CN210780246U - 磁悬浮风扇装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种磁悬浮风扇装置，包括：转子结构；扇叶，连接所述转子结构；支撑件，连接所述转子结构；以及定子结构，与所述支撑件可分离的连接，当磁悬浮风扇装置静止时，所述支撑件支撑于所述定子结构上；当磁悬浮风扇装置工作时，所述支撑件支撑于所述定子结构上或所述支撑件与所述定子结构分离，磁悬浮风扇装置工作时所述扇叶转动，空气对所述扇叶产生的反作用力能够使所述支撑件与所述定子结构分离；所述支撑件支撑于所述定子结构上时，所述扇叶具有第一旋转速度，所述支撑件与所述定子结构分离时，所述扇叶具有第二旋转速度，所述第一旋转速度小于所述第二旋转速度。具有运行噪音低的优点。

Description

磁悬浮风扇装置

技术领域

本实用新型涉及风扇技术领域，特别是涉及一种磁悬浮风扇装置。

背景技术

风扇作为最常见的通风设备，常用于室内外通风、高温散热或动力装置等方面。比如家庭使用的电风扇，厨房使用的抽油烟机，地下车库和大型商场使用的通风设备，计算机内部使用的散热风扇，汽车发送机冷却系统使用的散热风扇，旋翼式无人机的旋翼，直升飞机的旋翼等。

风扇的核心部件主要包括由扇叶和电机构成。电机主要分为定子和转子，通常转子与扇叶连接；轴承作为通用电机的一部分，连接着定子和转子，是电机顺畅运转的保证。

轴承是风扇中扇叶与电机之间机械连接的重要部件；但是目前的风扇长时间运转时，扇叶、轴承和定子组成的机械系统由于轴承摩擦产生较大的噪音。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种低噪音的磁悬浮风扇装置。

一种磁悬浮风扇装置，包括：

转子结构；

扇叶，连接所述转子结构；

支撑件，连接所述转子结构；以及

定子结构，与所述支撑件可分离的连接，当磁悬浮风扇装置静止时，所述支撑件支撑于所述定子结构上；当磁悬浮风扇装置工作时，所述支撑件支撑于所述定子结构上或所述支撑件与所述定子结构分离，磁悬浮风扇装置工作时所述扇叶转动，空气对所述扇叶产生的反作用力能够使所述支撑件与所述定子结构分离；所述支撑件支撑于所述定子结构上时，所述扇叶具有第一旋转速度，所述支撑件与所述定子结构分离时，所述扇叶具有第二旋转速度，所述第一旋转速度小于所述第二旋转速度。

在其中一个实施例中，还包括：

转动轴，连接所述转子结构；以及

限位结构，具有导向孔，所述转动轴滑动连接于所述导向孔。

在其中一个实施例中，所述限位结构上设置有第二线圈，所述转动轴上设置有第二磁性件，所述第二线圈通电后能够产生磁场力，所述磁场力至少用于平衡空气对扇叶产生的反作用力。

在其中一个实施例中，所述第二线圈至少设置有三个，多个所述第二线圈均匀排布在所述导向孔外周，通过调节每个所述第二线圈与所述第二磁性件分别产生的磁场力，以使所述转动轴与所述导向孔内壁保持分离。

在其中一个实施例中，还包括用于感知所述转动轴与所述导向孔相对位置的位置传感器，所述位置传感器获得表征转动轴与导向孔的相对位置的相对位置信号，通过所述相对位置信号调节每个第二线圈与所述第二磁性件各自磁场力的大小，以使所述转动轴与所述导向孔内壁保持分离。

在其中一个实施例中，所述第二磁性件、转动轴、支撑件、转子结构和扇叶连接成整体，所述整体的重心位于所述支撑件上。

在其中一个实施例中，所述扇叶外周设置有与所述转动轴同心设置的环形的配重块。

在其中一个实施例中，还包括配重块，所述配重块设置在所述转子结构、转动轴、支撑件和扇叶的至少之一上。

在其中一个实施例中，所述定子结构上设置有凹槽，所述支撑件上设置有能够支撑于所述凹槽的尖端。

在其中一个实施例中，还包括轴承，所述支撑件通过所述轴承支撑在所述转子结构上。

有益效果：磁悬浮风扇装置低速旋转时，支撑件可以支撑在定子结构上，此时支撑件与定子结构之间发生相对运动而产生摩擦，此时能够产生一定的噪音，但是由于扇叶旋转速度低，因此产生的噪音相对不大。随着扇叶转速增加，支撑件与所述定子结构分离，因此支撑件与定子结构不再产生摩擦，降低了噪音，使得磁悬浮风扇装置高速运转时，依然保持安静状态。同时，由于支撑件与定子结构分离，支撑件与定子结构没有摩擦损耗，降低了由摩擦导致的能量损失，节约了能量。

