专利名称：高效率电吊扇的制作方法
技术领域：
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＋3×10M＝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＋F2×18M＝1.2×9＋3×1M＝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×QQ＝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。
本方案的另一益处，是动态平衡效果优于现有技术，理由是回转元件的质量相对减小和重心更接近几何中心。
由於前述优点，令本方案的主体结构用工程塑料件取代铁件成为可行。明显效果是可以使得制造工艺更简化。
以下结合附图，具体说明本方案的一些实施例。
图1是现有技术的吊扇结构示意图。
图2是本实用新型第一实施例示意图－－铁构件，扇叶直接连接在转子轭框上。
图3是本实用新型另一实施例示意图－－铁构件，扇叶借托架连接在转子轭框上。
图4是本实用新型第三实施例示意图－－塑料构件，扇叶借托架连接在转轴上。
参照图2、图3、图4，在定子铁芯2和吊筒1之间设有一个金属轭框10，其内缘与吊筒1配合而外缘与中空定子铁芯2配合，由此换取一套台扇电机铁芯的坯料。所以在取值时应统筹考虑，即铁芯2的中空部份尺寸要合适。若中空部份为圆形取其直径值而若非圆形则取其内切圆直径值，均应在30毫米以上。例如图2取值80毫米，约是普通台扇电机铁芯外径值。如果取值过小，有可能会失去应有的技术经济效果。至于上限，仅受特定的铁芯2的直径约束。容量一定时，铁芯2直径大当然效果好，可调整叠厚来满足截面积需求。金属轭框10是冲压件，除了用来托住定子铁芯2之外，还可附带作灯具支架用途(如图2中所示)。而材料可选用例如铁、铜、铝或其合金等等。本例为铁制件。
转子铁轭框8的外缘与转子铁芯3配合而内缘与转轴9配合，组成单边转轴结构，包括单边轭框8和单边转轴9。单边轭框是指比现有技术中的吊扇省了一边，在减轻负荷的同时，还形成开放式散热系统。单边转轴是将两个轴承6的动圈安装在单结构件转轴9上，并可在其上附加密集型扇叶以强行散热，大大提高了电磁线的平均载流量。
扇叶5由叶片和铆接在叶片端部的叶托组成，它与电机的连接关系，以前述的机械效益恒大于1为技术基础，即以不超过平衡点半径为原则。实际上，确定一个“经验平衡点”已可满足实施要求。其参照点取为气隙7，以吊筒1的轴心为圆心。即扇叶5连接在轭框8上的半径范围应不超过气隙7半径的90％。例如图2的气隙7半径是6.50厘米，则在半径5.85厘米以内的轭框8上连接扇叶5，应能实现本方案的基本效果(实际取值4.50厘米)。显然，将扇叶5连接在转轴支点上效果可达极限。但这时扇叶托(多达5个)不能全部挤在中央，所以可借一托架81实现其功能延伸。因此增加效果就得增加构件81，各有利弊。归纳起来，针对扇叶与电机的不同连接方式，可以有三项不同的成品第一项，扇叶5借托架81连接在转轴9上，如图4所示；第二项，扇叶5借托架81连接在转子轭框8上，如图3所示；第三项，扇叶5直接连接在转子轭框8上，图2所示。
若金属轭框10和吊筒1，铁轭框8和转轴9及托架81用工程塑料构件取代，就是全塑结构吊扇；而扇叶与电机的连接方式也和铁结构一样有三个选择。最好是采用一次成型工艺，如图4所示，其中电源线预埋成型有利于吊筒1的抗拉强度；材料可选用例如碳纤维塑料、玻璃纤维塑料、尼龙或环氧树脂类等等。
如前所述，本方案的总目标是提供一种空、薄、轻的吊扇，从而大辐度降低成本。但为了减轻小企业一次性模具投资负担和实现工艺平稳过渡，也可采用折衷方案。例如只采用空心结构，其它工艺照常，实现空和轻的效果及节省铁芯材料；或只改变扇叶连接方式，其它工艺照常，亦具有薄和轻的效果。
本实用新型的原理适合于用多种电机制作的吊扇，例如罩极式、永磁同步式、电容分相及运行式电机等等。灯饰的悬掛，通常是在吊筒1之下端连接(连同电器附件)，因与主题无关，附图已省略；豪华灯饰吊扇通常有一个装饰外壳，在图3图4中有示意；唯图2的灯饰具有新意，因定子轭框在下而转子轭框在上，有一个较大静止面积供作固定灯具用，使吊扇体积小，灯具与吊扇浑然一体。
权利要求1.一种高效率电吊扇，包括电动机、扇叶和电器附件，电动机主体由铁芯、绕组、吊筒及轴承组成，其特征在于，在定子铁芯(2)和吊筒(1)之间设有一个金属轭框(10)，所述轭框(10)的内缘与吊筒(1)配合，外缘与中空定子铁芯(2)配合。
2.如权利要求1所述的电吊扇，其特征在于，定子铁芯(2)的中空内切圆直径在30毫米以上。
3.一种高效率电吊扇，包括电动机、扇叶和电器附件、电动机主体由铁芯、绕组、吊简及轴承组成，其特征在于，所述扇叶(5)借托架(81)连接在转轴(9)上或转子轭框(8)上或直接连接在转子轭框(8)上。
4.如权利要求3所述的电吊扇，其特征在于，所述扇叶(5)连接在转子轭框(8)上的半径范围不超过气隙(7)半径的90％。
5.如权利要求1或3所述的电吊扇，其中金属轭框(10)和吊筒(1)，铁轭框(8)和转轴(9)及托架(81)，用工程塑料构件取代。
专利摘要本实用新型涉及一种高效率电吊扇，包括电动机、扇叶和电器附件，电动机主体由铁芯、绕组、吊筒及轴承组成，在定子铁芯和吊筒之间设有一个金属轭框，所述轭框的内缘与吊筒配合，其外缘与一中空定子铁芯配合，这种吊扇省材料，重量轻，所需驱动力矩小，节省能量，制造成本低，实为一种新型的产品。
文档编号F04D25/02GK2197490SQ94202178
公开日1995年5月17日 申请日期1994年1月15日 优先权日1994年1月15日
发明者邝志城 申请人:康之星技术开发公司