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电风扇结构及原理解析

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:在电风扇中,台扇与落地扇是最基本的结构形式。目前,国内生产的电风扇电动机的定子冲片主要有两种不同的槽型及槽数,如8槽与16槽两种,槽数多,对改善电动机性能和降低电动机温升有好处。图6.5电容式电动机外形及结构示意图定子绕组由高强度漆包线组成。②四连杆机构电风扇的摇头运动是依靠连杆机构来实现的。③控制机构电风扇的摇头与否是用控制机构操纵的,它可有多种结构形式。

电风扇结构及原理解析

在电风扇中,台扇落地扇是最基本的结构形式。台扇主要分成五个部分:扇叶、扇罩、扇头、底座和控制部分。台扇的基本结构如图6.3所示。

图6.3 台扇的基本结构

1.扇头

扇头主要由单相交流电动机、摇头机构及前后端盖组成,如图6.4所示。

图6.4 扇头

(1)电动机 电风扇所使用的电动机大多数采用电容式单相交流异步电动机,主要由定子、转子、轴承、端盖等组成,如图6.5所示。

定子包括定子铁芯与定子绕组。定子铁芯采用0.5 mm硅钢片冲制成薄片后叠装而成。铁芯片的内圆有槽口,供嵌放绕组用。目前,国内生产的电风扇电动机的定子冲片主要有两种不同的槽型及槽数,如8槽与16槽两种,槽数多,对改善电动机性能和降低电动机温升有好处。

图6.5 电容式电动机外形及结构示意图

定子绕组由高强度漆包线组成。用手工或机器嵌入定子槽内,绕组和定子铁芯互相绝缘。定子绕组有主绕组(运转绕组)和副绕组(启动绕组)两组,两组绕组都有首端和尾端,一共4个头。副绕组和电容串联后,再与主绕组并联,接于单相交流电源上。适当选择电容器容量,使流过副绕组的电流超前于流过主绕组电流90°,形成相位角相差90°的两相电流。单相电容式电动机为两相绕组的单相电动机。

转子是电动机的旋转部分,电动机的工作转矩就是从转子输出的,单相电容式电动机的转子由转子铁芯、转子绕组和转轴三部分组成(图6.6)。

图6.6 单相电容式电动机的转子组成

转子铁芯同样采用0.5 mm厚的硅钢片冲制成薄片后叠压形成。转子的外圆有槽口,用于放置转子绕组,绕组一般采用压铸的方法将纯铝压铸在转子铁芯槽内以代替导线,槽内导体及两端环称为转子绕组,这种转子称为笼形转子。当定子绕组中有电流流过时,转子中导体即在感应作用下产生转子电流,因此称为单相感应式电动机。

电动机前后盖主要起固定、支撑定子和转子的作用,前后盖装有含油轴承,使转子能够转动,且具有长期润滑作用。

由于电风扇的送风量、送风速度是通过改变电动机的转速来调节的,为了实现多种需要,要求电动机的调速范围要大,低速挡启动性能要好,噪声要低。

(2)摇头机构 普通电风扇扇头的摇头动作是由电动机驱动的。国家标准规定:扇叶直径为250 mm以下的电风扇摇头角度不小于60°,300 mm以上的电风扇的摇头角度不大于80°,摇头机构由减速机构、四连杆机构和控制机构三部分组成,如图6.7所示。

图6.7 电风扇的摇头机构

减速器 电风扇摇头机构的减速器采用两级减速,将电动机的高速旋转降低到摇头的4~7 r/min,再经过四连杆机构,使电风扇获得每分钟4~7次的往复摇头。第1级采用蜗杆与蜗轮啮合连接传动减速;蜗轮在离合器咬合时,即带动与蜗轮同轴的牙杆运动,牙杆末端齿轮又与摇头盘齿轮啮合传动,完成第2级减速,从而带动摇头盘齿轮轴杆上的曲柄连杆做往复运动。

②四连杆机构 电风扇的摇头运动是依靠连杆机构来实现的。摇头连杆安装在电动机下方。与摇头齿轮、曲柄连杆、角度盘和扇头构成四连杆机构,驱使扇头沿弧线轨迹往复摆动。

③控制机构 电风扇的摇头与否是用控制机构操纵的,它可有多种结构形式。

离合器式摇头控制机构是通过操纵齿轮箱内上下离合块的离合作用来控制牙杆的传动,达到摇头的目的。它在牙杆轴上有一套离合装置,其中上离合块与螺杆用圆柱销固接;下离合块则与蜗杆滑动配合,并固定在与蜗杆啮合的位置上。

离合器通过软轴(联动钢丝)与翘板连接,利用开关箱上的旋钮进行控制。也可将蜗杆轴放长,并伸出扇头后罩壳,通过拉压蜗杆来改变离合器的离合状态,达到控制目的。

当离合器处于分离状态时,电风扇转轴端的蜗杆带动蜗轮和下离合块空转,而蜗杆和摇头齿轮处于静止位置,电风扇不摇头。当摇头控制旋钮处于摇头位置时,软轴放松,蜗轮带动蜗杆转动,使整个摇头机构动作,电风扇摇头。

