BR102016018640A2 - Fluid generation device, and, electrical apparatus - Google Patents

Abstract

“dispositivo de geração de fluido, e, aparelho elétrico” trata-se de um dispositivo de geração de fluido e um aparelho elétrico que utiliza o dispositivo de geração de fluido. o dispositivo de geração de fluido inclui um motor e um impulsor acionado pelo motor. o motor é um motor sem escovas de corrente direta monofásica que inclui um estator e um rotor. o estator inclui um núcleo de estator e um enrolamento de estator. o núcleo de estator inclui uma porção de anel externa, dentes que se estendem para dentro da porção de anel externa, uma sapata de polo formada no dente. as aberturas de fenda são formadas entre as sapatas de polo. o rotor é recebido em uma câmara de recebimento definida pelas sapatas de polo. as superfícies internas das sapatas de polo e o rotor formam entre os mesmos um interstício de ar substancialmente uniforme. a presença de interstício de ar uniforme pode reduzir o torque de borda do motor reduzindo, desse modo, a corrente de inicialização e o ruído do motor.

Description

“DISPOSITIVO DE GERAÇÃO DE FLUIDO, E, APARELHO ELÉTRICO” CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a motores e, em particular, a um dispositivo de geração de fluido que pode ser usado em aspiradores de pó, secadores de mãos, secadores de cabelo, soprador de ar ou similares. FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Os dispositivos de geração de fluido existentes são, em geral, alimentados por um motor trifásico. O motor trifásico tem um custo mais alto que o motor sem escovas monofásico. No entanto, o motor monofásico tem o problema de falha de inicialização devido ao ponto morto. A fim de evitar o ponto morto, o interstício de ar entre o estator e o rotor do motor sem escovas monofásico é, em geral, um interstício irregular. No entanto, o motor com interstício de ar irregular, em geral, tem um torque de borda excessivamente grande e, consequentemente, muito ruído.

[003] A presente invenção tem como objetivo fornecer um dispositivo de geração de fluido que pode superar os problemas acima. SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[004] Desse modo, há um desejo por um dispositivo de geração de fluido com torque de borda reduzido.

[005] Em um aspecto, um dispositivo de geração de fluido é fornecido, o qual inclui um motor monofásico que compreende um estator que compreende um núcleo de estator e um enrolamento de estator envolto ao redor do núcleo de estator, em que o núcleo de estator compreende uma forquilha, uma pluralidade de dentes que se estendem para dentro das forquilha, uma face de polo formada em uma extremidade distai de cada um dos dentes e que se estende ao longo de uma direção circunferencial do motor; um rotor rotável em relação ao estator, em que o rotor é recebido em uma câmara de recebimento circundada pelas faces de polo, em que o rotor compreende uma pluralidade de polos magnéticos que confrontam as faces de polo do estator, superfícies externas dos polos magnéticos do rotor e as faces de polo do estator que são coaxiais uma em relação à outra, formando, dessa maneira, entre as mesmas, um interstício de ar substancialmente uniforme; e um impulsor que é acionado pelo rotor para gerar um fluxo de fluido.

[006] De preferência, as faces de polo de dentes adjacentes são separadas por uma abertura de fenda, e a abertura de fenda tem uma largura menor ou igual a quatro vezes de uma espessura do interstício de ar.

[007] De preferência, cada dente compreende um corpo de dente que se estende a partir da forquilha e um par de sapatas de polo que se estende respectivamente de uma extremidade distai do corpo de dente em duas direções circunferenciais opostas do rotor.

[008] De preferência, a sapata de polo tem uma espessura radial que diminui gradualmente em uma direção contrária ao corpo de dente.

[009] De preferência, as sapatas de polo de dentes adjacentes são separadas uma da outra por uma abertura de fenda ou conectadas entre si por uma ponte magnética, em que a abertura de fenda ou ponte magnética é deslocada de um centro simétrico entre os dois corpos de dentes adjacentes.

[0010] De preferência, as sapatas de polo de dentes adjacentes são separadas uma da outra por uma abertura de fenda, em que as duas sapatas de polo compreendem uma sapata de polo mais curta e uma sapata de polo mais longa, a superfície interna da sapata de polo mais curta forma um chanfro adjacente à abertura de fenda.

[0011] De preferência, a abertura de fenda ou ponte magnética é deslocada de um centro simétrico de dois dentes adjacentes correspondentes por um ângulo elétrico de 45 a 135 graus.

[0012] De preferência, o núcleo de estator é formado ao unir uma pluralidade de unidades de núcleo de estator ao longo de uma direção circunferencial do estator, cada uma das unidades de núcleo de estator compreende um dente com sua sapata de polo, e um segmento de forquilha conectado ao dente, e os segmentos de forquilha das unidades de núcleo de estator adjacentes são conectados juntos para formar a forquilha do núcleo de estator.

[0013] De preferência, para cada uma das unidades de núcleo de estator, uma extremidade do dente é conectada a uma extremidade do segmento de forquilha ou conectada ao segmento de forquilha entre duas extremidades do segmento de forquilha.

[0014] De preferência, a forquilha é uma forquilha de anel e os dentes e a forquilha de anel são formados de modo separado.

[0015] De preferência, os dentes incluem um primeiro dente e um segundo dente, a face de polo do primeiro dente forma uma primeira superfície de arco com uma primeira ranhura de posicionamento definidas entre os mesmos, a face de polo do segundo dente forma uma segunda superfície de arco com uma segunda ranhura de posicionamento definida nas mesmas, e a primeira superfície de arco e a segunda superfície de arco são opostas uma em relação à outra à câmara de recebimento formada entre as mesmas.

[0016] De preferência, o primeiro dente e o segundo dente formam entre os mesmos uma primeira abertura de fenda/ponte magnética e uma segunda abertura de fenda/ponte magnética em lados opostos do rotor, e a primeira abertura de fenda/ponte magnética e a segunda abertura de fenda/ ponte magnética são simétricas sobre um eixo geométrico do rotor.

