CN102635566B - 内部调速两档电子风扇 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内部调速两档电子风扇,属于汽车用风扇领域。主要包括:电机总成、扇叶、护风罩、接插件,所述电机总成安装在护风罩上,扇叶安装在电机总成轴心上,接插件与软管连接,所述电机总成至少包括:定子总成、转子总成、刷架总成、轴承、后盖、调距垫圈、波形垫圈、卡环;所述定子总成内安装有转子总成,在转子总成的中轴前后两端各安装有轴承及卡环,位于轴承后部安装有调距垫圈、波形垫圈,后盖压装铆接在定子总成后部,所述电机总成的定子总成内还安装有刷架总成。采用线圈的电感对风扇电机电刷进行两档限流调速,结构简单,运行稳定,节省能耗;功率大,提高冷却风扇效率和使用的可靠性;避免因电阻发热消耗发动机能量及电阻失效影响冷却风扇寿命。
Description
技术领域
本发明涉及汽车用风扇领域,特别涉及一种内部调速两档电子风扇。
背景技术
通常的轿车冷却风扇采用电阻两档调速,通过电阻进行分压,风扇实现低速;电阻调速方式主要是在风扇低速电路中串联一个陶瓷电阻实现分压,降低风扇转速;如风扇长时间处于低速工作状态,电阻会不断消耗发动机能量而发热,电阻过热容易失效,将影响冷却风扇寿命;高档轿车会采用无极风扇调速,消耗发动机力量相对较低,但需增加脉冲宽度调制(PWM)调速模块,脉冲宽度调制是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法,技术相对复杂,成本也相对高。
在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术还存在以下问题:1.电阻式调速线路结构复杂,不易维修;2.电阻式调速调节的是电阻限流,功率小;3.电阻消耗的是有功功率,把电能消耗掉了,转化成了热能,而热能不能通过电阻转化成电能。
发明内容
为了解决现有技术的问题,本发明实施例提供了一种内部调速两档电子风扇。所述技术方案如下:
所述电子风扇包括:电机总成、扇叶、护风罩、接插件,所述电机总成安装在护风罩上,扇叶安装在电机总成轴心上,接插件与软管连接,所述电机总成至少包括:定子总成、转子总成、刷架总成、轴承、后盖、调距垫圈、波形垫圈、卡环;所述定子总成内安装有转子总成,在转子总成的中轴前后两端各安装有轴承及卡环,位于轴承后部安装有调距垫圈、波形垫圈,后盖压装铆接在定子总成后部,所述电机总成的定子总成内还安装有刷架总成。
所述定子总成至少包括:壳体组件、前盖、磁瓦;所述壳体组件包括壳体和支脚,其壳体外周均布有支脚固联在壳体上,壳体内壁沿圆周均匀安装有磁瓦,壳体前部安装有前盖。
所述转子总成至少包括:铁心总成、线圈绕组;所述铁心总成包括中轴、换向器、铁心组件;所述铁心组件中心孔内安装有中轴,中轴后端安装有换向器,换向器连接电机转子总成的导线;所述铁心总成上缠绕有线圈绕组,线圈绕组与换向器相连。
所述刷架总成至少包括:刷架组件、出线胶套、电感固定架、电感线圈、电刷弹簧、电刷、刷握、电刷导线;所述刷架组件包括绝缘板、刷杆座、铜丝辫导线、凹槽、电容及相关导线、相关电路元件;其绝缘板上设置有沿对角线分布的四个刷杆座,内周设置有两极铜丝辫导线,每个刷杆座内安装有刷握和电刷,每个电刷的外端设置有电刷弹簧,电刷装入刷握内,设置在换向器外周,电刷的四个侧面与刷架组件内壁之间留有间隙,刷握下边缘距换向器表面之间留有间隙。
所述电刷上设置有电刷导线,其中黄线与电刷III连接、绿线与电刷I连接、黑线与电刷II、IV连接,且三种电刷导线分别对应连接铜丝辫导线及外电源和直流电机总成的负极棕色导线和正极红黑导线或正极红白导线,并与转子总成的换向器的换向片配合。
