TW201521334A - 具有續流風扇之風扇冷卻馬達 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種馬達總成，其包含一軸件、經操作性連接至該軸件以按一第一旋轉方向驅動該軸件之一電馬達、連接至該軸件之一離合器總成及連接至該離合器總成且經組態以對該電馬達供給冷卻空氣之一風扇。該離合器總成當該電馬達驅動該軸件時驅動該風扇，且當該電馬達不驅動該軸件時容許該風扇按該第一旋轉方向續流。操作一風扇冷卻電馬達之一方法包含將該電馬達通電以使用該電馬達按一第一旋轉方向驅動一軸件，及將該電馬達斷電使得其不再驅動該軸件，而容許該風扇按該第一旋轉方向續流。

Description

具有續流風扇之風扇冷卻馬達

塗料噴灑器及其他器件利用電馬達來旋轉一軸件。在塗料噴灑器的情況中，軸件有時經連接至曲軸或凸輪/偏心軸以將軸件之旋轉運動轉換為一往復運動。往復運動經傳遞至一泵且用於增大塗料噴灑器中之系統壓力。此壓力係由塗料噴灑器使用來噴灑及施加塗料。一旦系統壓力已增大至或大於一最大或失速壓力，則將電馬達電力關閉。隨著塗料被噴灑，塗料噴灑器中之系統壓力下降。一旦系統壓力減小至或低於一指定位準，則電馬達恢復供電以對塗料噴灑器再供給最大壓力。在一些塗料噴灑系統中，供給壓力至塗料噴灑器之電馬達基於塗料噴灑器系統壓力單獨操作且並不「知」何時一操作者開始及停止噴灑塗料。

需要一冷卻器件以在使用期間使電馬達避免超過其額定溫度。 在一些情況中，一風扇經連接至由電馬達旋轉之軸件且藉由吸入通過馬達之空氣及/或馬達周圍之空氣而提供冷卻空氣至電馬達。取決於塗料噴灑操作之組態及參數，電馬達可經頻繁電力開啟及電力關閉，常比一操作者用一噴灑槍做出之扳機按壓之數目更頻繁。頻繁將電馬達電力關閉及電力開啟增大電馬達之熱量上升及溫度。直接連接至軸件之風扇僅當電馬達供電時旋轉。此等組態經設計按最大電力/最大氣流提供足夠冷卻，但當使用頻繁啟動及停止循環時並不始終提供充足冷卻至電馬達。在其他情況中，恆溫或電控制之離合器容許風扇當 電馬達並不接收電力時繼續提供冷卻。替代地，獨立供電之風扇可提供冷卻至電馬達。在後兩個情況中，此等額外組件增大系統之成本及複雜度。

一馬達總成包含一軸件、經操作性連接至軸件以按一第一旋轉方向驅動軸件之一電馬達、連接至軸件之一離合器總成及連接至離合器總成且經組態以對電馬達供給冷卻空氣之一風扇。離合器總成當電馬達驅動軸件時驅動風扇且當電馬達並不驅動軸件時容許風扇按第一旋轉方向續流。

操作一風扇冷卻之電馬達之一方法包含將電馬達通電而使用電馬達來按一第一旋轉方向驅動一軸件。軸件藉由一離合器總成連接至一風扇，該離合器總成當電馬達並不驅動軸件時容許風扇按第一旋轉方向續流。隨著風扇按第一方向旋轉，風扇對電馬達供給冷卻空氣。該方法亦包含將電馬達斷電，使得其不再驅動軸件，而容許風扇按第一旋轉方向續流。

10‧‧‧風扇冷卻電馬達

12‧‧‧電馬達

14‧‧‧軸件

16‧‧‧風扇

18‧‧‧離合器總成

20‧‧‧控制器

22‧‧‧壓力感測器

24‧‧‧滾子軸承

26‧‧‧斜坡

28‧‧‧軸件配接器

30‧‧‧墊片

32‧‧‧夾具

圖1係具有一續流風扇之一風扇冷卻電馬達之一項實施例之一橫截面視圖。

圖2係圖1之風扇冷卻電馬達之一分解圖。

圖3係圖2之風扇冷卻電馬達之一橫截面視圖。

圖4係繪示具有一固定風扇之一風扇冷卻電馬達及具有一續流風扇之風扇冷卻電馬達之操作溫度之一圖表。

本發明描述具有一續流風扇之一風扇冷卻電馬達。風扇經連接至電馬達之尾部軸件，且能夠在電馬達斷電且電馬達不再驅動軸件後提供冷卻至電馬達。當電馬達並不驅動軸件時，容許風扇續流使得其 繼續提供冷卻空氣至電馬達。相對於在一塗料噴灑系統中之一風扇冷卻電馬達而描述本發明。可期望採用具有頻繁開/關循環之一風扇冷卻電馬達之其他系統亦接收本文所描述之優點。

