本发明涉及一种风扇及一种风扇流量调节方法。
背景技术：
风扇流量的调节和电机的转速及叶片相关。要通过调节电机的转速调节流量，成本较高；而普通风扇采用的罩极电机，如要通过更换叶片来调节流量，由于罩极电机的转速与负载呈较大的反比例变化，导致风扇的流量并不会通过更换叶片而产生显著变化。
同时，对于罩极电机，当采用低负载叶片时，其转速升高，当叶轮外径不变时，其叶片的叶尖线速度增加，易导致噪音的突然升高。
技术实现要素：
鉴于以上，有必要提供一种低成本的方便调节流量的风扇及风扇流量调节方法。
一种风扇，包括电机及叶轮，所述电机为单相同步交流电机，所述叶轮至少有两个且在相同转速下流量不相同，所述两个叶轮可择一地安装至所述单相同步交流电机，使所述风扇在安装不同的所述叶轮时流量不同。
作为一种优选方案，所述单相同步交流电机包括一转轴，每一叶轮包括一轮毂及环设于轮毂的若干叶片，每一叶轮的轮毂可拆卸地连接于所述单相同步交流电机的转轴。
作为一种优选方案，所述至少两叶轮的叶片的数量、弦长、翼型、外径及安装角中的一项或多项不相同。
作为一种优选方案，每一叶轮的轮毂的内侧的中部沿轮毂的轴向设有一中空的连接部，所述电机的转轴的末端能够紧配合地插入对应叶轮的轮毂的连接部内。
作为一种优选方案，所述单相同步交流电机包括定子和可相对于定子转动的转子，所述定子包括定子磁芯和绕组，所述定子磁芯包括轭部以及从轭部相对的两个内壁上分别向内延伸的两个凸极，每个所述凸极的径向内端具有向周向两侧延伸的两个极靴，所述转子收容在两个凸极的极靴围合的空间内，所述转子包括沿转子周向设置的若干永磁极，转子的外周面在同一圆周上，每个所述凸极的两个极靴的内侧表面在同一圆周上且与转子的外周面同心，使得该两个极靴的内侧表面与转子之间具有厚度均匀的气隙。
作为一种优选方案，每个所述凸极的两个极靴相互对称。
作为一种优选方案，每个所述凸极具有朝向所述转子的定位凹槽。
作为一种优选方案，每个所述凸极的定位凹槽位于所述凸极的两个极靴的中间。
作为一种优选方案，所述两个凸极的相邻的极靴之间形成有槽口，所述槽口的宽度大于所述气隙的厚度。
作为一种优选方案，所述转子包括转轴、套设到转轴的转子主体和缓冲装置，所述转子主体与所述转轴为滑配连接从而允许存在转速差；所述缓冲装置位于所述转子主体内并套设到所述转轴，所述缓冲装置一端与转子主体连接，另一端与转轴连接，用于延时地同步转子主体与转轴之间的转速。
作为一种优选方案，所述缓冲装置包括弹性件、分别固定连接到弹性件两端的第一连接座和第二连接座，所述弹性件、第一连接座活动套设到所述转轴，所述第二连接座固定套设到转轴，第一连接座连接到所述转子主体。
作为一种优选方案，所述第一连接座、第二连接座上分别具有用于固定连接所述弹性件两端的环形凹槽，弹性件的两端部分别置于第一连接座、第二连接座的环形凹槽中。
作为一种优选方案，所述转子主体包括磁体安装架，所述磁体安装架包括筒状部，所述筒状部环绕在所述缓冲装置的外周侧，所述第一连接座连接到筒状部。
作为一种优选方案，所述缓冲装置还包括弹性的套筒，所述套筒环绕在所述弹性件的外周侧并位于所述筒状部的内侧，所述套筒连接到所述第一连接座和/或第二连接座。
作为一种优选方案，所述若干永磁极由安装到所述转子主体的永磁体形成，所述磁体安装架还包括固定套设到所述筒状部下端的下盖及形成于筒状部上端的套环，所述下盖和套环具有相对的凹部，所述永磁体的两端卡合在所述凹部中从而实现了永磁体的固定。
一种风扇流量调节方法，包括：提供如上所述的风扇；安装或更换不同的所述叶轮至所述电机，以提供不同的风扇流量。
