本發(fā)明涉及電機(jī)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種單相電機(jī)驅(qū)動(dòng)的流體產(chǎn)生裝置。

背景技術(shù)：

電機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵等的葉輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果風(fēng)機(jī)水泵的啟動(dòng)負(fù)載太大，電機(jī)在啟動(dòng)的瞬間因?yàn)椴荒芴峁┳銐虻霓D(zhuǎn)動(dòng)力矩而容易導(dǎo)致啟動(dòng)失敗，并且可能因此損壞電機(jī)。

當(dāng)該電機(jī)采用單相同步電機(jī)時(shí)，更容易遭到上述的問(wèn)題。

因此，亟需一種改進(jìn)的方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠驅(qū)動(dòng)較大負(fù)載的流體產(chǎn)生裝置。

為此，本發(fā)明提供一種流體產(chǎn)生裝置，包括電機(jī)、葉輪及連接于電機(jī)與葉輪之間的負(fù)載連接機(jī)構(gòu)，所述電機(jī)為單相電機(jī)，包括定子和可相對(duì)定子旋轉(zhuǎn)的永磁轉(zhuǎn)子，所述負(fù)載連接機(jī)構(gòu)包括連接裝置，所述連接裝置包括彈性件，所述彈性件的一端連接到所述單相電機(jī)的轉(zhuǎn)子，另一端連接至葉輪，當(dāng)單相電機(jī)沿預(yù)定方向啟動(dòng)后，在電機(jī)轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)下所述彈性件的一端相對(duì)另一端轉(zhuǎn)動(dòng)從而儲(chǔ)能，當(dāng)彈性件儲(chǔ)存的能量達(dá)到一定值時(shí)，彈性件的另一端將拖動(dòng)葉輪沿該預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，所述負(fù)載連接機(jī)構(gòu)還包括固定連接至葉輪的連接座及受電機(jī)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸，所述彈性件的另一端通過(guò)連接座連接至葉輪，所述連接座具有耦合部，所述彈性件環(huán)繞在所述驅(qū)動(dòng)軸與所述耦合部外周，所述彈性件的內(nèi)徑在其一端轉(zhuǎn)速大于另一端轉(zhuǎn)速時(shí)逐漸減小從而使所述耦合部和驅(qū)動(dòng)軸逐漸耦合在一起，進(jìn)而使所述連接座及葉輪的轉(zhuǎn)速逐漸接近或等于所述驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速。

優(yōu)選地，所述單相電機(jī)為單相永磁直流無(wú)刷電機(jī)或單相永磁同步電機(jī)。

優(yōu)選地，還包括安裝到所述彈性件外周的保護(hù)套。

優(yōu)選地，所述彈性件為螺旋彈簧。

優(yōu)選地，所述葉輪為單方向旋轉(zhuǎn)葉輪，包括若干朝相同方向延伸的弧形扇葉。

優(yōu)選地，所述負(fù)載連接機(jī)構(gòu)還包括固定座，所述固定座固定連接到所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子并可隨其同步旋轉(zhuǎn)，所述彈性件的一端通過(guò)所述固定座連接至電機(jī)轉(zhuǎn)子。

優(yōu)選地，所述單相電機(jī)還包括驅(qū)動(dòng)電路，所述定子包括定子繞組，所述定子繞組與一外部交流電源串聯(lián)于第一、第二節(jié)點(diǎn)之間，所述驅(qū)動(dòng)電路包括可控雙向交流開(kāi)關(guān)、與所述雙向交流開(kāi)關(guān)并聯(lián)于所述第一、第二節(jié)點(diǎn)之間的交流-直流轉(zhuǎn)換電路、所述位置傳感器及開(kāi)關(guān)控制電路，所述交流-直流轉(zhuǎn)換電路在所述可控雙向交流開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)由于所述第一、第二節(jié)點(diǎn)被短路而無(wú)電流流過(guò)；所述開(kāi)關(guān)控制電路被配置為依據(jù)所述位置傳感器檢測(cè)的轉(zhuǎn)子磁極位置信息和所述外部交流電源的極性信息，控制所述可控雙向交流開(kāi)關(guān)以預(yù)定方式在導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)之間切換，使所述定子繞組在電機(jī)起動(dòng)階段僅沿著預(yù)定的起動(dòng)方向拖動(dòng)所述轉(zhuǎn)子。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子包括若干永久磁極，所述定子包括定子磁心和繞設(shè)于定子磁心上的繞組，所述定子磁心包括若干定子齒，每一定子齒包括朝向永磁極的極面，所述極面與轉(zhuǎn)子同軸。