[0017] De preferência, um ângulo de 60 a 65 graus é formado entre uma linha de conexão que conecta um centro da primeira abertura de fenda/ponte magnética e um centro do rotor e uma direção de extensão do corpo de dente do primeiro dente.

[0018] De preferência, duas extremidades circunferenciais da primeira superfície de arco formam respectivamente uma primeira superfície de corte e uma segunda superfície de corte, duas extremidades circunferenciais da segunda superfície de arco forma respectivamente uma terceira superfície de corte e uma quarta superfície de corte; a primeira superfície de corte e a terceira superfície de corte são opostas uma em relação à outra e definem a primeira abertura de fenda entre as mesmas, e a segunda superfície de corte e a quarta superfície de corte definem a segunda abertura de fenda entre as mesmas, em que um ângulo agudo é formado entre as superfícies de corte e uma linha central do corpo de dente do primeiro ou do segundo dentes.

[0019] De preferência, uma linha que conecta a primeira ranhura de posicionamento e a segunda ranhura de posicionamento coincide com linhas centrais dos corpos de dente do primeiro dente e do segundo dente.

[0020] De preferência, o motor monofásico é um motor sem escovas de corrente direta de ímã permanente monofásico.

[0021] Em outro aspecto, a presente invenção fornece um aparelho elétrico que compreende o dispositivo de geração de fluido descrito acima. O dispositivo de geração de fluido é, de preferência, um dispositivo de geração de fluxo de ar. O aparelho elétrico pode ser um secador de mãos, um secador de cabelo, um aspirador de pó ou um soprador de ar e assim por diante.

[0022] O dispositivo de geração de fluido da presente invenção usa um motor monofásico que tem um interstício de ar uniforme e abertura de fenda/ponte magnética pequenas, que pode reduzir o torque de borda do motor e o ruído do motor.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0023] A Figura 1 é uma vista esquemática simplificada de um dispositivo de geração de fluido da presente invenção.

[0024] A Figura 2 ilustra um motor sem escovas monofásico de acordo com uma modalidade preferencial da presente invenção.

[0025] A Figura 3 ilustra o motor sem escovas monofásico de Figura 2, com o alojamento externo removido.

[0026] A Figura 4 ilustra o motor sem escovas monofásico de Figura 2, com o alojamento externo, enrolamento de estator, eixo rotatório do rotor removido.

[0027] A Figura 5 ilustra o núcleo de estator do motor sem escovas monofásico de Figura 2.

[0028] A Figura 6 ilustra o núcleo de rotor e seu ímã permanente do motor sem escovas monofásico de Figura 2.

[0029] A Figura 7 ilustra uma distribuição de linha magnética do polo magnético permanente de rotor do motor de ímã permanente monofásico da presente invenção.

[0030] A Figura 8 ilustra um núcleo de estator de um motor de ímã permanente monofásico de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção.

[0031] A Figura 9 ilustra um núcleo de rotor e seu ímã permanente de acordo com a segunda modalidade da presente invenção.

[0032] A Figura 10 ilustra um núcleo de estator de um motor de ímã permanente monofásico de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção.

[0033] A Figura 11 ilustra um núcleo de estator de um motor de ímã permanente monofásico de acordo com uma quarta modalidade da presente invenção.

[0034] A Figura 12 ilustra um núcleo de estator de um motor de ímã permanente monofásico de acordo com uma quinta modalidade da presente invenção.

[0035] A Figura 13 ilustra um motor sem escovas monofásico de acordo com uma sexta modalidade da presente invenção.

[0036] A Figura 14 ilustra o motor sem escovas monofásico de Figura 13, com o alojamento de estator removido.

[0037] A Figura 15 é uma vista explodida do estator do motor sem escovas monofásico da Figura 13;

[0038] A Figura 16 ilustra o motor sem escovas monofásico de Figura 13, com um suporte de enrolamento, um primeiro forro de isolamento e um segundo forro de isolamento que é removido.

[0039] A Figura 17 ilustra um núcleo de estator do motor sem escovas monofásico da Figura 1.

[0040] A Figura 18 ilustra um dispositivo de geração de fluido de acordo com outra modalidade da presente descrição.

[0041] A Figura 19 ilustra o dispositivo de geração de fluido da Figura 18, com um difusor que é removido.

[0042] A Figura 20 ilustra um difusor do dispositivo de geração de fluido da Figura 18.

[0043] A Figura 21 é uma vista em corte do dispositivo de geração de fluido da Figura 18.

[0044] A Figura 22 ilustra o dispositivo de geração de fluido da presente invenção que é utilizado em um aspirador de pó.

[0045] A Figura 23 ilustra o dispositivo de geração de fluido da presente invenção que é utilizado em um secador de mãos.

[0046] A Figura 24 ilustra o dispositivo de geração de fluido da presente invenção que é utilizado em um secador de cabelo.

[0047] A Figura 25 ilustra o dispositivo de geração de fluido da presente invenção que é utilizado em um soprador de ar.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERENCIAL

[0048] Deve ser verificado que as Figuras não são desenhadas em escala e que os elementos de estruturas ou funções similares são, em geral, representados por números de referência similares para propósitos ilustrativos durante todas as Figuras. Também deve ser verificado que as Figuras se destinam apenas para facilitar a descrição das modalidades preferenciais. As Figuras não ilustram cada aspecto das modalidades descritas e não limitam o escopo da presente descrição.

Primeira Modalidade [0049] Em referência à Figura 1, um dispositivo de geração de fluido da presente invenção inclui um motor monofásico 10 e um impulsor 100 conectado a uma extremidade de saída de potência do motor sem escovas monofásico. O motor 10 pode acionar o impulsor 100 diretamente através de seu eixo de saída. De modo alternativo, o motor é desacelerado por um mecanismo de redução de velocidade antes de acionar o impulsor 100.

[0050] Em referência à Figura 2 e à Figura 6, um motor de ímã permanente monofásico 10 de acordo com a primeira modalidade da presente invenção inclui um estator 20 e um rotor 50 rotável em relação ao estator.

