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CN1881752B - 具有防逆转装置的马达 - Google Patents

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CN1881752B
CN1881752B CN2006100928665A CN200610092866A CN1881752B CN 1881752 B CN1881752 B CN 1881752B CN 2006100928665 A CN2006100928665 A CN 2006100928665A CN 200610092866 A CN200610092866 A CN 200610092866A CN 1881752 B CN1881752 B CN 1881752B
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Abstract

一种具有防逆转装置的马达，包括：壳体；定子，固定地连接至该壳体内部；主转子，可旋转地插入该定子中；马达轴，连接至该主转子；副转子，具有永磁体，并可旋转地插入该定子和该主转子之间的气隙中；锁定装置，安装在该壳体的内壁上；棘轮装置，可旋转地连接至该副转子，当该副转子逆转时该棘轮装置锁定在该锁定装置上，当该副转子正转时该棘轮装置从该锁定装置解锁，以使该副转子沿正向旋转；以及位置设定装置，通过该副转子旋转时产生的离心力和该位置设定装置的恢复力之差将该棘轮装置移动至锁定位置或解锁位置。在本发明中，马达只能正转而不能逆转，从而提高马达的可靠性。此外，组件的数量减少使整个结构简化。

Description

具有防逆转装置的马达
技术领域
本发明涉及一种马达，尤其涉及一种具有防逆转装置的马达，该防逆转装置能够防止初始驱动时转子逆转、简化结构，并且易于制造。
背景技术
通常，将电力转换成动力的马达可应用于如家用电器等各种领域，并且可用作家用电器等的动力源。例如，在将马达应用于电冰箱时，马达使风扇旋转，从而使电冰箱内的冷空气循环。在将马达应用于空调时，马达使风扇旋转，从而使从蒸发器产生的冷空气流向室内空间。相应于应用领域有许多种马达。
作为马达的一种，感应马达包括用于形成旋转磁场的定子和可旋转地插入定子中的感应转子。近来，正在开发在定子和感应转子之间具有永磁体以提高效率的感应马达。
图1为示出根据传统技术的感应马达的前视图，而图2为示出该感应马达的感应转子的剖视图。
如图所示，感应马达包括：上面具有绕组线圈的定子100、可旋转地插入定子100中的感应转子200、以及可旋转地插入定子100和感应转子200之间的同步转子300。
定子100包括具有一定长度的定子铁芯110和绕组线圈120，绕组线圈120缠绕在形成于定子铁芯110上的多个齿111上并产生旋转磁场。定子铁芯110为通过叠压多个薄片而形成的叠片体。
感应转子200包括具有一定长度和外径的实圆柱形转子铁芯210和插入转子铁芯210中的笼架(cage)220。转轴230连接至转子铁芯210的中心。转子铁芯210为通过叠压多个薄片而形成的叠片体。笼架220包括位于转子铁芯210的两个侧表面上的环形端环221和位于转子铁芯210中且连接两个端环221的多个导条222。笼架220为导体，并通过嵌入成型(insert molding)方法形成在转子铁芯210上。
感应转子200插入定子100的插孔中。
同步转子300包括具有一定厚度的中空圆柱形永磁体310和用于支撑永磁体310的杯形支架320。永磁体310可旋转地插入定子100和感应转子200之间的气隙中。轴承330连接至支架320的一端，并且该轴承330连接至转轴230。
定子100安装在马达壳体400中，而多个轴承410设置在马达壳体400的两个侧表面上。转轴230连接至该多个轴承410。
在感应马达中，旋转力经转轴230传递给负载，风扇240安装在转轴230上。
以下说明感应马达的操作。
