专利名称：吊扇马达的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及吊扇和吊扇马达，特别是涉及在大幅度降低温度情况下工作的吊扇马达，它通过采用强制空气通风的布置，使空气强制通过马达壳体，并利用传导和对流使热发散的结构方案，以便通过马达零件，改善热量的传递而降低温度。本发明也涉及整体铸造特别是铸铝的吊扇马达，其具有精密的零件公差配合，制造成本低，安装简便。
电马达广泛用于各种消费者产品中。一种通用的电马达包括固定在转轴上的转子，该转轴安装在马达壳体的两个端盖内。转子一般用电气钢叠片堆积制成，可以模铸或绕线，这取决于马达的型式。诸如位于转轴相对两端的球轴承或套筒轴承用固定的轴承座保持在两个端盖内，两个轴承座与两个端盖固定，使转子和转子轴相对于马达的壳体旋转。围绕着转子的是定子，马达的绕组位于其内。众所周知，转子同心地定向于定子中并相对于定子旋转。
在另一类型的马达中，一般称之谓反结构马达，转子和定子的位置是倒置的。也就是说，转子定位于定子的外侧，夹在界定马达壳体的两个端盖之间并与之连接。反结构马达也提供有两个轴承座并与和它一起旋转的顶端盖和底端盖固定。
电马达的共性问题一般是马达常规运转期间所产生的热量。产生的高温、热是电马达运转不希望的结果，多年来采取了相当的努力，试图在马达运转期间冷却马达来降低马达的运转温度。
在转子位于定子中的电马达类型中，提供了内置风扇或叶轮以试图冷却定子绕组并把热量抽至马达外面。内置风扇可包括安装在马达壳体内转子本身轴上的诸多叶片。内置风扇可包括直接模制在转子端环上诸多翅样叶片，从而转子轴的旋转使诸多叶片旋转，在马达运转期间提供风扇样作用。
在反结构马达中，提供上述传统马达型的冷却风扇是不实际的。因为安装在定子上的马达轴并不旋转，很明显，安装在轴上的任何风扇叶片将不旋转，不能获得冷却作用。在外围转子上提供翅片或叶片对于增加马达内部也即定子上的马达绕组的空气循环实践证明几乎是无助的，因为转子在定子的外侧。
反结构型电马达通常用于电气吊扇。大部分现代吊扇包括从顶蓬通过定子轴悬挂的反结构电马达。一般由上、下端盖(或钟形端罩)形成的马达壳体(转子与壳体固定)围绕定子旋转。多个吊扇叶片用叶片连接铁安装在马达壳体的顶面或底面(如美国专利US5462412所示)，或者通过使用各叶片滑道件进行安装(如美国专利US5222864所披露的那样)。传统的吊扇一般还具有一个或多个控制马达速度和旋转方向的电气开关。电气开关一般位于马达下方的开关箱内。此外，很多吊扇包括与开关箱下面安装的照明灯饰。整个马达壳体一般用防灰用的马达箱体或罩覆盖。
电马达产生的热是吊扇的特殊问题。以前冷却吊扇反结构马达定子绕组和转子的努力包括在马达壳体两个端盖内提供多个通气孔，以改善马达壳体内空气的循环。然而，实际上几乎没有空气循环发生，因为定子本身的存在形成空气流通道的阻碍物。多个通气孔也提供在定子内，以提供马达壳体端盖内多个通气孔之间横流通道，但由于独特的吊扇马达环境所存在的诸多因素，空气流一般是不充足的。
例如，吊扇马达和马达壳体一般由外部的马达箱体所围绕。马达箱体形成马达周围的屏蔽，阻碍空气进入马达壳体中和其周围的通气孔并阻碍空气通过马达本身。此外，不足的空气流量是由吊扇叶片设计本身的特性所产生的结果。室内的空气循环是由风扇叶片的旋转而引起的。由于空气循环发生在各个叶片的顶尖处，在风扇的中心产生空白，限制了马达箱体安装中心区的空气流动。
用于吊扇的电马达内产生的大量热可能大幅度降低马达的使用寿命并大大影响马达的性能。于是，很明显需要这样一种用于吊扇的反结构型的电马达，它实质上降低运转温度以延长马达的使用寿命，并使较大功率马达的设计成为可能。
吊扇马达另一个通常遇到的问题是马达各种零件之间不便于对中，其结果，不仅增加了磨损而且产生不希望的嗓声和振动。用于吊扇的这种型式的电马达包括几个独立的不同的马达零件，它们通过传统的螺钉或螺栓与螺母装配在一起。这些马达零件包括独立的转子，它与马达壳体的上、下端盖紧固。每一个零件必须精确地装在一起，而且相对于定子保持相当精密的间隙公差。
然而，这些零件的制造一般要求对各个零件分别进行加工，然后需要把它们装配在一起。分开加工的操作限制了获得所需紧密间隙公差的能力。此外，制造成本和装配成本实质上可能是一致的。于是需要一种用于吊扇的电马达，特别是用于吊扇的反结构电马达，它容易制造且成本低，获得紧密的间隙公差，从而降低振动和噪声，并提供较长的马达使用寿命。
传统吊扇设计的另一个问题是吊扇叶片与马达壳体的装配。因为风扇叶片的尺寸相对较大，又因为吊扇适合于几种不同类型风扇叶片布置的使用，叶片与吊扇马达的安装一般由零售商，有时甚至由顾客完成。这种叶片的安装要求叶片连接铁件或各个叶片滑道装配到吊扇马达的壳体上。将叶片连铁件或叶片滑道安装到马达壳体的这些步骤是要消耗时间的也是费钱的。于是引发了一种需要，不使用各个叶片滑道和(或)叶片连接铁件等连接零件，能够将风扇叶片安装到吊扇马达的壳体上。