作为一种优选方案，在更换不同的叶轮时，先将已安装至所述电机的叶轮拆下，再将另一叶轮安装至所述电机。
本发明的风扇及风扇流量调节方法，通过安装或更换不同的叶轮即可方便地实现风扇流量的调整，成本低廉，操作方便。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1是本发明风扇的较佳实施方式的剖面的示意图，该风扇包括若干叶轮及一电机。
图2是本发明风扇的一第一叶轮的立体图。
图3是图2中的第一叶轮的另一方向视图。
图4是本发明风扇的一第二叶轮的立体图。
图5是本发明风扇的一第三叶轮的立体图。
图6是本发明风扇的电机的结构示意图。
图7是是图6所示电机的剖视图。
图8和图9是图6所示电机的定子磁芯与转子的平面示意图。
图10是图6所示电机的转子的立体图。
图11和图12是图10所示转子的爆炸示意图。
图13是图10所示转子的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为了便于清晰描述，而并不限定比例关系。
请参阅图1，为本发明风扇的一较佳实施方式的剖面的示意图。在本实施方式中，该风扇200为轴流式排气扇。风扇200包括底座201、安装到底座201的外壳202、安装到外壳202内的一电机100及可选择地连接至所述电机100的至少两叶轮。所述电机100为单相同步交流电机。优选地，外壳202的材质为塑胶。
请参照图2至图5，本实施方式的风扇200包括三个叶轮203、204及205。请参照图2和图3，叶轮203包括一轮毂2031及环设于轮毂2031的若干叶片2032。所述轮毂2031的内侧的中心沿轮毂2031的轴向设有一中空的连接部203a。请参照图4，叶轮204包括一轮毂2041及环设于轮毂2031的若干叶片2042。所述轮毂2041的内侧的中心沿轮毂2041的轴向设有一中空的连接部(图未示)。请参照图5，叶轮205包括一轮毂2051及环设于轮毂2051的若干叶片2052。所述轮毂2051的内侧的中心沿轮毂2051的轴向设有一中空的连接部(图未示)。
所述三个叶轮203、204及205的叶片2031、2041及2051的数量、弦长、翼型、外径、安装角等影响风扇流量的因素中的一项或多项不相同，而所述三个叶轮203、204及205在相同的外部环境及转速下，流量不同。
请参照图6和图7，该风扇200的电机100包括定子20和可相对于定子20转动的具有转轴51的转子50。
定子20包括定子磁芯21、绕组22、绝缘线架23和安装到定子磁芯21两轴向侧的两个支撑架24。绕组22绕设于绝缘线架23，绝缘线架23安装到定子磁芯21。定子磁芯21由导磁材料制成。
两个支撑架24通过紧固件25安装到定子磁芯21并位于定子磁芯21的两轴向侧，从而将定子磁芯21夹持并固定在两者之间。紧固件25起到定位支撑架作用。优选地，两个支撑架24均为一体成型件，便于制造。两个支撑架24用于支撑转子50的转轴51。具体的，两个支撑架24内分别设有轴承座，用于分别安装两个轴承24a、24b，两个轴承24a、24b用于支撑转轴51，从而使得转轴51可相对于定子20转动。
该电机100还包括电路板80，优选地，电路板80为环状，转子50的转轴51穿过电路板80的中心。电路板80安装至其中一支撑架24内，并位于所述其中一个支撑架24与绝缘线架23之间。电路板80的中心与转子50的转动中心对齐。该设计可以使得电机100的结构更加紧凑，减少电机100的尺寸。
请参照图8和图9，定子磁芯21包括轭部26以及从轭部26相对的两个内壁分别向内延伸的两个凸极27。本实施例中，轭部26的截面形状为闭合的近似正八边环形。可以理解的，轭部26的截面形状也可以为方框形、圆环形等其他环形，还可以是非闭合的。