将电力提供给定子100并通过所施加的电力形成旋转磁场时，具有永磁体310的同步转子300绕转轴230相对旋转。当同步转子300旋转时，通过同步转子300的永磁体310的磁通量，感应电流流至感应转子200的笼架220。此处，感应转子200通过定子100的旋转磁场、同步转子300的永磁体310、通入感应转子200的感应电流等而旋转。
当感应马达初始驱动时，感应转子200的转速通过同步转子300的永磁体310和通入绕组线圈120的副绕组线圈的电流而达到同步速度。然后，感应转子通过通入绕组线圈120的主绕组线圈的电流而旋转。
然而，在感应马达中，同步转子300和感应转子200可能由于马达初始驱动时产生的异常电压相位和不均匀旋转磁场而逆转。当惯性载荷较小且电压较大时，同步转子300和感应转子200反转的可能性较大。
为了防止感应马达的同步转子300和感应转子200逆转，在感应马达中设置了防逆转装置。然而，防逆转装置具有复杂的结构和高制造成本。
通过机械方法防止马达逆转的技术已在以下文献中公开：美国专利No.1,893,038(1989.01.09)，日本特开平No.6-25624(1994.04.06)，日本实开平No.8-11037(1996.03.29)，日本特开平No.9-163663(1997.06.20)，以及韩国专利公开No.1998-0003324(1998.03.30)。
然而，根据通过机械方法防止马达逆转的技术，整个结构复杂而且马达的可靠性较低。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种具有防逆转装置的马达，该防逆转装置能够防止初始驱动时转子逆转、简化结构，并且易于制造。
为获得这些以及其它优点并且根据本发明的意图，如在此具体实施和广泛描述的，本发明提供一种具有防逆转装置的马达，包括：壳体；定子，固定地连接至该壳体内部；主转子，可旋转地插入该定子中；马达轴，连接至该主转子；副转子，具有永磁体，并可旋转地插入该定子和该主转子之间的气隙中；锁定装置，安装在该壳体的内壁上；棘轮装置，可旋转地连接至该副转子，当该副转子逆转时该棘轮装置锁定在该锁定装置上，或者当该副转子正转时该棘轮装置从该锁定装置解锁，以使该副转子沿正向旋转；以及位置设定装置，用于通过该副转子旋转时产生的离心力和该位置设定装置的恢复力之差而将该棘轮装置移动至锁定位置或解锁位置。
通过对本发明的以下详细说明并连接附图，本发明的前述以及其它目的、特征、方案和优点将更为明显。
附图说明
附图是用以提供对本发明的进一步理解，而且包含在说明书中并构成说明书的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1和图2为示出已对该马达进行研发的本申请人制造的感应马达的前剖视图和侧剖视图；
图3为示出根据本发明第一实施例的具有防逆转装置的马达的剖视图；
图4为根据本发明第一实施例的具有防逆转装置的马达的分解透视图；
图5为根据本发明第一实施例的具有防逆转装置的马达的棘轮(ratchet)装置的分解透视图；
图6为根据本发明第二实施例的具有防逆转装置的马达的位置设定装置的前视图；
图7为示出根据本发明第二实施例的具有防逆转装置的马达的剖视图；以及
图8至12为示出根据本发明第一实施例的具有防逆转装置的马达的工作状态的前视图。
具体实施方式
在此将详细介绍本发明的优选实施例，其实例在附图中示出。
下面，参照附图说明根据本发明的具有防逆转装置的马达。
图3为示出根据本发明第一实施例的具有防逆转装置的马达的剖视图，图4为根据本发明第一实施例的具有防逆转装置的马达的分解透视图，图5为根据本发明第一实施例的具有防逆转装置的马达的棘轮装置的分解透视图。
如图所示，根据本发明的具有防逆转装置的马达包括：壳体500；定子600，固定地连接至壳体500的内部；主转子710，可旋转地插入定子600中；马达轴720，连接至主转子710；副转子730，具有永磁体731并可旋转地插入定子600和主转子710之间的气隙中；锁定装置，安装在壳体500的内壁上；棘轮装置，可旋转地连接至副转子730，并且在副转子730逆转时锁定在锁定装置上，或者在副转子正转时从锁定装置解锁，以使副转子730沿正向旋转；以及位置设定装置，用以通过副转子旋转时产生的离心力及该位置设定装置的恢复力之差将棘轮装置移至锁定位置或解锁位置。