[0051] O estator 20 inclui um alojamento externo cilíndrico 21 com uma extremidade aberta, uma cobertura de extremidade 23 montada na extremidade aberta do alojamento externo 21, um núcleo de estator 30 montado no alojamento externo 21, um suporte de isolamento 40 montado no núcleo de estator 30 e um enrolamento de estator 39 envolto ao redor do núcleo de estator e sustentado pelo suporte de isolamento 40. O núcleo de estator 30 inclui uma porção de anel externa 31, uma pluralidade de dentes 33 que se estendem para dentro da porção de anel externa 31. Cada dente 33 compreende um corpo de dente 34 e duas sapatas de polo 35 que se estendem respectivamente de uma extremidade distai do corpo de dente 34 para dois lados circunferenciais do corpo de dente 34. O enrolamento de estator 39 é, de preferência, envolto ao redor do respectivo corpo de dentes 34. De modo alternativo, o enrolamento 39 pode ser envolto ao redor da porção de anel externa 31. Uma fenda de enrolamento é formada entre cada dois dentes adjacentes 33 e uma abertura de fenda 37 é formada entre as sapatas de polo 35 de dois dentes adjacentes 33. De preferência, a abertura de fenda 37 é deslocada de uma posição intermediária entre os dois dentes adjacentes (isto é, mais próximo a um dente e mais distante do outro) para posicionar o rotor em um estado inicial. Deve ser entendido que as sapatas de polo 35 dos dentes adjacentes 33 também podem ser conectadas através de uma ponte magnética, conforme mostrado na Figura 12. A abertura de fenda 37 ou ponte magnética 327 tem uma relutância magnética grande reduzindo, dessa maneira, vazamento magnético na abertura de fenda 37 ou ponte magnética 327 ao evitar ou reduzir fluxo magnético através da abertura de fenda 37 ou ponte magnética 327.

[0052] O núcleo de estator 30 é produzido a partir de um material condutivo magnético. Por exemplo, o núcleo de estator 30 é formado por laminações magnéticas de empilhamento (laminações de silício, comumente usadas na indústria) ao longo de uma direção axial do motor. De preferência, os dentes 33 do núcleo de estator 30 estão dispostos de modo espaçado e uniforme ao longo da direção circunferencial do motor. Cada dente 33 se estende substancialmente para dentro de modo radial a partir da porção de anel externa 31. As sapatas de polo 35 se estendem da extremidade interna radial do corpo de dente 34 para dois lados circunferenciais do corpo de dente 34.

[0053] De preferência, a sapata de polo 35 tem uma espessura radial que diminui gradualmente em uma direção do dente 33 em direção à abertura de fenda, de modo que uma relutância magnética da sapata de polo 35 aumente gradualmente na direção do dente 33 em direção à abertura de fenda. Esse projeto pode alcançar operação de motor mais estável e confiabilidade de inicialização aprimorada.

[0054] O rotor 50 é recebido em um espaço de modo cooperativo definido pelas sapatas de polo 35 dos dentes. O rotor 50 inclui polos magnéticos permanentes anulares 55 dispostos ao longo de uma direção circunferencial do rotor. Uma superfície circunferencial externa dos polos magnéticos permanentes anulares 55 é concêntrica com uma superfície circunferencial interna das sapatas de polo 35, definindo, desse modo, um interstício de ar uniforme 41 entre os dois. Especificamente, a superfície interna das sapatas de polo está localizada em um círculo centralizado no centro do rotor 50 em uma vista plana axial. Uma superfície externa 56 dos polos magnéticos permanentes anulares é uma superfície cilíndrica localizada em um círculo centralizado no centro do rotor 50. Ou seja, a superfície circunferencial interna das sapatas de polo é concêntrica com a superfície circunferencial externa dos polos magnéticos permanentes 55, definindo, desse modo, o interstício de ar substancialmente uniforme entre a superfície circunferencial interna das sapatas de polo e a superfície circunferencial externa dos polos magnéticos permanentes. De preferência, a abertura de fenda 37 tem uma largura maior que zero e menor ou igual a quatro vezes uma espessura do interstício de ar uniforme 41. Essa configuração pode tomar a inicialização e a rotação do motor mais suaves, aprimorar a confiabilidade de inicialização do motor e reduzir o ponto morto de inicialização. A porção de anel, conforme usado nessa descrição, se refere a uma estrutura fechada formada ao se estender de modo contínuo ao longo da direção circunferencial. A espessura do interstício de ar uniforme 41 se refere a uma espessura radial do interstício de ar.

[0055] Em referência à Figura 6, os polos magnéticos permanentes anulares 55 podem ser formados por um único ímã permanente anular. Além disso, o rotor 50 inclui adicionalmente um eixo rotatório 51 que passa através dos polos magnéticos permanentes anulares 55. Uma extremidade do eixo rotatório 51 é montada na cobertura de extremidade 23 através de um mancai 24, e a outra extremidade é montada em um fundo do alojamento externo cilíndrico 21 do estator através de outro mancai, de modo que o rotor tenha capacidade de rotação em relação ao estator.

[0056] Nessa modalidade, o rotor 50 inclui adicionalmente um núcleo de rotor 53. O eixo rotatório 51 passa através de um centro do núcleo de rotor 53 e é fixado ao núcleo de rotor 53. O ímã permanente anular é montado em uma superfície circunferencial externa do núcleo de rotor 53. A superfície circunferencial externa do núcleo de rotor é formada com uma pluralidade de ranhuras que se estendem de modo axial 54. Cada ranhura 54 está disposto em uma junção de dois polos magnéticos permanentes adjacentes para reduzir vazamento magnético.

