专利名称：冷却直流风机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及冷却直流风机，特别是微型无电刷直流风机。它适用于DC5V、DC12V、DC24V等电压，作为交换式电源供应器(SPS)、中央微处理器(CPU)以及各种测试设备通风冷却之用。
现有的直流电动机，外面为定子，转子在定子的里面旋转，旋转的转子绕组必须经过换向器和炭刷接到直流电源上，通过直流电流，这样势必在换向器上产生火花，以及出现炭刷的磨损等一系列问题，电动机成本高、寿命低。此类风叶和框座的设计尚不合理，因此空气阻力大、流速低、噪音高、冷却效果差。
本实用新型的目的是解决换向器产生火花，炭刷磨损问题，提供一种转子在定子的外面旋转的冷却直流风机。
本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的一个框座的圆框洞中设有转子，转子内设有定子，框座在圆框洞内一端经筋条连接一端面板，该端面板中心设筒柱，该筒柱(4)中设有轴孔和轴承，所述的定子所在该端面板上和该筒柱连接，该定子是由铁芯和该铁芯上的二个线圈绕组W1、W2组成，所述铁芯为“花”形的硅钢片的叠合体，有8个径向辐射状的极芯，所述2个线圈绕组W1和W2各由两个绕制在所述铁芯的2瓣成轴对称的极芯上的线圈组成，并且该二个线圈绕组W1和W2相互垂直，构成2个轴对称的N磁极，2个轴对称的S磁极，所述铁芯的其余4个极芯各一一间于N和S磁极之间作为附加极，上述的转子由铁氧体塑磁材料的磁环外连接叶轮组成，磁环充磁后形成N－S两对磁极，该转子内圈与上述的定子间留有间隙，并经端盖设一中心轴，该中心轴与上述定子中的筒柱的中心设有的轴孔和轴承相匹配，在该轴孔中转动，霍尔元件H连同电路线路板组件组成电路控制装置设于所述定子和所述端面板之间，并且在上述的铁芯与线路板组件、线圈之间设有电绝缘层。
上述的电路控制装置电路是正极电连接有二极管D，二级管D的阴极与上述的霍尔元件H的电源极(接头1)、电阻R1一头、上述的线圈绕组W1的一头和上述的线圈绕组W2的一头都电连接，该霍尔元件H的输出极(接头3)与电阻R1的另一头、三极管BG1的基极都电连接，所述线圈绕组W1的另一头与该三极管BG1的集电极(M)、电容C1的正极和电阻R2的一头都电连接，电阻R2的另一头与三极管BG2的基极电连接，上述的线圈绕组W2的另一头同时与三极管BG2的集电极(N)和电容C2的正极电连接，所述霍尔元件H的接地极(接头2)、三极管BG1的发极、电容C1的负极电连接一起为该电路的负极，并接地。
上述的电路控制装置，可由多种不同电路与磁敏式位置传感器霍尔元件H、线圈绕组W1和W2组成。
上述4个磁极的极面即铁芯上极芯的端面沿纵向分一半为弧面，一半为平面。
上述线圈绕组W1和W2的每个线圈的匝数n为450±5％，通过的电流I为0.15～0.17安，两个同极性线圈的电阻差异值少于0.5欧。
上述的叶轮可有多种形式形状。一种是叶轮的轮毂外侧均布7片叶片，叶片为瓦片形，叶片的正面为圆柱曲面，该圆柱曲面上下边联成的空间平面与叶轮轴心线的夹角为45°±1°。
另一种是叶轮的轮毂外侧均布7片叶片，叶片为螺旋浆形，叶片的正面弧面的上下边联成的空间平面与叶轮轴心线的夹角为45°±1°。
上述的铁芯由8片硅钢片叠合而成，硅钢片的平面形状为“花”形，有8瓣“花瓣”，为径向辐射状，作为极芯。
上述铁芯的两面各夹一绝缘夹片，作为线圈和铁芯的绝缘层，铁芯与电路线路板组件之间的绝缘层是在铁芯的底面与该绝缘夹片之间再夹一绝缘垫片。
上述的框座可设计成多种形式。其外型，一是设计成外方内圆的方框型，四角设安装孔。二是设计成圆筒型，外侧设固定板，该固定板上设安装孔。框座的圆框洞的内壁面一种设计成圆柱面；另一咱设计成中段为圆柱面，二头段为外扩弧面。