附图说明

图1为本申请的一个实施例中的磁悬浮风扇装置的结构示意图；

图2为图1中的磁悬浮风扇装置的立体图；

图3为图1中的磁悬浮风扇装置一个工作状态时的结构示意图；

图4为图1中的磁悬浮风扇装置所包含的第二线圈和第二磁性件部分的横截面示意图；

图5为图1中的磁悬浮风扇装置所包含的定子结构和转子结构配合处的横截面示意图。

附图标记：100、转子结构；200、扇叶；210、配重块；300、转动轴；310、支撑件；320、尖端；400、定子结构；510、第一磁性件；520、第二磁性件；600、限位结构；600a、导向孔；610、第二线圈；700、凹槽；710、第一线圈；720、轴承。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本实用新型公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称为“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

图1为本申请一个实施例中的磁悬浮风扇装置的结构示意图；图2为图1中的磁悬浮风扇装置的立体图。

如图1和图2所示，磁悬浮风扇装置包括转子结构100和连接转子结构100的扇叶200，扇叶200可以有多个，例如图2中设置有四个扇叶200，四个扇叶200均匀分布在转子结构100外周。转子结构100连接有转动轴300，转动轴300的轴向可以沿着竖直方向延伸，转动轴300向上延伸并插入限位结构600内，如图1所示，限位结构600具有导向孔600a，导向孔600a可以为圆柱孔，圆柱孔的轴向可以沿着竖直方向延伸，转动轴300插入导向孔600a内并可以在导向孔600a内绕自身的轴向转动，限位结构600用于对转动轴300进行限位和导向，通过限位结构600对转动轴300限位以使转动轴300沿着转动轴300的轴向滑动。具体地，导向指的是转动轴300在导向孔600a内沿转动轴300的轴向滑动，限位指的是，转动轴300在其周向方向的运动在一定程度上被导向孔600a限制，限制的精度取决于导向孔600a与转动轴300的配合精度。

如图1所示，转子结构100还连接有支撑件310，支撑件310可分离的连接有定子结构400，例如，支撑件310可以抵触在定子结构400表面，如图3所示，当转动轴300沿转动轴300的轴向相对限位结构600的导向孔600a向上滑动时，支撑件310可以与定子结构400分离，如图1所示，当转动轴300沿转动轴300的轴向相对限位结构600的导向孔600a向下滑动时，支撑件310可以支撑在定子结构400上。在其中一个实施例中，支撑件310与转动轴300同轴设置，在一些实施例中，在误差允许的范围内，支撑件310的中心轴可以与转动轴300的中心轴具有一定的偏移量，该偏移量在上述误差范围之内。

如图1所示，当磁悬浮风扇静止时，支撑件310支撑于定子结构400上。当磁悬浮风扇启动时，随着扇叶200旋转速度的不断增加，支撑件310逐渐与定子结构400分离。也就是说，磁悬浮风扇工作时，支撑件310可以支撑在定子结构400上，支撑件310也可以与定子结构400分离；具体地，当支撑件310支撑在定子结构400上时，扇叶200具有第一旋转速度，当支撑件310与定子结构400分离时，扇叶200具有第二旋转速度，第一旋转速度小于第二旋转速度。

磁悬浮风扇装置低速旋转时，支撑件310可以支撑在定子结构400上，此时支撑件310与定子结构400之间发生相对运动而产生摩擦，此时能够产生一定的噪音，但是由于扇叶200旋转速度低，因此产生的噪音相对不大。随着扇叶200转速增加，支撑件310与所述定子结构400分离，因此支撑件310与定子结构400不再产生摩擦，降低了噪音，使得磁悬浮风扇装置高速运转时，依然保持安静状态。同时，由于支撑件310与定子结构400分离，支撑件310与定子结构400没有摩擦损耗，降低了由摩擦导致的能量损失，节约了能量。