所述刷架组件的绝缘板两侧设置有凹槽,两凹槽内各安装有电感固定架及电感线圈,电感线圈的触片与两极铜丝辫导线配合;绝缘板的一侧内安装有电容及相关电路元件,绝缘板的外侧安装有出线胶套,所述正极红黑导线、正极红白导线、负极棕色导线套入出线胶套,出线胶套卡入绝缘板,正负极三根导线的一端通过软管引出线与接插件连接,另一端与两极铜丝辫导线配合。
所述接插件至少包括:卡头、堵帽、护套、插片、红白导线、棕色导线、红黑导线;所述快装卡头与软管连接,卡头内设置有护套,护套内设置有正极红白导线、负极棕色导线、正极红黑导线,由堵帽上引出,堵帽上设置有插片。
所述换向器至少包括:换向片、云母片、套筒、V型压圈、螺旋压圈;所述换向片底部为燕尾形状,相邻换向片之间通过云母片作绝缘,由套筒、V型压圈及螺旋压圈将换向片及云母片紧固成一整体;所述换向片与套筒、压圈之间用V型云母环绝缘,换向器的每一组绕组至少有一对接触片。
所述电机总成的后部及下部间隔距离设置有声级计。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
1、通过电感式调速,采用线圈的电感对风扇电机电刷进行两档限流调速,结构简单,运行稳定,节省能耗;
2、电感式调速调节的是电感量,功率大,提高冷却风扇效率和使用的可靠性;
3、采用电感和电容消耗的功率是无功功率,电容是把电能转化为电势能,电感是把电能转化为磁能,电势能放电,磁能生电,电感和电容将电能转化而储存起来,然后还能释放出来,相对电阻式调速较为省电;
4、采用电刷具有良好的换向和集流性能,能量损耗小,电刷使用寿命长,并不磨损换向器;
5.电刷运行时,不过热,噪音小,不破损,避免因电阻发热消耗发动机能量及电阻失效影响冷却风扇寿命,性能稳定,降低风扇失效风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的内部调速两档电子风扇结构示意图;
图2是本发明实施例提供的内部调速两档电子风扇的电机总成结构示意图;
图3是本发明实施例图2中A-A剖视图;
图4是本发明实施例图2中C向旋转视图;
图5是本发明实施例提供的内部调速两档电子风扇的电机总成分解示意图;
图6是本发明实施例提供的内部调速两档电子风扇电机的定子总成分解示意图;
图7是本发明实施例提供的内部调速两档电子风扇电机的转子总成分解示意图;
图8是本发明实施例提供的内部调速两档电子风扇电机的刷架总成分解示意图;
图9是本发明实施例提供的内部调速两档电子风扇电机的刷架总成结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
参见图1,本发明实施例提供了一种内部调速两档电子风扇,主要包括:电机总成1、扇叶2、护风罩3、接插件4、PVC软管5等零部件;所述电机总成1安装在护风罩3上,扇叶2安装在电机总成1轴心上,PVC软管5一端与电机总成1连接,使汽车电能经电机总成1转化为机械转力,PVC软管5另一端连接接插件4。
参见图2、图3、图5,所述电机总成1主要包括:定子总成11、转子总成12、刷架总成13、轴承14、后盖15、调距垫圈16、波形垫圈17、E型卡环18及平衡胶泥等零部件;所述定子总成11内安装有转子总成12、刷架总成13,在转子总成12的中轴121-1前后两端各安装有一滚珠轴承14及用于限位轴承的E型卡环18,间隙处填加有平衡胶泥,保证转子总成12动平衡;轴承14用于支持转子总成12且保证转子良好转动;在中轴121-1的后端安装有换向器121-2,位于轴承14后部安装有调距垫圈16、波形垫圈17,保证转子总成12与定子总成11的壳体及后盖15的配合紧密;后盖15采用压装铆接在定子总成11后部,后盖15用于固定刷架总成13及支持轴承14以支持转子总成12;由此构成直流电机总成1。在距离电机总成1的后部及下部100mm处设置有声级计6。
