[实用新型]交流微风电扇

说明书

本实用新型属于交流电风扇。

现有技术：家庭用各种电扇几乎都是用罩极式或电容运转式异步电动机带上不同的风叶组成。对于功率在数瓦的微风电扇，由于结构尺寸难以布置，使得制造十分困难。多极，小惯量自起动永磁同步电动机，多用于钟表机构，自动记录仪和磁鼓中。这种电机转速低，极数多，结构简单，因而成本低（见《电机工程手册》第22篇）。但是，自起动永磁同步电动机不能带动转动惯量较大的负载，更不能带动象风叶这样有阻尼的负载。这是因为这类电机是依靠定转子间的脉动磁场使转子发生振动，当振动后转子的瞬时速度达到同步速度时使电机进入同步运转，大惯量负载使转子无法瞬时地具有同步速度。为了使电机定向旋转，这类电机多有一个机械式单向装置，例如棘轮机构，或者超越离合器式的单向器（见前述资料和《分马力电机产品样本》机械工业部编1984年版中介绍的TYD－16永磁同步电动机）。为了把这类电机应用于电扇。出现了新的机械式起动机构，其作用原理为：利用电磁力矩，在起动时，使定子相对于转子有一个瞬时转动，使定转子间的相对速度达到同步速度而使转子旋转（见CN85102741A）由于永磁同步电动机定子的转动惯量总比转子大，随着电扇功率的增大，利用该技术的难度将增大。

本实用新型的目的是提供新颖的自起动永磁同步电机的装置，提供结构简单容易制造的小型电扇用驱动电动机，消除自起动永磁同步电机不能带较大惯量负载的缺陷，拓宽这类电动机的应用范围。

本实用新型的实质是在带机械式单向器的永磁电机的转子轴和负载间安排一个装置。该装置的主要零件是一个弹性元件，可以是特性符合要求的弹簧钢丝，扭力弹簧，或者发条。利用该装置的微风电扇设计方案如说明书附图所示。此时，电动机制成外转子式。电动机由定子1、转子2和单向器3三个主要部件组成。风叶5和转子2的转轴间有弹性元件连接。弹性元件一端连接转子轴，一端连接风叶座（负载）。风叶的风叶座中心有一轴孔和转子轴动配合。其工作过程和原理如下：当定子1通电时，定子的交变磁场和转子的恒定磁场相互作用使转子振动，在机械式单向器的限制下，转子只能定向旋转。转子旋转后扭紧弹性元件4，随电机旋转而逐渐扭紧的弹性元件另一端连接着的风叶5，在弹性元件扭力的作用下逐渐旋转，随着扭紧程度增加而加速。当弹性元件基本扭紧时，风叶和转子严格地同步旋转。当停电后，弹性元件在自身的弹力作用下，恢复到松弛状态，为下次工作作好准备。归纳上述过程，在通电后电扇经历这么一个过程：电机同步运转——扭紧弹性元件、负载逐渐加速——弹性元件充分扭紧，电扇达到全速。因此，这个装置可以称为“负载缓冲装置”。设计时，弹性元件应具备下列特性：弹性元件的扭力应不影响电机正常起动，而又能使负载逐渐加速；同时，弹性元件应足够地长，使负载在扭力作用下有足够的时间逐渐加速到同步速。

本实用新型的特点是采用了一个“负载缓冲装置”连接于自起动永磁同步电机和负载之间。电机是在轻载下瞬时进入同步速的，随着弹性元件逐渐扭紧而使负载加速，最后同步运转。与现有技术相比，克服了一般自起动同步机不能带动风叶和大惯量负载的缺点。由于电机是在同步运行状态下带上全部负载的，因此带载能力较强。且起动过程中不存在反复撞击，因而起动平稳，噪音小。由于电机带有单向器，不存在反转的可能性，这对使用于重要场合例如自动记录仪中驱动电机或仪器用风扇尤为重要。由于转子惯量较小，随着高性能磁性材料的应用，转子惯量将更小，因而自起动同步电机的功率将可以做得较大。由本实用新型制成的微风电扇的功率可以做得很小（数瓦），且结构简单，在节省能源方面有积极意义。

附图说明：1、定子        2、转子        3、单向器

4、弹性元件        5、风叶

实施本实用新型的方法是制成自起动永磁同步电动机拖动的各类单速电扇，例如吊扇，台扇（附图中仅列吊扇一例）。功率在20瓦以内，由于本实用新型电扇不存在偶然因素引起的倒转现象，因此，可以制成重要场合下使用的电扇，如节能型仪用风扇。带有本实用新型中的“负载缓冲装置”的自起动永磁同步机可以用于惯量较大的各种工业用途的自动装置中。实际制造时，定子爪极可制成大小极片，以增大电机的切向力，还可在转子上设置助振弹簧。单相罩极式和电容运转式异步电动机由于起动转矩小而导致使用范围受到限制，合理地配用“负载缓冲装置”，在电机达到额定转速一定时间后再带上负载，可弥补起动转矩过小的缺点，而使应用范围加宽。