壳体500形成为具有一定长度且两端封闭的圆柱形。
定子600包括：定子铁芯610，具有一定长度而且其中具有通孔；以及绕组线圈620，缠绕在形成于定子铁芯610内圆周表面上的多个齿上并产生旋转磁场。定子铁芯610为通过叠压多个薄片而形成的叠片体。定子600固定地连接至壳体500的内壁。
绕组线圈620包括主线圈和副线圈。
主转子710包括具有一定长度和外径的实圆柱形转子铁芯711和设置在转子铁芯711中的感应框架712。转子铁芯711为通过叠压多个薄片而形成的叠片体，而马达轴720插入转子铁芯711的中心。如风扇等负载连接至马达轴720。感应框架712形成为鼠笼型式。
主转子710插入定子600的通孔中，而且在主转子710的外圆周表面和定子600的通孔的内圆周表面之间形成一定的气隙。
一个轴承740固定于马达轴720的一端，并且该轴承740固定于壳体500的一个侧壁上。马达轴720的一端突出壳体500之外。
两个轴承740固定地连接至马达轴720的两端，并且该两个轴承740固定地连接至壳体500的两个侧壁。马达轴720的两端都可以突出壳体500的两个侧壁之外。
副转子730包括具有一定厚度的中空圆柱形永磁体731；用于支撑永磁体731的杯形支架732；以及固定地连接至支架732一端的轴承733。永磁体731可旋转地插入定子600的通孔的内圆周表面和主转子710的外圆周表面之间的气隙中。此外，连接至支架732一端的轴承733固定地连接至马达轴720。
锁定装置构成为从壳体500的一个内侧壁突出的多个固定块750。该多个固定块750以一定的间距沿圆周方向排列。马达轴720贯通地插入壳体500的中心。
优选地，该多个固定块750形成为具有相同的形状。然而，该多个固定块750也可以具有不同的形状。
该多个固定块750可与壳体500一体成型，或者可以单独形成而连接至壳体500的内壁。
棘轮装置包括：固定销760，固定地连接至副转子730；以及棘轮部件770，可旋转地连接至固定销760并可以锁定在锁定装置H上或从锁定装置H解锁。
固定销760包括具有一定长度和外径的第一销761，以及具有一定长度和外径并且自第一销761延伸的第二销762，第二销762的外径小于第一销761的外径。第一销761和第二销762之间的界面具有阶梯部。固定销760固定地连接至副转子730的支架732的侧边，因此固定销760的第一销761固定地连接至支架732。
棘轮部件770包括具有一定厚度和面积的主体771以及贯通地形成在主体771中、用于插放固定销760的销孔772。优选地，棘轮部件770由例如硬橡胶材料等非磁性材料形成。当固定销760的第一销761插入棘轮部件770的销孔772中时，棘轮部件770的一个表面由阶梯部支撑。
用于有选择地锁定棘轮部件770一端的固定部件780固定地连接至副转子730的支架732。固定部件780包括具有一定厚度和宽度的环形部781以及从环形部781一侧的外圆周表面突出的突出部782。突出部782形成为具有一定的宽度和长度，并且在突出部782的一个表面上设置斜面783。固定部件780固定地连接至支架732，而使得固定部件780的环形部的中心与支架732的中心一致。
固定部件780的突出部782的厚度形成为大于固定销760的第一销761的长度，从而在与固定销760连接的棘轮部件770旋转时棘轮部件770的一端被固定部件780的突出部782锁定。
当棘轮部件770旋转的角度大于设定的角度时，固定部件780支撑棘轮部件770的一端，以防止棘轮部件770旋转的角度大于设定的角度。
位置设定装置包括：停驻磁体790，安装在副转子730上以位于棘轮装置的旋转区；磁性部件800，形成在棘轮装置的一端并通过停驻磁体790的磁力而具有张力；以及平衡块810，安装在棘轮装置的一端并将副转子730旋转时产生的离心力提供给棘轮装置。
停驻磁体790形成为具有一定厚度和面积，并固定地连接至副转子730的支架732的一个侧表面。停驻磁体790的厚度形成为小于固定销760的第一销761的长度，从而与固定销760连接的棘轮部件770在旋转时不会被停驻磁体790干扰。
