流體驅動裝置及其電機組件的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種電機組件，包括單相電機及一摩擦離合器，所述單相電機包括一定子及一轉子，所述轉子包括轉軸和永磁體，所述定子包括鐵芯及纏驍于鐵芯上的繞組，所述定子和轉子在徑向上間隔形成氣隙，所述鐵芯包括若干沿徑向延伸的齒，相鄰的齒之間形成繞線槽，所述齒朝向所述轉子的徑向端面形成極面，相鄰的齒的極面之間的周向距離為氣隙的最小徑向寬度的0至5倍，所述摩擦離合器包括相對單相電機的轉子固定的固定件，可相對轉子轉動的抵壓部件以及一負載連接件，所述抵壓部件在轉子旋轉時產生軸向或徑向移動，從而對所述負載連接件產生壓力，并利用該壓力產生的摩擦力帶動負載連接件旋轉。本實用新型還提供一種使用該電機組件的流體驅動裝置。
【專利說明】
流體驅動裝置及其電機組件
技術領域
[0001]本實用新型涉及流體驅動設備技術領域，特別涉及一種電機組件及使用該電機組件的流體驅動裝置。
【背景技術】
[0002]電機驅動風機、水栗等的葉輪運轉時，如果風機水栗的啟動負載太大，電機在啟動的瞬間因為不能提供足夠的轉動力矩而容易導致啟動失敗，并且可能因此損壞電機。
[0003]當該電機采用單相電機時，更容易遭到上述問題。
[0004]因此，亟需一種改進的方案。
【實用新型內容】
[0005]有鑒于此，本實用新型提供了一種能夠避免啟動失敗的電機組件及使用該電機組件的流體驅動裝置。
[0006]本實用新型提供一種電機組件，包括單相電機及一摩擦離合器，所述單相電機包括一定子及一轉子，所述轉子包括轉軸和永磁體，所述定子包括鐵芯及纏驍于鐵芯上的繞組，所述定子和轉子在徑向上間隔形成氣隙，所述鐵芯包括若干沿徑向延伸的齒，相鄰的齒之間形成繞線槽，所述齒朝向所述轉子的徑向端面形成極面，相鄰的齒的極面之間的周向距離為氣隙的最小徑向寬度的O至5倍，所述摩擦離合器包括相對單相電機的轉子固定的固定件，可相對轉子轉動的抵壓部件以及一負載連接件，所述抵壓部件在轉子旋轉時產生軸向或徑向移動，從而對所述負載連接件產生壓力，并利用該壓力產生的摩擦力帶動負載連接件旋轉。
[0007]更優地，相鄰的齒的極面之間的周向距離為氣隙的最小徑向寬度的I至3倍。
[0008]優選地，所述電機為內轉子電機，所述轉子還包括固定于轉軸上的鐵芯，所述永磁體與所述鐵芯固定。
[0009]優選地，所述電機為外轉子電機，所述轉子還包括固定于轉軸上的導磁殼體，所述永磁體固定于所述導磁殼體上。
[0010]優選地，所述摩擦離合器為離心摩擦離合器，所述抵壓部件包括一離心體，在所述轉子旋轉時，所述離心體在離心力的作用下產生徑向位移，從而直接或間接對負載連接件產生壓力。
[0011]優選地，所述離心體包括相對固定件固定的套設環及設置于或形成于套設環上的若干離心片，所述離心片的末端為自由端從而在轉子旋轉時能夠在離心力的作用下沿徑向向外張開，并抵接所述負載連接件，從而利用摩擦力帶動所述負載連接件旋轉。
[0012]優選地，所述電機組件還包括定位件，用于軸向定位所述負載連接件。
[0013]優選地，所述還包括定位壓塊，所述定位壓塊設置于所述離心片內，用于支撐離心片。
[0014]優選地，所述若干離心片自套設環的周圍大致沿電機的軸向延伸。
[0015]優選地，所述離心片與套設環的連接處的徑向內側設有凹槽以利于離心片向外變形張開。
[0016]本實用新型還提供了一種流體驅動裝置，包括驅動輪及電機組件，所述電機組件為如上述任一項所述的電機組件。
[0017]本實用新型的技術方案中，一方面，單相電機的相鄰齒的極面之間的周向距離為氣隙的最小徑向寬度的O至5倍，使得電機的轉子能夠在電機未通電時停止的位置避開死點位置，避免啟動失敗的情況。另一方面，利用摩擦離合器逐步帶動負載啟動，避免了單相電機在初始啟動時負載過大而導致啟動失敗的情況。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本實用新型實施例中的電機組件的第一種結構示意圖；
