一种调速式永磁同步电机的制作方法

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种调速式永磁同步电机。

背景技术：

电机是指依据电磁感应定律实现电能转换成机械能（转动形式）的动力装置，广泛应用于各种机械设备。永磁同步电机属于电机的一种，具有损耗低、效率高的优点；随之科学技术的发展，变频器开始应用于电机中，使电机能够实现转速的人为调控。

现有授权公告号为cn106300776b的中国发明专利公开了一种电机，包括电机座本体以及电机轴，电机座本体外表面上设有若干散热肋筋，电机轴转动设于电机座本体内，且电机轴上还同轴连接有电机风扇。电机工作时，通过电机座本体上的散热肋筋增加散热面积，空气自然流动，带走电机座本体的热量，对电机进行散热，同时，通过电机轴带动电机风扇转动，转动的电机风扇使空气流动，以加快对电机的散热。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：永磁同步电机本身的发热量小，电机在低转速下即使风扇不转动也能满足散热需求。但风扇的持续转动将能量转换为空气流动的动能，电机会有较多的能量损失于风扇的转动上，不够节能。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种调速式永磁同步电机，在低转速时风扇转动的能耗较小，具有节能的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种调速式永磁同步电机，包括机壳、转轴、风扇，所述风扇的轴线与转轴重合，所述风扇包括内盘、设置于内盘周向的多个扇叶，所述扇叶、内盘间通过设置铰接轴一建立转动连接，所述铰接轴一的轴线与内盘的转动轴线相交，所述扇叶能通过转动切换叶面与内盘轴线垂直、叶面倾斜于内盘轴线的状态；还包括用于调节扇叶转动角度的调节机构。

通过上述技术方案，电机运行时转轴产生转动，转轴带动风扇一起转动。当电机在低转速下运行时，通过调节机构使扇叶的叶面与内盘轴线垂直，风扇转动时不产生风力，风扇的转动阻力很小，此时电机运转高效，起到节能效果。由于电机的转速较低，以及电机本身发热量小的特性，风扇不对机壳进行散热也能满足散热要求。当电机的转速提高后，通过调节机构使扇叶绕铰接轴一转动，扇叶的叶面产生倾斜，此时风扇转动时产生风力对机壳进行散热。

优选的，所述调节机构包括驱动杆，所述驱动杆固定于铰接轴一背离扇叶的端部，所述驱动杆沿铰接轴一的径向延伸，所述驱动杆位于内盘内，所述驱动杆正对转轴的端面；所述内盘能沿转轴的轴向移动，所述转轴通过抵接驱动杆的方式驱使扇叶绕铰接轴一转动。

通过上述技术方案，调节机构通过控制内盘沿转轴的轴向移动，转轴通过端部驱使驱动杆绕铰接轴一转动，实现扇叶的转动角度。

优选的，所述调节机构还包括扭簧一，所述扭簧一设于铰接轴一、内盘之间，所述扭簧一的弹力驱使扇叶的叶面转动至倾斜状态。

通过上述技术方案，扭簧一的弹力驱使扇叶的叶面转动至倾斜状态，则转轴的端部单向抵接驱动杆即可；当转轴远离内盘时，扇叶在扭簧一的弹力下自发转动至倾斜状态。

优选的，所述调节机构还包括转动件，所述转轴靠近风扇的端面中心开设有螺纹孔，所述转动件螺纹连接于螺纹孔，所述转动件的轴线与转轴轴线重合，所述内盘固定于转动件上。

通过上述技术方案，调节机构通过控制转动件与转轴的相对转动角度，实现内盘沿转轴轴向的移动，然后进一步实现扇叶的转动。

优选的，所述调节机构还包括扭簧二，所述扭簧二设于转轴、转动件之间，所述扭簧二的弹力驱使转动件拧紧于螺纹孔内。

通过上述技术方案，当电机在低转速下运行时，风扇转动的阻力不足以克服扭簧二的弹力使转动件向螺纹孔外拧出。此时扇叶的叶面与内盘轴线垂直，风扇转动时不产生风力，起到节能效果。当电机的转速提高后，虽然风扇转动不产生风力，但空气作用于风扇的阻力仍会增大。当风扇的转动阻力大于扭簧二的预紧力时（临界点），转动件相对于转轴产生转动，使内盘向远离转轴的方向产生位移，此时转轴端部开始远离铰接轴一。在扭簧一的弹力作用下，扇叶自动转动至叶面倾斜于内盘轴线的状态，此时风扇转动时产生风力对机壳进行散热。当转轴的转速明显降低后，风扇的转动阻力不足以克服扭簧二的弹力，则扭簧二驱使转动件拧入螺纹孔内，在转轴端部抵接驱动杆的作用下，扇叶自动转动至叶面与内盘轴线垂直的状态，完成扇叶的自动复位。这样设置，实现了扇叶的自动动作。