上述的安装孔可在框座外侧设“U”型塔耳，该塔耳中段为“蜂窝”状空腔，该塔耳头上设圆柱安装孔。
本实用新型是这样工作的磁环充磁后形成N－S两对磁极。当直流电压施加于W1和W2绕组上时也形成N－S两对磁极。由霍尔元件构成磁敏式位置传感器，完成磁极极性变换，使电机旋转。当旋转的转子磁环S极进入霍尔元件的控制范围，磁感应强度达到一定值时，产生霍尔电势的低电平，三极管BG1处于截止状态，其集电极的高电位，使三极管BG2进入饱和状态，线圈W2绕组(由两个线圈组成)通过电流，产生电枢磁势，与转子磁势相互作用，而形成转矩，使转子旋转。同理，当旋转的转子磁环N极进入霍尔元件的控制范围时，三极管BG1进入饱和状态，线圈W1绕组(亦由两线圈组成)通过电流，产生电枢磁势，其集电极为低电位，使三极管BG2截止。三极管BG1和三极管BG2两个轮换导通；亦即线圈绕组W2和W2轮换通过电流，使转子继续旋转。
本实用新型采用新的设计原理，用霍尔元件H作磁敏式位置传感器，完成了磁极极性变换使电机旋转。解决了老式志机的换向器和炭刷在运行中产生火花、炭刷磨损等一系列问题，结构简单、运行安全可靠；同时降低了电动机成本，延长了寿命。
若采用上述的电路控制装置的电路结构，则具有结构简单、性能优。
若上述4个磁极的极面，即铁芯上极芯的端面沿纵向分一半为弧面、一半为平面，改善起动性能。
若线圈绕组W1和W2的每个线圈的匝数n为450±5％和电流I为0.15～0.17安时的乘积为In为最优值，产生的磁势为最大。
若叶轮采用上述7片瓦片形叶片及上述的结构，则适应中等转速的电机，具有耗电省特点。
若叶轮采用上述7片螺旋浆形的叶片，则风量大、阻力小、转速高、噪音低、冷却效果好。
若上述的铁芯的两面各夹绝缘夹片；铁芯的底面与绝缘夹片之间再夹绝缘垫片作为铁芯与电路线路板组件的绝缘层；则加强电绝缘强度。
若框座的圆框洞的内壁面为圆柱面，则风量大、阻力小，转速高，噪音低、冷却效果好。
若框座圆框洞的内壁面的二头段为向外扩大弧面形，则可以扩大通风冷却范围。
若框座的外侧安装孔设在“U”型塔耳上，并该塔耳中段成“蜂窝”空腔，则可以节省框座的材料，又能达到阵强固定孔的强度。
本实用新型有如下附图
图1为本实用新型结构平面图图2为本实用新型结构剖视图图3为本实用新型电机接线图图4为本实用新型电路图
以下结合附图进一步描述，其实施例的有关细节一个方框座(1)的圆框洞中设有转子，转子内设有定子。框座(1)在圆框洞内的一端设4条辐射状的连接筋条(14)，该4条筋条(14)连接一端面板(12)置于框座(1)的圆框洞内一端中心供设置定子。其中一条筋条(14)外侧设有纵向长凹槽，用于安置进出电线。该框座(1)为PBT材料制成，具有阻燃性能，其圆框洞根据流体力学原理进行设计，内壁面中段为圆柱面，二头段为向外扩大的弧面，以达到在工作时使空气畅流，降低空气阻力，提高冷却效果。框座(1)设有四个安装孔，上述框座(1)圆框洞中一端的端面板(12)内设有三条加强筋连接中心的中心柱和凸起边缘，加强端面板的强度。端面板还设有三个小孔，以利通风冷却。该端面板(12)的中心柱内包铸筒柱(4)组成支承柱。筒柱(4)设有中心孔。该中心孔还配设低噪音含油轴承，与转子的中心轴匹配。该中心柱体与圆盘形的端面板(12)的连接处为倒R圆角连接以加强强度。所述的定子是由铁芯(5)上绕制2年线圈绕组W1(6)和W2(6’)组成，固定于支承柱上。铁芯(5)是由8片花形硅钢片以特殊的工艺压制而成的叠合体，有8个“花瓣”成径向辐射状，作为极芯。所述的线圈绕组W1(6)和W2(6’)各由两个绕制在铁芯(5)的2瓣成轴对称的极芯上线圈组成，并且W1和W2相互垂直，构成2个轴对称的N磁极、2个轴对称的S磁板。