[發明專利]一種永磁軸向磁通變頻風機

在審

• 申請號: 201710524816.8
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107420321A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 葉才勇;梁欣;徐偉;楊江濤
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: F04D25/08
• 分類號: F04D25/08;F04D27/00;F04D29/32;F04D29/28;F04D29/056;F04D29/42;F04D29/52;H02K21/24;H02K1/14;H02K1/27
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 張建偉,曹葆青

技術領域

本發明屬于軸向磁通電機領域，更具體地，涉及一種電機轉子與風機轉子一體的，永磁體勵磁的，變頻控制的電動風機。

背景技術

在傳統吊式安裝的風機中，葉片在旋轉工作時易受到不平衡的擾動力，使葉片發生偏振擺動，會對軸承造成破壞。同時，由于風機轉子的重力作用，軸承會承受部分的軸向力，會加速軸承的磨損，降低使用壽命。傳統風機一般采用應用感應電機作為驅動電機，感應電機作為應用最為廣泛的工業電機，其有著控制簡單、結構簡單、價格低廉的特點，但是較差的調速特性限制了其應用場合，在一些要求較大調速范圍工況下效率低下、發熱嚴重。

發明內容

針對現有技術的問題，本發明提供了一種永磁軸向磁通變頻風機，使永磁同步電機變頻控制的方式達到良好的調速性能，解決現有技術葉片易發生偏振擺動對軸承造成破壞，風機調速特性差、大調速范圍工況下效率低、發熱嚴重等技術問題。

本發明提出的一種永磁軸向磁通變頻風機，包括基座、定子鐵芯、定子繞組、轉子鐵芯、永磁體、葉輪和軸承；其中：

所述定子鐵芯為單面開槽的盤狀結構，其開槽面朝向工作氣隙，其開槽方向為徑向；定子鐵芯另一面與基座固定連接；

定子繞組繞在定子鐵芯開槽后形成的定子齒上；基座、定子鐵芯與定子繞組構成了整個風機的主體非旋轉部分；

所述轉子鐵芯和永磁體構成轉子，轉子固定安裝在所述葉輪內部；所述轉子鐵芯、永磁體和葉輪共同構成整個風機的主體旋轉部分；

所述葉輪輪體的一個底面開設有軸承孔，用于安裝軸承，以實現葉輪與基座的主軸的轉動固連；葉輪輪體的另一底面為開口結構，朝向基座的底座且與之保持間隔形成腔體并確保葉輪無障礙轉動；定子鐵芯、定子繞組、轉子鐵芯和永磁體構成的電機整體安放在葉輪輪體內部空間和基座的底座構成的空腔內。

優選地，所述永磁體采用表貼或內置的安置方式，產生軸向的勵磁磁場；

當永磁體采用內置的安放方式時，永磁體與轉子鐵芯為扇形柱體，交替嵌合，圓周對稱分布，結合為一個中心留有主軸通孔的盤狀整體轉子結構；永磁體采用周向充磁，同一轉子鐵芯兩側永磁體充磁方向不同；

當永磁體采用表貼的安放方式時，永磁體為扇形柱體，轉子鐵芯為環狀結構，各個永磁體表貼在轉子鐵芯表面，充磁方向為軸向，不同極性的永磁體交替安放。

優選地，當永磁體采用表貼的安放方式時，部分對稱的永磁體可以由轉子鐵芯代替，永磁體和鐵芯交錯構成不同的磁極。

優選地，所述電樞繞組采用分數槽集中繞組的安放方式，其每極每相槽數q采用以下公式計算，其中Z為槽數，p為極對數，m為相數，

q為分數，y為節距，優選Z為6，p為2，m為3。

優選地，所述基座主軸設有壓緊螺帽，用于將軸承內圈壓緊固定在基座的主軸上；葉輪的旋轉外殼下部設有固定端蓋，將軸承外圈(旋轉端)壓緊在旋轉外殼上。

優選地，所述旋轉外殼外側，每兩個葉片中間開有通風槽，以利于定子繞組散熱。

優選地，本發明風機通過控制通入電樞繞組電流的頻率來控制電機的轉速。

優選地，所述永磁軸向磁通變頻風機，其特征在于，風扇可采用軸流通風或離心通風的形式；

當采用軸流通風時，在葉輪圓周外側設有環狀保護外殼結構，通過連接桿與基座的底座固定連接，并保留通風氣隙，整個風機通過保護外殼與基座的底座上的定位孔實現安裝固定；

當采用離心通風，取消葉輪圓周外側環狀保護外殼結構，風機通過基座的底座上的定位孔實現安裝固定。

本發明采用軸向磁通的拓撲結構，利用了軸向磁通電機的單邊磁拉力，其在自然狀態下，定轉子間就存在吸引力，減輕了軸承承受的轉子重力，同時也能抑制擾動帶來的轉子偏振擺動。其采用了永磁同步電機取代了感應電機的工作方式，通過變頻控制電機轉速，可以得到較好的調速性能。

本發明的增益效果體限在：

(1)采用永磁軸向磁通的電機結構，利用了其單邊磁拉力的特點，減輕轉子對軸承的壓力，抑制工作過程中擾動帶來的轉子偏振擺動，延長了軸承的使用壽命；

(2)采用永磁同步電機變頻控制的方式，使電機具有良好的調速特性；

(3)電機轉子安裝在杯狀旋轉外殼內部，結構堅固牢靠；

(4)采用分數槽集中繞組，省去了常規繞組過長的端部，減小了銅耗與發熱，使得電機結構更緊湊，易于安裝在旋轉外殼內部。

附圖說明

圖1為電機整體的結構剖面圖(軸流式)；

圖2為定子鐵芯及電樞繞組結構圖；