每个凸极27具有绕线部用于安装绝缘线架，绕线部的径向内端具有向周向两侧延伸的两个极靴29a、29b。转子50收容在两个凸极27的极靴围合的空间内。转子50包括沿转子50周向设置的若干永磁极，转子50的外周面在同一圆周上，每个凸极27的两个极靴29a、29b的内侧表面在同一圆周上且与转子50的外周面同心，使得该两个凸极27的极靴29a、29b的内侧表面与转子50之间具有厚度均匀的气隙30。采用厚度均匀的气隙30，电机100启动及运转平稳性强，同时该电机100的启动力矩和启动角均可按规格来设计，从而能够提高电机100的启动可靠性，提高了工作效率和功率因数。
两个凸极27的相邻的极靴之间形成有槽口32。槽口32的宽度大于气隙30的厚度。具体的，槽口32的宽度用w来表示，气隙30的厚度用d来表示，即槽口32的宽度和气隙30的厚度满足的关系为：w>d，该设计有利于增强电机100启动的可靠性，还能达到减震、减噪的效果。
本实施例中，每个凸极27的两个极靴29a、29b相互对称，即两个极靴29a、29b的极面相同。极面是指极靴朝向转子50的内侧表面。即电机100具有双向启动的能力，可以通过控制定子20的绕组的电流方向来控制转子50的转动方向，而且电机100双向启动的能力相同，对具有不同旋向的轴流风扇，都有很好的通用能力。该电机100双方向的启动能力也可以通过改变启动角来实现，实用性强。
每个凸极27的两个极靴29a、29b之间具有朝向转子50的定位凹槽31。定位凹槽31有利于提高电机100的定位转矩，避免转子50停在死点位置。定位凹槽31位于两个极靴29a、29b的中间，能使电机100的定位转矩具有较大的峰值，降低启动死点，提高启动可靠性。本实施例中，定位凹槽31的底部为弧形。在另一替换方案中，定位凹槽31的底部为v型或c型。
本实施例中，凸极27与轭部26分离成型。具体的，每个凸极27的径向外端与轭部26的内壁设有凹凸卡扣结构，凹凸卡扣结构为设置在凸极27径向外端的燕尾榫27a及设置在轭部26的内壁的与燕尾榫27a相卡合的燕尾槽26a。凸极27的径向外端和相对应的轭部26的内壁通过燕尾榫27a、燕尾槽26a的配合连接并锁定，防止松动。在另一替换方案中，凹凸卡扣结构为设置在凸极27径向外端的燕尾槽及设置在轭部26的内壁的与燕尾槽相卡合的燕尾榫。
参照图10至图12，转子50还包括套设到转轴51的转子主体52和缓冲装置62，转子主体52与转轴51为滑配连接从而允许存在转速差。缓冲装置62位于转子主体52内并套设到转轴51，缓冲装置62一端与转子主体52连接，另一端与转轴51连接，用于延时地同步转子主体52与转轴51之间的转速，并能有效地消除或降低电机100启动失败、失速的情况。若干永磁极由安装到转子主体52的永磁体54形成。缓冲装置62设置在转子主体52的内部，因而电机100的转轴51的一端直接与负载连接，使得电机100的结构紧凑，方便维修和更换。
转子主体52包括磁体安装架55，磁体安装架55包括筒状部56、固定套设到筒状部56下端的下盖58及形成于筒状部56上端的套环57，筒状部56与套环57为一体注塑成型的注塑件，便于制造。永磁体54由一对分别安装到筒状部56外侧的弧形永磁体54a、54b形成。筒状部56的两端内分别安装有轴承52a、52b，两轴承52a、52b与转轴51之间为滑配连接，从而允许转子主体52相对于转轴51转动。缓冲装置62位于该两轴承52a、52b之间，可以防止转子主体52的轴向窜动。
