用于降低由旋转耦合器和传动器产生的噪声的装置、系统以及方法
【专利说明】用于降低由旋转耦合器和传动器产生的噪声的装置、系统 以及方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请根据35U.S.C. § 119(e)要求于2013年5月7日提交的美国临时申请 No. 61/820,606的权益，该美国临时申请通过参引全部并入本文。
技术领域
[0003] 本公开涉及散热器组件以及用于各种空气冷却机构的相关联的改进方法，各种空 气冷却机构包括但不限于可调速磁性传动系统、固定间隙的磁性耦合器以及包括速度微 调、转矩限制和延时启动特征的传动器和磁性耦合器。
【背景技术】
[0004] 可调速磁传动系统通过将转矩从马达横跨空气间隙传送至负载而进行操作。在装 置的驱动侧与装置的从动侧之间没有机械连接。由传动器的一侧的强稀土磁体与另一侧的 感应磁场的相互作用而产生转矩。通过改变空气间隙间距可控制所传送的转矩量，因此允 许速度控制。
[0005] 常规地，该类型的可调速传动器由三组部件构成。包括稀土磁体的磁体转子组件 附接至负载。导体转子组件附接至马达。导体转子组件包括由导电材料例如铝、铜或黄铜 制成的转子。致动部件控制磁体转子与导体转子之间的空气间隙间距。导体转子组件与磁 体转子组件的相对旋转引起横跨空气间隙的强磁耦合。改变磁体转子与导体转子之间的空 气间隙间距产生了受控的输出速度。输出速度是可调节的、可控制的以及可重复的。
[0006] 磁感应原理要求磁体与导体之间的相对运动。这意味着输出速度始终小于输入速 度。速度之差被称为滑差。通常，在以全额定马达速度操作期间的滑差在1%至3%之间。
[0007] 磁体相对于导体转子的相对运动导致在导电材料中引起涡流。涡流进而产生涡流 自身的磁场。永久磁场与引起的涡流磁场之间的相互作用能将转矩从磁体转子传递至导体 转子。导电材料中的电涡流在导电材料中产生电热。
[0008] 常规地，翅片布置在导体转子的外表面上以在传动器单元的操作期间有助于散除 热量。图1和图2示出了一个这种常规构型。可调速传动器10包括导体转子12、14,导体 转子12、14通过分隔件16联接在一起。多个传热元件20在导体转子12、14的外表面上周 向地成阵列。如图2A至图2C中所示，每个传热元件20均包括多个翅片26,所述多个翅片 26从基部22延伸以限定翅片26之间的多个通道28。传热元件20可经由基部22中的开 口 24紧固至导体转子12、14。传热元件20联接至导体转子12、14,使得翅片26和通道28 相对于导体转子12、14的旋转轴线沿大致径向方向延伸。当可调速传动器被操作时，转子 12、14的旋转使得空气通过通道28径向向外流动，从而冷却导体转子12和14。
【发明内容】
[0009] 已注意到，在可调速传动器的导体转子上包含散热器组件在操作期间产生难以接 受的噪声量。还注意到，对于可调速传动器的低速操作以及高速操作，通过使散热器的翅片 上的边缘几何形状中断就可以在不损害散热器的散热优势的情况下将声级降低至可接受 范围。
[0010] 一种散热器元件包括基部和多个翅片，其中，该散热器元件用于能够通过导体转 子组件与磁体转子组件的相对旋转而进行操作的装置。该基部包括安装面和相反侧的对流 传热面，该安装面的大小和尺寸设置成联接至导体转子组件；多个翅片从基部的对流传热 面延伸。相邻翅片通过沿翅片的纵向方向延伸的通道而隔开。该翅片在其顶部表面上包括 至少一个表面中断部。该表面中断部可以是凹口。该表面中断部可以是三角形部。该表面 中断部可以是有扇形凹口的表面部。该表面中断部可以是连续曲线部。
[0011] 一种旋转单元包括磁体转子组件与导体转子组件，该导体转子组件相对于磁体转 子组件定位成使得磁体转子组件与导体转子组件之间存在空气间隙，并且使得导体转子组 件与磁体转子组件的相对旋转引起横跨空气间隙的磁耦合；该散热器组件联接至导体组 件。该散热器组件包括多个翅片。相邻翅片通过沿翅片的纵向方向延伸的通道而隔开。所 述翅片在其顶部表面上包括至少一个表面中断部。散热器组件可包括布置在导体转子组件 的外表面上的多个散热器元件，每个散热器元件均包括多组翅片。在散热器组件中的至少 一个散热器组件上，表面中断部可以是凹口。在散热器组件中的至少一个散热器组件上，表 面中断部可以是三角形部。在散热器组件中的至少一个散热器组件上，表面中断部可以是 有扇形凹口的表面部。在散热器组件中的至少一个散热器组件上，表面中断部可以是连续 曲线部。