优选的，所述机壳内壁设有限位块，所述限位块正对转动件背离转轴的端部，所述限位块为石墨或陶瓷材质，所述限位块用于限制转动件脱离螺纹孔。

通过上述技术方案，当转轴的转速提高到极限时，转动件会向背离转轴的方向移动最远距离，限位块用于限制转动件脱离螺纹孔，同时确保扇叶仍处于倾斜状态。

优选的，所述风扇还包括环绕于扇叶外的外环，所述扇叶、外环间通过设置铰接轴二建立转动连接，所述铰接轴二位于扇叶背离铰接轴一的端部，所述铰接轴二、铰接轴一的轴线重合。

通过上述技术方案，通过铰接轴二与外环，能对扇叶背离内盘的端部进行可靠的转动支撑。

优选的，所述内盘的外侧壁设有与扇叶一一对应的平面，所述扇叶绕铰接轴一转动时，所述扇叶的侧壁与内盘外壁的平面保持面接触。

通过上述技术方案，扇叶绕铰接轴一转动时，扇叶的侧壁与内盘外壁的平面保持面接触，提高扇叶转动的稳定性。

优选的，所述内盘朝向转轴固定有挡环，所述挡环套设于转轴外，所述挡环的内壁紧靠转轴的外壁。

通过上述技术方案，当转轴连同风扇一起转动时，内盘内的结构被挡环遮挡在内，能够降低内盘转动收到的空气阻力。

综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：

1、在低转速时，本电机的风扇转动阻力很小，此时电机运转高效，起到节能效果；

2、通过设置调节机构，扇叶的角度能随转轴的转速自动变化；

3、调节机构的拆装较为方便。

附图说明

图1为实施例的一种调速式永磁同步电机的整体图；

图2为实施例的风扇与转轴的组合图；

图3为实施例的风扇与转轴的爆炸图；

图4为图3的b处放大图；

图5为图2的a-a剖视图。

图中，1、机壳；2、转轴；3、风扇；31、内盘；32、扇叶；33、外环；321、铰接轴一；322、铰接轴二；4、驱动杆；41、扭簧一；5、转动件；51、扭簧二；21、螺纹孔；311、挡环；11、限位块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明公开的一种调速式永磁同步电机，包括机壳1、转轴2、风扇3，转轴2即电机的输出轴，风扇3的轴线与转轴2重合，风扇3位于转轴2的端部、且靠近机壳1的内端面的位置。

参照图2和图3，风扇3包括内盘31、设置于内盘31周向的多个扇叶32、设于扇叶32外的外环33。参照图3和图4，扇叶32、内盘31间通过设置铰接轴一321建立转动连接，铰接轴一321位于扇叶32宽度方向的中间位置，铰接轴一321的轴线与内盘31的转动轴线相交。内盘31的外侧壁设有与扇叶32一一对应的平面，使内盘31呈棱柱状，扇叶32绕铰接轴一321转动时，扇叶32的侧壁与内盘31外壁的平面保持面接触，提高扇叶32转动的稳定性。扇叶32、外环33间通过设置铰接轴二322建立转动连接，铰接轴二322位于扇叶32背离铰接轴一321的端部，铰接轴二322、铰接轴一321的轴线重合。

扇叶32能通过转动切换叶面与内盘31轴线垂直、叶面倾斜于内盘31轴线的状态。本调速式永磁同步电机还包括用于调节扇叶32转动角度的调节机构。

参照图4和图5，调节机构包括驱动杆4、扭簧一41、转动件5、扭簧二51。

驱动杆4的数量、位置与扇叶32一一对应，驱动杆4固定于铰接轴一321背离扇叶32的端部，驱动杆4沿铰接轴一321的径向延伸，驱动杆4位于内盘31内，内盘31内设有供驱动杆4活动的空腔，驱动杆4正对转轴2的端面，驱动杆4通过背离铰接轴一321的端部抵接转轴2。所有扇叶32绕转轴2的轴线呈圆周对称分布，所有驱动杆4也绕转轴2的轴线呈圆周对称分布。