同时参见图4,所述接插件4主要包括:卡头4-1、堵帽4-2、护套4-3、插片4-4、红白导线4-5、棕色导线4-6、红黑导线4-7等,为现有技术,可市售全套接插件。所述快装卡头4-1与PVC软管5连接,卡头4-1内设置有护套4-3,护套4-3内设置有正极红白导线4-5、负极棕色导线4-6、正极红黑导线4-7,由堵帽4-2上引出,堵帽4-2上设置有插片4-4。
参见图6,所述定子总成11主要包括:壳体组件111、前盖112、磁瓦113等零部件;所述壳体组件111由壳体111-1和支脚111-2组成,其壳体111-1为圆形,外周均布有三个支脚111-2焊接在壳体111-1上,壳体111-1内壁沿圆周均匀安装有四块磁瓦113,壳体111-1前部安装有前盖112,所述磁瓦113选用钕铁硼稀土永磁材料,拥有极高的磁性能产生磁场;所述壳体111-1用于嵌放轴承,支持转子,并支持磁瓦113形成规则磁场,构成磁场一部分,上述结构构成定子总成11。
参见图7,所述转子总成12主要包括:铁心总成121、线圈绕组122等;所述铁心总成121由中轴121-1、换向器121-2、铁心组件121-3等组成,铁心组件121-3用于支持绕线122,构成磁路的一部分,其中心孔内安装有中轴121-1,中轴121-1用于输出扭力,中轴121-1后端安装有换向器121-2,换向器121-2是由若干接触片围成圆型,分别连接电机转子总成12的导线;所述铁心总成121上缠绕有线圈绕组122,线圈绕组122是电流的载体,并产生磁场力,线圈绕组122与换向器121-2相连,由此构成由轴承14支撑的旋转体,称为转子总成12,转子总成12通以电流,在磁场力作用下转动,通过换向器121-2将电流送入到铁心总成121、线圈绕组122,保证线圈绕组122绕线产生的磁场和定子总成11的磁场产生最佳的力矩作用,通过换向器121-2的换向作用可实现转子总成12导线电流的切换,转换为实际输出的直流电。
所述换向器121-2为现有技术,可市售产品,主要包括:换向片、云母片、套筒、V型压圈、螺旋压圈等;所述换向片采用硬度大,导电和耐磨性能好的电解铜或铜合金制成,换向片的底部做成燕尾形状,相邻换向片之间通过云母片作为绝缘,利用套筒、V型压圈及螺旋压圈将换向片及云母片紧固成一个整体,在换向片与套筒、压圈之间用V型云母环绝缘。换向器121-2的每一组绕组至少有一对接触片。
参见图8、图9,所述刷架总成13主要包括:刷架组件131、出线胶套132、电感固定架133、电感线圈134、电刷弹簧135、电刷136、刷握137、电刷导线138等零部件;所述刷架组件131主要包括绝缘板131-1、刷杆座131-2、铜丝辫导线131-3、凹槽131-4、电容131-5及相关导线、相关电路元件等,构成内部调速结构;其绝缘板131-1上设置有沿对角线分布的四个刷杆座131-2,内周设置有盘绕的两极铜丝辫导线131-3,每个刷杆座131-2内安装有一刷握137和电刷136,刷握137用于支持电刷136并保证电刷136良好滑动,每个电刷136的外端设置有电刷弹簧135,电刷弹簧135可保证电刷136与换向器121-2的换向片可靠接触;所述电刷弹簧135、电刷136、刷握137各为四只,电刷136是一种导电零件,通常以具有良好导电性的石墨为主要原材料,多为长方形,是在电机转子总成12与定子总成11之间传导电流的滑动接触体,电刷136装入刷握137内,设置在换向器121-2外周,电刷136的四个侧面与刷架组件131内壁之间留有间隙,能够上下自由移动,保证电刷136在电刷弹簧135的压力下随着不断的磨损,而与换向器121-2持续保持紧密接触;刷握137下边缘距换向器121-2表面之间留有间隙,距离过小,刷握137容易触伤换向器121-2,距离过大,电刷136易颤动而导致破损。电刷136上设置有用于电流导出的黄线、绿线、黑线三种电刷导线138,其中黄线与电刷III连接、绿线与电刷I连接、黑线与电刷II、IV连接,且三种电刷导线138分别对应连接铜丝辫导线131-3及外电源和直流电机总成1的负极棕色导线4-6和正极红黑导线4-7或正极红白导线4-5,并与转子总成12的换向器121-2的换向片配合,实现可靠分合。