[0057] Nessa modalidade, a abertura de fenda 37 é deslocada de um centro simétrico entre os dois corpos de dente adjacentes 34, isto é, cada abertura de fenda 37 é separada dos dois corpos de dente adjacentes por distâncias diferentes. Ou seja, uma linha L2 que passa no centro da abertura de fenda 37 e no centro do rotor e uma linha de centro simétrico LI dos corpos de dente adjacentes 34 formam um ângulo β entre os mesmos. Devido ao fato de que a abertura de fenda 37 é deslocada do centro simétrico dos dois dentes adjacentes, as duas sapatas de polo que se estendem da extremidade distai do corpo de dente 34 para lados circunferenciais de cada dente têm um comprimento circunferencial diferente. Uma superfície interna da sapata de polo mais curta forma uma câmara 38 adjacente à abertura de fenda. A presença do chanfro 38 pode reduzir adicionalmente a área da sapata de polo mais curta, que aumenta adicionalmente o grau de não uniformidade entre as duas sapatas de polo e, por consequência, adicionalmente faz com que a posição inicial do rotor seja deslocada do ponto morto.

[0058] A Figura 7 ilustra uma distribuição de linha magnética do polo magnético permanente de rotor quando o enrolamento de estator não é energizado, isto é, na posição inicial. Conforme mostrado na Figura 7, o rotor inclui quatro polos magnéticos permanentes, com polaridades N e S dispostas de modo alternativo. O estator inclui quatro dentes que formam quatro polos de estator. Conforme pode ser visto a partir da Figura 7, quando o motor está na posição inicial, as linhas magnéticas que passam através da área sapata de polo maior são, de fato, mais do que as linhas magnéticas que passam através da área sapata de polo menor. Uma linha central radial L4 do polo magnético de rotor 55 é deslocada de uma linha central radial L3 do polo de estator por um ângulo, e o ângulo Q formado entre a linha L3 e a linha L4 é chamado de um ângulo de inicialização. De preferência, o ângulo de inicialização Q é igual ao ângulo β. Nessa modalidade, o ângulo de inicialização é maior que um ângulo elétrico de 45 graus e menor que um ângulo elétrico de 135 graus. Quando o enrolamento de estator do motor é provido com uma corrente elétrica com uma direção, o rotor 50 pode ser iniciado ao longo de uma direção. Quando o enrolamento de estator do motor é provido com uma corrente elétrica com uma direção oposta, o rotor 50 pode ser iniciado ao longo de uma direção oposta. Deve ser entendido que, quando o ângulo de inicialização é um ângulo elétrico de 90 graus, o rotor 50 pode ser facilmente iniciado em ambas as direções, isto é, o mesmo é o ângulo mais fácil de alcançar inicialização bidirecional. Quando o ângulo de inicialização é deslocado do ângulo elétrico de 90 graus, o rotor é mais fácil de iniciar em uma direção que na direção oposta. Foi descrição a partir de um grande número de experimentos que, quando o ângulo de inicialização está na faixa de 45 graus a 135 graus de ângulo elétrico, a inicialização do rotor em ambas as direções tem boa confiabilidade.

Segunda Modalidade [0059] Em referência à Figura 8, diferente da primeira modalidade, a fim de aumenta a eficácia de enrolamento do enrolamento de estator 39, o núcleo de estator da segunda modalidade inclui uma pluralidade de unidades de núcleo de estator 300 unidas ao longo de uma direção circunferencial do estator. Cada unidade de núcleo de estator 300 inclui um dente 303 com uma sapata de polo 305 e um segmento de forquilha 301 conectado de modo integral ao dente 303. Os segmentos de forquilha 301 de unidades de núcleo de estator adjacentes são conectados juntos para formar a porção de anel externa do núcleo de estator. Deve ser entendido que cada unidade de núcleo de estator também pode incluir mais de um dente 303 e sapatas de polo correspondentes 305. Após o processo de enrolamento de todas as unidades de núcleo de estator ser completado, as unidades de núcleo de estator 300 são unidas alcançando, desse modo, o núcleo de estator com o enrolamento de estator. Nessa modalidade, cada unidade de núcleo de estator 300 inclui um dente 303 e sua sapata de polo correspondente 305 e, em cada unidade de núcleo de estator 300, uma extremidade do dente 303 é conectada ao segmento de forquilha 301 entre duas extremidades da mesma.

[0060] Nessa modalidade, os segmentos de forquilha 301 das unidades de núcleo de estator adjacentes podem ser acoplados de modo fixo entre si por soldagem e/ou por meio de uma estrutura de conexão mecânica convencional. A Figura 7 mostra uma estrutura de conexão mecânica exemplificativa que inclui uma protuberância 304 engatada em uma reentrância 302. Especificamente, cada segmento de forquilha 301 da porção de anel externa tem uma reentrância 302 formada em uma extremidade da mesma e uma protuberância 304 na outra extremidade da mesma. A protuberância 304 de cada segmento 301 é engatada na reentrância 302 de um segmento adjacente correspondente 301.

[0061] Devido ao fato de que o núcleo de estator é formado ao unir múltiplas unidades de núcleo de estator 300, a abertura de fenda entre as sapatas de polo adjacentes 305 pode ter uma largura muito pequena. De preferência, uma largura mínima da abertura de fenda é maior que zero e menor ou igual a três vezes uma espessura mínima do interstício de ar. Mais de preferência, a largura mínima da abertura de fenda da fenda de enrolamento é maior que zero e menor ou igual a duas vezes a espessura mínima do interstício de ar. Nessa modalidade, a largura da abertura de fenda se refere à distância entre as duas sapatas de polo adjacentes 305.

[0062] Em referência à Figura 9, o rotor 60 dessa modalidade inclui um núcleo de rotor 63 e polos magnéticos permanentes 65 dispostos ao longo da direção circunferencial do núcleo de rotor 63. Os polos magnéticos permanentes 65 são formados por uma pluralidade de ímãs permanentes 66, por exemplo, quatro ímãs permanentes. Os ímãs permanentes 66 são montados em uma superfície circunferencial externa do núcleo de rotor 63. Do mesmo modo, a superfície circunferencial externa do núcleo de rotor 63 é formada com uma pluralidade de ranhuras que se estendem de modo axial 64. Cada ranhura 64 está disposto em uma junção de dois ímãs permanentes adjacentes 66 para reduzir vazamento magnético. De preferência, as superfícies circunferenciais internas (chamadas de faces de polo) das sapatas de polo estão localizadas em um círculo centralizado no centro do rotor 60, e as superfícies externas dos ímãs permanentes 66 estão localizadas em um círculo centralizado no centro do rotor 60. Como tal, as superfícies externas dos ímãs permanentes 66 são concêntricas com as superfícies internas das sapatas de polo, através das quais um interstício de ar substancialmente uniforme é formado entre as sapatas de polo e os polos magnéticos permanentes. A razão do termo “interstício de ar substancialmente uniforme” é que uma maior parte do interstício de ar é uniforme, exceto por aquelas partes que correspondem aos chanfros dos polos magnéticos permanentes, os interstícios entre polos magnéticos adjacentes, as câmaras das sapatas de polo e as aberturas de fenda entre as sapatas de polo adjacentes.

