用于降低由旋轉(zhuǎn)耦合器和傳動(dòng)器產(chǎn)生的噪聲的裝置、系統(tǒng)以及方法
【專利說明】用于降低由旋轉(zhuǎn)耦合器和傳動(dòng)器產(chǎn)生的噪聲的裝置、系統(tǒng) 以及方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C. § 119(e)要求于2013年5月7日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng) No. 61/820,606的權(quán)益，該美國臨時(shí)申請(qǐng)通過參引全部并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開涉及散熱器組件以及用于各種空氣冷卻機(jī)構(gòu)的相關(guān)聯(lián)的改進(jìn)方法，各種空 氣冷卻機(jī)構(gòu)包括但不限于可調(diào)速磁性傳動(dòng)系統(tǒng)、固定間隙的磁性耦合器以及包括速度微 調(diào)、轉(zhuǎn)矩限制和延時(shí)啟動(dòng)特征的傳動(dòng)器和磁性耦合器。
【背景技術(shù)】
[0004] 可調(diào)速磁傳動(dòng)系統(tǒng)通過將轉(zhuǎn)矩從馬達(dá)橫跨空氣間隙傳送至負(fù)載而進(jìn)行操作。在裝 置的驅(qū)動(dòng)側(cè)與裝置的從動(dòng)側(cè)之間沒有機(jī)械連接。由傳動(dòng)器的一側(cè)的強(qiáng)稀土磁體與另一側(cè)的 感應(yīng)磁場的相互作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。通過改變空氣間隙間距可控制所傳送的轉(zhuǎn)矩量，因此允 許速度控制。
[0005] 常規(guī)地，該類型的可調(diào)速傳動(dòng)器由三組部件構(gòu)成。包括稀土磁體的磁體轉(zhuǎn)子組件 附接至負(fù)載。導(dǎo)體轉(zhuǎn)子組件附接至馬達(dá)。導(dǎo)體轉(zhuǎn)子組件包括由導(dǎo)電材料例如鋁、銅或黃銅 制成的轉(zhuǎn)子。致動(dòng)部件控制磁體轉(zhuǎn)子與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子之間的空氣間隙間距。導(dǎo)體轉(zhuǎn)子組件與磁 體轉(zhuǎn)子組件的相對(duì)旋轉(zhuǎn)引起橫跨空氣間隙的強(qiáng)磁耦合。改變磁體轉(zhuǎn)子與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子之間的空 氣間隙間距產(chǎn)生了受控的輸出速度。輸出速度是可調(diào)節(jié)的、可控制的以及可重復(fù)的。
[0006] 磁感應(yīng)原理要求磁體與導(dǎo)體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這意味著輸出速度始終小于輸入速 度。速度之差被稱為滑差。通常，在以全額定馬達(dá)速度操作期間的滑差在1%至3%之間。
[0007] 磁體相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致在導(dǎo)電材料中引起渦流。渦流進(jìn)而產(chǎn)生渦流 自身的磁場。永久磁場與引起的渦流磁場之間的相互作用能將轉(zhuǎn)矩從磁體轉(zhuǎn)子傳遞至導(dǎo)體 轉(zhuǎn)子。導(dǎo)電材料中的電渦流在導(dǎo)電材料中產(chǎn)生電熱。
[0008] 常規(guī)地，翅片布置在導(dǎo)體轉(zhuǎn)子的外表面上以在傳動(dòng)器單元的操作期間有助于散除 熱量。圖1和圖2示出了一個(gè)這種常規(guī)構(gòu)型?？烧{(diào)速傳動(dòng)器10包括導(dǎo)體轉(zhuǎn)子12、14,導(dǎo)體 轉(zhuǎn)子12、14通過分隔件16聯(lián)接在一起。多個(gè)傳熱元件20在導(dǎo)體轉(zhuǎn)子12、14的外表面上周 向地成陣列。如圖2A至圖2C中所示，每個(gè)傳熱元件20均包括多個(gè)翅片26,所述多個(gè)翅片 26從基部22延伸以限定翅片26之間的多個(gè)通道28。傳熱元件20可經(jīng)由基部22中的開 口 24緊固至導(dǎo)體轉(zhuǎn)子12、14。傳熱元件20聯(lián)接至導(dǎo)體轉(zhuǎn)子12、14,使得翅片26和通道28 相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)子12、14的旋轉(zhuǎn)軸線沿大致徑向方向延伸。