[0020]圖2為本實用新型實施例中的電機組件的第一種剖視示意圖；
[0021]圖3為本實用新型實施例中的第二擋板及離心部件的組裝示意圖；
[0022]圖4為本實用新型實施例中的離心部件的結構示意圖；
[0023]圖5為本實用新型實施例中的風機的結構示意圖；
[0024]圖6為本實用新型實施例中的電機組件的第二種結構示意圖；
[0025]圖7為本實用新型一實施例的電機組件所使用的單相電機的示意圖；
[0026]圖8為圖7所示單相電機的截面圖，為清楚地顯示內部結構，圖中省略了定子繞組；
[0027]圖9為圖8中所框部分的局部放大圖。
[0028]其中，
[0029]電機一丨，轉動軸一丨丨，限位件一12，離心摩擦離合器一2，定位件一20，第一擋板一21，定位軸套一 22，第二擋板一 23，離心部件一 24，套設環一 241，離心片一 242，彈性凹槽一243，定位壓塊一25，負載輪一26，定位環一27，葉輪一3，定子一30，磁芯一31，絕緣架一33，繞組一35，環形部一310，齒身一312，齒冠一314，槽口一315，切縫一316，齒冠的外表面一317，齒冠的內表面一318，氣隙一319，轉子一40，轉子軛部一42，永久磁極一44，永久磁極的內表面一 441。
【具體實施方式】
[0030]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0031]請參考圖1-圖4，圖1為本實用新型實施例中的電機組件的第一種結構示意圖；圖2為本實用新型實施例中的電機組件的第一種剖視示意圖；圖3為本實用新型實施例中的第二擋板及離心部件的組裝示意圖；圖4為本實用新型實施例中的離心部件的結構示意圖。
[0032]本實用新型一實施例中的摩擦離合器為離心摩擦離合器，包括離心部件24及負載輪26。離心部件24具有套設環241及離心片242，套設環241用于固定在轉動軸11上，離心片242設置于套設環241上，離心片242的末端為自由端。在轉動軸11轉動時，離心部件24隨之轉動，離心片242受離心力作用，向遠離套設環241的軸線方向翹起。負載輪26套設于離心部件24的外圍，即負載輪26具有內孔，離心部件24收容于內孔內。當離心部件24隨轉動軸11旋轉時，離心片242的自由端沿徑向向外張開，并抵接負載輪26的內壁，利用摩擦力帶動負載輪26旋轉。
[0033]本實用新型實施例提供的離心摩擦離合器，在電機I啟動時，離心部件24隨著轉動軸11轉動。在轉動軸11的轉速較小時，由于離心片242受到的離心力小，離心片242的自由端沿徑向向外張開的程度較小，離心片242與負載輪26之間的摩擦力較小甚至為0，離心部件24相對負載輪26滑動；隨著轉動軸11的轉速的增加，離心片242受離心力作用增大，離心片242的自由端向遠離套設環241的軸線方向翹起，而離心部件24套設于負載輪26的內孔內，翹起的離心片242與內孔的孔壁接觸，使得離心部件24與負載輪26之間的摩擦力也隨之增加，當摩擦力足夠大時，離心部件24帶動負載輪26同步旋轉。
[0034]通過上述結構，在電機I啟動時，轉動軸11的轉速較低，離心部件24與負載輪26之間的離心摩擦力較小甚至沒有摩擦力，由于負載輪26與負載直接或間接固定連接，電機啟動時負載處于靜止狀態，使得電機啟動時離心部件24與負載輪26之間相對滑動，形成滑動摩擦副;在電機I的轉動軸11的轉速增加，離心片242的離心力增加，離心部件24與負載輪26之間的摩擦力也增加，離心部件24與負載輪26之間的相對滑動量減小直至二者相對靜止，從而電機通過離心摩擦離合器帶動負載輪26同步旋轉。本實用新型實施例中的離心摩擦離合器，離心部件24與負載輪26之間的摩擦力與轉動軸11的轉速的平方呈比例，在低轉速(電機I啟動)時，離心片242與負載輪26之間相對滑動，減小了轉動軸11受到的轉動慣量及啟動負載轉矩，減少了電機I啟動時的振動噪音及避免了啟動失敗的情況。