所述刷架组件131的绝缘板131-1两侧设置有凹槽131-4,两凹槽131-4内各安装有电感固定架133及电感线圈134,电感固定架133用于放置电流滤波的电感线圈134,并固定在刷架组件131上,电感线圈134的触片与两极铜丝辫导线131-3配合,实现分合;绝缘板131-1的一侧内安装有电容131-5及相关电路元件,所述电容131-5是移项的,为的是让单相电源分成三个有一定电角度的三个电源,用电容131-5配合电机总成1的转子总成12的线圈绕组122来移项达到在定子总成11内产生旋转磁场,以便在通电后使转子总成12旋转起来。绝缘板131-1的外侧安装有出线胶套132,出线胶套132用于密封且保证引出线不被磨损,将正极红黑导线4-7、正极红白导线4-5、负极棕色导线4-6套入出线胶套132,出线胶套132卡入绝缘板131-1,正负极三根导线的一端通过PVC软管5引出线与接插件4连接,另一端与两极铜丝辫导线131-3配合,实现分合;正极红白导线4-5(图中未画出)与正极红黑导线4-7相对应。
本发明的工作原理是:电机总成1是将直流电能转换为机械能的转动装置,通过定子总成11提供磁场,直流电源向转子总成12的线圈绕组122提供电流,换向器121-2的作用是把线圈绕组122中的交流电动势和电流转换成电刷136间的直流电动势和电流,使转子总成12电流与磁场产生的转矩保持方向不变。由于接到电机总成1上的电源线是静止不动的,而换向器121-2是旋转的,为了把静止部分的电流引接到电枢线圈绕组122上,就要使用电刷136,电刷136分别接直流电的正负极,当电机总成1转动时,换向器121-2和电刷136接触就可以自动改变电流方向,完成电机总成1电流换向。
由于转子总成12不断运动而电刷136不动,当转子总成12的某一组线圈与电刷136接通形成回路时,由于通电导体周围存在磁场,通过吸引和排斥力,转子总成12就会转动,这一组线圈转动过后,对应换向器121-2上的触片就与电刷136分离开,就会断电,然后下一组线圈就会与电刷136接通形成回路通电,如此这样就可以维持运转了。
所述刷架总成13用于汽车电路与电机总成1构成回路,并分配电流至转子总成12的换向器121-2上,将直流电压、直流电流引入或引出,实现电机内部电刷调速,当正极红黑导线4-7和负极棕色导线4-6通电,此时通电电刷为II、III、IV;当正极红白导线4-5和负极棕色导线4-6通电,此时通电电刷为I、II、IV;处于这两种状态时风扇为低速档。当正极红黑导线4-7、正极红白导线4-5和负极棕色导线4-6同时通电,此时通电电刷为I、II、III、IV,风扇为高速档。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种内部调速两档电子风扇,主要包括:电机总成、扇叶、护风罩、接插件,所述电机总成安装在护风罩上,扇叶安装在电机总成轴心上,接插件与软管连接,所述电机总成至少包括:定子总成、转子总成、刷架总成、轴承、后盖、调距垫圈、波形垫圈、卡环;所述定子总成内安装有转子总成,在转子总成的中轴前后两端各安装有轴承及卡环,位于轴承后部安装有调距垫圈、波形垫圈,后盖压装铆接在定子总成后部,其特征在于,所述电机总成(1)的定子总成(11)内还安装有刷架总成(13);所述刷架总成(13)至少包括:刷架组件(131)、出线胶套(132)、电感固定架(133)、电感线圈(134)、电刷弹簧(135)、电刷(136)、刷握(137)、电刷导线(138);所述刷架组件(131)包括绝缘板(131-1)、刷杆座(131-2)、铜丝辫导线(131-3)、凹槽(131-4)、电容(131-5)及相关导线、相关电路