在其中一个实施例中，由于支撑件310能够与定子结构400脱离，为了保证运动的可靠性，转动轴300滑动插入限位结构600的导向孔600a内。在其中一个实施例中，转动轴300的轴向和导向孔600a的轴向均可以沿竖直方向延伸，在一些实施例中，转动轴300的轴向和导向孔600a的轴向可以与竖直方向呈一定的夹角。应当理解的是，由于转动轴300能够相对导向孔600a转动，当导向孔600a与转动轴300在高配合精度时，转动轴300的轴向与导向孔600a的轴向重合，当导向孔600a与转动轴300在中、低配合精度时，转动轴300的轴向与导向孔600a的轴向相互偏移，即转动轴300的轴向与导向孔600a的轴向平行或相交。

例如，在图1中，转动轴300的轴向沿竖直方向，或转动轴300大致沿竖直方向，以使转子结构100和扇叶200在重力的作用下能够支撑在定子结构400上。当磁悬浮风扇启动时，扇叶200向下吹风，或扇叶200大致向下吹风，空气对扇叶200产生向上的反作用力，随着扇叶200旋转速度的增加，当空气对扇叶200产生向上的反作用力与扇叶200和转子结构100的重力相当时，支撑件310与定子结构400处于分离与未分离的临界状态，如果继续增加扇叶200的转速，空气对扇叶200向上的反作用力增加，使得支撑件310与定子结构400分离。

在其中一个实施例中，如图2所示，扇叶200外周设置有配重块210，配重块210为环形套，环形套与转动轴300同心设置。本实施例中的配重块210不但能够使扇叶200稳定悬浮，还可以提高扇叶200或转子结构100转动的角动量。具体地，根据角动量公式，

L＝r×p＝r×(mv)＝mr²ω＝Iω，

L表示角动量，r表示以质点到旋转中心(轴心)的距离(标量值可以理解为半径的大小)，方向由原点指向物体位置的矢量(即矢径)，P表示动量，v表示线速度，ω表示角速度(矢量)，I表示惯性张量。半径r越大，角动量L越大，因此，将配重块210设置在扇叶200外周能够提高扇叶200或转子结构100转动的角动量L。角动量L越大，转动轴300的定轴性越强，即扇叶200转动时，转动轴300的中心轴越稳定，扇叶200悬空后，转子结构100和定子结构400之间的距离更容易精确控制。

在其他实施例中，配重块210也可以设置在转子结构100上，和/或设置在转动轴300上，和/或设置在支撑件310上，和/或设置在扇叶200上。

上述实施例中，依靠转子结构100和扇叶200在重力使支撑件310能够支撑在定子结构400上。在一些实施例中，还可以设置辅助弹性件以代替转子结构100和扇叶200在重力来与空气对扇叶200产生的反作用力相平衡，此时扇叶200的设置方式将更加灵活，例如扇叶200可以向侧方或向上吹风。例如，辅助弹性件可以为弹簧，辅助弹性件可以弹性支撑在限位结构600和转子结构100之间。

如图1和图3所示，定子结构400上设置有凹槽700，支撑件310上设置有尖端320，尖端320能够支撑在凹槽700内，以实现定位作用。在其中一个实施例中，凹槽700设置在定子结构400的中心轴上。在其中一个实施例中，凹槽700内设置有轴承720，尖端320通过轴承720支撑在凹槽700内。在其他实施例中，若定子结构400上不设置凹槽700，可以直接将轴承720连接在定子结构400外表面，尖端320通过轴承720间接的抵触于定子结构400。当扇叶200低速旋转时，轴承720摩擦产生较小的声音，当扇叶200高速旋转时，尖端320能够与轴承720分离，因此也不会导致轴承720因高速旋转产生噪音。

在其中一个实施例中，如图1所示，定子结构400上设置有第一线圈710，转子结构100上设置有第一磁性件510，第一磁性件510可以为永磁铁，当第一线圈710通电后，通过第一线圈710和第一磁性件510的配合能够使转子结构100相对定子结构400旋转。在其中一个实施例中，转子结构100为具有朝下开口的凹腔结构，定子结构400能够从开口伸入凹腔结构内，定子结构400伸入凹腔的一端设置第一线圈710。凹腔的内壁设置第一磁性件510，支撑件310设置在凹腔中部。由于支撑件310能够与定子结构400脱离，即使脱离后，第一磁性件510与第一线圈710也能相互作用以保持扇叶200稳定旋转。