本发明包括几个独特的实施例的解决上述与传统的反结构吊扇马达相关联的问题。本发明包括一个强制空气通风系统，它使足够多的空气流入马达壳体，横穿该定子和它的绕组并在与空气原始进入相对的位置流出马达壳体外。本发明的一个实施例，它适合于非传统设计的反结构吊扇马达的应用，它提供一个直接安装在马达壳体内的叶轮(或风扇叶片组)，最好安装在其中一个轴承保持盖上。该叶轮在该定子的一侧产生低压状态，使较大的空气量从该壳体的外部流入，横穿该定子，然后通过置于该马达壳体周围的多个空气通道或开口流出壳体。该内部叶轮包括多个叶轮叶片，它可直接或者通过该轴承保持盖板安装在该马达壳体端盖(或钟形端罩)上，该轴承保持盖板本身与该定子轴周围的该壳体端盖连接。该叶轮(最好是离心或叶片叶轮)随着该马达壳体一起旋转，通过例如该壳体底端盖上的多个开口吸入空气，横穿该定子，通过该上壳体端盖周向定位的多个开口或空气通道，径向向外排出空气。该叶轮也可通过该马达上壳体的一个顶盖板中的多个开口向内吸入空气，协助该定子上方该马达上部区域的冷却。类似地，该叶轮可以与该下壳体端盖相联合，该端盖可包括在该下壳体外缘周向设置的多个开口，从而空气可从该上壳体顶盖板区域，大体上与该马达轴的轴线平行的方向吸入，横穿定子，然后通过周向的多个开口径向向外排出。此外，该叶轮叶片可这样设计，它迫使空气横穿定子，也即从该马达壳体的高压侧通过该定子到低压侧。在这种实例中，一个离心式叶片的叶轮从设置于该马达壳体四周或外缘的多个空气开口径向向内吸入空气，然后迫使空气横穿实质上与该定子轴的轴线平行的该定子至该壳体的对侧，并通过该马达壳体的端板或端部区向外排出。该叶轮方案还可以这样设计，该马达上壳体部和马达下壳体部分别包括最好安装在该马达顶壳体和马达底壳体内的上、下轴承保持盖板上的上叶轮和下叶轮，在这种情况下，一个叶轮通过该马达壳体内该定子对侧的多个开口有入空气，抽吸空气横穿该定子，然后径向向外排出空气；而另一个叶轮迫使空气径向吸入，横穿该定子，然后按第一叶轮空气流的路径径向向外排出空气。也就是，安装在上壳体部和下壳体部的两个叶轮的结构设计使空气流相互加强。
本发明还涉及空气强制通风系统，在该系统中，该马达上壳体部和马达下壳体部至少其中之一，最好是其壳体侧壁具有多个周向开口的那个马达壳体部，用高导热材料制成，以便藉助热传导和热对流使热量散发。这种材料，最好是铸铝，使各种几何结构的多个散热片整体铸造在多个周向设置的开口内，使该壳体整个表面积与容积之比最大化，使热量通过众多散热片导热然后藉助从众多散热片与邻近空气的对流而散发。与该壳体部相对的马达另一壳体部也可用铸铝制成，以使热传递性能最佳。
本发明还包括与该马达壳体的顶面和(或)底面直接整体铸造成形的多个叶片滑道。该马达叶片滑道可构造成散热片或空气导向勺片，以协助热量散发和空气流动。
本发明还涉及一种整体铸造马达(最好用铸铝)，它将该马达上壳体部和马达下壳体部与该转子铸成一体。特别是，将该侧壁和该马达壳体上部的顶端面、该侧壁和该马达壳体下部的底端面以及该转子全部一起铸造。这种一体铸造的结果是，此后的加工更精确且成本较低。例如，该下壳体部底面的轴承孔与该转子内圆壁可以一起加工，使这些加工面相互之间方位准确。也就是说，该底轴承孔内圆与该转子壁的内圆精确地对正，使该转子相对于该定子精确地同心并具有可旋转能力。此外，这种整体铸造体降低了装配的成本，这是由于它不用藉助然或螺栓与螺母组件将分开的马达上、下壳体零件与分开的转子连接，结果是，只需较少的装配步骤，而且零部件产生振动的潜在危险较小。整体铸造的壳体和转子还可进一步与安装该风扇叶片的叶片滑道铸成一体，从而进下减少零件和装配步骤。
该整体铸造特别适合于该强制空气通风系统与该有用的散热几何结构设计的结合。该整体铸造使各种不同具有最佳表面积与容积比的几何形状散热片的设计能够在该马达壳体多个周向或者外缘开口内容易地实现。此外，分开的散热片布置可以与该马达壳体的顶面和底面铸成整体，以增加整个表面积，从而使强化热传递的表面积与容积之比尽量地加大。还有，该整体铸造的顶和(或)底散热片可以构造为空气叶瓣，以引导空气运动，从而提高该马达壳体内外之间的空气流速。
于是，本发明的目的是提供一种抽吸和激发空气通过该马达壳体并横穿该定子的强制空气通风系统以降低一种吊扇马达特别是反结构型吊扇马达内产生的高温热。本发明进一步的目的是成形一个或多个铸铝壳体零件，改善通过壳体然后至外面环境的热传导和热对流，从而降低所产生的热。本发明的另一个目的是提供一种具有铸铝马达壳体的强制空气通风系统，该壳体具有使该壳体的表面积与容积之比最大化从而改进热传递特性的诸多散热片。