可選地，所述電機(jī)為外轉(zhuǎn)子式，所述轉(zhuǎn)子包括若干永久磁極，所述定子包括定子磁心和繞設(shè)于定子磁心上的繞組，所述定子磁心包括若干定子齒以供繞組繞設(shè)，在轉(zhuǎn)子位于初始位置時(shí)，定子齒對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子的相鄰兩磁極的交界處。

優(yōu)選地，所述永久磁極與定子磁心之間形成非均勻氣隙，對(duì)應(yīng)每一磁極處的氣隙關(guān)于該磁極的中心線對(duì)稱(chēng)，對(duì)應(yīng)每一磁極處的氣隙的徑向?qū)挾葟拇艠O中心往磁極的兩周向端逐漸減小。

所述流體產(chǎn)生裝置可以是風(fēng)機(jī)如排氣扇、抽油煙機(jī)等或水泵如洗衣機(jī)用排水泵、循環(huán)泵等。

實(shí)施本發(fā)明，能夠?yàn)殡姍C(jī)驅(qū)動(dòng)較大負(fù)載起到緩沖作用，避免電機(jī)啟動(dòng)失敗，并防止電機(jī)損壞。

【附圖說(shuō)明】

下面將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的流體產(chǎn)生裝置的裝配示意圖；

圖2所示為圖1所示流體產(chǎn)生裝置的負(fù)載連接機(jī)構(gòu)的連接座的示意圖；

圖3是圖1所示流體產(chǎn)生裝置裝配后的示意圖；

圖4至圖6顯示了負(fù)載連接機(jī)構(gòu)在電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中的變化；

圖7為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的流體產(chǎn)生裝置的裝配示意圖；

圖8為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的流體產(chǎn)生裝置的裝配示意圖；

圖9為本發(fā)明第四實(shí)施例提供的電機(jī)驅(qū)動(dòng)組流體產(chǎn)生裝置件的裝配示意圖；

圖10所示為應(yīng)用于上述實(shí)施例中的一種葉輪；

圖11所示為應(yīng)用于上述實(shí)施例中的一種單相電機(jī)；

圖12所示為應(yīng)用于圖11所示的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)框圖；

圖13所示為應(yīng)用于上述實(shí)施例中的另一種單相電機(jī)。

【具體實(shí)施方式】

參考圖1，本發(fā)明第一實(shí)施例提供的流體產(chǎn)生裝置包括單相電機(jī)30、葉輪40及連接于電機(jī)30和葉輪40之間的負(fù)載連接機(jī)構(gòu)50，該電機(jī)30通過(guò)負(fù)載連接機(jī)構(gòu)50驅(qū)動(dòng)葉輪40運(yùn)轉(zhuǎn)。

負(fù)載連接機(jī)構(gòu)50包括驅(qū)動(dòng)軸51、固定座53、連接座55以及連接裝置59。驅(qū)動(dòng)軸51連接到電機(jī)30并受電機(jī)30轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)，可以理解地，所述驅(qū)動(dòng)軸51可以是電機(jī)本身的輸出軸或通過(guò)連軸器連接至電機(jī)輸出軸或電機(jī)轉(zhuǎn)子的外接驅(qū)動(dòng)軸。本實(shí)施例中，固定座53固定連接到驅(qū)動(dòng)軸51并可隨驅(qū)動(dòng)軸51轉(zhuǎn)動(dòng)，可以理解地，固定座53也可以固定連接至電機(jī)轉(zhuǎn)子的其他部位。連接座55固定連接至葉輪40。連接裝置59用于連接固定座53和連接座55并控制連接座55與驅(qū)動(dòng)軸51之間的摩擦力，以使得驅(qū)動(dòng)軸51在轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值之后能夠帶動(dòng)負(fù)載40旋轉(zhuǎn)。在本實(shí)施例中，所述電機(jī)30為單相永磁同步電機(jī)或單相永磁直流無(wú)刷電機(jī)。

