CN115388023A - 同轴对转式风扇 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种同轴对转式风扇，包括：轴向磁通盘式对转电机，轴向磁通盘式对转电机包括同轴安装于电机轴上的盘式定子和一对盘式转子，一对盘式转子分别位于盘式定子的两侧且其永磁体极数相同；分别对应安装于一对盘式转子上的两组扇叶，两组扇叶分别对应由一对盘式转子带动绕电机轴等速反向对转。本发明提供的同轴对转式风扇利用轴向磁通盘式对转电机驱动对转的双扇叶风扇结构，由于两个扇叶组结构、转速相同且转向相反，两个扇叶组可以互相平衡消除角动量，减小风扇运转时的振动和噪声。同时该风扇电机轴向长度短、体积小功率密度大且便于拆卸和维修，并能以双向吹风、双风扇小幅度旋转和的方式得到更大的扫风工作范围，吹风效率更高。

Description

同轴对转式风扇
技术领域
本发明涉及摆头式风扇技术领域，特别涉及一种尤其适合于作为家用摆头式风扇的同轴对转式风扇。
背景技术
目前，需要大范围摇摆转换出风方向工作的风扇多为单扇叶摆头式风扇，其单扇叶在单向转动工作时，具有的角动量易使风扇产生振动和噪声，且其单组扇叶的摆动幅度通常大于180度，导致单扇叶来回摆动幅度大时扫风频率低。
为解决以上问题，现有技术中出现了利用齿轮机构传动实现一对扇叶组反向同速(即同轴对转或反转)旋转的风扇，可利用两组扇叶相对等速反转所产生的等量、反向的角动量，从而实现一对扇叶组旋转产生的角动量相互抵消，降低风扇装置的震动和噪音。
但是，这类风扇的齿轮传动机构较为复杂，导致这类利用齿轮传动机构传动实现一对扇叶组等速反向对转的风扇装置的零部件精密程度要求及成本较高，故通常用于航空发动机等高精尖技术领域，而并不适合于需要控制生产成本的家用电风扇领域。
因此，如何提供一种结构简单、成本较低的传动装置实现一对扇叶组等速反向对转，是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的缺乏一种结构简单、成本较低的传动装置实现一对扇叶组等速反向对转的技术问题，提出一种尤其适合于作为家用摆头式风扇的同轴对转式风扇。
为解决以上问题，本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种同轴对转式风扇，包括：轴向磁通盘式对转电机，轴向磁通盘式对转电机包括同轴安装于电机轴上的盘式定子和一对盘式转子，一对盘式转子分别位于盘式定子的两侧且其永磁体极数相同；分别对应安装于一对盘式转子上的两组扇叶，两组扇叶分别对应由一对盘式转子带动绕电机轴等速反向对转。
优选地，盘式定子包括：定子铁芯和安装于定子铁芯上的定子绕组。
优选地，定子铁芯为无轭式铁芯。
优选地，盘式转子的永磁体的极数为16，定子绕组的槽数为18。
进一步地，同轴对转式风扇还包括：摆头装置，用于驱动轴向磁通盘式对转电机摆头转动以同时改变两组扇叶的出风方向。
进一步地，同轴对转式风扇还包括：支架，摆头装置设于支架上。
优选地，摆头装置包括：安装于支架上的旋转驱动单元，旋转驱动单元用于驱动一垂直于水平面的转轴水平旋转。
优选地，盘式定子固定安装于转轴的顶端。
进一步地，同轴对转式风扇还包括：安装于转轴上的支撑板，安装于支撑板上的一对轴承座，轴向磁通盘式对转电机的径向中心安装于一对轴承座上。
进一步地，同轴对转式风扇还包括：安装于支撑板上且将轴向磁通盘式对转电机及两组扇叶包裹的保护网罩。
优选地，支架包括：底座，设于底座顶端的支撑柱，旋转驱动单元安装于支撑柱顶端。
进一步地，同轴对转式风扇还包括：安装于支架上的控制器，用于控制轴向磁通盘式对转电机。
与现有技术相比，本发明提供的同轴对转式风扇利用轴向磁通盘式对转电机驱动对转的双扇叶风扇结构，因为两个扇叶组结构、转速相同且转向相反，所以两个扇叶组可以互相平衡消除角动量，减小风扇运转时的振动和噪声。同时该风扇电机轴向长度短、体积小功率密度大且便于拆卸和维修，并能以双向吹风、双风扇小幅度旋转的方式得到更大的扫风工作范围，吹风效率更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的同轴对转式风扇的实施例的主视结构示意图；