又，本发明的目的是提供一个单一的，整体铸造的马达壳体和转子(最好用铸铝)，以得到严密的公差配合，这是由于它只有较少的零件，而且马达的关键零件如该轴承和转子的表面(指轴承孔和转子的内圆)可在一个工步中加工成形，从而使该转子与定子之间良好地定心，从而噪声较低，使用寿命较长。该一体的整体铸造成本较低，并使叶片有间距地排列，从而不需要分开的叶片滑道，结果是，装配步骤较少。
本发明这些和其它一些目的参阅附加的详细说明和附图将会更加明显。
图1为本发明一种反结构吊扇马达的一个实施例透视图。
图2为图1所示该吊扇马达的零件分解图。
图3为取自图1中3-3的该吊扇马达截面图。
图4为本发明一个可替换的实施例，具有铸造的马达壳体件的一个顶视透视图。
图5为图4实施例的一个底视透视图。
图6为沿着图4和图5实施例直径方向的一个纵截面图。
图7为本发明另一实施例，具有整体铸造的上、下壳体部和一整体铸造的转子的顶视透视图。
图8为图7实施例的底视透视图。
图9为图7和8实施例的底平面视图。
图10为图9的10-10线的一个纵截面图。
图11为一种具有与马达壳体底面整体铸造的多个叶片滑道和空气散热片的整体铸造马达壳体的底视透视图。
图12为表示该马达壳体底部侧区的图11实施例局部侧向视图。
图13为包括其内安装图7至10所示马达的典型的吊扇纵截面视图。
现更详细地参阅附图，在这些附图中相同的标号表示相同的零件。图1至3大体披露了该反结构吊扇马达的第一实施例，它采用一种内部强制空气方案在该电马达运转期间冷却它的内部零件。在这种实施例中，该吊扇马达10由“反结构”交流马达各个零件形成，零件按一般传统方式相连接。该马达10包括一中心设置的定子12，该定子固定安装在一静止的定子轴14上。该定子12，如我们熟知的那样，一般用一组电气钢叠片堆积而成并包括一马达绕组。具有一内圆柱形壁17的一个环状转子16围绕定子12同心设置。该转子16，如我们所熟知的，由一堆电气钢叠片所形成。在运转期间，该转子16将围绕着该定子12和它的定子轴14旋转。
该吊扇马达10包括两件马达壳体18，一件为上端盖或上钟形罩20，另一件为下端盖或下钟形罩22。端盖20和22采用任何合适的方法，例如用螺钉24与属于该转子16的多个垂直延伸的柱销26连接，以便在马达运转期间，使该壳体18伴随着该转子16围绕该定子12和它的轴14旋转。该上端盖20一般包括具有一外圈30的一圆盘状顶部或顶板28以及一向下延伸与该顶部28整体成形的弓形侧壁32。该顶部28具有一个容纳该轴14的中心定位孔34和第一组定位于该孔34周围靠近该孔34的多个通风开口(孔)或空气流通道36。第二组空气流通道38可环状定位在顶部28的外缘。只要有足够的数量、合适的形状和位置的空气流通道，它们的精确结构和位置就可改变，使得空气流按要求进入该马达的壳体18内，这有待后面说明。
该上端盖20确定了具有一实质上为圆柱形的上侧壁区23和一顶端面区25的上壳体部21；该下端盖22确定了具有一实质上为圆柱形的下侧壁区29和一底端面区31的下壳体部27。该上侧壁区23包括多个与顶板28制成一体被描述为垂片的弓形侧壁32。然而，这些侧壁可与该转子16连接或与诸多柱销26连成整体，在这种情况下，这些侧壁将用多个螺钉或其它合适的连接件与顶板28紧固。
这些马达壳体件18，也即上壳体部21和下壳体部27，可用钢片按现有已知的方法冲压成形。作为替换的方案，按本发明另一个新颖实施例(待下面作详尽地描述)，该壳体件可用高导热材料(例如铝)制成，以便散发马达运转期间产生的热量。
该上侧壁区23包括在转子16外缘上部周围延伸的多个弓形侧壁32。如图1和2所描述的，上侧壁32包括多个在侧壁区23内形成空气通道的周向或弓形开口40(如将要说明的)。该开口40可设计得足够的大，使相当大的空气流能够冷却马达，也即，大体上整个侧壁区23是开放的而只有相对较小的部分侧壁外周不通气，它包括多个顺着转子16向下延伸的垂片部32。
该上壳体部21的结构或几何形状实质性的变化是可能的，特别是在那些由高效导热材料(以散发所产生热)制成上壳体部21的实施例中。在这种实例中，该上壳体部21可以有高的面积与容积之比，最大限度地进行热传递(待后面讨论)。例如，该开口40可包括多个散热片(如隔片)，它在从该顶部28延伸到该转子16顶面的同时从外边缘区径向向里延伸。这些散热片周向置于该顶板28的周围。可替换的方案是，这些散热片可以是弓形的并与顶板平行设置。此外，可构造一部分平行其它部分垂直的散热片实施方案。该开口40可填满格栅状的几何模片。即便对于不采用高效导热材料的实施例中，也可在该开口40中应用散热片或格栅。其它的设计，例如众多的薄筋片在上侧壁区23的周围等距离的均布也是可以的。并不试图限于精确的几何图形，只要能满足该侧区所有目标的方案都是可行的，例如能够使充足的空气流去冷却马达(其冷却方式待述)，以便用导热和对流的方式最大限度地散热(待描述)以及为相对于该转子16的顶部保持该顶板28的位置提供足够的支撑。