Terceira Modalidade [0063] Em referência à Figura 10, nessa modalidade, o núcleo de estator inclui, do mesmo modo, uma pluralidade de unidades de núcleo de estator 310 unidas ao longo da direção circunferencial do estator. Cada unidade de núcleo de estator 310 inclui um dente 313 com uma sapata de polo 315 e um segmento de forquilha 311 conectado de modo integral ao dente 313. Os segmentos de forquilha 311 de unidades de núcleo de estator adjacentes são conectados juntos para formar a porção de anel externa do núcleo de estator. Deve ser entendido que cada unidade de núcleo de estator também pode incluir mais de um dente 313 e sapatas de polo correspondentes 315. Após o processo de enrolamento de todas as unidades de núcleo de estator ser completado, as unidades de núcleo de estator 300 são unidas, alcançando, desse modo, o núcleo de estator com o enrolamento de estator. Nessa modalidade, cada unidade de núcleo de estator 310 inclui um dente 313 e sua sapata de polo correspondente 315, e, em cada unidade de núcleo de estator 310, uma extremidade do dente 313 é conectada ao segmento de forquilha 311 entre duas extremidades da mesma.

[0064] Nessa modalidade, as faces de união dos segmentos de forquilha 311 das unidades de núcleo de estator adjacentes são faces planas, e os segmentos de forquilha adjacentes 311 podem ser montados juntos diretamente por soldagem ou de outra maneira. De preferência, a fim de alcançar um contato de extremidade para extremidade melhor entre os segmentos de forquilha arqueados adjacentes, as extremidades dos segmentos de forquilha 311 das unidades de núcleo de estator adjacentes são dotadas de chanfros interengatados. Especificamente, as duas extremidades do segmento de forquilha 311 de cada unidade de núcleo de estator podem ser, respectivamente, dotadas de um primeiro chanfro 312 e um segundo chanfro 314 que estão em contato próximo um com o outro.

[0065] Devido ao fato de que o núcleo de estator é formado ao unir múltiplas unidades de núcleo de estator 310, o processo de enrolamento pode ser realizado antes do processo de junção, e, portanto, a abertura de fenda entre as sapatas de polo adjacentes 315 pode ter uma largura muito pequena. De preferência, uma largura mínima da abertura de fenda é maior que zero e menor ou igual a três vezes ou duas vezes uma espessura mínima do interstício de ar.

[0066] No motor de ímã permanente monofásico dessa modalidade, a abertura de fenda é formada entre sapatas de polo adjacentes de dois dentes adjacentes e é deslocada de um dos dois dentes. Portanto, o ângulo de inicialização e torque de borda exigidos para a inicialização do motor de ímã permanente monofásico são ajustados mediante o ajuste da localização e do tamanho da abertura de fenda, sem a necessidade de fendas de posicionamento adicionais ou orifícios de posicionamento formados nas faces de polo das sapatas de polo. Por exemplo, o ângulo de inicialização é ajustável mediante o ajuste do grau de deslocamento da abertura de fenda de um dos dentes. Quando o ângulo de inicialização está na faixa de 45a 135 graus de ângulo elétrico, o rotor do motor pode ser iniciado em ambas as direções, o que toma a inicialização confiável.

Quarta Modalidade [0067] Em referência à Figura 11, do mesmo modo, o núcleo de estator dessa modalidade é de uma estrutura do tipo separada, a fim de aumentar a eficácia de enrolamento do enrolamento de estator. Especificamente, os dentes 323 e as sapatas de polo associadas 325 são formados de modo integral em uma única estrutura integral, enquanto os dentes 323 e a porção de anel externa 321 são estruturas separadas, isto é, a porção de anel externa 321 e os dentes 323 são formados de modo separado e, então, montados juntos. As faces de união dos dentes 323 e a porção de anel externa 321 podem ser faces planas ou faces de engate de reentrância-protuberância 322, 324. Deve ser entendido que cada dente 323 pode ser conectado de modo fixo à porção de anel externa 321 por soldagem ou diversas maneiras de conexão mecânica (por exemplo, uma junta de cauda de andorinha). Em uma modalidade alternativa, os dentes 323, a porção de anel externa 321 e as sapatas de polo associadas 325 são todos formados de modo separado, e os dentes 323 são conectados de modo fixo à porção de anel externa 321 e às sapatas de polo 325 após o enrolamento de estator 39 ser enrolado.

[0068] O motor sem escovas monofásico dessa modalidade usa polos magnéticos permanentes anulares, e as superfícies internas das sapatas de polo do núcleo de estator estão localizadas em um círculo centralizado no centro do rotor na vista plana axial, formando, desse modo, melhor o interstício de ar uniforme e reduzindo a vibração e ruído devido às aberturas de fenda na técnica anterior. Além disso, a largura da abertura de fenda é maior que zero e menor ou igual a quatro vezes a espessura do interstício de ar uniforme, ou adicionalmente, o mínimo com a abertura de fenda é menor ou igual a duas vezes o interstício de ar uniforme, de modo que o motor possa ter uma densidade de torque maior e o vazamento magnético possa ser reduzido. O núcleo de estator é de uma estrutura do tipo separada, o que facilita o processo de enrolamento e, consequentemente, aprimora de modo eficaz a eficácia de enrolamento.