如图5所示，图5为图1中的定子结构400和转子结构100配合处的横截面示意图。第一磁性件510可以有两个或多个，图5所示的实施例中，第一磁性件510设置有两个，两个第一磁性件510对称的设置在转子结构100内壁。第一线圈710可以有若干个，图5所示实施例中，第一线圈710设置有八个，八个第一线圈710绕环形依次均匀排布。由于加工工艺的误差，且由于多个第一线圈710所产生的磁场强度会有差别。结合图1和图2，支撑件310与定子结构400分离使得扇叶200悬浮后，支撑件310的中心轴可能会与定子结构400的中心轴偏移。当扇叶200外周设置有配重块210、配重块210为环形套且环形套与转动轴300同心设置时，扇叶200或转子结构100转动的角动量L较大，因此支撑件310的中心轴与定子结构400的中心轴缓慢偏移。例如，可以设置位置传感器来感知转动轴300在导向孔600a内的位置，进而可以感知支撑件310的中心轴的偏移程度，进而对应调整通过各个第一线圈710的电流的大小，以改变各个第一线圈710与第一磁性件510的磁场力，进而使得支撑件310的中心轴与定子结构400的中心轴重合或大致重合。

在其中一个实施例中，如图1所示，限位结构600上设置有第二线圈610，转动轴300连接有第二磁性件520，第二磁性件520可以为永磁铁。第二线圈610与第二磁性件520可以沿着转动轴300的轴向排布。当第二线圈610通电后，第二线圈610和第二磁性件520之间能够产生磁场力，当扇叶200悬浮使支撑件310与定子结构400分离时，第二线圈610和第二磁性件520之间产生的磁场力至少用于配合转子结构100、扇叶200的重力来共同平衡空气对扇叶200产生的反作用力。当扇叶200旋转速度增加时，空气对扇叶200产生的反作用力增加，通过增大第二线圈610的电流可以增大第二线圈610和第二磁性件520之间产生的磁场力，进而平衡空气对扇叶200产生的反作用力。

在其中一个实施例中，第二线圈610可以为一个，第二线圈610为环形，环形的第二线圈610的中心轴与导向孔600a的中心轴可以同轴设置，也就是说，当第二线圈610为一个时，第二线圈610的绕线方向是沿着导向孔600a的外周方向的。此时，第二线圈610与第二磁性件520产生的磁场力是沿着第二线圈610的中心轴方向的。

在其他实施例中，如图4所示，图4为图1中的磁悬浮风扇装置包含的第二线圈610和第二磁性件520部分的横截面示意图，如图1和图4所示，第二线圈610至少设置有三个，这些第二线圈610沿周向排布在导向孔600a外周，此时，每个第二线圈610的中心轴均设置在导向孔600a外部。进一步地，多个第二线圈610均匀的排布在导向孔600a外周。如图1所示，其中一个第二线圈610与第二磁性件520的磁场力为F，磁场力F可以分解为Fz和Fxy，z轴与导向孔600a的中心轴平行设置，x轴和y轴所在的平面与z轴垂直。Fz用于配合转子结构100、扇叶200的重力来共同平衡空气对扇叶200产生的反作用力。由于第二线圈610至少设置有三个，多个第二线圈610沿周向排布在导向孔600a外周，因此，这些第二线圈610在xy平面内的力可以平衡抵消，具体可以通过调节通过每个第二线圈610内的电流的大小来使之平衡抵消。例如，可以设置位置传感器来感知转动轴300在导向孔600a内的位置，进而通过调节多个第二线圈610内电流的大小，使得转动轴300位于导向孔600a中部，且转动轴300与导向孔600a内壁不接触。例如，位置传感器可以设置在限位结构600上，位置传感器获得表征转动轴300与导向孔600a的相对位置的相对位置信号，通过相对位置信号调节每个第二线圈610的电流大小，以调节多个第二线圈610与第二磁性件520分别在xy平面内的分力，使得转动轴300与导向孔600a内壁不接触。在图4所示实施例中，第二线圈610为四个，四个第二线圈610均布排布在导向孔600a外周。

在其中一个实施例中，如图1所示，当支撑件310支撑在定子结构400上时，支撑件310与定子结构400接触的位置就是整个转动轴300转动的支点，第二磁性件520、转动轴300、支撑件310、转子结构100和扇叶200连接成整体，所述整体重心的位置对转动轴300倾斜程度调节的难易具有一定影响，例如当所述整体的重心位置远离所述支点时，第二磁性件520与第二线圈610在xy平面内的分力需要更大，才能抵消转动轴300倾斜时重力分力的影响，因此，就需要第二线圈610内通入更大的电流，且由于惯性的影响，导致调节的灵敏性也下降。