该下端盖22一般包括具有一外圈44的圆盘状底部(或底板)42以及一向上延伸的弓形或圆柱形侧壁46。该底板42有一容纳轴14的中心孔48以及第一组通风开口(孔)或空气流通道50，它围绕该中心孔48并以接近该孔的方式环状定位。第二组通风开口或空气流通道52可在底板42的外缘附近环状定位。该向上延伸的圆柱形侧壁46延伸后围绕转子16外缘的下部。与前述顶板28的情况相同，该空气流通道50、52可以调整，以满足空气流的一些目标值(待描述)。
为了将该定子12和该轴14轴向定位在该马达壳体18中，该轴14以上、下轴颈分别与中心定位在该顶端盖20中的顶轴承54和中心定位在该底端盖22中的底轴承56相配合。该顶轴承54紧固在顶端盖20限定的一轴承孔58内，该轴承孔58环状定位于孔34的周围。该底轴承56压配入该底端盖22所限定的一个中心设置、向上延伸的环状侧壁或孔60中，该环状侧壁60环状定位于48的周围。该底端盖22可包括一围绕该孔48的环状外圈，(未图示)使该底轴承56能被更牢固地支承。这个外圈和该侧壁60形成一轴承孔。一个内叶轮(或内风扇)62用任何合适的方法，例如多个螺钉64，与顶板28的一内表面连接，迫使空气在马达运转期间通过该马达壳体18以及横穿过交流马达的内部零件(待后面描述)。该叶轮62也可用来将该顶轴承54保持在轴承壳体58中。这就是说，该叶轮62包括一顶轴承板或保持件66，该轴承板66具有一中心设置的、该定子轴14延伸通过的孔68。多个叶轮叶片70与该轴承板66连接并从该定子轴14径向延伸。这些叶轮叶片70包括一与该轴承保持板66连接的水平设置部72以及与该水平部72连接、从该板66向下延伸的垂直设置部74。该叶片部72和74的横截面呈一般的“L”形，有三个叶片70在该保持件板66的外缘周围等距离定位。
该叶轮62可设计成一种离心叶轮。在马达运转中，该转子16以及与之连接的该马达壳体18和该叶轮62的旋转迫使周围的空气通过底面空气流通道50、52述入该马达壳体18，并通过多个定子开口76和该定子绕组，横穿过该定子12，以及于大体与该定子轴14平行的方向向上，然后通过该上侧壁多个空气流通道40径向向外流出该壳体18。也就是，空气被向上抽或吸入该下壳体部27，横穿该定子和多个定子绕组，进入该上壳体部21，该空气然后被迫依大体直角方向通过该上侧壁多个空气流通道40。这种空气运动是由于该离心叶轮叶片的旋转将空气抽进该马达壳体而形成一种低压状态而引起的。在该上壳体部21内产生的该低压状态也将空气通过该顶端面区25内的空气流通道36、38，抽进该壳体中，这有助于该壳体上部21的冷却。
该空气流量和速度可以改变，这取决于该底面空气流通道50、52的尺寸和形状以及该叶轮叶片的几何形状。尽管图中所示叶轮为三个叶片，很明显，叶轮叶片的数量可以增加，该叶轮叶片的几何形状也可改变以完成上述空气流的功能。可采用各种不同的叶轮叶片的设计以完成该离心式叶轮的功能。
该叶轮62不一定要与该轴承保持板66相联。这就是说，该轴承保持板66可不具备任何叶轮叶片，这时，该叶轮叶片70可直接与例如该顶板28连接(未图示)。该叶轮可由该顶板28冲压出多个薄片或弓形片并向下弯至该壳体的内部形成多个风叶而成形，这些风叶用来抽吸空气通过该下壳体部27向上，横穿该定子，然后通过该上壳体部21的侧壁区径向向外流出壳体。相类似地，该壳体的上部可联接多个叶轮以获得所要求的空气流量和流速。例如，该轴承保持板66可包括该叶轮多个叶片70(如图示)，以及与该顶盖板28相联的附加叶轮的多个叶片，有助于获得所要求的空气流量和流速。
图1至3所示的叶轮设计用来通过该下壳体部吸入空气，横穿该定子并通过该上侧壁空气流通道径向向外流出壳体。然而，该叶轮也可设计和构造为通过该上侧壁区空气通道40径向向内吸入空气，然后迫使空气向下(大体轴向)，横穿该定子，并通过该底端盖22中的底部空气疏通道50、52流出壳体外。
在上述这些实施例中，该叶轮位于该上壳体部21中。然而，该叶轮也可以安装在该下壳体部27中，这时，该叶轮最好与一个覆盖该下轴承56的下轴承板(未图示)制成一体，或者可换替的方案是，以类似于上述叶轮相对于该顶板28的方式，叶轮与该底端面区31相联。在这种情况下，该下壳体部27可包括设置在下侧壁区29，与多个开口40相类似的多个周向开口，以及在该顶板中的多个开口36、38被设计用来使足够的空气量通过该顶板流过进该上壳体部21，横穿过该定子，进入该下壳体部27，然后，通过与此相结合的多个周向开口径向向外从该下壳体部流出。相类似地，该叶轮可安装在该下壳体部，抽吸空气通过该下壳体部的多个周向开口径向进入该下壳体部，然后迫使空气横穿过大体处于轴向位置的该定子并通过该上壳体部21的顶板28中的多个开口向外流出壳体外。