磁性部件800固定地连接至棘轮部件770的一端，并且平衡块810位于磁性部件800的一侧。即，磁性部件800和平衡块810都位于棘轮部件770的销孔772的同一侧。优选地，磁性部件800和平衡块810定位于同一条线上。
磁性部件800和平衡块810可一体成型。即，由于磁性部件800的重量包括平衡块810的重量，因此磁性部件800也用作平衡块810。
如图6所示，作为另一个改型实例，位置设定装置包括：弹性部件830，用于连接副转子730和棘轮装置的一端；以及平衡块810，安装在棘轮装置的一端并将副转子730旋转时产生的离心力提供给棘轮装置。
弹性部件830为具有一定长度的拉伸卷簧。拉伸卷簧的一端固定地连接至棘轮装置的棘轮部件770的一端，而拉伸卷簧的另一端固定地连接至固定部件780的一端。因此，当棘轮部件770因外力而绕固定销760旋转因而棘轮部件770的一端与固定部件780分离时，拉伸卷簧的恢复力施加给棘轮部件770。当外力去除时，棘轮部件770移至固定部件780。
除了拉伸卷簧之外，弹性部件830还可实施为橡皮带等。
如图7所示，根据本发明第二实施例的具有防逆转装置的马达可应用于不包括第一实施例的副转子730的感应马达。即，锁定装置设置于感应马达的壳体500，而棘轮装置设置于转子920，当转子920逆转时棘轮装置锁定在锁定装置上，当转子920正转时棘轮装置从锁定装置解锁，以使转子920沿正向旋转。位置设定装置设置于棘轮装置和转子920，用于通过转子920旋转时产生的离心力和该位置设定装置的恢复力之差将棘轮装置移动至锁定位置或解锁位置。根据第二实施例的锁定装置、棘轮装置和位置设定装置的结构与根据第一实施例的所述结构相同。
未作说明的标号910表示定子，930表示马达轴。
下面，说明根据本发明第一实施例的具有防逆转装置的马达的效果。
在将电流顺序地地通入定子600的绕组线圈620从而产生旋转磁场时，副转子730通过旋转磁场而同步，从而以同步速度旋转。当副转子730旋转时，副转子730的永磁体731形成磁通量，通过该磁通量，感应电流通入主转子710。主转子710通过定子600的绕组线圈620产生的旋转磁场、副转子730的永磁体731、通入主转子710的感应电流等而旋转。
当主转子710旋转时，与主转子710连接的马达轴720也旋转，从而将旋转力传递给与马达轴720连接的负载。
由于施加给马达并用于初始驱动的电压的异常相位或不均匀的旋转磁场而在副转子730上产生逆转力，从而使副转子730逆转。同时，由于通入主转子710的感应电流而将逆转力施加给主转子710，从而使主转子710逆转。
然而，当副转子730上产生逆转力且由于该逆转力而使副转子730逆转时，如图8和图9所示，副转子730在任意位置处逆转。然后，安装在副转子730上的棘轮装置的棘轮部件770被设置于壳体500上的锁定装置的固定块750锁定，从而防止副转子730逆转。这里，设置在棘轮部件770一端的磁性部件800通过与副转子730固定地连接的停驻磁体790的磁力而定位于停驻磁体790的一侧，从而使棘轮部件770定位于副转子730的中心方向。因此，副转子730逆转时，安装在副转子730上的棘轮部件770的一端被固定块750锁定，而棘轮部件770的另一端被固定部件780的突出部782锁定，从而防止副转子730逆转。固定块750之间的间距越窄，棘轮装置70和固定块750之间的冲击就越小，并且碰撞噪声也就越小。
当施加给马达并用于初始驱动的电压的异常相位改变或者不均匀旋转磁场去除时，正转力被施加给副转子730，从而副转子730通过该正转力而正转。如图10、图11和图12所示，当副转子730正转时，与副转子730一起旋转的棘轮部件770与固定块750碰撞，从而棘轮部件770绕固定销760旋转。因此，棘轮部件770偏离壳体500的固定块750。
当副转子730在棘轮部件770偏离壳体500的固定块750的状态下旋转时，主转子710通过副转子730的永磁体731的磁通量而正转。当副转子730旋转时，离心力被施加给平衡块810，而平衡块810设置于安装在副转子730上的棘轮部件770，因此棘轮部件770位于壳体500的固定块750之外。