參考圖2，連接座55包括環(huán)狀部56以及從環(huán)狀部56一側(cè)伸出的若干連接片57，連接片57朝向固定座53的方向延伸，相鄰連接片之間具有縫隙58，縫隙58的存在允許連接片57向內(nèi)彎曲，從而縮小該若干連接件57所圍成的空間的內(nèi)徑，優(yōu)選地，該若干連接片57所圍成的空間的最小內(nèi)徑小于驅(qū)動(dòng)軸51的外徑。

參考圖3，若干連接片57環(huán)繞在驅(qū)動(dòng)軸51的外周，連接裝置59嵌套于連接片57的外周。連接裝置59包括彈性件，本實(shí)施例中為螺旋彈簧，螺旋彈簧的兩端分別固定到固定座53和連接座55，螺旋彈簧環(huán)繞在若干連接片57的外周。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件從靜止?fàn)顟B(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)(轉(zhuǎn)動(dòng))的過(guò)程中，負(fù)載連接機(jī)構(gòu)的變化分別如圖3、圖4、圖5和圖6所示，具體地，圖3示出電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件靜止?fàn)顟B(tài)的示意圖。當(dāng)電機(jī)30驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸51旋轉(zhuǎn)時(shí)，連接裝置59連接到固定座53的一端隨之旋轉(zhuǎn)，使螺旋彈簧59從連接固定座53的一端開(kāi)始逐漸縮緊，從而使連接片57向驅(qū)動(dòng)軸51的方向收縮，若干連接片57收縮使連接片57與驅(qū)動(dòng)軸51接觸并具有逐漸增大的摩擦力，隨著連接片57收縮的越來(lái)越緊，與驅(qū)動(dòng)軸51之間的摩擦力會(huì)越來(lái)越大，當(dāng)摩擦力達(dá)到足夠大時(shí)，連接座55在該摩擦力的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，從而使負(fù)載40與連接座55一起轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖4和圖5所示。當(dāng)負(fù)載40(或連接座55)的轉(zhuǎn)速與驅(qū)動(dòng)軸51的轉(zhuǎn)速相同時(shí)，連接裝置59將穩(wěn)定在某種壓縮狀態(tài)，如圖6所示。

為了增大摩擦力，連接片57的內(nèi)壁為曲面且具有粗糙的顆粒狀凸起，并且為了使連接片57在電機(jī)停止工作時(shí)更容易恢復(fù)原狀，連接片57具有彈性。

可以理解，該電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件從工作狀態(tài)(轉(zhuǎn)動(dòng))變?yōu)橥Ｖ範(fàn)顟B(tài)時(shí)，負(fù)載連接機(jī)構(gòu)的變化過(guò)程將分別如圖6、圖5、圖4和圖3所示。即，驅(qū)動(dòng)軸51轉(zhuǎn)速下降或停止時(shí)，負(fù)載40在慣性作用下會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致連接座55與固定座53之間發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，緩沖件59靠連接座55端會(huì)逐漸松開(kāi)，并最終恢復(fù)到如圖3所示的狀態(tài)。

參考圖7，本發(fā)明第二實(shí)施例提供的電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件與第一實(shí)施例的區(qū)別在于，增加了安裝到連接裝置59外周的保護(hù)套61。當(dāng)電機(jī)30從工作狀態(tài)回到停止工作的狀態(tài)時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸逐漸停止轉(zhuǎn)動(dòng)，負(fù)載40連同連接座55由于慣性會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，在這一過(guò)程中，連接裝置59的彈性件從縮緊的狀態(tài)放松，使連接片57逐漸恢復(fù)原狀從而從驅(qū)動(dòng)軸上脫離，不再受摩擦力驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。如果負(fù)載40的慣性太大，彈性件受到過(guò)大的作用力，導(dǎo)致彈性件的外徑還會(huì)繼續(xù)變大，容易對(duì)連接裝置59造成損傷。因此增加保護(hù)套61以限制彈性件外徑的張開(kāi)范圍使之不會(huì)因?yàn)閺埩^(guò)大而發(fā)生折斷。

當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)較大的負(fù)載時(shí)，為了解決電機(jī)啟動(dòng)初期輸出力矩不足以帶動(dòng)負(fù)載從而啟動(dòng)失敗的問(wèn)題，實(shí)施本發(fā)明能夠在電機(jī)啟動(dòng)初期使得負(fù)載40相對(duì)驅(qū)動(dòng)軸51打滑，當(dāng)電機(jī)輸出扭矩達(dá)到一定值時(shí)，電機(jī)通過(guò)連接機(jī)構(gòu)50帶動(dòng)負(fù)載40運(yùn)動(dòng)，從而使電機(jī)更容易驅(qū)動(dòng)較大的負(fù)載而使自身不被損壞。并且使用本發(fā)明提供的電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件及其負(fù)載連接機(jī)構(gòu)，不需要增加電機(jī)的尺寸，從而減少了因?yàn)榫€圈匝數(shù)增加造成的功率損耗。

