是指依据电磁感应定律实现电能转换成机械能(转动形式)的动力装置,广泛应用于各种机械设备。永磁同步电机属于电机的一种,具有损耗低、效率高的优点;随之科学技术的发展,变频器开始应用于电机中,使电机能够实现转速的人为调控。
现有授权公告号为CN106300776B的中国发明专利公开了一种电机,包括电机座本体以及电机轴,电机座本体外表面上设有若干散热肋筋,电机轴转动设于电机座本体内,且电机轴上还同轴连接有电机风扇。电机工作时,通过电机座本体上的散热肋筋增加散热面积,空气自然流动,带走电机座本体的热量,对电机进行散热,同时,通过电机轴带动电机风扇转动,转动的电机风扇使空气流动,以加快对电机的散热。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷:永磁同步电机本身的发热量小,电机在低转速下即使风扇不转动也能满足散热需求。但风扇的持续转动将能量转换为空气流动的动能,电机会有较多的能量损失于风扇的转动上,不够节能。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种调速式永磁同步电机,在低转速时风扇转动的能耗较小,具有节能的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:一种调速式永磁同步电机,包括机壳、转轴、风扇,所述风扇的轴线与转轴重合,所述风扇包括内盘、设置于内盘周向的多个扇叶,所述扇叶、内盘间通过设置铰接轴一建立转动连接,所述铰接轴一的轴线与内盘的转动轴线相交,所述扇叶能通过转动切换叶面与内盘轴线垂直、叶面倾斜于内盘轴线的状态;还包括用于调节扇叶转动角度的调节机构。
通过上述技术方案,电机运行时转轴产生转动,转轴带动风扇一起转动。当电机在低转速下运行时,通过调节机构使扇叶的叶面与内盘轴线垂直,风扇转动时不产生风力,风扇的转动阻力很小,此时电机运转高效,起到节能效果。由于电机的转速较低,以及电机本身发热量小的特性,风扇不对机壳进行散热也能满足散热要求。当电机的转速提高后,通过调节机构使扇叶绕铰接轴一转动,扇叶的叶面产生倾斜,此时风扇转动时产生风力对机壳进行散热。
优选的,所述调节机构包括驱动杆,所述驱动杆固定于铰接轴一背离扇叶的端部,所述驱动杆沿铰接轴一的径向延伸,所述驱动杆位于内盘内,所述驱动杆正对转轴的端面;所述内盘能沿转轴的轴向移动,所述转轴通过抵接驱动杆的方式驱使扇叶绕铰接轴一转动。
通过上述技术方案,调节机构通过控制内盘沿转轴的轴向移动,转轴通过端部驱使驱动杆绕铰接轴一转动,实现扇叶的转动角度。
优选的,所述调节机构还包括扭簧一,所述扭簧一设于铰接轴一、内盘之间,所述扭簧一的弹力驱使扇叶的叶面转动至倾斜状态。
通过上述技术方案,扭簧一的弹力驱使扇叶的叶面转动至倾斜状态,则转轴的端部单向抵接驱动杆即可;当转轴远离内盘时,扇叶在扭簧一的弹力下自发转动至倾斜状态。
优选的,所述调节机构还包括转动件,所述转轴靠近风扇的端面中心开设有螺纹孔,所述转动件螺纹连接于螺纹孔,所述转动件的轴线与转轴轴线重合,所述内盘固定于转动件上。
通过上述技术方案,调节机构通过控制转动件与转轴的相对转动角度,实现内盘沿转轴轴向的移动,然后进一步实现扇叶的转动。
优选的,所述调节机构还包括扭簧二,所述扭簧二设于转轴、转动件之间,所述扭簧二的弹力驱使转动件拧紧于螺纹孔内。
通过上述技术方案,当电机在低转速下运行时,风扇转动的阻力不足以克服扭簧二的弹力使转动件向螺纹孔外拧出。此时扇叶的叶面与内盘轴线垂直,风扇转动时不产生风力,起到节能效果。当电机的转速提高后,虽然风扇转动不产生风力,但空气作用于风扇的阻力仍会增大。当风扇的转动阻力大于扭簧二的预紧力时(临界点),转动件相对于转轴产生转动,使内盘向远离转轴的方向产生位移,此时转轴端部开始远离铰接轴一。在扭簧一的弹力作用下,扇叶自动转动至叶面倾斜于内盘轴线的状态,此时风扇转动时产生风力对机壳进行散热。当转轴的转速明显降低后,风扇的转动阻力不足以克服扭簧二的弹力,则扭簧二驱使转动件拧入螺纹孔内,在转轴端部抵接驱动杆的作用下,扇叶自动转动至叶面与内盘轴线垂直的状态,完成扇叶的自动复位。这样设置,实现了扇叶的自动动作。