为此，在其中一个实施例中，如图1所示，第二磁性件520、转动轴300、支撑件310、转子结构100和扇叶200连接成整体，通过配置第二磁性件520、转动轴300、支撑件310、转子结构100和扇叶200的重量，使得所述整体的重心位于支撑件310上，当支撑件310支撑在定子结构400上时，支撑件310与定子结构400接触的位置就是整个转动轴300转动的支点，由于所述整体的重心设置在支撑件310上，因此重心距离支点的距离更近，因此，降低了所述整体的重力对转动轴300倾斜度调节的影响。只需要在第二线圈610通入更小的电流，就能够实现灵敏的实现对转动轴300倾斜度的调节。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种磁悬浮风扇装置，其特征在于，包括：

转子结构(100)；

扇叶(200)，连接所述转子结构(100)；

支撑件(310)，连接所述转子结构(100)；以及

定子结构(400)，与所述支撑件(310)可分离的连接，当磁悬浮风扇装置静止时，所述支撑件(310)支撑于所述定子结构(400)上；当磁悬浮风扇装置工作时，所述支撑件(310)支撑于所述定子结构(400)上或所述支撑件(310)与所述定子结构(400)分离，磁悬浮风扇装置工作时所述扇叶(200)转动，空气对所述扇叶(200)产生的反作用力能够使所述支撑件(310)与所述定子结构(400)分离；所述支撑件(310)支撑于所述定子结构(400)上时，所述扇叶(200)具有第一旋转速度，所述支撑件(310)与所述定子结构(400)分离时，所述扇叶(200)具有第二旋转速度，所述第一旋转速度小于所述第二旋转速度。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮风扇装置，其特征在于，还包括：

转动轴(300)，连接所述转子结构(100)；以及

限位结构(600)，具有导向孔(600a)，所述转动轴(300)滑动连接于所述导向孔(600a)。

3.根据权利要求2所述的磁悬浮风扇装置，其特征在于，所述限位结构(600)上设置有第二线圈(610)，所述转动轴(300)上设置有第二磁性件(520)，所述第二线圈(610)通电后能够产生磁场力，所述磁场力至少用于平衡空气对扇叶(200)产生的反作用力。

4.根据权利要求3所述的磁悬浮风扇装置，其特征在于，所述第二线圈(610)至少设置有三个，多个所述第二线圈(610)均匀排布在所述导向孔(600a)外周，每个所述第二线圈(610)与所述第二磁性件(520)能够分别产生磁场力，以使所述转动轴(300)与所述导向孔(600a)内壁保持分离。

5.根据权利要求3所述的磁悬浮风扇装置，其特征在于，还包括用于感知所述转动轴(300)与所述导向孔(600a)相对位置的位置传感器，所述位置传感器获得表征转动轴(300)与导向孔(600a)的相对位置的相对位置信号，通过所述相对位置信号调节每个第二线圈(610)与所述第二磁性件(520)各自磁场力的大小，以使所述转动轴(300)与所述导向孔(600a)内壁保持分离。

6.根据权利要求5所述的磁悬浮风扇装置，其特征在于，所述第二磁性件(520)、转动轴(300)、支撑件(310)、转子结构(100)和扇叶(200)连接成整体，所述整体的重心位于所述支撑件(310)上。

7.根据权利要求2所述的磁悬浮风扇装置，其特征在于，所述扇叶(200)外周设置有与所述转动轴(300)同心设置的环形的配重块(210)。

8.根据权利要求1所述的磁悬浮风扇装置，其特征在于，还包括配重块(210)，所述配重块(210)设置在所述转子结构(100)、转动轴(300)、支撑件(310)和扇叶(200)的至少之一上。

9.根据权利要求1所述的磁悬浮风扇装置，其特征在于，所述定子结构(400)上设置有凹槽(700)，所述支撑件(310)上设置有能够支撑于所述凹槽(700)的尖端(320)。

10.根据权利要求1所述的磁悬浮风扇装置，其特征在于，还包括轴承(720)，所述支撑件(310)通过所述轴承(720)支撑在所述转子结构(100)上。

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