圖8為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的流體產(chǎn)生裝置的裝配示意圖。本實(shí)施例與前述實(shí)施例的不同之處在于：本實(shí)施例中省略了連接座55，螺旋彈簧59的一端連接至固定座53，另一端連接至負(fù)載40。當(dāng)電機(jī)30工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸51帶動(dòng)固定座53旋轉(zhuǎn)，螺旋彈簧59連接到固定座53的一端隨之旋轉(zhuǎn)，螺旋彈簧59連接至負(fù)載40的一端由于受到負(fù)載40的阻力而相對(duì)靜止不動(dòng)，螺旋彈簧59因此被扭轉(zhuǎn)從而儲(chǔ)存能量，此時(shí)驅(qū)動(dòng)軸51相對(duì)負(fù)載40打滑；當(dāng)電機(jī)30工作一定時(shí)間使得螺旋彈簧59儲(chǔ)存的能量足以克服來(lái)自負(fù)載的阻力時(shí)，螺旋彈簧59將帶動(dòng)負(fù)載40一起隨驅(qū)動(dòng)軸51同步旋轉(zhuǎn)。

圖9為本發(fā)明第四實(shí)施例提供的流體產(chǎn)生裝置的裝配示意圖。本實(shí)施例中，連接座55包括桿狀或筒狀的耦合部56，耦合部56與驅(qū)動(dòng)軸51分離且同軸對(duì)齊。彈性件59為螺旋彈簧，螺旋彈簧螺旋地環(huán)繞耦合部56、驅(qū)動(dòng)軸51。內(nèi)徑可變化的連接管63環(huán)繞耦合部56和驅(qū)動(dòng)軸51并被彈性件59環(huán)繞，用于在彈性件59內(nèi)徑縮小時(shí)緊箍耦合部56和驅(qū)動(dòng)軸51。

本實(shí)施例中，連接管63的橫截面為C形，即，管身具有沿軸向延伸的縫64，以便于連接管63能夠在彈性件59的作用下緊箍耦合部56和驅(qū)動(dòng)軸51。優(yōu)選地，連接管63具有彈性，在彈性件59撤掉外力后能夠恢復(fù)原狀。

圖10所示為應(yīng)用于上述實(shí)施例中的一種葉輪，所述葉輪40優(yōu)選為單方向旋轉(zhuǎn)葉輪，所述單方向旋轉(zhuǎn)葉輪包括若干朝相同方向(順時(shí)針?lè)较蚧蚰鏁r(shí)針?lè)较?延伸的弧形扇葉42，相對(duì)于雙方向旋轉(zhuǎn)葉輪采用直線型扇葉，采用彎曲型扇葉可增加葉輪的效率。當(dāng)然，所述葉輪40也可以采用直線型扇葉。

圖11所示為應(yīng)用于上述實(shí)施例中的一種單相永磁無(wú)刷電機(jī)30，該電機(jī)為內(nèi)轉(zhuǎn)子式。所述電機(jī)30包括定子31和轉(zhuǎn)子32，定子31包括由導(dǎo)磁材料如鐵制成的定子磁心33和繞設(shè)于磁心33上的繞組34，轉(zhuǎn)子32包括轉(zhuǎn)軸35和永久磁極36，永久磁極36外表面與定子磁心33相對(duì)且在兩者之間形成氣隙，優(yōu)選地，所述氣隙為基本均勻的氣隙，即永久磁極36外表面與定子磁心33的內(nèi)表面同軸，定子磁心33的內(nèi)表面設(shè)凹槽37，凹槽37的設(shè)置使得轉(zhuǎn)子32在定子繞組34不通電的情況下轉(zhuǎn)子32停在偏離死點(diǎn)的位置(即永磁轉(zhuǎn)子的極軸相對(duì)于定子的極軸偏移一個(gè)角度)，優(yōu)選地，凹槽37個(gè)數(shù)大于等于轉(zhuǎn)子磁極數(shù)。所述電機(jī)還包括位置感應(yīng)裝置74如霍爾傳感器、光電感應(yīng)器等，位置感應(yīng)裝置74用于感應(yīng)轉(zhuǎn)子的位置。