这4个磁极的极面即所在的极芯的端面沿纵向分，一半为弧面(15)，一半为平面(16)。铁芯(5)上的其余4瓣极芯各一一间于N和S磁极之间，作为附加极(17)。线圈的匝数n为450±5％和电流I为0.15～0.17安的乘积为最优值，两个同极性线圈的电阻差异值少于0.5欧，以达到耗电省，温升低，振动小的目的。霍尔元件H(18)构成磁敏式位置传感器，联同电路线路组件(11)设在定子和端面板(12)之间。铁芯(5)上下设有绝缘夹片(9)，作为铁芯和线圈的绝缘层。绝缘垫片(8)设在铁芯(5)的端平面与绝缘夹片(9)之间，以加强带电部分和非带电部分的电气绝缘强度。金属支持件(7)设在电路线路板组件(11)和铁芯(5)之间，用于支承因定。所述的转子是由铁氧塑磁材料制成磁环(10)外侧连接一叶轮(2)，用注塑技术连接一起，并且转子内圈与上述的定子留有间隙，在端头处有一端盖(13)，端盖(13)中心连一中心轴(3)，该中心轴与上述的支承柱中筒柱(4)设有的中心轴孔和轴承匹配，可以转动。该磁环(10)充磁后形成N－S两对磁极。叶轮(2)外侧均布7片叶片，叶片的形状根据空气动力学原理设计成螺旋浆形，并且叶片的正面弧面的上下边联成的空间平面与叶轮(2)的轴心线的夹角为45°±1°，以达到风量大、阻力小、转速高、噪音低、冷却效果好的效果。根据实测，当转速为2200±10％R.P.M时，风旦为23.67～25.44C.F.M，噪声小于30db。
该风机的电路控制装置的电路是正极设有二极管D，二极管D的阴极与霍尔元件H(18)接头1、电阻R1的头、线圈绕组W1的一头和线圈绕组W2的一头电连接，霍尔元件H的接头3与电阻R1的另一头和三极管BG1的基极电连接，线圈绕组W1的另一头与三极管BG1的集电极(M)、电容C1的正极和电阻R2的一头电连接，电阻R2的另一头与三极管BG2的基极电连接，线圈绕组W2的另一头同时与三极管BG2的集电极(N)和电容C2的正极电连接，霍尔元件H的接头2、三极管BG1的发射极、电容C1负极、三极管BG2的发射极和电容C2的另一头电连接一起为该电路和负极，并接地。
权利要求1.一种冷却直流风机，其特征在于一个框座(1)的圆框洞中设有转子，转子内设有定子，框座(1)在圆框洞内一端经筋条(14)连接一端面板(12)，该端面板(12)中心设筒柱(4)，该筒柱(4)中设有轴孔和轴承，所述的定子设在该端面板(12)上和该筒柱连接，该定子是由铁芯(5)和该铁芯(5)上的二个线圈绕组[W1(6)、W2(6’)组成，所述铁芯(5)为硅钢片叠合体，有8个径向辐射状的极芯，所述二个线圈绕组[W1(6)、[W2(6’)]各由两个绕制在所述铁芯(5)上的2个轴对称的极芯上的线圈组成，并且该二个线圈绕组[W1(6)、[W2(6’)]相互垂直，在带电工作时构成2个轴对称的N磁极、2个轴对称的S磁极，所述铁芯(5)上的其余4个极芯，各一一间于N和S磁极之间，作为附加极(17)，上述的转子由铁氧体塑磁材料的磁环(10)外连接叶轮(2)组成，磁环(10)充磁后形成N-S两对磁极，该转子内圈与上述的定子间留有间隙，并经端盖(13)设一中心轴(3)，该中心轴(3)与上述的筒柱(4)中心设有的轴孔和轴承相匹配，在该轴孔中转动，霍尔元件[H(18)]连同电路线路板组件(11)组成电路控制装置设于所述定子和所述端面板(12)之间，上述的铁芯(5)与线圈(6、6’)、线路板组件(11)之间设有电绝缘层。