[0012] -种降低由旋转构件一一旋转构件能够通过导体转子组件与磁体转子组件的相 对旋转而进行操作一一产生的噪声的方法包括：从导体转子组件移除第一散热器元件，该 第一散热器元件包括相对于导体转子组件的旋转轴线沿大致径向方向延伸的多个第一翅 片；并且然后将第二散热器元件联接至导体转子组件以代替第一散热器元件，第二散热器 元件包括相对于导体转子组件的旋转轴线沿大致径向方向延伸的多个第二翅片，多个第二 翅片的暴露的表面区域包括表面中断轮廓部。该表面中断轮廓部可包括多个凹口。该表面 中断轮廓部可包括多个三角形部。该表面中断轮廓部可包括扇形凹口部。该表面中断轮廓 部可包括连续曲线部。
【附图说明】
[0013] 在附图中，相同的附图标记表示类似的元件或类似的动作。
[0014] 图1A为可调速传动器上的常规散热器装置的等距视图。
[0015] 图1B为图1A的可调速传动器的正视图。
[0016] 图1C为图1A的可调速传动器的左视图。
[0017] 图1D为图1A的可调速传动器的右视图。
[0018] 图2A为图1A至图1D的可调速传动器的常规散热器的俯视图。
[0019] 图2B为图2A的散热器的正视图。
[0020] 图2C为图2B的散热器的等距视图。
[0021] 图3A为根据本公开内容的一个方面的包括多个凹口的散热器的等距视图。
[0022] 图3B为图3A的散热器的俯视图。
[0023] 图3C为图3B的散热器的右视图。
[0024] 图3D为图3B的散热器的前视图。
[0025] 图4A为根据本公开内容的一个方面的包括带扇形凹口的表面的散热器的等距视 图。
[0026] 图4B为图4A的散热器的俯视图。
[0027] 图4C为图4B的散热器的右视图。
[0028] 图4D为图4B的散热器的前视图。
[0029] 图5A为根据本公开内容的一个方面的包括带扇形凹口的表面的散热器的等距 图。
[0030] 图5B为图5A的散热器的俯视图。
[0031] 图5C为图5B的散热器的右视图。
[0032] 图?为图5B的散热器的前视图。
【具体实施方式】
[0033] 在下面的描述中，为了提供对本发明的各种实施方式的全面理解，阐述了某些特 定细节。然而，本领域技术人员应当理解的是没有这些细节也可实施本发明。
[0034] 除非上下文另外要求，否则在整个说明书和所附权利要求书中，词语"包括"及其 变型例如"包含"和"包括有"解释为开放式的包括性含义，如同"包括，但不限于"。
[0035] 该说明书中通篇提及的"一个实施方式"或"实施方式"意味着结合该实施方式描 述的特定特征、结构或特性被包含在至少一个实施方式中。因此，该说明书通篇在不同地方 出现的短语"在一个实施方式中"或"实施方式中"并不必须都指相同的实施方式。此外， 特定特征、结构或特性可在一个或更多个实施方式中以任何适当的方式组合。
[0036] 除非所述内容另外明确指出，否则本说明书和所附权利要求书中所使用的单数形 式"一"、"一种"和"该"包括复数个所提及的对象。还应当注意的是，除非所述内容另外明 确指出，否则术语"或" 一般以其广义即"和/或"使用。
[0037] 本文中提供的本公开内容的摘要仅为方便所需且并不解释实施方式的范围或意 义。
[0038] 如上所述，已意识到可调速传动器上的散热器在高于可调速传动器的阀值转速时 能够产生不希望的响亮的呼啸般噪声。如下面的表格1所示，已经确定的是，通过使散热器 的翅片上的边缘几何形状中断，对于高速操作，能够将声级降低至可接受范围，同时仍然保 持散热器的传热优势。
[0039]
[0040] 表格 1
[0041] 如表格1中所示，以1800RPM(转/分）、相对较高的速度操作的使用传统的散热 器一一例如图2A-2C中示出的散热器一一的可调速传动器在1米处产生108. 2dB(A)等级 的噪声，在3米处产生103. 5dB(A)等级的噪声。对可调速传动器增加降噪箱（NRE)可以使 噪声产生降低至在1米处92. 5dB以及在3米处88. 8dB (A)。
[0042]如美国临时专利申请 No. 61/770, 003、标题为 "Apparatus, Systems And Methods For Reducing Noise Generated By Rotating Couplings (用于降低由旋转親合器产生的 噪声的装置、系统以及方法）"一一其全部内容通过参引并入本文一一中所描述，还注意到： (1)对于可调速传动器的较低速操作，通过降低散热器