图2为本发明提供的同轴对转式风扇的实施例的侧视结构示意图；
图3为本发明提供的同轴对转式风扇的实施例的盘式定子的剖视图；
图4为本发明提供的同轴对转式风扇的实施例的盘式转子的示意图。
其中，图中各附图主要标记：
1、电机轴；2、盘式定子；21、定子绕组；22、定子铁芯；3、盘式转子；31、永磁体；4、扇叶；5、转轴；6、支撑板；7、保护网罩；8、底座；81、支撑柱；9、控制器。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图1-4及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
请一并参阅图1-4，本发明提供一种同轴对转式风扇，包括：轴向磁通盘式对转电机，轴向磁通盘式对转电机包括安装于电机轴1上的盘式定子2和一对盘式转子3，盘式定子2固定安装于电机轴1，一对盘式转子3分别位于盘式定子2的两侧并可绕电机轴1转动，且一对盘式转子3的相对内侧的永磁体31极数相同；同轴对转式风扇还包括：分别对应安装于一对盘式转子3上的两组扇叶4，两组扇叶4分别对应由一对盘式转子3带动绕电机轴1等速反向旋转。
传统的风扇采用的径向磁通电机，转轴5通过转子转动传动，扇叶4连接在转轴5上，单侧扇叶4的单向旋转产生的角动量易造成风扇噪声和震动。现有技术中出现了利用齿轮机构传动实现一对扇叶4组反向同速(即同轴对转或反转)旋转的风扇，可利用两组扇叶4相对等速反转所产生的等量、反向的角动量，实现一对扇叶4组旋转产生的角动量相互抵消，降低风扇装置的震动和噪音。但是这类风扇的齿轮传动机构较复杂，导致这类利用齿轮传动机构传动实现一对扇叶4组等速反向对转的风扇装置的零部件精密程度要求及成本较高，故通常用于航空发动机等高精尖技术领域，而并不适合于需要控制生产成本的家用电风扇领域。
本发明采用的盘式的双转子对转永磁电机(即轴向磁通盘式)驱动，具有体积小、功率密度大、结构简单、轴向长度短、易拆装维护、材料成本较低、噪声较小等优势。具体采用在同一电机轴1上可转动地安装两个相对内侧面的永磁体31极数完全相同的盘式转子3，盘式定子2设置于两个盘式转子3之间且与两个盘式转子3同轴并固定安装于电机轴1上，当向盘式定子2的定子绕组21中通入三相交流电流，则会在盘式定子2两侧产生大小相同、方向相反的旋转磁场，且在这两个大小相同、方向相反的旋转磁场的作用下，盘式定子2两侧的两个盘式转子3受到磁场的作用会跟着磁场旋转，并因为两个磁场大小相同、方向相反，且两个盘式转子3的永磁体31极数相等，所以两个转子的转速相同方向相反，两个转子带动的扇叶4也转速相同方向相反，因此两个转子分别带动两组扇叶4对转运行(即同速反向旋转)，故两组扇叶4所产生的角动量可相互抵消，有效降低风扇允许时的震动和噪音。
请参阅图3，在本实施例中，盘式定子2包括：定子铁芯22和安装于定子铁芯22上的定子绕组21。作为优选的实施方式，定子铁芯22为无轭式铁芯。盘式定子2采用无轭式铁芯，这种定子铁芯22结构减轻了电机的质量，并减少了磁滞和涡流损耗，提高了电机的性能和效率。作为更优的实施方式，盘式转子3采用沿盘式转子3的径向均匀设置于盘式转子3面向定子一侧的多个表贴式永磁体31，盘式转子3上采用表贴式永磁体31，表贴式永磁体31具有结构更加简单、提高电机的效率、提转矩电流比和功率因数等优点。
请参阅图4，在一种实施例中，盘式转子3的永磁体31的极数为16(即永磁体31的设置数量为16)，盘式定子2的定子绕组21的槽数为18(即定子绕组21的设置数量为18，且三相交流电的每相对应定子绕组21的槽数为6)，即盘式定子2和盘式转子3之间为分数槽集中绕组的极槽配合，分数槽集中绕组可使铜耗减少，节约了材料成本，同时使电机的效率提升、弱磁扩速能力增强、故槽利用率提高，且无需特别顾及降低齿槽转矩等特点。