套环57和下盖58具有相对的凹部57a、58a，弧形永磁体54a、54b的两端具有与凹部58a、57a相应的凸部54c，凸部54c卡合在凹部58a、57a中从而实现了永磁体54的轴向固定。
缓冲装置62包括弹性件63、分别固定连接到弹性件63两端的第一连接座64和第二连接座65，弹性件63和第一连接座64活动套设到转轴51，第二连接座65固定套设到转轴51。筒状部56环绕在缓冲装置62的外周侧。第一连接座64连接到筒状部56。具体的，本实施例中，第一连接座64上具有周向设置的四个凸块64a，筒状部56的内壁上具有与凸块64a相配合的凹槽56a，从而将第一连接座64与筒状部56连接起来。
转子50还包括一限位环53，限位环53固定套设到转轴51，并位于转子主体52的远离第二连接座65的外侧。如此，转子主体52的两端分别为第二连接座65、限位环63所限位。在电机100的转动过程中，限位环63对转子主体52起到轴向限位的作用，防止转子主体52轴向移动。
本实施例中，第一连接座64、第二连接座65上分别具有用于固定连接弹性件63两端的环形凹槽64b、65b，弹性件63的两端部分别置于第一连接座64、第二连接座65的环形凹槽64b、65b中。环形凹槽64b、65b与弹性件63之间具有空隙，可以限制弹性件63两端部的内径缩小或增大的尺寸，有助于弹性件63的复位。
本实施例中，缓冲装置62还包括弹性的套筒66，套筒66位于筒状部56的内侧内并环绕在弹性件63的外周侧，套筒66的两端分别与第一连接座64、第二连接座65固定连接。优选地，套筒66的材质为橡胶或发泡塑料等软性材料，一方面起到减震、降噪的效果，另一方面可防止弹性件63外径增大时直接撞击到筒状部56。
本实施例中，弹性件63为活动套设到转轴51的螺旋弹簧。当电机100开始启动时，转子主体52在定子20的电磁力作用下会发生转动，由于转轴51的一端直接与负载连接因而具有较大的惯量，并且转轴51与转子主体52之间滑配连接，所以此时转子主体52的转速会大于转轴51的转速，即转子主体52与转轴51之间存在转速差，螺旋弹簧在转子主体52的转动牵拉作用下，螺旋弹簧与第一连接座64连接的那一端会被旋紧，其内径会逐渐减小，从而导致螺旋弹簧与第二连接座65连接的那一端最终也被旋紧，并最终逐渐同步转子主体52与转轴51的转速。有效地减轻了电机100在启动时负载所带来的惯量。当电机100从运行状态停止时，由于负载具有较大的转动惯量，因而转轴51的转速会大于转子主体52的转速，即转子主体52与转轴51之间存在转速差，螺旋弹簧与第二连接座65连接的那一端会被旋松，其内径会逐渐增大，从而导致螺旋弹簧与第一连接座64连接的那一端被旋松，并最终使转子主体52与转轴51的转速同步，有效地减轻了负载。在此过程中，因为套筒66环绕螺旋弹簧，所以防止了螺旋弹簧的内径因为过度增大而受损。
请参照图1，在安装风扇200时，安装者可根据对风扇风量或风扇噪音的要求，选择对应风量的叶轮203、204或205，将叶轮203、204或205的连接部套设于电机100的转轴51，转轴51与连接部紧配合，可带动叶轮203、204或205转动。
当需要改变风扇风量时，将风扇200的外壳202打开，拔下安装于转轴51的叶轮，将所需风量的另一叶轮安装至所述电机100的转轴51，重新安装好风扇200，即可方便地得到不同的风扇风量。由于所述电机100为单相同步交流电机，其成本较低，转速恒定，简单地通过更换不同的叶轮即可方便地获得不同的风扇流量，流量调节范围大。
以上所述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。