圖1至圖3繪示具有一續流風扇之一風扇冷卻電馬達之一項實施例。圖1係一橫截面視圖，圖2係一分解圖，且圖3係圖2之一橫截面視圖。風扇冷卻電馬達10包含電馬達12、軸件14、風扇16及離合器總成18。電馬達12經組態以旋轉軸件14。電馬達12接收來自一能量源(未展示)之電能。當電馬達12通電時，電馬達12驅動軸件14，使軸件14繞一縱軸按一旋轉方向轉動。當電馬達12斷電時，電馬達12中斷驅動軸件14，而容許軸件14隨時間流逝減速其旋轉。軸件14之一個端含有用來驅動屬於另一系統(例如，一塗料噴灑系統)之一齒輪之一齒輪(未展示)。取決於接收來自電馬達12之輸出之系統之最終用途，電馬達12一分鐘可通電及斷電若干次。舉例而言，在一個塗料噴灑器系統中，電馬達12循環開(通電)及關(斷電)多達每分鐘一百次。

在一些實施例中，電馬達12經組態以用一「軟啟動」進行操作。在一軟啟動系統中，控制器20(在圖1中展示)計量至電馬達12之電力，使得電馬達12在將最大量之能量供給至電馬達12之前開始驅動軸件14。控制器20判定電馬達12何時驅動軸件14。在一些實施中，壓力感測器22用來判定電馬達12是否應驅動或不應驅動軸件14。來自壓力感測器22之資訊經發送至控制器20，使得在正確的時間將電馬達通電或斷電。

在測試期間，申請者發現電馬達12產生之大部分熱量形成於最先能量被供給至電馬達12時而非當電馬達12以最大電力通電持續一延長時段時。電馬達12通常當其幾乎不運轉而經常重啟時係最熱的。用一軟啟動操作之電馬達12亦演示此效應。一旦電馬達12之溫度達到一臨限最大值(即，電馬達之額定溫度)，則電馬達12自動關閉以防止不 可回復之損害。風扇16將冷卻空氣提供至電馬達12以在操作期間減小其溫度。

風扇16經連接至軸件14上與上文描述之齒輪相反之端。當電馬達12通電時風扇16隨軸件14旋轉。風扇16可係如圖1中展示之一離心式風扇。替代地，風扇16可係一軸流式風扇、一橫流式風扇或用於移除馬達熱量之任何其他裝置。風扇16之葉片經配置以當風扇16藉由吸入通過電馬達12及在電馬達12周圍之冷卻空氣而旋轉時提供冷卻空氣至電馬達12。在一些實施例中，風扇冷卻電馬達10經容置於一導管或外殼內，或經安裝於馬達其自身內，使得冷卻空氣更佳地導引至及/或通過電馬達12且熱量被吸走遠離電馬達12。

離合器總成18將風扇16連接至軸件14。在電馬達12斷電且不再驅動軸件14後，離合器總成18容許風扇16續流一段時間。一旦電馬達12斷電，則其停止驅動軸件14。軸件14將繼續旋轉，但由於其不再由電馬達12驅動，故軸件14之旋轉速度減小。歸因於離合器總成18及風扇16之質量，離合器總成18容許風扇16繼續比軸件14更快地旋轉。離合器總成18容許風扇16僅按一個方向(軸件14旋轉之方向)續流。此組態當電馬達12通電時容許軸件14驅動風扇16，且一旦電馬達12已斷電，則容許風扇16繼續旋轉，使得風扇16繼續提供冷卻空氣至電馬達12。