请一并参阅图1、2，在一种实施例中，本发明提出的同轴对转式风扇还包括摆头装置，用于驱动轴向磁通盘式对转电机摆头转动以同时改变两组扇叶4的出风方向。在本实施例中，同轴对转式风扇还包括：支架，摆头装置设于支架上；摆头装置包括：安装于支架上的旋转驱动单元(图中未示出)，旋转驱动单元用于驱动一垂直于水平面的转轴5水平旋转；作为优选的实施方式，旋转驱动单元采用驱动电机。在一种实施方式中，盘式定子2固定安装于转轴5的顶端；同轴对转式风扇还包括：安装于转轴5上的支撑板6，安装于支撑板6上的一对轴承座(图中未示出)，轴向磁通盘式对转电机的径向中心安装于一对轴承座上。在另一种实施方式中，同轴对转式风扇还包括：安装于支撑板6上且将轴向磁通盘式对转电机及两组扇叶4包裹的保护网罩7。作为优选的实施方式，支架包括：底座8，该底座8优选为水平座板；设于底座顶端的支撑柱81，旋转驱动单元安装于支撑柱81顶端；作为更优的实施方式，该支撑柱81设有气缸、丝杠螺母、齿轮齿条或同步带轮等形式的升降装置，用于调节同轴对转式风扇的出风高度。
本发明提供的同轴对转式风扇，在摆头装置的作用下相对传统单向摆头式风扇扫风工作范围更大，而由于采用了同轴对转式的双向出风结构，相对传统单向出风的摆头风扇通常需要达到180度以上，本发明提供的同轴对转式风扇的两组扇叶4的摆动幅度仅需达到90度即可，且单位面积受风时间间隔缩短一半，从而避免因风扇摆动幅度过大导致扫风频率过低影响用户体验。
请参阅图1，在一种实施例中，同轴对转式风扇还包括：用于控制轴向磁通盘式对转电机的控制器。作为优选的实施方式，控制器安装于支架上，控制器的控制面板上设有调速档级，采用调压调速方式调节轴向磁通盘式对转电机，进而调节同轴对转式风扇风速大小；控制器的控制面板上设有旋转开关，可控制转轴5以90度往复摆动旋转，实现同轴对转式风扇双向摆动旋转吹风(即双向摆动扫风)。
本发明提供的同轴对转式风扇尤其适合于作为家用摆头式风扇。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种同轴对转式风扇，其特征在于，包括：轴向磁通盘式对转电机，所述轴向磁通盘式对转电机包括同轴安装于电机轴上的盘式定子和一对盘式转子，一对盘式转子分别位于所述盘式定子的两侧且其永磁体极数相同；分别对应安装于一对盘式转子上的两组扇叶，两组扇叶分别对应由一对所述盘式转子带动绕所述电机轴等速反向对转。
2.如权利要求1所述的同轴对转式风扇，其特征在于，所述盘式定子包括：定子铁芯和安装于所述定子铁芯上的定子绕组。
3.如权利要求2所述的同轴对转式风扇，其特征在于，所述定子铁芯为无轭式铁芯。
4.如权利要求2所述的同轴对转式风扇，其特征在于，所述盘式转子的永磁体的极数为16，所述定子绕组的槽数为18。
5.如权利要求1-4任一项所述的同轴对转式风扇，其特征在于，所述同轴对转式风扇还包括：
摆头装置，用于驱动所述轴向磁通盘式对转电机摆头转动以同时改变两组扇叶的出风方向。
6.如权利要求5所述的同轴对转式风扇，其特征在于，所述同轴对转式风扇还包括：
支架，所述摆头装置设于所述支架上。
7.如权利要求6所述的同轴对转式风扇，其特征在于，所述摆头装置包括：安装于所述支架上的旋转驱动单元，所述旋转驱动单元用于驱动一垂直于水平面的转轴水平旋转。
8.如权利要求7所述的同轴对转式风扇，其特征在于，所述盘式定子固定安装于所述转轴的顶端。
9.如权利要求7所述的同轴对转式风扇，其特征在于，所述同轴对转式风扇还包括：
安装于所述转轴上的支撑板，安装于所述支撑板上的一对轴承座，所述轴向磁通盘式对转电机的径向中心安装于一对轴承座上。
10.如权利要求9所述的同轴对转式风扇，其特征在于，所述同轴对转式风扇还包括：
安装于所述支撑板上且将所述轴向磁通盘式对转电机及两组扇叶包裹的保护网罩。
11.如权利要求7所述的同轴对转式风扇，其特征在于，所述支架包括：
底座，设于所述底座顶端的支撑柱，所述旋转驱动单元安装于所述支撑柱顶端。
12.如权利要求6所述的同轴对转式风扇，其特征在于，所述同轴对转式风扇还包括：
安装于所述支架上的控制器，用于控制所述轴向磁通盘式对转电机。
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