在另一个方案中(未图示)，在该上壳体部21和该下壳体部27都提供叶轮，这时，该上壳体部和下壳体部均有定义为侧壁空气疏通道的多个周向开口。这就是说，参阅图1至3，该下侧壁区29实质上可与该上侧壁区23相同。如图1至3所示的一个离心式叶轮被保持在该上壳体部中，而一个附加的离心式叶轮或风叶与该下壳体部相联。该附加的离心式叶轮将空气通过该下壳体侧壁区29的多个周向开口抽向壳体内，然后迫使空气横穿过该定子，它对于被该壳体18上部21的叶轮所抽吸的空气提供追加的或增强的空气流作用。
可以理解的是，不同于离心式叶轮的叶轮也可用于本发明的马达中。例如，轴流叶轮(它在轴向移动空气，与离心式叶轮驱动空气的方向成90°)可定位在上壳体部或下壳体部内并与之连接。这种轴流叶轮只能在实质上的轴向用来抽吸和排出空气。那就是说，空气通过该顶端板(或底端板)的空气疏通道被吸入，横穿过该定子，并通过底端板(或顶端板)排出。这种轴流叶轮可应用于该马达壳体的上部或下部。
图4至6描绘了一种本发明可替换的实施例，在该实施例中，该上壳体部121和该下壳体部127各自用高效导热材料例如铝(最好是铸铝)成形。该马达壳体118包括一个具有一个实质上为圆周形的上侧壁区123和一个顶端面区125的上壳体部121。该上侧壁区123包括多个与该圆周形侧壁整体铸造，径向设置的散热片150，该圆周形侧壁围绕该转子116的上部。一个顶盖板128定位在该顶端面区125上。该顶盖板128的圆周外缘藉任何合适的方式，如用多个螺钉，通过与该侧壁124整体成形的多个安装块152与该侧壁紧固。该下(或底)壳体127包括一个相类似地用铸铝或者其它高效导热材料成形的，实质上为圆周形的下侧壁区129和一个底端面区131。多个径向散热片160与该下侧壁区129的该外圆周侧壁132整体铸造，并从那儿延伸。多个安装面或连接板162铸造而成，以内连各种相邻的径向散热片160并包括用多个叶片铁或分开的多个叶片滑道(现有技术中人们熟知的)安装多个吊扇叶片用的多个孔或开口164。该下壳体部127的底端面区131包括多个开口或底部空气流通道170。该转子116藉助合适的螺钉、螺栓或其它紧固方式(未图示)与该上、下壳体部固定。
图6只是简略地描绘了该轴承180和182、定子轴114，以及多片定子定子叠片184(没有表示该定子绕组)。这些零部件实质上与图1至3所描述的零部件相一致。相类似地，一个空气强制流动装置(最好为一个如图1至3所描述的离心式叶轮的布置方案)结合在实质上与图1至3所描述的各种叶轮布置方案相一致的该壳体内。例如，该上轴承182藉助一个轴承保持板与该顶盖板128保持在一起，该轴承保持板具有多个从其径向延伸的叶轮叶片(如图1至3的实施例中所描述的)。该空气流进、出该马达壳体的运动实质上与图1至3实施例所描述的相同。
采用铸铝上、下壳体零部件使热量藉助通过整个铝马达壳体(特别是通过众多的铸铝散热片150、160)的热传导，以及然后藉助于从该铝马达壳体和众多铝散热片至大气周围的热对流而散发。这对于热的散发，特别是结合图13所描述的空气强制流动装置的应用提供了重大改进。
如图1至3所示实施例一般的讨论，诸多散热片150布置和形状可作相当的改变以获得较大的冷却效力。总的目的是使该马达壳体的表面积与容积之比最大化，从而通过铸铝材料的热传导以及藉助从该壳体材料至大气的热对流增加热的散发。当然，这些确定该侧壁空气流通道140的散热片的表面积不可能太大而限制空气的流动。不可避免地要在减少限制使空气流量最大与增加散热片的表面积使热的散发最大之间加以平衡，这可以用实验来确定。
尽管该散热片150如图4所示为径向直叶片，很明显，该散热片150可以为曲线以形成空气勺形片或空气导向叶瓣，以引导该马达壳体外部与内部之间空气的流动。该下壳体部127的底端面区的设计也受控于对表面积与容积之比最大化目标的追求，以便使热通过底端面的导热和藉助于从壳体材料至周围大气的热对流的散热最佳化。
整个马达壳体全部外表面积与整个马达壳体外部所包容的容积之比可以改变，这取决于马达的功率和吊扇欲安装的环境。使该马达运转温度降低的最佳表面积与容积之比可以用实验来确定。很明显，全部表面积和容积的测量通常取决于吊扇箱中可获得的空间。于是，藉助于散热片的设计和散热片在该马达壳体侧壁和顶和(或)底面的特殊的定位或排列的变化可以获得所要求的表面积与容积之比。
尽管图4至6的实施例是试图与空气强制流动装置例如上述图1至3所示的叶轮布置方案相结合而应用的，但很明显，一种吊扇马达壳体(它具有用铸铝成形的，分开的上、下壳体部，以及使表面积与容积之比最大化的整体成形铸铝散热片)的应用对于提高该马达的效率具有重大的实用性，甚至在不具备空气强制流动装置的情况下。铸铝上、下壳体部的应用导致热量散发的改善。