[0035]可以理解的是，離心片242的末端為離心片242未與套設環241連接的一端。優選地，離心片242的一端與套設環241的一端連接，離心片242遠離套設環241的一端為離心片242的末端。當然，也可以將離心片242設置于套設環241的外表面。
[0036]進一步地，本實用新型實施例提供的還包括用于軸向定位負載輪26的定位件20。通過設置定位件20，起到了對負載輪26的軸向定位，避免了負載輪26的晃動。
[0037]如圖1及圖2所示，在第一種實施例中，定位件20包括用于固定在轉動軸11上的定位軸套22及與定位軸套22固定連接的第一擋板21。通過上述設置，第一擋板21及定位軸套22實現了對負載輪26的軸向定位，方便了固定件的安裝。在將負載輪26裝配到轉動軸11上時，負載輪26朝向裝配方向的一側的端面與第一擋板21接觸。
[0038]在本實施例中，負載輪26的內孔為圓柱孔，為了避免負載輪26向背向其裝配方向移動，定位件20還包括用于固定在轉動軸11上的第二擋板23，第二擋板23設置于負載輪26遠離第一擋板21的一端。在負載輪26的一端設置第一擋板21，另一端設置第二擋板23，進而實現對負載輪26的軸向定位。優選地，負載輪26的內孔的軸向長度與離心部件24的軸向長度相同，使得離心部件24可以通過第一擋板21及第二擋板23軸向定位。
[0039]定位件20還包括與第二擋板23固定連接的定位環27，定位環27的外壁與離心片242的內壁接觸。由于設置了定位環27，對離心片242起到支撐作用，避免離心片242向離心部件24的中;L.、彎折。
[0040]優選地，定位環27與第二擋板23為一體式結構。通過上述設置，僅需將定位環27與第二擋板23中的一個相對轉動軸11固定即可。并且，避免了定位環27與第二擋板23分別加工及安裝，方便了裝配。
[0041 ]本實施例中，離心部件24固定設置于定位軸套22上，通過離心部件24與定位軸套22的套設，縮短了軸向長度，減小了離心摩擦離合器的整體長度。也可以將離心部件24直接固定在轉動軸11上，在此不再詳細介紹且均在保護范圍之內。
[0042]進一步地，定位軸套22與第一擋板21為一體式結構。將定位軸套22與第一擋板21設置為一體式結構，僅需將定位軸套22與第一擋板21中的一個相對轉動軸11固定即可。并且，避免了定位軸套22與第一擋板21分別加工及安裝，方便了裝配。
[0043]如圖5及圖6所示，在第二種實施例中，負載輪26的內孔為階梯孔，階梯孔具有同軸設置的大直徑孔及小直徑孔。離心部件24位于階梯孔的大直徑孔內，階梯孔的階梯端面與離心部件24遠離第一擋板21的端面定位接觸。由于負載輪26的內孔為階梯孔，而小直徑孔供轉動軸11通過。
[0044]其中，本實施例中的定位件20同樣包括用于固定在轉動軸11上的定位軸套22及與定位軸套22固定連接的第一擋板21。
[0045]在本實施例中，離心部件24的離心片242內側設置有定位壓塊25;定位壓塊25的一端面與階梯孔的階梯端面接觸，定位壓塊25的另一端面與套設環241連接離心片242的端面接觸。通過設置定位壓塊25，對離心片242起到支撐作用，避免離心片242向離心部件24的中;L.、彎折。
[0046]如圖4所示，離心片242與套設環241的連接處設置有彈性凹槽243。通過設置彈性凹槽243，使得離心片242與套設環241的連接處的厚度減小，更有利于離心片242受到離心力而翹起。
[0047]在本實施例中，彈性凹槽243位于離心片242與套設環241的連接處的內側。也可以將彈性凹槽243設置于離心片242與套設環241的連接處的外側。
[0048]進一步地，離心片242的數量為多個且均勻設置于套設環241上。通過上述設置，使得離心部件24與負載輪26之間的摩擦力均勻分布。也可以設置至少一個離心片242。
[0049]本實用新型實施例還提供了一種電機組件，包括單相電機I，還包括離心摩擦離合器2，離心摩擦離合器2為如上述任一種的離心摩擦離合器。由于上述離心摩擦離合器具有上述技術效果，具有上述離心摩擦離合器的電機組件也應具有同樣的技術效果，在此不再
累述。