當(dāng)可調(diào)速傳動(dòng)器被操作時(shí)，轉(zhuǎn)子 12、14的旋轉(zhuǎn)使得空氣通過通道28徑向向外流動(dòng)，從而冷卻導(dǎo)體轉(zhuǎn)子12和14。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 已注意到，在可調(diào)速傳動(dòng)器的導(dǎo)體轉(zhuǎn)子上包含散熱器組件在操作期間產(chǎn)生難以接 受的噪聲量。還注意到，對(duì)于可調(diào)速傳動(dòng)器的低速操作以及高速操作，通過使散熱器的翅片 上的邊緣幾何形狀中斷就可以在不損害散熱器的散熱優(yōu)勢的情況下將聲級(jí)降低至可接受 范圍。
[0010] 一種散熱器元件包括基部和多個(gè)翅片，其中，該散熱器元件用于能夠通過導(dǎo)體轉(zhuǎn) 子組件與磁體轉(zhuǎn)子組件的相對(duì)旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行操作的裝置。該基部包括安裝面和相反側(cè)的對(duì)流 傳熱面，該安裝面的大小和尺寸設(shè)置成聯(lián)接至導(dǎo)體轉(zhuǎn)子組件；多個(gè)翅片從基部的對(duì)流傳熱 面延伸。相鄰翅片通過沿翅片的縱向方向延伸的通道而隔開。該翅片在其頂部表面上包括 至少一個(gè)表面中斷部。該表面中斷部可以是凹口。該表面中斷部可以是三角形部。該表面 中斷部可以是有扇形凹口的表面部。該表面中斷部可以是連續(xù)曲線部。
[0011] 一種旋轉(zhuǎn)單元包括磁體轉(zhuǎn)子組件與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子組件，該導(dǎo)體轉(zhuǎn)子組件相對(duì)于磁體轉(zhuǎn) 子組件定位成使得磁體轉(zhuǎn)子組件與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子組件之間存在空氣間隙，并且使得導(dǎo)體轉(zhuǎn)子組 件與磁體轉(zhuǎn)子組件的相對(duì)旋轉(zhuǎn)引起橫跨空氣間隙的磁耦合；該散熱器組件聯(lián)接至導(dǎo)體組 件。該散熱器組件包括多個(gè)翅片。相鄰翅片通過沿翅片的縱向方向延伸的通道而隔開。所 述翅片在其頂部表面上包括至少一個(gè)表面中斷部。散熱器組件可包括布置在導(dǎo)體轉(zhuǎn)子組件 的外表面上的多個(gè)散熱器元件，每個(gè)散熱器元件均包括多組翅片。在散熱器組件中的至少 一個(gè)散熱器組件上，表面中斷部可以是凹口。在散熱器組件中的至少一個(gè)散熱器組件上，表 面中斷部可以是三角形部。在散熱器組件中的至少一個(gè)散熱器組件上，表面中斷部可以是 有扇形凹口的表面部。在散熱器組件中的至少一個(gè)散熱器組件上，表面中斷部可以是連續(xù) 曲線部。
[0012] -種降低由旋轉(zhuǎn)構(gòu)件一一旋轉(zhuǎn)構(gòu)件能夠通過導(dǎo)體轉(zhuǎn)子組件與磁體轉(zhuǎn)子組件的相 對(duì)旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行操作一一產(chǎn)生的噪聲的方法包括：從導(dǎo)體轉(zhuǎn)子組件移除第一散熱器元件，該 第一散熱器元件包括相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)軸線沿大致徑向方向延伸的多個(gè)第一翅 片；并且然后將第二散熱器元件聯(lián)接至導(dǎo)體轉(zhuǎn)子組件以代替第一散熱器元件，第二散熱器 元件包括相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)軸線沿大致徑向方向延伸的多個(gè)第二翅片，多個(gè)第二 翅片的暴露的表面區(qū)域包括表面中斷輪廓部。該表面中斷輪廓部可包括多個(gè)凹口。該表面 中斷輪廓部可包括多個(gè)三角形部。該表面中斷輪廓部可包括扇形凹口部。該表面中斷輪廓 部可包括連續(xù)曲線部。
【附圖說明】
[0013] 在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示類似的元件或類似的動(dòng)作。
[0014] 圖1A為可調(diào)速傳動(dòng)器上的常規(guī)散熱器裝置的等距視圖。
[0015] 圖1B為圖1A的可調(diào)速傳動(dòng)器的正視圖。
[0016] 圖1C為圖1A的可調(diào)速傳動(dòng)器的左視圖。
[0017] 圖1D為圖1A的可調(diào)速傳動(dòng)器的右視圖。
[0018] 圖2A為圖1A至圖1D的可調(diào)速傳動(dòng)器的常規(guī)散熱器的俯視圖。