Quinta Modalidade [0069] Em referência às Figuras 12 a 15, um motor monofásico 11 de acordo com outra modalidade é ilustrado. O motor 11 inclui um estator e um rotor. O estator inclui um alojamento de estator, um núcleo de estator 48, enrolamentos de estator 49 envoltos ao redor do núcleo de estator 48 e uma placa de circuito de controle 58 montada em uma extremidade do estator. O alojamento de estator inclui duas metades de porções de alojamento 36, 32. Cada metade de porção de alojamento inclui uma luva cilíndrica, um cubo 25 disposto em uma extremidade externa da luva cilíndrica, e uma pluralidade de raios 28 conectados entre a luva cilíndrica e o cubo 25. Um mancai 27 é montado no cubo 25. O núcleo de estator 48 é montado em uma superfície de parede interna da luva cilíndrica. Nessa modalidade, o motor monofásico 11 é um motor sem escovas de corrente direta de ímã permanente monofásico 11.

[0070] O rotor inclui um eixo rotatório 61 e um ímã permanente 67 (consulte a Figura 16) fixada ao eixo rotatório. Uma espessura do ímã permanente 67 é 0,4 a 0,48 vez um diâmetro externo do rotor. As extremidades opostas do eixo rotatório 61 se estendem através dos cubos 25 das duas metades de porções de alojamento 36, 32 e são sustentadas pelos mancais 27 montados nos cubos 25, respectivamente.

[0071] Em referência às Figuras 14 e 15, um suporte de isolamento 47 está disposto entre dentes 52, 57 do núcleo de estator 48 e o enrolamentos de estator 49. Os forros de isolamento 45 estão dispostos entre uma porção de anel externa (isto é, forquilha) do núcleo de estator 48 e os dois enrolamentos de estator 49, respectivamente, para isolar os enrolamentos de estator 49 do núcleo de estator 48. Nessa modalidade, o forro de isolamento 45 é fixado a uma superfície interna da porção de anel externa do núcleo de estator 48, e tem um furo transpassante para permitir que o dente correspondente 52 ou 57 passe entre os mesmos.

[0072] Em referência às Figuras 16 e 17, o núcleo de estator 48 consiste em uma primeira metade de porção de núcleo e uma segunda metade de porção de núcleo. As faces de união da primeira metade de porção de núcleo e da segunda metade de porção de núcleo são dotadas de estruturas de engate de reentrância-protuberância. A primeira metade de porção de núcleo inclui uma primeira metade de porção de forquilha 59 e um primeiro dente 52, que se estende da primeira metade de porção de forquilha 59 em direção a um centro do núcleo de estator. A segunda metade de porção de núcleo inclui uma segunda metade de porção de forquilha 75 e um segundo dente 57, que se estende da segunda metade de porção de forquilha 75 em direção ao centro do núcleo de estator. A primeira metade de porção de forquilha 59 e a segunda metade de porção de forquilha 75 formam de modo cooperativo a porção de anel externa ou forquilha em formato de anel.

[0073] O primeiro dente 52 e o segundo dente 57 têm uma largura W1 perpendicular à direção de extensão do primeiro dente 52, e a largura W1 é 1,4 a 1,6 vez um diâmetro externo Dl do rotor. A porção de anel externa tem uma espessura W2 ao longo de uma direção radial do estator, e a espessura W2 da porção de anel externa é de 0,5 a 0,7 vez o diâmetro externo Dl do rotor. A superfície interna (face de polo) das duas sapatas de polo do primeiro dente 52 inclui uma primeira superfície de arco 52a com uma primeira ranhura de posicionamento 52b formado na mesma. A superfície interna (face de polo) das duas sapatas de polo do segundo dente 57 inclui uma segunda superfície de arco 57a com uma segunda ranhura de posicionamento 57b formado na mesma. A primeira ranhura de posicionamento 52b e a segunda ranhura de posicionamento 57b são opostos um em relação ao outro ao longo de uma direção diametral do rotor para controlar a posição inicial do rotor em relação ao estator quando o enrolamento de estator é desenergizado. Uma posição de parada ou uma posição inicial do rotor podem ser ajustadas mediante o ajuste das posições das ranhuras de posicionamento 52b, 57b. A primeira superfície de arco 52a e a segunda superfície de arco 57a são opostas uma em relação à outra para formar uma cavidade/câmara de recebimento entre as mesmas, na qual o ímã permanente 67 é recebido. O ímã permanente 67 forma dois polos magnéticos permanentes para interagir com os primeiros dentes 52 e o segundo dente 57. Um interstício de ar substancialmente uniforme 68 é formado entre a superfície circunferencial externa dos polos magnéticos permanentes do rotor e as faces de polo 52a, 57a do estator. A razão do termo “interstício de ar substancialmente uniforme” é que uma maior parte do interstício de ar é uniforme, exceto para aquelas partes que correspondem às ranhuras de posicionamento 52b, 57, chanfros dos polos magnéticos e chanfros das sapatas de polo. Uma espessura do interstício de ar uniforme 68 é de 0,26 a 0,34 vez a espessura do ímã permanente 67.

[0074] Um sensor 69, tal como um sensor de efeito Hall, é conectado à placa de circuito 58 (Figura 12) através de terminais para detectar a posição de rotação do ímã permanente 67.

[0075] Os enrolamentos de estator 49 são, de preferência, envoltos ao redor do primeiro dente 52 e do segundo dente 57. Em particular, o suporte de enrolamento 47 inclui um primeiro braço de montagem oco 48a e um segundo braço de montagem oco 48b que se estendem em direção às extremidades do primeiro dente 52 e do segundo dente 56, respectivamente. O primeiro dente 52 se estende no primeiro braço de montagem 48a e o segundo dente 56 se estende no segundo braço de montagem 48b. Cada enrolamento de estator 49 é envolto ao redor de um exterior de um braço correspondente ao primeiro braço de montagem 48a e ao segundo braço de montagem 48b, isto é, os enrolamentos de estator 49 e o primeiro dente 52 / o segundo dente 57 são espaçados pelo primeiro braço de montagem 48a e pelo segundo braço de montagem 48b, respectivamente. Ao serem energizados, os enrolamentos de estator 49 podem produzir dois circuitos magnéticos que passam através do rotor.