[0050]本實用新型實施例還提供了一種風機，包括葉輪3及電機組件，電機組件為如上述任一種的電機組件。為了便于葉輪3的軸向定位，本實用新型實施例提供的風機還包括設置于電機I的轉動軸11上，用于限制葉輪3軸向移動的限位件12，限位件12位于離心摩擦離合器2背向電機I的主體的一側。
[0051]如圖2所示，限位件12設置為螺母，在轉動軸11的端部設置與螺母相配合的螺紋。也可以將限位件12通過卡固螺絲固定于轉動軸11上;還可以將限位件12設置為卡簧，在轉動軸11的端部設置與相配合的卡槽等，在此不再一一累述且均在保護范圍之內。
[0052]由于上述電機組件具有上述技術效果，具有上述電機組件的風機也應具有同樣的技術效果，在此不再一一累述。值得說明的是，本明的電機組件不僅適用于風機，其還適用于水栗等其他流體驅動裝置。
[0053]參考圖7至圖9，本實用新型其中一個實施例中的單相電機為外轉子電機，其包括定子30和圍繞所述定子30的轉子40。在其他實施例中，其使用的單相電機也可以為內轉子電機。
[0054]本實施例中，定子30包括由導磁材料制成的定子磁芯31、套設于定子磁芯31的絕緣架33以及繞設在絕緣架33上的繞組35。
[0055]所述定子磁芯31包括位于中心的環形部310以及由環形部310沿徑向向外延伸的多個齒，相鄰齒之間形成繞線槽。每個齒包括齒身312以及由齒身312末端沿周向延伸形成的齒冠314，相鄰兩個齒冠314之間形成繞線槽的槽口 315，優選地，各個槽口 315在周向上的寬度一致，也即齒冠314沿周向均勻設置。優選地，每個齒關于電機的通過該齒齒身中心的半徑對稱。
[0056]優選地，齒冠314的外表面317，也即背離環形部310的表面，為弧面，其構成定子30的極面。優選地，所述齒冠314的外表面317位于同一圓柱面上，所述圓柱面的中心與轉軸11的中心同心。齒冠314的內表面318，也即朝向環形部310的表面，大致為平面。
[0057]在一些實施例中，所述齒冠314與齒身312的連接拐角處設有切縫316。設置切縫316，可以使定子磁芯31的齒冠314在彎折成型時不會出現折皺。具體地，齒冠314位于齒身312兩側的兩翼先處于張開狀態，如此可增加繞線槽及槽口 315的寬度，從而方便繞組繞線，繞線完成后，再通過工具將齒冠314的兩翼繞切縫316向內彎折至最終位置。可以理解地，在有些情況下，也可以只在齒冠314位于齒身312單側的翼與齒身312連接拐角處設切縫316。
[0058]所述轉子40包括穿設所述環形部310的轉軸11，與轉軸11固定連接的轉子軛部42，以及設置在轉子軛部42內壁上的多個永久磁極44。優選地，所述永久磁極44的內表面441為平面，如此可以簡化永久磁極44的制造工藝；當然所述永久磁極44的內表面也可以為弧面。優選地，所述永久磁極44的極弧系數，即永久磁極44周向所跨的實際度數與360度除以轉子極數的商的比值，大于0.75，如此可改善電機的轉矩特性和提高電機的效率。
[0059]所述永久磁極44的內表面441與齒冠314的外表面317相對，兩者間形成氣隙319。氣隙319的徑向寬度沿永久磁極44的周向變化從而形成非均勻氣隙。所述氣隙319的徑向寬度由對應所述永久磁極44的內表面的周向中間位置處朝著永久磁極44的內表面周向兩端逐漸變大。這樣，永久磁極44內表面的周向中點與齒冠314外表面所在圓柱面之間的徑向長度即為氣隙319的最小徑向寬度;永久磁極44內表面的周向端點與齒冠314外表面所在圓柱面之間的徑向長度即為氣隙319的最大徑向寬度。
[0060 ]優選地，所述氣隙319的最大徑向寬度與最小徑向寬度的比值大于2，所述槽口 315的寬度(通常指槽口 315在周向上的最小寬度)大于或等于O且小于或等于所述氣隙319的最小徑向寬度的5倍。優選地，槽口 315的寬度大于或等于所述氣隙319的最小徑向寬度，小于或等于所述氣隙319的最小徑向寬度的3倍。所述槽口 315與氣隙319的關系使得電機未通電的情況下，轉子40停止在如圖9所示的初始位置，該位置避開死點位置，進而避免電機通電時轉子不能啟動的問題。本實施例中，轉子40在電機未通電或斷電時停在如圖9所示的初始位置。在該初始位置，定子磁芯齒身312的中心線正對相應的兩相鄰轉子磁極44之間的中心線，該位置偏離死點位置最遠，有效避免電機通電時轉子不能啟動的問題。由于實際情況下存在摩擦等其它因素，定子磁芯齒身312的中心線可能會偏離相應兩相鄰轉子磁極44之間的中心線一定角度，如偏離正負O?30度不等，但依然遠離死點位置。