離合器總成18可係一滾子離合器、一楔塊離合器或一系列棘齒。此等結構之各者容許按一單一方向旋轉同時防止按相反方向旋轉。舉例而言，在圖1至圖3中所展示之實施例中，離合器總成18係一滾子離合器。如在圖3中最佳展示，離合器總成18包含相匹配之滾子軸承24及斜坡26。滾子軸承24係繞離合器總成18之內圓周隔開之圓柱軸承。一斜坡26經定位靠近於各滾子軸承24。斜坡26與其等相匹配之滾子軸承24在其等按一個方向旋轉時接合，但與滾子軸承24在其等按 相反方向旋轉時並不接合。當斜坡26與滾子軸承24接合時，滾子軸承24經鎖定以防止旋轉。斜坡26藉此防止滾子軸承24按一個方向旋轉，但容許滾子軸承24按相反方向旋轉。

在一些實施例中，風扇16經模製至離合器總成18，使得圍繞離合器總成18之一外直徑形成風扇16之一內直徑。在其他實施例中，離合器總成18藉由一黏著劑或一緊固件(諸如一設定螺釘)附接至風扇16。在又一其他實施例中，離合器總成18經干涉配合至風扇16上。

離合器總成18可直接與軸件14或與定位於軸件14上之一配接器互動。在一些實施例中，離合器總成18藉由軸件配接器28連接至軸件14。軸件配接器28可消除對經定大小與離合器總成18直接互動之一軸件14之需要。此容許軸件14更薄且大體上更能便宜製造。軸件配接器28可藉由一緊固件(諸如一設定螺釘)及/或藉由將軸件14之一「D」形端與軸件配接器28之一對應內部形狀(如在圖1至圖3中展示)匹配而連接至軸件14。一緊固件可防止軸件配接器28相對於軸件14之旋轉及軸向移動兩者。一「D」形軸件14及軸件配接器28可防止軸件配接器28相對於軸件14之旋轉移動。在此等實施例中，如在圖1至圖3中展示之墊片30及夾具32防止軸件配接器28(除離合器總成18及風扇16外)相對於軸件14之軸向移動。

軸件配接器28亦可消除待由對滾子軸承24不會造成損害之一抗磨損材料構造之軸件14之需要。在一些實施例中，軸件配接器28係由硬化不銹鋼製成。在其他實施例中，軸件配接器28係由已用油浸透之燒結粉末金屬製成。對比一些其他材料，此等材料之各者較不可能過早磨損或對滾子軸承24造成損害。構造具有此等材料之軸件配接器28而非整個軸件14可減小材料及製造成本及製造複雜度。

風扇16及離合器總成18經定大小及額定使得風扇具有一旋轉慣性矩以當電馬達12斷電時提供可觀數目之續流旋轉。同時，風扇的大 小不可以係太巨大的以免其在一後續「開」循環期間電馬達12通電時造成過多離合器滑動。滑動造成滾子磨損及加熱，其可減少滾子軸承24之壽命。風扇16可經定大小(且儘管不如風扇大小重要，但離合器總成18可經額定)以獲得一所需量之續流。在一項實施例中，風扇16經定大小以在電馬達12已停止驅動軸件14後續流至少一秒。在其他實施例中，風扇16經定大小以在電馬達12已停止驅動軸件14後續流至少四秒。在另一實施例中，離合器總成18經額定以容許風扇16在電馬達12已停止驅動軸件14後續流至少一秒之間。在其他實施例中，離合器總成18經額定以容許風扇16在電馬達12已停止驅動軸件14後續流至少四秒。

圖4係演示具有一續流風扇及一固定風扇之一風扇冷卻電馬達之溫度之一圖表。一電馬達經連接至噴灑油性塗料之一塗料噴灑器。電馬達在測試期間每分鐘循環開及關72至81次之間。相同電馬達用於兩個測試中。自定位於電馬達軸件中之一溫度感測器獲得溫度。

在一個測試中，一風扇經固定至電馬達之軸件。不容許風扇續流而僅當電馬達驅動軸件時旋轉。曲線40展示具有一固定風扇之電馬達之溫度。在大約三十分鐘後，由於溫度超過電馬達之額定溫度且馬達自動關閉，故停止測試。使用固定風扇之溫度之上升係134℃(273℉)。

在另一測試中，如本文描述之風扇16及離合器總成18經添加至電馬達之軸件。容許風扇16如本文描述續流。曲線42展示具有一續流風扇之電馬達之溫度。使用續流風扇之溫度之上升係26℃(79℉)。由於溫度從不接近電馬達之額定溫度，故過三十分鐘後續流風扇測試能夠繼續。如在圖4中展示，在續流風扇測試期間溫度並不上升接近固定風扇之位準且遠低於期望。