[0076] O primeiro dente 52 e o segundo dente 57 formam entre si uma primeira abertura de fenda/ ponte magnética 73 e uma segunda abertura de fenda/ ponte magnética 74 com grande relutância magnética em lados opostos do ímã permanente 67, respectivamente. Nessa modalidade, o primeiro dente 52 e o segundo dente 57 formam entre si aberturas de fenda 73 e 74. Especificamente, duas extremidades circunferenciais da primeira superfície de arco 52a formam uma primeira superfície de corte 52c e uma segunda superfície de corte 52d, respectivamente; duas extremidades circunferenciais da segunda superfície de arco 57a formam uma terceira superfície de corte 57c e uma quarta superfície de corte 57d. A primeira superfície de corte 52c e a terceira superfície de corte 57c são espaçadas e estão voltadas uma para a outra de modo a formar a abertura de fenda 73 entre as mesmas, e a segunda superfície de corte 52d e a quarta superfície de corte 57d são espaçadas e estão voltadas uma para a outra de modo a formar a abertura de fenda 74 entre as mesmas. As aberturas de fenda 73, 74 são inclinadas em relação à direção de extensão do primeiro/segundo dente, ou seja, um ângulo agudo é formado entre a direção de extensão da abertura de fenda e a direção de extensão do primeiro/segundo dente.

[0077] Uma distância entre a primeira superfície de corte 52c e a terceira superfície de corte 57c é de 0,09 a 0,13 vez o diâmetro externo Dl do rotor, e uma distância entre a segunda superfície de corte 52d e a quarta superfície de corte 57d também é de 0,09 a 0,13 vez o diâmetro externo Dl do rotor.

[0078] Uma linha de conexão L5 que conecta centros das aberturas de fenda 73, 74 e o centro de rotor e uma direção de extensão L6 do primeiro dente 52 forma entre os mesmos um ângulo Q de 60 a 65 graus. Mais de preferência, a linha de conexão que conecta os centros das aberturas de fenda 73, 74 e a direção de extensão do segundo dente 57 forma um ângulo de 60 a 65 graus. As aberturas de fenda 73, 74 são substancialmente do mesmo tamanho, e são simétricas sobre o centro de rotação do rotor.

[0079] A primeira superfície de arco 52a tem a primeira ranhura de posicionamento 52b e a segunda superfície de arco 57a tem a segunda ranhura de posicionamento 57b. Uma abertura da primeira ranhura de posicionamento 52b está voltada em direção ao ímã permanente 67 e uma abertura da segunda ranhura de posicionamento 57b está voltada em direção ao ímã permanente 67. Uma largura da abertura da primeira ranhura de posicionamento 52b e da segunda ranhura de posicionamento 57b é de 0,24 a 0,28 vez o diâmetro externo Dl do rotor. O termo “largura da abertura”, conforme usado no presente documento, se refere a um tamanho da primeira ranhura de posicionamento 52b e da segunda ranhura de posicionamento 57b ao longo de uma direção circunferencial do ímã permanente. Uma profundidade da primeira ranhura de posicionamento 52b no primeiro dente 52 e uma profundidade da segunda ranhura de posicionamento 57b no segundo dente 56 são, as duas, de 0,015 a 0,035 vez o diâmetro externo Dl do rotor. De preferência, uma linha que conecta a primeira ranhura de posicionamento 52b e a segunda ranhura de posicionamento 57b coincide com linhas centrais do primeiro dente 52 e do segundo dente 57.

[0080] A Figura 18 ilustra um dispositivo de geração de fluido 80 que emprega qualquer um dos motores monofásico descritos acima. O dispositivo de geração de fluido 80 inclui adicionalmente um impulsor centrífugo 81 montado em um eixo rotatório do motor monofásico, um difusor 82 que coopera com o impulsor centrífugo 81 e um acessório de difusor 83 que coopera com o difusor 82.

[0081] Em referência à Figura 19, o impulsor centrífugo 81 inclui uma placa de cobertura frontal 91 e uma placa de cobertura posterior 93, que são separadas por uma distância predefinida. O impulsor centrífugo 81 inclui adicionalmente uma pluralidade de pás 95 montadas entre as placas de cobertura frontal e posterior 91, 93. As passagens de ar são formadas entre pás adjacentes 95. As passagens de ar têm uma entrada em um centro do impulsor centrífugo 81 e uma saída ao longo de uma periferia externa do impulsor centrífugo 81.

[0082] Em referência às Figuras 20 e 21, o difusor 82 inclui um alojamento externo tubular 91 e uma placa de particionamento 93, montada dentro do alojamento externo tubular 91. A placa de particionamento 93 tem um furo transpassante 94 para permitir que o eixo rotatório de um motor 11 passe através do mesmo. A placa de particionamento 93 inclui adicionalmente uma pluralidade de orifícios rosqueados 95 para permitir que os parafusos 96 passem através dos mesmos para montar o difusor no motor 11. Nesse caso, o alojamento externo tubular 91 envolve o motor 11.

[0083] O difusor 82 inclui uma pluralidade de palhetas de difusão 99 conectadas ao alojamento externo tubular 91 e à placa de particionamento 93. Um canal de difusão 97 é formado entre cada duas palhetas de difusão adjacentes 99. Uma extremidade de entrada dos canais de difusão 97 está em comunicação fluida com a saída do impulsor centrífugo 81. Nessa modalidade, os canais de difusão 97 passam através da placa de particionamento 93 para guiar o fluido para o acessório de difusor 83.

[0084] A Figura 22 ilustra um aspirador de pó 210 que inclui o motor monofásico descrito acima 10, 11 ou o dispositivo de geração de fluido descrito acima 80. Nessa modalidade, o aspirador de pó 210 adota estruturas conhecidas e, portanto, não é descrito no presente documento em maiores detalhes.