2.如权利要求1所述的冷却直流风机，其特征在于，上述的电路控制装置的电路是正极电连接有二极管D，二极管D的阴极与上述的霍尔元件［H(18)］的电源极(1)、电阻R1的一头、上述的二个线圈绕组(W1、W2)的一头都为电连接，该霍尔元件(H)的输出极(3)与电阻R1的另一头、三极管BG1的基极都电连接，所述线圈绕组(W1)的另一头与该三极管BG1的集电极(M)、电容C1的正极和电阻R2的一头都电连接，电阻R2的另一头与三极管BG2的基极电连接，上述的线圈绕组(W2)的另一头同时与三极管BG2的集电极(N)和电容C2的正极电连接，所述霍尔元件(H)的接地极(2)、三极管BG1的发射极、电容C1的负极、三极管BG2的发射极和电容C2的负极电连接一起为该电路的负极，并接地。
3.如权利要求1或2所述的冷却直流风机，其特征在于上述的4个磁极的极面即铁芯(5)的极芯的端面沿纵向分，一半为弧面(15)，一半为平面(16)。
4.如权利要求3所述的冷却直流风机，其特征在于上述的二个线圈绕组(W1、W2)的每个线圈匝数(n)为450±5％，通过的电流I为0.15～0.17安，两个同极性线圈的电阻差异值少于0.5欧。
5.如权利要求4所述的冷却直流风机，其特征在于上述的叶轮(2)的轮毂外侧均布7片叶片，叶片为瓦片形，叶片的正面为圆柱曲面，该圆柱曲面上下边联成的空间平面与叶轮(2)轴心线的夹角为45°±1°。
6.如权利要求4所述的冷却直流风机，其特征在于上述的叶轮(2)的轮毂外侧均布7片叶片，叶片为螺旋浆形，叶片的正面弧面的上下边联成的空间平面与叶轮(2)轴心线的夹角为45°±1°。
7.如权利要求5所述的冷却直流风机，其特征在于上述的框座(1)的圆框洞的内壁面为圆柱面，在框座(1)外侧设“U”型塔耳，该塔耳中段为空腔，该塔耳头上设圆柱安装孔。
8.如权利要求6所述的冷却直流风机，其特征在于上述的框座(1)的圆框洞的内壁面二头段为外扩弧圈面、中段为圆柱面。
9.如权利要求7所述的冷却直流风机，其特征在于上述的电绝缘层是在上述的铁芯(5)的两面各夹一绝缘夹片(9)，该铁芯(5)的底面与该绝缘夹片(9)之间再夹一绝缘垫片(8)，上述的电路线路板组件(11)和所述的铁芯(5)之间还设有金属支持件(7)，上述的框座(1)的圆框洞一端的端面板(12)为圆盘形，四周凸起边缘，其内设有三条加强筋连接中心的中心柱和该凸起边缘，该中心柱与端面板(12)的连接处为倒圆角连接，用于连接该端面板(12)和所述框座(1)的筋条(14)为4条辐射状，其中一条筋条外侧设有用于安置进出电线的纵向长凹槽。
10.如权利要求8所述的冷却直流风机，其特征在于上述的电绝缘层是在上述的铁芯(5)的两面各夹一绝缘夹片(9)，该铁芯(5)的底面与该绝缘夹片(9)之间再夹一绝缘垫片(8)，上述的电路线路板组件(11)和所述的铁芯(5)之间还设有金属支持件(7)，上述的S框座(1)的圆框洞一端的端面板(12)为圆盘形，四周凸起边缘，其内设有三条加强筋连接中心的中心柱和该凸起边缘，该中心柱与端面板(12)的连接处为倒圆角连接，用于连接该端面板(12)和所述框座(1)的筋条(14)为4条辐射状，其中一条筋条外侧设有用于安置进出电线的纵向长凹槽。
专利摘要本实用新型涉及冷却直流风机技术。它采用新结构，转子在外，定子在内，转子由铁氧体塑磁材料的磁环和叶片联结而成。定子有铁芯和二组线圈组成。采用霍尔元件H为磁敏式位置传感器完成磁极极性变换，风叶形状结构根据空气动力学理论进行设计。它避免了老式电动机换向器和炭刷在运行中产生火花，及炭刷磨损等问题，安全可靠，并且风量大、转速高、噪声低。它可作为交换式电源供应器(SPS)、中央微处理器(CPU)以及各种测试设备等通风冷却之用。
文档编号F04D25/06GK2177110SQ9321729
公开日1994年9月14日 申请日期1993年6月27日 优先权日1993年6月27日
发明者林大道 申请人:瑞安银华电器有限公司