接下来看一下图7至10的实施例，描绘了一种整体铸造的马达壳体218，其中，该壳体包括一整体的上壳体部221，一下壳体部227和一转子216，它们整体铸造为一体。这种整体铸造的马达壳体和转子的布置方案在散热以降低该吊扇马达运转温度方面具有重要的实用性，甚至在其内不设置任何空气强制流动装置的情况下。确实已经观察到，所示的整体铸造马达在某一吊扇环境中的温度降大体上与图1至3所描绘的实施例采用强制空气流动装置所能获得的温度降相同，这取决于该马达的总体设计。
该马达上壳体部221和下壳体部227的几何结构实质上与图4至6实施例所描绘的相对应的零部件的几何结构相同。总体设计参数和目标值相同。该顶盖板228不是一体铸造的零件，而是分开冲压或铸造的板，最好是铸铝，它包括多个孔或开口，多个螺钉254通过这些孔拧入带螺孔的多个安装立柱252中，这些立柱与该上壳体部221的外圆周区整体铸造，并与该转子216顶部铸成一体。该顶盖板228包括多个垂直延伸形成该上壳体侧壁区223一部分的接头或侧壁部290。该顶盖板228包括多个径向设置的空气流通道236和多个周向设置的空气流通道238，该多个周向通道从该多个径向通道径向向外设置。如上面所讨论过的，该顶盖板228中开口的形状、位置和数量可以改变以获得不同的空气流量和流速。
如图10所示最清楚，该转子216与该上壳体部221和下壳体部227整体铸造。该转子216为电气钢叠片并可将该钢叠片插入铸模中然后浇注熔融的铝而铸造而成。这种铸造过程称之为插入铸模过程，在铸造技术中是人们所熟知的。
随着铸造的完成，该转子的内圆壁292和至少底轴承圆周壁294可以同时加工以提供各壁相互之间精确的方向。这种精密度保证了该定子和该定子轴相对于该转子和马达壳体之间精确的公差和精密的配合。从而大幅度地降低振动和噪声，实质上也就延长了该马达的使用寿命。
图7至10所示壳体与转子的整体铸造的实施例可以不应用强制空气通风系统，也就是没有如图1至3所示冷却是通过热传导和热对流散热而完成的叶轮设计方案。然而，结合如上面图1至3所描述的叶轮设计方案就可获得进一步相当大的冷却。如图10虚线所示为一叶轮270，它如图1至3实施例所描述的，与一轴承保持盖板固定。其它叶轮设计方案如上面描述的可以类似地与之相结合。
在上面所描述的图7至10的实施例中，该顶盖板228不与该马达的上壳体部221和下壳体部227以及转子216整体铸造。该顶盖板228通过多个螺钉或螺栓与多个安装立柱连接，这些安装立柱与该上壳体部221的外圆周区或与该转子整体铸造，以允许接近该马达壳体218的内部而便于该定子的插入(在顶盖板228与壳体连接之前)。然而，作为可替换的方案(未图示)，该顶盖板228可与该上壳体部221和转子216整体铸造。在这种替换的实施例中，该下壳体部227可为一个分开的底盖，它通过螺钉或螺栓与整体铸造的转子/上壳体/顶盖结构相连接，多个螺钉或螺栓插入该转子面内提供的合适的多个安装立柱或孔中。也就是说，该下壳体部可为一分开的盖板结构，与图4至6实施例中分体铸造的下壳体部127相类似，通过螺钉或螺栓与铸造的转子相连接。这种下盖板可以是分开铸造的零件，或者用钢板冲压成形。
在图4至6和7至10所描绘的诸多实施例中具体表示了实质上为平面的该马达壳体端面区，也即它实质上位于与该定子轴垂直的一个平面中。然而，用铸铝形成该马达壳体的一个突出的优点是使多个叶片滑道能够与上、下壳体平面其中至少一个整体铸造。诸叶片滑道与该马达壳体顶、底端面其中之一整体铸造的一个实例描绘在图11和12中。如具体表示的，该下(或底)壳体部327包括一个底端面331，它包括使多个吊扇叶片(未图示)直接与之固定的多个整体铸造的叶片滑道350。每一个吊扇叶片包括多个孔或开口，从而，该吊扇叶片可与该底端面331上的孔352、354连接。设置在每一个整体铸造叶片滑道350的直立安装部356、358之间的是多个散热片360，它们弯曲成空气导向叶瓣，使空气从该马达壳体外部进入该底端面331下方，以及通过空气流通道380，藉通风协助该定子的冷却。
如我们熟知的，吊扇马达能双向旋转。因此，在该马达壳体的一个端面上利用空气导向叶瓣或勺片360时，只有当该壳体在一个方向旋转时，才能获得最大作用。已经确定，马达的较大负荷(这时工作温度较高)发生在该吊扇能提供向下送风的那个方向旋转的情况下。因此，该空气导向叶瓣或勺片360可以这样设计，当该马达在向下送风的方向上旋转时，向里抽吸空气进入并通过该壳体的作用最大化。
如图12所示，该叶片滑道350倾角描绘为大约12°，但是，根据已知的吊扇叶片的方向，可以形成各种不同叶片滑道的倾角。
图13描绘了如图7至10所示的安装在典型的吊扇装置400内的整体铸造吊扇马达218，其中，多个吊扇叶片402藉助多个叶片连接铁体404与该马达底端面区固定。该吊扇400包括一吊扇箱406、一开关箱408以及一可以摘下的板410，以便照明箱的连接。该吊扇马达定子轴414的一端制有螺纹，并与一个下垂连杆416安装，该连杆依次按传统的方式与安装在顶蓬上的罩盖紧固。描绘的多个箭头500表示，当结合图7至10马达实施例中的空气强制流动装置时的空气流动的路径。请注意，该马达218的箱体406必须包括足够的开口(未图示)，以适应通过该马达壳体空气流量的变化。