[0085] A Figura 23 ilustra um secador de mãos 220 que inclui o motor monofásico descrito acima ou o dispositivo de geração de fluido descrito acima. Nessa modalidade, o secador de mãos 210 adota estruturas conhecidas, e, portanto, não é descrito no presente documento em maiores detalhes.

[0086] A Figura 24 ilustra um secador de cabelo 230 que inclui o motor monofásico descrito acima ou o dispositivo de geração de fluido descrito acima. Nessa modalidade, o secador de cabelo 230 adota estruturas conhecidas e, portanto, não é descrito no presente documento em maiores detalhes.

[0087] A Figura 25 ilustra um soprador de ar 240 que inclui o motor monofásico descrito acima ou o dispositivo de geração de fluido descrito acima. Nessa modalidade, o soprador de ar 240 adota estruturas conhecidas e, portanto, não é descrito no presente documento em maiores detalhes.

[0088] Embora a invenção seja descrita em referência a uma ou mais modalidades preferenciais, deve ser verificado por aqueles versados na técnica que diversas modificações são possíveis. Por exemplo, o motor monofásico também pode ser um motor síncrono de ímã permanente em outras modalidades. Portanto, o escopo da invenção deve ser determinado por referência às reivindicações a seguir.

REIVINDICAÇÕES

Claims (15)

1. Dispositivo de geração de fluido, caracterizado pelo fato de que compreende: um motor monofásico que compreende: um estator que compreende um núcleo de estator e um enrolamento de estator envolto ao redor do núcleo de estator, em que o núcleo de estator compreende uma forquilha, uma pluralidade de dentes que se estendem para dentro da forquilha, uma face de polo formada em uma extremidade distai de cada um dos dentes e que se estende ao longo de uma direção circunferencial do motor; um rotor rotável em relação ao estator, em que o rotor é recebido em uma câmara de recebimento circundada pelas faces de polo, em que o rotor compreende uma pluralidade de polos magnéticos que confrontam as faces de polo do estator, superfícies externas dos polos magnéticos do rotor e as faces de polo do estator que são coaxiais uma em relação à outra para, dessa maneira, formar entre os mesmos um interstício de ar substancialmente uniforme; e um impulsor que é acionado pelo rotor para gerar um fluxo de fluido.

2. Dispositivo de geração de fluido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as faces de polo de dentes adjacentes são separadas por uma abertura de fenda, e em que a abertura de fenda tem uma largura menor ou igual a quatro vezes de uma espessura do interstício de ar.

3. Dispositivo de geração de fluido de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que cada dente compreende um corpo de dente que se estende a partir da forquilha e um par de sapatas de polo que se estende respectivamente de uma extremidade distai do corpo de dente em duas direções circunferenciais opostas do rotor.

4. Dispositivo de geração de fluido de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a sapata de polo tem uma espessura radial que diminui gradualmente em uma direção contrária do corpo de dente.

5. Dispositivo de geração de fluido de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que as sapatas de polo de dentes adjacentes são separadas uma da outra por uma abertura de fenda ou conectadas entre si por uma ponte magnética, em que a abertura de fenda ou ponte magnética é deslocada de um centro simétrico entre os dois corpos de dentes adjacentes.

6. Dispositivo de geração de fluido de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que as sapatas de polo de dentes adjacentes são separadas uma da outra por uma abertura de fenda, em que as duas sapatas de polo compreendem uma sapata de polo mais curta e uma sapata de polo mais longa e a superfície interna da sapata de polo mais curta forma um chanfro adjacente à abertura de fenda.

7. Dispositivo de geração de fluido de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a abertura de fenda ou ponte magnética é deslocada de um centro simétrico de dois dentes correspondentes adjacentes por um ângulo elétrico de 45 a 135 graus.

8. Dispositivo de geração de fluido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os dentes incluem um primeiro dente e um segundo dente, a face de polo do primeiro dente forma uma primeira superfície de arco com uma primeira ranhura de posicionamento definido na mesma, a face de polo do segundo dente forma uma segunda superfície de arco com uma segunda ranhura de posicionamento definido na mesma, e a primeira superfície de arco e a segunda superfície de arco são opostas uma em relação à outra com a câmara de recebimento formada entre as mesmas.

9. Dispositivo de geração de fluido de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o primeiro dente e o segundo dente formam entre os mesmos uma primeira abertura de fenda/ponte magnética e uma segunda abertura de fenda/ponte magnética em lados opostos do rotor, e a primeira abertura de fenda/ponte magnética e a segunda abertura de fenda/ponte magnética são simétricas sobre um eixo geométrico do rotor.

10. Dispositivo de geração de fluido de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que um ângulo de 60 a 65 graus é formado entre uma linha de conexão que conecta um centro da primeira abertura de fenda/ponte magnética e um centro do rotor e uma direção de extensão do corpo de dente do primeiro dente.

11. Dispositivo de geração de fluido de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que duas extremidades circunferenciais da primeira superfície de arco formam respectivamente uma primeira superfície de corte e uma segunda superfície de corte, duas extremidades circunferenciais da segunda superfície de arco formam respectivamente uma terceira superfície de corte e uma quarta superfície de corte; em que a primeira superfície de corte e a terceira superfície de corte são opostas uma em relação à outra e definem a primeira abertura de fenda entre as mesmas, e a segunda superfície de corte e a quarta superfície de corte definem a segunda abertura de fenda entre as mesmas, em que um ângulo agudo é formado entre as superfícies de corte e uma linha central do corpo de dente do primeiro ou do segundo dentes.

12. Dispositivo de geração de fluido de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que uma linha que conecta a primeira ranhura de posicionamento e a segunda ranhura de posicionamento coincide com linhas centrais dos corpos de dente do primeiro dente e do segundo dente.

13. Dispositivo de geração de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o motor monofásico é um motor sem escovas de corrente direta de ímã permanente monofásico ou um motor síncrono sem escovas de ímã permanente monofásico.

14. Aparelho elétrico, caracterizado pelo fato de que compreende um dispositivo de geração de fluido, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13.

15. Aparelho elétrico de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o aparelho elétrico é um secador de mãos, um secador de cabelo, um aspirador de pó ou um soprador de ar.