圖12示出本發(fā)明的同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)框圖。在驅(qū)動(dòng)電路70中，定子繞組34與交流電源71串聯(lián)于兩節(jié)點(diǎn)A、B之間。交流電源71較佳的可以是市電交流電源，具有例如50赫茲或60赫茲的固定頻率，電流電壓例如可以是110伏、220伏、230伏等?？煽仉p向交流開(kāi)關(guān)72與串聯(lián)的定子繞組34和交流電源71并聯(lián)于兩節(jié)點(diǎn)A、B之間?？煽仉p向交流開(kāi)關(guān)72較佳的為三端雙向晶閘管(TRIAC)，其兩個(gè)陽(yáng)極分別連接兩節(jié)點(diǎn)A和B?？梢岳斫?，可控雙向交流開(kāi)關(guān)72也可例如由反向并聯(lián)的兩個(gè)硅控整流器實(shí)現(xiàn)，并設(shè)置對(duì)應(yīng)的控制電路以按照預(yù)定方式控制這兩個(gè)硅控整流器。交流-直流轉(zhuǎn)換電路73與開(kāi)關(guān)71并聯(lián)于兩節(jié)點(diǎn)A、B之間。交流-直流轉(zhuǎn)換電路73將兩節(jié)點(diǎn)A、B之間的交流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電。位置傳感器74可由交流-直流轉(zhuǎn)換電路73輸出的低壓直流電供電，用于檢測(cè)同步電機(jī)30的永磁轉(zhuǎn)子32的磁極位置，并輸出相應(yīng)信號(hào)。開(kāi)關(guān)控制電路75與交流-直流轉(zhuǎn)換電路73、位置傳感器74和可控雙向交流開(kāi)關(guān)72連接，被配置為依據(jù)位置傳感器74檢測(cè)的轉(zhuǎn)子磁極位置信息和從交流-直流轉(zhuǎn)換電路73獲取的交流電源24的極性信息，控制可控雙向交流開(kāi)關(guān)71以預(yù)定方式在導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)之間切換，使定子繞組34在電機(jī)起動(dòng)階段僅沿著前述的固定起動(dòng)方向拖動(dòng)轉(zhuǎn)子32旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)可控雙向交流開(kāi)關(guān)72導(dǎo)通時(shí)，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)A、B被短路，交流-直流轉(zhuǎn)換電路73因無(wú)電流流過(guò)而不再耗電，因此能夠較大幅度地提高電能利用效率。

圖13所示為應(yīng)用于上述實(shí)施例中的另一種形式的電機(jī)30，該電機(jī)30為外轉(zhuǎn)子式，即轉(zhuǎn)子位于定子外圍，轉(zhuǎn)子永久磁極與定子磁心之間形成不均勻氣隙，優(yōu)選地，對(duì)應(yīng)每一磁極處的氣隙關(guān)于該磁極的中心線對(duì)稱(chēng)且其徑向?qū)挾葟拇艠O中心往磁極的兩周向端逐漸減小，相鄰兩個(gè)定子齒的齒冠312之間形成槽口，所述槽口在周向上的寬度小于或等于所述氣隙的最小徑向?qū)挾鹊?倍。在轉(zhuǎn)子位于初始位置即定子繞組不通電時(shí)，定子齒的齒冠312的中心徑向?qū)?yīng)轉(zhuǎn)子的相鄰兩磁極的交界處，這樣，轉(zhuǎn)子能被定位在偏離死點(diǎn)的位置。

對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，如電機(jī)可以是內(nèi)轉(zhuǎn)子式也可以是外轉(zhuǎn)子式，定轉(zhuǎn)子之間的氣隙可以均勻也可以非均勻，永久磁極的材料可以是稀土材料也可以是鐵氧體等其他材料類(lèi)型，采用內(nèi)轉(zhuǎn)子形式時(shí)永久磁極可以直接固定至轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸，也可以是轉(zhuǎn)子磁心先固定至轉(zhuǎn)軸，永久磁極再固定至轉(zhuǎn)子磁心的外表面即磁極表貼式或插入轉(zhuǎn)子磁心內(nèi)即磁極內(nèi)置式，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。