优选的,所述机壳内壁设有限位块,所述限位块正对转动件背离转轴的端部,所述限位块为石墨或陶瓷材质,所述限位块用于限制转动件脱离螺纹孔。
通过上述技术方案,当转轴的转速提高到极限时,转动件会向背离转轴的方向移动最远距离,限位块用于限制转动件脱离螺纹孔,同时确保扇叶仍处于倾斜状态。
优选的,所述风扇还包括环绕于扇叶外的外环,所述扇叶、外环间通过设置铰接轴二建立转动连接,所述铰接轴二位于扇叶背离铰接轴一的端部,所述铰接轴二、铰接轴一的轴线重合。
通过上述技术方案,通过铰接轴二与外环,能对扇叶背离内盘的端部进行可靠的转动支撑。
优选的,所述内盘的外侧壁设有与扇叶一一对应的平面,所述扇叶绕铰接轴一转动时,所述扇叶的侧壁与内盘外壁的平面保持面接触。
通过上述技术方案,扇叶绕铰接轴一转动时,扇叶的侧壁与内盘外壁的平面保持面接触,提高扇叶转动的稳定性。
优选的,所述内盘朝向转轴固定有挡环,所述挡环套设于转轴外,所述挡环的内壁紧靠转轴的外壁。
通过上述技术方案,当转轴连同风扇一起转动时,内盘内的结构被挡环遮挡在内,能够降低内盘转动收到的空气阻力。
综上所述,本发明对比于现有技术的有益效果为:
1、在低转速时,本电机的风扇转动阻力很小,此时电机运转高效,起到节能效果;
2、通过设置调节机构,扇叶的角度能随转轴的转速自动变化;
3、调节机构的拆装较为方便。
附图说明
图1为实施例的一种调速式永磁同步电机的整体图;
图2为实施例的风扇与转轴的组合图;
图3为实施例的风扇与转轴的爆炸图;
图4为图3的B处放大图;
图5为图2的A-A剖视图。
图中,1、机壳;2、转轴;3、风扇;31、内盘;32、扇叶;33、外环;321、铰接轴一;322、铰接轴二;4、驱动杆;41、扭簧一;5、转动件;51、扭簧二;21、螺纹孔;311、挡环;11、限位块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1,为本发明公开的一种调速式永磁同步电机,包括机壳1、转轴2、风扇3,转轴2即电机的输出轴,风扇3的轴线与转轴2重合,风扇3位于转轴2的端部、且靠近机壳1的内端面的位置。
参照图2和图3,风扇3包括内盘31、设置于内盘31周向的多个扇叶32、设于扇叶32外的外环33。参照图3和图4,扇叶32、内盘31间通过设置铰接轴一321建立转动连接,铰接轴一321位于扇叶32宽度方向的中间位置,铰接轴一321的轴线与内盘31的转动轴线相交。内盘31的外侧壁设有与扇叶32一一对应的平面,使内盘31呈棱柱状,扇叶32绕铰接轴一321转动时,扇叶32的侧壁与内盘31外壁的平面保持面接触,提高扇叶32转动的稳定性。扇叶32、外环33间通过设置铰接轴二322建立转动连接,铰接轴二322位于扇叶32背离铰接轴一321的端部,铰接轴二322、铰接轴一321的轴线重合。
扇叶32能通过转动切换叶面与内盘31轴线垂直、叶面倾斜于内盘31轴线的状态。本调速式永磁同步电机还包括用于调节扇叶32转动角度的调节机构。
参照图4和图5,调节机构包括驱动杆4、扭簧一41、转动件5、扭簧二51。
驱动杆4的数量、位置与扇叶32一一对应,驱动杆4固定于铰接轴一321背离扇叶32的端部,驱动杆4沿铰接轴一321的径向延伸,驱动杆4位于内盘31内,内盘31内设有供驱动杆4活动的空腔,驱动杆4正对转轴2的端面,驱动杆4通过背离铰接轴一321的端部抵接转轴2。所有扇叶32绕转轴2的轴线呈圆周对称分布,所有驱动杆4也绕转轴2的轴线呈圆周对称分布。
