[实用新型]高效率电吊扇

说明书

本实用新型涉及一种电吊扇，特别是一种低速长扇叶电吊扇，其主要附加功能是可在吊扇吊筒下悬掛灯饰。

现在人们使用的吊扇，基本结构如图1所示，通常是外转子电机。有关特征是：（1）定子铁芯2与吊简1配合，（2）扇叶5连接在转子外缘套环4上，（3）整体为全封闭结构。由于定子铁芯2直接与吊筒1配合，约有1／3体积的硅钢片由导磁功能降格为结构功能，极为可惜；由于扇叶5连接在转子外缘，使无效功率占总功率1／3以上；又由于封闭结构，散热效果差，绝缘材料快老化，使设计电磁线平均载流量时达到下限。由于以上原因，使克服笨重和耗能过量问题，成为吊扇业几十年来一直渴望解决的难题。近年来开发了木质扇叶，使应用这种扇叶的灯饰吊扇机身有所缩小，但这只是发生了量变，由负荷减少导致电机功率减少，而上述基本特征仍旧存在，本质上仍在不断浪费社会资源。

本实用新型的目的是提供一种原有扇叶（负荷）不变而电机空、薄、轻的吊扇，实现综合利用钢材，充分运用电磁力学原理以减少能耗，实现中空散热，或以塑代铁，最终降低制造成本并提高经济效果。

本实用新型的技术解决方案是这样的：

首先，将定子铁芯原用作结构功能部分挖空，并代之以一个轭框。和现有技术比较，这样做有以下优点：1，提高了板材利用率，因为冲切出的钢片可作台扇电机铁芯坯料（或者说，一举冲制出两套电机芯料）；2，可在该空间装上扇叶片强行散热；3，减轻整机重量。

其次是采用了单边转轴结构。现有吊扇的转轴是分体的，即分别由上下边轭框的内缘组成。本方案的转轴是一个整体构件；轴承动圈整体与转轴配合，再经轭框与转子铁芯配合。效果一是比现有吊扇节省了一个边轭框，实质上是减少了负荷转矩，因为转子及附在其上的元件都算负荷；效果二是由此造成开式散热系统。

最后是将扇叶与电机的连接关系合理化。传统见解大约误将驱动力作用点作支点，所以扇叶连接在转子外缘被看作是增加砝码一样理所当然，这是欠缺力学理论基础支持的。本方案与现有技术的差别之一在于，在电磁力学理论指导下重新设定扇叶与电机之间的连接点，并且强调此点的位置对电机功率消耗的影响极大。特作力学分析如下：

上图（A)反映了附图1（市售56英吋吊扇）等效受力状况，上图（B）是将该扇改用本方案后等效受力状况示意。O是支点，即轴承6，A是驱动力作用点，由气隙7发出的电磁力M形成。上图（A）中F1代表由上下轭框、转子铁芯3及套环4合成的负荷转矩相应的假设作用力，作用于B点；F2代表扇叶5连接在转子外缘时的负荷转矩相应的假设作用力，作用于C点。距离数据接近实测。

设F1＝1.5公斤，F2＝3公斤（含空气阻力），当电磁转矩等于负荷转矩时，得稳定转速，由平衡条件，有：

M×8＝F1×9.2＋F2×10（正力偶矩＝负力偶矩）

8M＝1.5×9.2＋3×10

M＝5.48（公斤）

可以等效地认为，拖动负荷4.5公斤（F1＋F2），需电磁力        5.48公斤。机械效益小于1，（4.5÷5.48＝0.82）。在上图（B）中，设定子2直径不变，回转体质量因减少上轭框及减少套环4而有所减少，且重心前移少许，扇叶5移至距轴承1厘米处，即：

F1＝1.2公斤，F2＝3公斤（不变），同理可得：

M×8＝F1×9＋F2×1

8M＝1.2×9＋3×1

M＝1.73（公斤）

拖动同样扇叶，只须电磁力1.73公斤已够，机械效益：

4.20÷1.73＝2.43，盈馀电磁力（5.48－1.73）÷5.48＝68％，若将扇叶外移，C点离O点为5厘米，得M＝3.23（公斤），盈馀电磁力        41％，效果仍显著。设电磁转矩等于负荷转矩，且机械效益为1，这时C点称为平衡点Q。上图（B）的平衡点可由上式算出：

设M＝F1＋F2＝4.20（公斤），代入关系式：

4.20×8＝1.2×9＋3×Q

Q＝7.6（厘米）

平衡点的意义是：在平衡点以内连按扇叶5，才有可能实现本方案的基本效果。显然，OA与OC的比值越大则效果越好，即应该增大前者和减小后者。

上述盈馀电磁力        等效值可换算成（或由试验近似求得）电机功率，导致设计功率大幅削减，达到空、薄、轻的效果，而且节约材料，降低成本。

当实现上述效果，使得铁芯叠层薄到例如1.2厘米以下时，更显出本方案结构的优越性，因为轭框同时在轴向和径向管住铁芯叠片，且不受其厚度影响，而附图1结构则难以保证太薄的定子叠片挤压装配后的平直度。