本发明吊扇马达的上述这些实施例在降低传统反结构吊扇马达产生的热的方面提供诸多突出的优点。通过上述实施例的应用一般可望将传统的反结构吊扇马达的工作温度降低10％-20％。
本发明各种实施例前面的详细说明可以清楚地被理解为它只是用实例和说明的方法给出的，本发明的精神和范围由所附的权利要求求唯一地限定。
权利要求
1.一种反结构吊扇马达，其特征在于包括一个马达壳体，它包括一个具有一个实质上为圆柱形的上侧壁区和一个顶端面区的上壳体部和一个具有实质上为圆柱形的下侧壁区和一个底端面区的下壳体部；一个环状转子，它在所说上、下侧壁区和所说顶、底端面区所限定的内部空间中，所说的环状转子与所说的马达壳体固定；一个定子，它定位在所说环状转子所限定的内部空间中；以及空气强制流动装置，它通过所说上、下壳体部之一将空气从所说马达壳体的外部向内吸入，横穿过该定子，然后通过所说的上、下壳体部中的另一个，向外排至所说马达壳体的外部。
2.根据权利要求1所说的吊扇马达，其特征在于，所说的空气强制流动装置包括一个所说马达壳体内的叶轮，该叶轮具有多个可相对于所说定子旋转的叶轮叶片。
3.根据权利要求1所说的吊扇马达，其特征在于，所说的顶、底端面区包括多个空气流通道。
4根据权利要求3所说的吊扇马达，其特征在于，至少所说上、下侧壁区之一包括多个侧壁空气通道。
5.根据权利要求4所说的吊扇马达，其特征在于，所说的多个侧壁空气通道包括在至少上、下侧壁区之一内的多个周向开口。
6.根据权利要求5所说的吊扇马达，其特征在于，它还包括在每一个所说的周向开口中的至少一个径向散热片。
7.根据权利要求1所说的吊扇马达，其特征在于，所说的定子包括多个定子空气流通道，以便在所说的上、下壳体部之间以及横穿过定子提供一个空气流路径。
8.根据权利要求7所说的吊扇马达，其特征在于，还包括与所说的定子固定的一个定子轴，该定子轴与所说的定子所限定的一个平面垂直设置并位于该马达壳体的一个主轴线上，所说的定子轴通过所说的顶、底端面区延伸，其中，所说的顶、底端面区包括围绕所说的定子轴的顶、底轴承，使所说的马达壳体围绕所说的定子轴旋转。
9.根据权利要求8所说的吊扇马达，其特征在于，所说的顶端面区包括一顶盖板，以及所说的吊扇马达还包括一将所说的顶轴承保持到所说顶盖板上的顶轴承保持板。
10.根据权利要求9所说的吊扇马达，其特征在于，所说的空气强制流动装置包括一个与所说的顶轴承保持板连接的叶轮。
11.根据权利要求10所说的吊扇马达，其特征在于，所说的底端面区包括多个使空气在所说的马达壳体的外部与内部之间通过的底端面空气通道；所说的上侧壁区包括多个使空气在所说的马达壳体的外部与内部之间流动的上侧壁空气通道；以及所说的叶轮使空气在所说的多个底端面空气通道与所说的各个上侧壁空气通道之间流动并通过所说的多个定子空气流通道，横穿该定子。
12.根据权利要求11所说的吊扇马达，其特征在于，所说的叶轮通过所说的多个底端面空气通道向内抽吸空气，接着使空气横穿该定子，然后通过所说的多个上侧壁空气通道向外排出。
13.根据权利要求11所说的吊扇马达，其特征在于，所说的叶轮通过所说的多个侧壁通道向内抽吸空气，接着使空气横穿该定子，然后通过所说的多个底端面空气通道向外排出。
14.根据权利要求10所说的吊扇马达，其特征在于，所说的叶轮包括多个从所说的顶轴承保持板径向延伸的叶轮叶片，所说的多个叶轮叶片相对于所说的保持板而定向，使空气在朝着该轴承保持板方向向上抽吸，然后从它的径向向外排出。
15.根据权利要求1所说的吊扇马达，其特征在于，所说的实质上为圆柱形的上侧壁区用铸铝成形。
16.根据权利要求15所说的吊扇马达，其特征在于，所说的上侧壁区包括多个周向开口。
17.根据权利要求16所说的吊扇马达，其特征在于，多个铸铝散热片置于每一个所说的周向开口内。
18.根据权利要求15所说的吊扇马达，其特征在于，所说的铸铝上侧壁区包括多个确定空气流通道的径向散热片。
19.根据权利要求18所说的吊扇马达，其特征在于，所说的顶端面区包括一个覆盖所说的径向散热片，实质上为圆形的顶板。
20.根据权利要求17所说的吊扇马达，其特征在于，所说的顶端面区用铸铝制造并与所说的上侧壁区整体铸造。
21.根据权利要求20所说的吊扇马达，其特征在于，所说的铸铝顶端面区定义多个顶端面空气流通道。
22.根据权利要求21所说的吊扇马达，其特征在于，所说的铸铝顶端面区包括多个与之整体铸造的叶片滑道。
23.根据权利要求21所说的吊扇马达，其特征在于，所说的铸铝顶端面包括多个引导空气通过所说的多个顶端面空气流通道在所说的马达壳体的外部与内部之间流动的空气导向叶瓣。