扭簧一41设于铰接轴一321、内盘31之间,扭簧一41具体套设于铰接轴一321外,扭簧一41的两端分别抵接驱动杆4、内盘31,扭簧一41的弹力通过驱动杆4作用于扇叶32,扭簧一41的弹力驱使扇叶32的叶面转动至倾斜状态。同时扭簧一41的弹力驱使驱动杆4抵于转轴2的端面上。当内盘31沿转轴2的轴向产生移动时,转轴2端部通过抵接驱动杆4的方式驱使扇叶32绕铰接轴一321转动。
转动件5为圆柱形块体,转动件5穿过内盘31中心并与内盘31固定连接,驱动杆4位于转动件5的周向外侧。转轴2靠近风扇3的端面中心开设有螺纹孔21,转动件5通过设于外壁的外螺纹段螺纹连接于螺纹孔21,转动件5的转动轴线与转轴2、内盘31的转动轴线重合。当转动件5相对于转轴2转动时,内盘31沿转轴2的轴向产生移动。
扭簧二51设于转轴2、转动件5之间,螺纹孔21的孔底中心固定有杆,扭簧二51套设于该杆外,扭簧二51的两端分别抵接转轴2、转动件5。扭簧二51存在预紧力,扭簧二51的弹力驱使转动件5拧紧于螺纹孔21内;在此状态下,转轴2端部通过抵接驱动杆4,使扇叶32的叶面正好处于与转轴2轴线垂直的状态。当作用于转动件5的扭矩大于扭簧二51的预紧力时,转动件5才可产生转动、进而向螺纹孔21外移动。
内盘31朝向转轴2的盘面一体固定有挡环311,挡环311套设于转轴2外,但挡环311不与转轴2接触。挡环311的内壁紧靠转轴2的外壁,挡环311内壁与转轴2外壁的配合间隙为0.5~2mm,当转轴2连同风扇3一起转动时,内盘31内的结构被挡环311遮挡在内,能够降低内盘31转动收到的空气阻力。参照图1,机壳1内壁固定有限位块11,限位块11正对转动件5背离转轴2的端部,具体固定于电机进风罩的中心。限位块11为石墨或陶瓷材质,限位块11的表面摩擦阻力较小,限位块11用于限制转动件5脱离螺纹孔21。
本电机的工况如下:参照图4和图5,电机运行时转轴2产生转动,转轴2带动风扇3一起转动。当电机在低转速下运行时,风扇3转动的阻力不足以克服扭簧二51的弹力使转动件5向螺纹孔21外拧出。此时扇叶32的叶面与内盘31轴线垂直,风扇3转动时不产生风力,风扇3的转动阻力很小,起到节能效果。由于电机的转速较低,以及电机本身发热量小的特性,风扇3不对机壳1进行散热也能满足散热要求。
当电机的转速提高后,虽然风扇3转动不产生风力,但空气作用于风扇3的阻力仍会增大。当风扇3的转动阻力大于扭簧二51的预紧力时(临界点),转动件5相对于转轴2产生转动,使内盘31向远离转轴2的方向产生位移,此时转轴2端部开始远离铰接轴一321。在扭簧一41的弹力作用下,扇叶32自动转动至叶面倾斜于内盘31轴线的状态,此时风扇3转动时产生风力对机壳1进行散热。由于风扇3开始对空气大量做功,则风扇3的转动阻力迅速增大,该阻力与扭簧二51的弹力抗衡,只要转轴2的转速不明显降低,转动件5不会自发拧回螺纹孔21内。
当转轴2的转速继续提高后,风扇3的转速也随之增大,则风扇3的转动阻力进一步增大,此时转动件5能进一步拧出螺纹孔21,扇叶32的倾斜角度进一步增大,进一步提高了风扇3转动的风力,使电机在接近最高转速时能够得到极佳的散热效果,防止电机烧坏。
当转轴2的转速明显降低后,风扇3的转动阻力不足以克服扭簧二51的弹力,则扭簧二51驱使转动件5拧入螺纹孔21内,在转轴2端部抵接驱动杆4的作用下,扇叶32自动转动至叶面与内盘31轴线垂直的状态,此时风扇3的转动不产生风力,继续起到节能效果。