[0061]本實用新型的上述實施例中，通過轉子磁極44自身產生磁場即可對轉子的初始位置進行定位并使其初始位置偏離死點位置。具有該種設置的單相電機其齒槽轉矩可以得到有效地抑制，從而使電機具有更高的效率和更好的性能。實驗結果驗證表明，一種根據上述思路設計的單相外轉子無刷直流電機(額定轉矩INm，額定轉速lOOOrpm，定子磁芯堆疊厚度30mm)，其齒槽轉矩的峰值小于80mNm。本實用新型的電機，根據需要可設計成雙方向啟動，如通過配合兩個位置傳感器如霍爾傳感器和相應的控制器可實現雙方向旋轉；當然也可設計成單方向啟動，這時一個位置傳感器即可。
[0062]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0063]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1.一種電機組件，包括單相電機及一摩擦離合器，所述單相電機包括一定子及一轉子，所述轉子包括轉軸和永磁體，所述定子包括鐵芯及纏驍于鐵芯上的繞組，所述定子和轉子在徑向上間隔形成氣隙，所述鐵芯包括若干沿徑向延伸的齒，相鄰的齒之間形成繞線槽，所述齒朝向所述轉子的徑向端面形成極面，其特征在于:相鄰的齒的極面之間的周向距離為氣隙的最小徑向寬度的O至5倍，所述摩擦離合器包括相對單相電機的轉子固定的固定件，可相對轉子轉動的抵壓部件以及一負載連接件，所述抵壓部件在轉子旋轉時產生軸向或徑向移動，從而對所述負載連接件產生壓力，并利用該壓力產生的摩擦力帶動負載連接件旋轉。2.如權利要求1所述的電機組件，其特征在于:相鄰的齒的極面之間的周向距離為氣隙的最小徑向寬度的I至3倍。3.如權利要求1所述的電機組件，其特征在于:所述電機為內轉子電機，所述轉子還包括固定于轉軸上的鐵芯，所述永磁體與所述鐵芯固定。4.如權利要求1所述的電機組件，其特征在于:所述電機為外轉子電機，所述轉子還包括固定于轉軸上的導磁殼體，所述永磁體固定于所述導磁殼體上。5.如權利要求1所述的電機組件，其特征在于:所述摩擦離合器為離心摩擦離合器，所述抵壓部件包括一離心體，在所述轉子旋轉時，所述離心體在離心力的作用下產生徑向位移，從而直接或間接對負載連接件產生壓力。6.如權利要求5所述的電機組件，其特征在于:所述離心體包括相對固定件固定的套設環及設置于或形成于套設環上的若干離心片，所述離心片的末端為自由端從而在轉子旋轉時能夠在離心力的作用下沿徑向向外張開，并抵接所述負載連接件，從而利用摩擦力帶動所述負載連接件旋轉。7.如權利要求6所述的電機組件，其特征在于:還包括定位件，用于軸向定位所述負載連接件。8.如權利要求6所述的電機組件，其特征在于，還包括定位壓塊，所述定位壓塊設置于所述離心片內，用于支撐離心片。9.如權利要求6所述的電機組件，其特征在于:所述若干離心片自套設環的周圍大致沿電機的軸向延伸。10.如權利要求9所述的電機組件，其特征在于:所述離心片與套設環的連接處的徑向內側設有凹槽以利于離心片向外變形張開。11.一種流體驅動裝置，包括驅動輪及電機組件，其特征在于，所述電機組件為權利要求I至10任意一項所述的電機組件，所述驅動輪通過所述摩擦離合器與所述單相電機連接，所述驅動輪與所述負載連接件連接或與所述負載連接件為一體結構。
【文檔編號】H02K7/108GK205544642SQ201520969028
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年11月27日
【發明人】李越, 劉立生, 周垂有, 王勇, 張亞明, 李剛, 李勇, 張瑋, 柴杰
【申請人】德昌電機(深圳)有限公司