扭簧一41设于铰接轴一321、内盘31之间，扭簧一41具体套设于铰接轴一321外，扭簧一41的两端分别抵接驱动杆4、内盘31，扭簧一41的弹力通过驱动杆4作用于扇叶32，扭簧一41的弹力驱使扇叶32的叶面转动至倾斜状态。同时扭簧一41的弹力驱使驱动杆4抵于转轴2的端面上。当内盘31沿转轴2的轴向产生移动时，转轴2端部通过抵接驱动杆4的方式驱使扇叶32绕铰接轴一321转动。

转动件5为圆柱形块体，转动件5穿过内盘31中心并与内盘31固定连接，驱动杆4位于转动件5的周向外侧。转轴2靠近风扇3的端面中心开设有螺纹孔21，转动件5通过设于外壁的外螺纹段螺纹连接于螺纹孔21，转动件5的转动轴线与转轴2、内盘31的转动轴线重合。当转动件5相对于转轴2转动时，内盘31沿转轴2的轴向产生移动。

扭簧二51设于转轴2、转动件5之间，螺纹孔21的孔底中心固定有杆，扭簧二51套设于该杆外，扭簧二51的两端分别抵接转轴2、转动件5。扭簧二51存在预紧力，扭簧二51的弹力驱使转动件5拧紧于螺纹孔21内；在此状态下，转轴2端部通过抵接驱动杆4，使扇叶32的叶面正好处于与转轴2轴线垂直的状态。当作用于转动件5的扭矩大于扭簧二51的预紧力时，转动件5才可产生转动、进而向螺纹孔21外移动。

内盘31朝向转轴2的盘面一体固定有挡环311，挡环311套设于转轴2外，但挡环311不与转轴2接触。挡环311的内壁紧靠转轴2的外壁，挡环311内壁与转轴2外壁的配合间隙为0.5~2mm，当转轴2连同风扇3一起转动时，内盘31内的结构被挡环311遮挡在内，能够降低内盘31转动收到的空气阻力。参照图1，机壳1内壁固定有限位块11，限位块11正对转动件5背离转轴2的端部，具体固定于电机进风罩的中心。限位块11为石墨或陶瓷材质，限位块11的表面摩擦阻力较小，限位块11用于限制转动件5脱离螺纹孔21。

本电机的工况如下：参照图4和图5，电机运行时转轴2产生转动，转轴2带动风扇3一起转动。当电机在低转速下运行时，风扇3转动的阻力不足以克服扭簧二51的弹力使转动件5向螺纹孔21外拧出。此时扇叶32的叶面与内盘31轴线垂直，风扇3转动时不产生风力，风扇3的转动阻力很小，起到节能效果。由于电机的转速较低，以及电机本身发热量小的特性，风扇3不对机壳1进行散热也能满足散热要求。

当电机的转速提高后，虽然风扇3转动不产生风力，但空气作用于风扇3的阻力仍会增大。当风扇3的转动阻力大于扭簧二51的预紧力时（临界点），转动件5相对于转轴2产生转动，使内盘31向远离转轴2的方向产生位移，此时转轴2端部开始远离铰接轴一321。在扭簧一41的弹力作用下，扇叶32自动转动至叶面倾斜于内盘31轴线的状态，此时风扇3转动时产生风力对机壳1进行散热。由于风扇3开始对空气大量做功，则风扇3的转动阻力迅速增大，该阻力与扭簧二51的弹力抗衡，只要转轴2的转速不明显降低，转动件5不会自发拧回螺纹孔21内。

当转轴2的转速继续提高后，风扇3的转速也随之增大，则风扇3的转动阻力进一步增大，此时转动件5能进一步拧出螺纹孔21，扇叶32的倾斜角度进一步增大，进一步提高了风扇3转动的风力，使电机在接近最高转速时能够得到极佳的散热效果，防止电机烧坏。

当转轴2的转速明显降低后，风扇3的转动阻力不足以克服扭簧二51的弹力，则扭簧二51驱使转动件5拧入螺纹孔21内，在转轴2端部抵接驱动杆4的作用下，扇叶32自动转动至叶面与内盘31轴线垂直的状态，此时风扇3的转动不产生风力，继续起到节能效果。

扇叶32相对于铰接轴一321产生转动的时机（临界点）可通过设置扭簧二51的预紧力、选择特定规格劲度系数的扭簧实现，在此不作赘述。通过设置扭簧二51的劲度系数、限位块11的位置，使转轴2在最高转速下内盘31不至于过度远离转轴2端部，确保驱动杆4仍倾斜抵于转轴2端部，以确保转速降低后扇叶32能自动绕铰接轴一321转动复位。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。