24.根据权利要求23所说的吊扇马达，其特征在于，所说的多个空气导向叶瓣上形成有安装多个吊扇叶片的多个叶片滑道。
25.根据权利要求1所说的吊扇马达，其特征在于，所说的实质上为圆柱形的下侧壁区和所说的底端面区用铸铝整体成形。
26.根据权利要求25所说的吊扇马达，其特征在于，所说的铸铝底端面区定义多个底端面空气流通道。
27.根据权利要求26所说的吊扇马达，其特征在于，所说的铸铝底端面区包括多个吊扇叶片滑道。
28.根据权利要求26所说的吊扇马达，其特征在于，所说的铸铝底端面区包括多个引导空气通过所说底端面的多个空气流通道，在所说的马达壳体外部与内部之间流动的空气导向叶瓣。
29.根据权利要求28所说的吊扇马达，其特征在于，所说的多个空气导向叶瓣上形或有安装多个吊扇叶片的叶片滑道。
30.根据权利要求15所说的吊扇马达，其特征在于，所说的铸铝上侧壁区具有足够大的表面积与容积之比，以便使热量能够通过所说的上侧壁区而传导以及从所说的上侧壁区对流到与所说的上侧壁区邻近的大气中而进行热传递。
31.根据权利要求1所说的吊扇马达，其特征在于，所说的空气强制流动装置包括将空气通过所说的上、下壳体部从所说的马达壳体外部向内吸入的装置，以便迫使空气通过所说的上、下壳体部之一吸入并横穿该定子，以及将强制横穿过该定子的空气，通过所说的上、下壳体部中的另一个而排出壳体外。
32.根据权利要求1所说的吊扇马达，其特征在于，所说的上和下侧壁区、所说的底端面区、以及所说的环状转子整体铸造，形成单一的总成。
33.根据权利要求32所说的吊扇马达，其特征在于，至少所说的上、下侧壁区和所说的底端面区用铝整体铸造。
34.根据权利要求32所说的吊扇马达，其特征在于，所说的顶端面区与所说的上、下侧壁区以及与所说的环状转子整体铸造。
35.根据权利要求34所说的吊扇马达，其特征在于，至少所说的铸造顶、底端面区之一包括多个与之整体铸造的叶片滑道。
36.一种吊扇马达，其特征在于包括一个整体铸造的马达壳体，它具有一个实质上为圆柱形的侧壁和顶、底端面；一个环状转子，它具有一个转子顶面、一个转子底面以及一个圆柱形转子内壁，所说的环状转子与所说的圆柱形侧壁整体铸造，以形成由所说的顶端面、所说的转子顶面以及所说圆柱形侧壁的上部区域定义的一个上壳体区和由所说的底端面、所说的转子底面和所说的圆柱形侧壁的下部区域定义的一个下壳体区，在所说的转子内壁界定的区域内定义一个定子空间，其中，所说的底端面包括容纳一个底轴承的整体成形的装置；一个定位于所说定子空间内的定子，它具有与之同心固定并沿着所说的实质上为圆柱形的侧壁主轴线的一个定子轴，所说的定子轴的一端通过所说的顶端面延伸，所说的定子轴的另一端通过所说的容纳一个底轴承的装置而延伸；一个上轴承，它与围绕所说的定子轴的所说的顶端面固定；以及一个底轴承，它与所说的容纳一个底轴承的装置固定，使得所说的马达壳体和转子能够相对于所说的定子和定子轴旋转。
37.根据权利要求36所说的吊扇马达，其特征在于，所说的顶、底端面之一包括与之整体成形的吊扇叶片滑道。
38.根据权利要求36所说的吊扇马达，其特征在于，所说整体铸造的马达壳体和转子是用铝进行铸造的。
39.根据权利要求38所说的吊扇马达，其特征在于，它还包括一个在所说的上、下壳体区之一内与所说的马达壳体固定的叶轮，以便将空气抽吸进所说的上、下壳体区中的另一区，横穿该定子，然后从所说的上、下壳体区之一排出。
40.根据权利要求38所说的吊扇马达，其特征在于，所说的圆柱形侧壁的上壳体区包括多个整体铸造的散热片，这些散热片界定在该圆柱形侧壁与该上壳体区之间延伸的开口。
41.根据权利要求40所说的吊扇马达，其特征在于，所说的底端面包括多个在所说的底端面与该下壳体区之间延伸的底端面开口。
42.根据权利要求41所说的吊扇马达，其特征在于，所说的底端面包括多个与所说的多个底端面开口邻接的整体铸造的散热片。
43.根据权利要求42所说的吊扇马达，其特征在于，所说的底端面的多个整体铸造的散热片形成吊扇叶片的滑道。
44.根据权利要求43所说的吊扇马达，其特征在于，所说的多个整体铸造散热片上形成多个有引导空气进入所说多个底端面开口的空气导向叶瓣。
全文摘要
一种吊扇马达,它包括强制空气通风和散热系统以大幅度降低马达的工作温度、改进马达零部件的配合公差;降低制造成本而便于装配。该吊扇马达为反结构型,包括一个与至少该马达壳体的上部或下部之一相结合的叶轮装置,以便将一定的空气量吸进该壳体,横穿该定子,以及通过与该马达壳体空气进入的相对部分而排出。该马达壳体零部件可以用铸铝成型。该马达壳体两个端面之一可包括多个与之整体铸造的叶片滑道。
文档编号H02K5/18GK1174443SQ9711514
公开日1998年2月25日 申请日期1997年7月30日 优先权日1996年8月7日
发明者维纳伊·梅赫塔, 斯科特·P·博伊科, 理查德·A·皮尔斯, 马歇尔·塞克斯顿 申请人:亨特风扇公司