扇叶32相对于铰接轴一321产生转动的时机(临界点)可通过设置扭簧二51的预紧力、选择特定规格劲度系数的扭簧实现,在此不作赘述。通过设置扭簧二51的劲度系数、限位块11的位置,使转轴2在最高转速下内盘31不至于过度远离转轴2端部,确保驱动杆4仍倾斜抵于转轴2端部,以确保转速降低后扇叶32能自动绕铰接轴一321转动复位。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例,并非依此限制本发明的保护范围,故:凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种调速式永磁同步电机,包括机壳(1)、转轴(2)、风扇(3),所述风扇(3)的轴线与转轴(2)重合,其特征是:所述风扇(3)包括内盘(31)、设置于内盘(31)周向的多个扇叶(32),所述扇叶(32)、内盘(31)间通过设置铰接轴一(321)建立转动连接,所述铰接轴一(321)的轴线与内盘(31)的转动轴线相交,所述扇叶(32)能通过转动切换叶面与内盘(31)轴线垂直、叶面倾斜于内盘(31)轴线的状态;还包括用于调节扇叶(32)转动角度的调节机构。
2.根据权利要求1所述的一种调速式永磁同步电机,其特征是:所述调节机构包括驱动杆(4),所述驱动杆(4)固定于铰接轴一(321)背离扇叶(32)的端部,所述驱动杆(4)沿铰接轴一(321)的径向延伸,所述驱动杆(4)位于内盘(31)内,所述驱动杆(4)正对转轴(2)的端面;所述内盘(31)能沿转轴(2)的轴向移动,所述转轴(2)通过抵接驱动杆(4)的方式驱使扇叶(32)绕铰接轴一(321)转动。
3.根据权利要求2所述的一种调速式永磁同步电机,其特征是:所述调节机构还包括扭簧一(41),所述扭簧一(41)设于铰接轴一(321)、内盘(31)之间,所述扭簧一(41)的弹力驱使扇叶(32)的叶面转动至倾斜状态。
4.根据权利要求3所述的一种调速式永磁同步电机,其特征是:所述调节机构还包括转动件(5),所述转轴(2)靠近风扇(3)的端面中心开设有螺纹孔(21),所述转动件(5)螺纹连接于螺纹孔(21),所述转动件(5)的轴线与转轴(2)轴线重合,所述内盘(31)固定于转动件(5)上。
5.根据权利要求4所述的一种调速式永磁同步电机,其特征是:所述调节机构还包括扭簧二(51),所述扭簧二(51)设于转轴(2)、转动件(5)之间,所述扭簧二(51)的弹力驱使转动件(5)拧紧于螺纹孔(21)内。
6.根据权利要求5所述的一种调速式永磁同步电机,其特征是:所述机壳(1)内壁设有限位块(11),所述限位块(11)正对转动件(5)背离转轴(2)的端部,所述限位块(11)为石墨或陶瓷材质,所述限位块(11)用于限制转动件(5)脱离螺纹孔(21)。
7.根据权利要求1所述的一种调速式永磁同步电机,其特征是:所述风扇(3)还包括环绕于扇叶(32)外的外环(33),所述扇叶(32)、外环(33)间通过设置铰接轴二(322)建立转动连接,所述铰接轴二(322)位于扇叶(32)背离铰接轴一(321)的端部,所述铰接轴二(322)、铰接轴一(321)的轴线重合。
8.根据权利要求1所述的一种调速式永磁同步电机,其特征是:所述内盘(31)的外侧壁设有与扇叶(32)一一对应的平面,所述扇叶(32)绕铰接轴一(321)转动时,所述扇叶(32)的侧壁与内盘(31)外壁的平面保持面接触。
9.根据权利要求1所述的一种调速式永磁同步电机,其特征是:所述内盘(31)朝向转轴(2)固定有挡环(311),所述挡环(311)套设于转轴(2)外,所述挡环(311)的内壁紧靠转轴(2)的外壁。
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Denomination of invention: A speed regulating permanent magnet synchronous motor Effective date of registration: 20211019 Granted publication date: 20210316 Pledgee: BANK OF TAIZHOU Co.,Ltd. Pledgor: QiaoLi Electric Machinery Co.,Ltd. Registration number: Y2021330001951 |