[0019] 圖2B為圖2A的散熱器的正視圖。
[0020] 圖2C為圖2B的散熱器的等距視圖。
[0021] 圖3A為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)方面的包括多個(gè)凹口的散熱器的等距視圖。
[0022] 圖3B為圖3A的散熱器的俯視圖。
[0023] 圖3C為圖3B的散熱器的右視圖。
[0024] 圖3D為圖3B的散熱器的前視圖。
[0025] 圖4A為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)方面的包括帶扇形凹口的表面的散熱器的等距視 圖。
[0026] 圖4B為圖4A的散熱器的俯視圖。
[0027] 圖4C為圖4B的散熱器的右視圖。
[0028] 圖4D為圖4B的散熱器的前視圖。
[0029] 圖5A為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)方面的包括帶扇形凹口的表面的散熱器的等距 圖。
[0030] 圖5B為圖5A的散熱器的俯視圖。
[0031] 圖5C為圖5B的散熱器的右視圖。
[0032] 圖?為圖5B的散熱器的前視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 在下面的描述中，為了提供對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的全面理解，闡述了某些特 定細(xì)節(jié)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是沒有這些細(xì)節(jié)也可實(shí)施本發(fā)明。
[0034] 除非上下文另外要求，否則在整個(gè)說明書和所附權(quán)利要求書中，詞語"包括"及其 變型例如"包含"和"包括有"解釋為開放式的包括性含義，如同"包括，但不限于"。
[0035] 該說明書中通篇提及的"一個(gè)實(shí)施方式"或"實(shí)施方式"意味著結(jié)合該實(shí)施方式描 述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在至少一個(gè)實(shí)施方式中。因此，該說明書通篇在不同地方 出現(xiàn)的短語"在一個(gè)實(shí)施方式中"或"實(shí)施方式中"并不必須都指相同的實(shí)施方式。此外， 特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式中以任何適當(dāng)?shù)姆绞浇M合。
[0036] 除非所述內(nèi)容另外明確指出，否則本說明書和所附權(quán)利要求書中所使用的單數(shù)形 式"一"、"一種"和"該"包括復(fù)數(shù)個(gè)所提及的對(duì)象。還應(yīng)當(dāng)注意的是，除非所述內(nèi)容另外明 確指出，否則術(shù)語"或" 一般以其廣義即"和/或"使用。
[0037] 本文中提供的本公開內(nèi)容的摘要僅為方便所需且并不解釋實(shí)施方式的范圍或意 義。
[0038] 如上所述，已意識(shí)到可調(diào)速傳動(dòng)器上的散熱器在高于可調(diào)速傳動(dòng)器的閥值轉(zhuǎn)速時(shí) 能夠產(chǎn)生不希望的響亮的呼嘯般噪聲。如下面的表格1所示，已經(jīng)確定的是，通過使散熱器 的翅片上的邊緣幾何形狀中斷，對(duì)于高速操作，能夠?qū)⒙暭?jí)降低至可接受范圍，同時(shí)仍然保 持散熱器的傳熱優(yōu)勢。
[0039]
[0040] 表格 1
[0041] 如表格1中所示，以1800RPM(轉(zhuǎn)/分）、相對(duì)較高的速度操作的使用傳統(tǒng)的散熱 器一一例如圖2A-2C中示出的散熱器一一的可調(diào)速傳動(dòng)器在1米處產(chǎn)生108. 2dB(A)等級(jí) 的噪聲，在3米處產(chǎn)生103. 5dB(A)等級(jí)的噪聲。對(duì)可調(diào)速傳動(dòng)器增加降噪箱（NRE)可以使 噪聲產(chǎn)生降低至在1米處92. 5dB以及在3米處88. 8dB (A)。
[0042]如美國臨時(shí)專利申請(qǐng) No. 61/770, 003、標(biāo)題為 "Apparatus, Systems And Methods For Reducing Noise Generated By Rotating Couplings (用于降低由旋轉(zhuǎn)親合器產(chǎn)生的 噪聲的裝置、系統(tǒng)以及方法）"一一其全部內(nèi)容通過參引并入本文一一中所描述，還注意到： (1)對(duì)于可調(diào)速傳動(dòng)器的較低速操作，通過降低散熱器