除風扇冷卻電馬達10外，本發明亦描述操作之一方法。操作一 風扇冷卻電馬達之一方法包含將電馬達12通電以按一第一旋轉方向驅動軸件14。由於軸件14藉由離合器總成18連接至風扇16，故容許風扇16當電馬達12並不驅動軸件14時按第一旋轉方向續流。隨著風扇16按第一方向旋轉，其對電馬達12供給冷卻空氣。方法亦包含將電馬達12斷電使得其不再驅動軸件14，而容許風扇16按第一旋轉方向續流。重複將電馬達12通電(驅動風扇16)及將電馬達12斷電(容許風扇16續流)之循環。在一項實施例中，將電馬達12通電及將電馬達12斷電之步驟按每分鐘2至100個循環之間之一速率循序發生。

儘管已參考較佳實施例描述本發明，但熟習此項技術者將認知在不脫離本發明之精神及範疇的情況下，可改變本發明之形式及細節。

10‧‧‧風扇冷卻電馬達

12‧‧‧電馬達

14‧‧‧軸件

16‧‧‧風扇

18‧‧‧離合器總成

20‧‧‧控制器

22‧‧‧壓力感測器

28‧‧‧軸件配接器

30‧‧‧墊片

32‧‧‧夾具

Claims (17)

1. 一種馬達總成，其包括：一軸件；一電馬達，其經操作地連接至該軸件以按一第一旋轉方向驅動該軸件；一離合器總成，其經連接至該軸件；及一風扇，其經連接至該離合器總成且經組態以對該電馬達供給冷卻空氣，其中該離合器總成當該電馬達驅動該軸件時驅動該風扇，且當該電馬達並不驅動該軸件時容許該風扇按該第一旋轉方向續流。
2. 如請求項1之馬達總成，其進一步包括：一軸件配接器，其將該離合器總成連接至該軸件。
3. 如請求項1之馬達總成，其中自由滾子離合器、楔塊離合器及棘齒組成之群組選擇該離合器總成。
4. 如請求項1之馬達總成，其中該風扇係一離心式風扇。
5. 如請求項1之馬達總成，其中該風扇係一軸流式風扇。
6. 如請求項2之馬達總成，其中接觸該離合器總成之該軸件配接器之一部分係由不銹鋼形成。
7. 如請求項2之馬達總成，其中接觸該離合器總成之該軸件配接器之一部分係由用一油浸透之燒結粉末金屬形成。
8. 如請求項1之馬達總成，其中該風扇經模製至該離合器總成上。
9. 如請求項1之馬達總成，其中該風扇經定大小以在該電馬達停止驅動該軸件後按該第一方向續流至少一秒。
10. 如請求項9之馬達總成，其中該風扇經定大小以在該電馬達停止驅動該軸件後按該第一方向續流至少四秒。
11. 如請求項1之馬達總成，其中該離合器總成經額定以容許該風扇在該電馬達停止驅動該軸件後按該第一方向續流至少一秒。
12. 如請求項11之馬達總成，其中該離合器總成經額定以容許該風扇在該電馬達停止驅動該軸件後按該第一方向續流至少四秒。
13. 如請求項1之馬達總成，其進一步包括：一控制器，其用於調節該電馬達驅動該軸件之一速度。
14. 如請求項1之馬達總成，其進一步包括：一壓力感測器，其用於判定該電馬達是否驅動該軸件或不驅動該軸件。
15. 一種塗料噴灑系統，其包括：請求項1之馬達總成，其中該馬達總成藉由按該第一方向驅動該軸件而增大該塗料噴灑系統中之一組件中之壓力。
16. 一種操作一風扇冷卻電馬達之方法：將該電馬達通電以使用該電馬達按一第一旋轉方向驅動一軸件，其中該軸件藉由一離合器總成連接至一風扇，該離合器總成當該電馬達並不驅動該軸件時容許該風扇按該第一旋轉方向續流，且其中隨著該風扇按該第一方向旋轉，該風扇對該電馬達供給冷卻空氣；及將該電馬達斷電使得其不再驅動該軸件，而容許該風扇按該第一旋轉方向續流。
17. 如請求項16之方法，其中將該電馬達通電及將該電馬達斷電之步驟按每分鐘2至100個循環之間之一速率循序發生。