为使摇头控制机构在受到外力或机件出故障时不致损坏、烧毁电动机,摇头机构都设有保护装置,电风扇的受阻保护装置由弹簧片、钢珠等组成。当电风扇摇摆受阻时,会发出“嗒嗒”声,这时蜗杆仍然带着蜗轮转动,由于弹簧片的压力小于受阻阻力,产生钢珠打滑,蜗轮也就不能带着离合器的下齿转动,从而避免蜗轮、蜗杆损坏,不使电风扇的故障进一步扩大。

2.扇叶

扇叶(也称风叶)由叶片、叶架和叶片罩三部分组成。扇叶通过叶片适当的装置角及圆弧度,使叶片在旋转时空气产生一定的压力,形成气流。扇叶是电风扇的重要部分,它的大小与形状对电风扇的风速、风量、功率消耗、噪声及振动等性能都有很大影响。(www.xing528.com)

目前,国内生产的台扇或落地扇大都采用3片扇叶,扇叶多呈阔掌形、阔刀形或狭掌形。叶面阔大,降低了叶片对空气的压强,有利于降低空气振动频率,减小噪声强度。

扇叶所用材料主要有金属和塑料两种。制造扇叶的材料应具有良好的弹性和一定刚度,多采用1~1.5 mm薄钢板或铝合金板整体或分片冲制而成,分片成型后铆合在叶架上,金属扇叶机械强度和刚性较好,运转性能稳定;塑料扇叶多采用工程塑料一次成型,具有易加工、耐腐蚀及重量轻等优点。

3.网罩

电风扇网罩的主要作用是保证安全,防止人体触及扇叶发生事故,还能起到一定的装饰作用(图6.8)。一般网罩分前后两部分。后网罩由4个螺栓紧固安装在扇头的前盖上,前网罩与后网罩由6个扣夹夹在一起。目前采用的网罩大部分是通过焊接而成的射线型结构,射线型网罩一般采用72根射线。

4.升降机构与底座

台扇的立柱与底座一般采用铝合金压铸成型或用塑料成型。立柱上部安装扇头,底座上装有装饰面板及各种控制开关等。

落地扇的立柱装有升降机构,升降机构主要由内管、外管、调节头和弹簧组成。内管与开关箱连接,外管则固定在底座上,外管内设有长弹簧,用来支承开关箱与扇头的重量。

落地扇的底座一般做成圆形或长方形的金属体。

5.控制部分

台扇的控制操作器件大都安装在底座的面板上,如调速开关、定时开关等。底座内装有电容器、电抗器定时器等部件。落地扇的控制操作器件则安装在立柱上的开关箱里。

(1)调速开关 普通台扇的调速开关一般采用琴键开关,用来调节电动机的转速,具有美观耐用、操作方便等优点。琴键开关一般为4挡或5挡两种。琴键开关主要由键架、键杆、功能滑块与触点开关等构成(图6.9)。琴键的自锁、互锁、复位功能通过键杆与不同功能滑块面的相互作用而完成。

图6.8 电风扇网罩

图6.9 琴键开关

(2)定时器(图6.10) 一般电风扇采用机械发条式定时器,主要由发条、减速轮系、摆轮等构成。机械式定时器常用的有60 min和120 min两种,一般定时器有以下几种状态,如图6.11所示。

图6.10 定时器

图6.11 机械式定时器的状态

①常闭状态 将定时器旋钮反旋至“ON”位置,轴带动计时盘一起反旋至“ON”位置,联动杆上的V形凸头滑出计时盘的凹槽,将定时器内的触点闭合,使电风扇工作于常转不停的状态。

②常开状态 定时器旋钮处于“OFF”或回到“OFF”位置,联动杆上的V形凸头就滑入计时盘凹槽内,将定时器内的触点断开,使电风扇处于长期停转状态。

③置时状态 将定时器旋钮正旋至某一定时时间位置,轴带动计时盘一起正转一个定时角度,并且通过联动杆使定时器内的触点闭合,实现定时时间的设定。

④定时状态 设置定时时间后,定时器就靠发条储存的能量,使转轴自动地往初始的位置(OFF)方向回转,带动计时盘一起反转。在此过程中,定时器内触点一直闭合,使电风扇运转于定时的工作状态。

⑤结束状态 当定时器自动反转返回到“OFF”位置时,联动杆上的V形凸头再次滑入计时盘上的凹槽,使定时器内的触点断开,电风扇自动停止转动,实现了定时停转。

(3)电容器 电风扇电动机大多采用电容式单相交流异步电动机,启动绕组与电容器串联,启动与运行中,电容器都接在电路中,称此电容为运行电容器。电风扇电动机所用的电容器主要为金属纸介质和油浸纸介质无极性电容器。电容器工作电压规格为350 V、400 V、450 V、500 V,电容量为1μF、1.2μF、1.5μF、2μF、2.5μF等。

(4)电抗器 电抗器由线圈、支架、铁芯三部分组成,线圈绕在支架上,中间按调速比的要求抽几个头。线圈绕好后,将铁芯插入支架内,并经烘干、浸漆处理。铁芯用厚0.5 mm的硅钢片冲压成斜E字形,然后交叉插入支架内叠合而成(图6.12)。线圈本身对交流有降压作用。

图6.12 电抗器

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