[發明專利]一種集成式鼓風加熱裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 202010801047.3
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN111900822B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 李大偉;劉京易;范興綱;曲榮海
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02K5/04
• 分類號: H02K5/04;H02K1/20;H02K11/30;H02K1/27;H02K3/28;H02K11/25;H02P29/028;F04D25/08;F04D25/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

1.一種集成式鼓風加熱裝置，其特征在于，包括：YASA型軸向磁通電機，以及用于控制風速和溫度的控制器總成；

所述YASA型軸向磁通電機中，用于連接前轉子和后轉子的機殼上具有傾斜設置的葉片，且所述前轉子和/或所述后轉子上設置有進風口；

所述YASA型軸向磁通電機的定子包括：定子支撐、定子鐵心和定子線圈；

所述定子支撐的軸向兩端對稱設置有呈輻射狀徑向排布的多個線圈支架，多個線圈支架沿周向形成多個U型槽；連接兩端線圈支架的周向底部上設置有軸向通風口；所述控制器總成固定于所述定子支撐的軸向端面；

所述定子鐵心設置有多個，所述定子線圈纏繞于定子鐵心上，各纏繞有定子線圈的定子鐵心分別嵌放在一個U型槽中，從而在相鄰定子鐵心之間形成徑向風道；

所述控制器總成包括控制板，所述控制板用于生成控制信號；所述控制信號用于對風速和溫度進行控制；

所述控制板包括：轉速折算模塊、轉速控制模塊、坐標變換模塊、第一電流控制模塊、溫度控制模塊，第二電流控制模塊以及PWM調制模塊；

所述轉速折算模塊，用于將給定風速折算為電機轉速指令值；

所述轉速控制模塊，用于對所述電機轉速指令值和所述YASA型軸向磁通電機的轉速反饋值進行閉環控制，得到q軸電流指令值；

所述坐標變換模塊，用于將所述YASA型軸向磁通電機的定子三相電流轉換至dq旋轉坐標系下，得到d軸電流反饋值和q軸電流反饋值；

所述第一電流控制模塊，用于對所述q軸電流指令值和所述q軸電流反饋值進行閉環控制，得到q軸電壓指令值；

所述溫度控制模塊，用于將給定溫度和外殼葉片處氣流溫度的差值折算為d軸電流指令值；

所述第二電流控制模塊，用于對所述d軸電流指令值和所述d軸電流反饋值進行閉環控制，得到d軸電壓指令值；

所述PWM調制模塊，用于根據所述d軸電壓指令值和所述q軸電壓指令值進行PWM調制，生成所述控制信號；

工作時，由定子線圈的損耗內熱對所述徑向風道內的鼓風空氣進行加熱。

2.如權利要求1所述的集成式鼓風加熱裝置，其特征在于，所述控制器總成固定于所述定子支撐的軸向通風口處。

3.如權利要求2所述的集成式鼓風加熱裝置，其特征在于，所述前轉子和所述后轉子中，僅一個轉子上設置有進風口，且所述控制器總成固定于所述定子支撐上背向所述進風口的一個軸向端面。

4.如權利要求1所述的集成式鼓風加熱裝置，其特征在于，所述控制器總成還包括驅動板和功率板，所述功率板緊貼所述定子支撐的軸向端面，且與所述定子線圈相連接；

所述驅動板用于對所述控制板生成的所述控制信號隔離放大；

所述功率板用于在經所述驅動板隔離放大之后的控制信號的作用下，將直流電源逆變為交流電源，給所述定子線圈供電；

所述控制板、所述驅動板和所述功率板層疊且沿軸向依次設置。

5.如權利要求1-4任一項所述的集成式鼓風加熱裝置，其特征在于，所述YASA型軸向磁通電機中，設置有進風口的轉子上，磁鋼采用斜極式結構。

6.如權利要求1-4任一項所述的集成式鼓風加熱裝置，其特征在于，纏繞于定子鐵心的定子線圈分為形成第一三相繞組和第二三相繞組，所述第一三相繞組和所述第二三相繞組沿著徑向軸線對稱排列，且二者沒有耦合。

7.如權利要求1-4任一項所述的集成式鼓風加熱裝置，其特征在于，所述YASA型軸向磁通電機中，溫度傳感器設置于所述定子的周向外表面。

8.如權利要求1-7任一項所述的集成式鼓風加熱裝置的控制方法，其特征在于，包括：

將給定風速折算為電機轉速指令值；

所述電機轉速指令值和所述YASA型軸向磁通電機的轉速反饋值進行閉環控制，得到q軸電流指令值；

將所述YASA型軸向磁通電機的定子三相電流轉換至dq旋轉坐標系下，得到d軸電流反饋值和q軸電流反饋值；

對所述q軸電流指令值和所述q軸電流反饋值進行閉環控制，得到q軸電壓指令值；

將給定溫度和外殼葉片處氣流溫度的差值折算為d軸電流指令值；

對所述d軸電流指令值和所述d軸電流反饋值進行閉環控制，得到d軸電壓指令值；

根據所述d軸電壓指令值和所述q軸電壓指令值進行PWM調制，控制信號；所述控制信號用于對風速和溫度進行控制。