元件;其绝缘板(131-1)上设置有沿对角线分布的四个刷杆座(131-2),内周设置有两极铜丝辫导线(131-3),每个刷杆座(131-2)内安装有刷握(137)和电刷(136),每个电刷(136)的外端设置有电刷弹簧(135),电刷(136)装入刷握(137)内,设置在换向器(121-2)外周,电刷(136)的四个侧面与刷架组件(131)内壁之间留有间隙,刷握(137)下边缘距换向器(121-2)表面之间留有间隙;所述绝缘板(131-1)两侧设置有凹槽(131-4),两凹槽(131-4)内各安装有电感固定架(133)及电感线圈(134),电感线圈(134)的触片与两极铜丝辫导线(131-3)配合;绝缘板(131-1)的一侧内安装有电容(131-5)及相关电路元件,绝缘板(131-1)的外侧安装有出线胶套(132)。
2.根据权利要求1所述的内部调速两档电子风扇,其特征在于,所述定子总成(11)至少包括:壳体组件(111)、前盖(112)、磁瓦(113);所述壳体组件(111)包括壳体(111-1)和支脚(111-2),其壳体(111-1)外周均布有支脚(111-2)固联在壳体(111-1)上,壳体(111-1)内壁沿圆周均匀安装有磁瓦(113),壳体(111-1)前部安装有前盖(112)。
3.根据权利要求1所述的内部调速两档电子风扇,其特征在于,所述转子总成(12)至少包括:铁心总成(121)、线圈绕组(122);所述铁心总成(121)包括中轴(121-1)、换向器(121-2)、铁心组件(121-3);所述铁心组件(121-3)中心孔内安装有中轴(121-1),中轴(121-1)后端安装有换向器(121-2),换向器(121-2)连接电机转子总成(12)的导线;所述铁心总成(121)上缠绕有线圈绕组(122),线圈绕组(122)与换向器(121-2)相连。
4.根据权利要求1所述的内部调速两档电子风扇,其特征在于,所述电刷(136)上设置有电刷导线(138),其中黄线与电刷Ⅲ连接、绿线与电刷Ⅰ连接、黑线与电刷Ⅱ、Ⅳ连接,且三种电刷导线(138)分别对应连接铜丝辫导线(131-3)及外电源和直流电机总成(1)的负极棕色导线(4-6)和正极红黑导线(4-7)或正极红白导线(4-5),并与转子总成(12)的换向器(121-2)的换向片配合。
5.根据权利要求4所述的内部调速两档电子风扇,其特征在于,所述正极红黑导线(4-7)、正极红白导线(4-5)、负极棕色导线(4-6)套入出线胶套(132),出线胶套(132)卡入绝缘板(131-1),正负极三根导线的一端通过软管(5)引出线与接插件(4)连接,另一端与两极铜丝辫导线(131-3)配合。
6.根据权利要求1所述的内部调速两档电子风扇,其特征在于,所述接插件(4)至少包括:卡头(4-1)、堵帽(4-2)、护套(4-3)、插片(4-4)、红白导线(4-5)、棕色导线(4-6)、红黑导线(4-7);所述卡头(4-1)与软管(5)连接,卡头(4-1)内设置有护套(4-3),护套(4-3)内设置有正极红白导线(4-5)、负极棕色导线(4-6)、正极红黑导线(4-7),由堵帽(4-2)上引出,堵帽(4-2)上设置有插片(4-4)。
7.根据权利要求1所述的内部调速两档电子风扇,其特征在于,所述换向器(121-2)至少包括:换向片、云母片、套筒、V型压圈、螺旋压圈;所述换向片底部为燕尾形状,相邻换向片之间通过云母片作绝缘,由套筒、V型压圈及螺旋压圈将换向片及云母片紧固成一整体;所述换向片与套筒、压圈之间用V型云母环绝缘,换向器(121-2)的每一组绕组至少有一对接触片。
8.根据权利要求1所述的内部调速两档电子风扇,其特征在于,所述电机总成(1)的后部及下部间隔距离设置有声级计(6)。
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