当马达停止时，副转子730停止旋转，并且设置于棘轮部件770一端的磁性部件800通过与副转子730固定地连接的停驻磁体790的磁力而定位于停驻磁体790的一侧。因此，如图8或图10所示，棘轮部件770定位于副转子730的中心方向。
当位置设定装置包括弹性部件830和平衡块810时，棘轮部件770的位置是通过副转子弹性部件830的弹力和由于副转子730的旋转力所引起的平衡块810的离心力之差来确定。
根据本发明第二实施例的具有防逆转装置的马达的操作与根据第一实施例的马达的操作相同，因此省略其具体说明。
在根据本发明的具有防逆转装置的马达中，当由于施加给马达并用于初始驱动的电压的异常相位或不均匀的旋转磁场而有逆转力施加给副转子730时，副转子730被棘轮装置锁定，从而防止副转子730和主转子710逆转。
此外，当由于施加给马达并用于初始驱动的电压的异常相位或不均匀的旋转磁场而有逆转力施加给副转子730时，通过棘轮装置、位置设定装置等防止副转子逆转，从而能简化组件和结构。
如上所述，在根据本发明的具有防逆转装置的马达中，马达只能正转而不能逆转，从而提高了马达的可靠性。此外，由于组件的数量减少且整个结构简化，因此便于进行制造工艺，并减少制造成本。
由于本发明可具体实施为多种形式而不背离其精神或实质，所以应当理解，除非另外指明，上述实施例并不受限于前述说明的任何细节，而应在随附权利要求书限定的精神和范围内宽泛地解释，因此，落入权利要求书的界限及其等效范围内的所有变化和改型都应为随附权利要求书所涵盖。

Claims (13)

1.一种具有防逆转装置的马达，包括：
壳体；
定子，固定地连接至该壳体内部；
主转子，可旋转地插入该定子中；
马达轴，连接至该主转子；
副转子，具有永磁体，并可旋转地插入该定子和该主转子之间的气隙中；
锁定装置，安装在该壳体的内壁上；
棘轮装置，可旋转地连接至该副转子，当该副转子逆转时该棘轮装置锁定在该锁定装置上，当该副转子正转时该棘轮装置从该锁定装置解锁，以使该副转子沿正向旋转；以及
位置设定装置，用于通过该副转子旋转时产生的离心力和该位置设定装置的恢复力之差将该棘轮装置移动至锁定位置或解锁位置。
2.如权利要求1所述的马达，其中该锁定装置构成为在该壳体的内壁上沿圆周方向以一定的间距排列的多个固定块。
3.如权利要求2所述的马达，其中所述固定块与该壳体一体成型。
4.如权利要求1所述的马达，其中该棘轮装置包括：
固定销，固定地连接至该副转子；以及
棘轮部件，可旋转地连接至该固定销，并能够锁定在该锁定装置上或从该锁定装置解锁。
5.如权利要求1所述的马达，其中该棘轮装置位于该副转子的边缘。
6.如权利要求4所述的马达，其中该棘轮部件由硬橡胶材料形成。
7.如权利要求4所述的马达，其中该固定销具有阶梯部，该阶梯部用于设定该棘轮部件的连接位置。
8.如权利要求4所述的马达，其中在该副转子的一端设置有固定部件，该固定部件用于有选择地锁定该棘轮部件的一端。
9.如权利要求1所述的马达，其中该位置设定装置包括：
停驻磁体，安装在该副转子上以位于该棘轮装置的旋转区；
磁性部件，形成在该棘轮装置的一端，并通过该停驻磁体的磁力而具有张力；以及
平衡块，安装在该棘轮装置的所述一端，并将该副转子旋转时产生的离心力提供给该棘轮装置。
10.如权利要求9所述的马达，其中该磁性部件和该平衡块相互一体成型。
11.如权利要求9所述的马达，其中该磁性部件和该平衡块定位于同一条线上。
12.如权利要求1所述的马达，其中该位置设定装置包括：
弹性部件，用于将该副转子与该棘轮装置的一端相连接；以及
平衡块，安装在该棘轮装置的所述一端，并将该副转子旋转时产生的离心力提供给该棘轮装置。
13.如权利要求1所述的马达，其中该副转子包括：
永磁体，为具有一定厚度的中空圆柱形，并沿圆周方向具有多个磁极；
支架，用于支撑该永磁体；以及
轴承，连接至该支架和该马达轴。
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