CN107425634A - 一种超高速三相轴流式风机 - Google Patents

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王焕
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Abstract

本发明公开了一种超高速三相轴流式风机，其包括：定子组件，用于在内部连接转子组件并支承转子组件转动；转子组件，用于产生转矩并旋转产生旋转力矩；叶轮，用于产生高速气流，由转子组件带动旋转；定子组件包括有外壳，外壳中心同心设置有一固定环，固定环内壁固定连接有一层线圈，固定环的两端分别设置有上轴承盖及下轴承盖；转子组件包括套接于上轴承盖及下轴承盖的旋转轴，旋转轴的中部套接有磁芯，磁芯的两端均设有配重。本发明具有设计合理，稳定性好，运行效率高，体积小，散热好等优点。

Description

一种超高速三相轴流式风机
技术领域
本发明涉及一种风机，具体为一种超高速三相轴流式风机。
背景技术
随着锂电池技术的成熟应用，吸尘器由原来的笨重形式向轻巧形式、由交流供电向直流供电方式发展。手持式吸尘器，机动性能好，携带方便，不受电源的限制，轻便，操作灵活。因此，高端手持式吸尘器就要求电机体积小，高转速产生大的负压。对电机的转速要求可达到5万转以上。
目前市场上手持式吸尘器电机采用直流有刷电机、直流无刷电机、永磁单相同步电机驱动，皆为有齿槽电机。齿槽转矩是永磁电机绕组不通电时永磁体和定子铁芯之间相互作用产生的转矩，是由永磁体与电枢齿之间相互作用力的切向分量引起的。齿槽转矩会导致转矩波动，降低永磁电机伺服驱动系统的控制特性和运行可靠性，影响系统的控制精度，并引起振动、噪声等问题。
实际上齿槽转矩是转子转动时电机中的静磁能变化率。由于永磁体和铁芯中的静磁能变化很小可以忽略。故电机的静磁能近似等于气隙中的静磁能。当铁芯有齿槽时，磁场能量随定子和转子的相对位置发生变化。并向着磁能积变小的方向产生转矩，即齿槽转矩。
从本质上而言是永磁体磁场与齿槽间作用力的切向分量。齿槽转矩总是试图将转子定位在某一位置。齿槽转矩引起永磁电机的转矩和速度波动，使电机产生振动和噪声,当脉动转矩
的频率与电枢电流谐振频率一致时，会产生共振，势必会放大齿槽转矩的振动和噪声，严重影响电机的定位精度和伺服性能，尤其在低速时影响更为严重。
在超高速的情况下，碳刷的换向损耗过大，碳刷产生大的换向火花，超高速的情况下碳刷磨损加速，寿命效率都非常低，现有的有刷电机无法长时间在超高速工况下安全运行。
现有直流无刷电机缺点：转动脉动大，齿槽转矩大，电机转动噪音大；现有永磁单相同步电机缺点：转动脉动大，电机转动噪音大，且效率偏低。
发明内容
为了克服上述问题，本发明旨在提供一种通过无芯线圈绕组，提供一种超高速、运行效率高、体积小的超高速三相轴流式风机。该风机可以应用在手持式吸尘器、吹风机上。
本发明的技术方案是提供一种超高速三相轴流式风机，其包括：
定子组件，用于在内部连接转子组件并支承转子组件转动；
转子组件，用于产生转矩并转动用于产生旋转力矩；
叶轮，套接于旋转轴的前端，由转子组件带动旋转，用于产生高速气流；
所述定子组件包括有外壳，所述外壳中心同心设置有一固定环，所述固定环内壁固定连接有一层线圈，所述固定环的两端分别设置有上轴承盖及下轴承盖；所述转子组件包括套接于所述上轴承盖及所述下轴承盖的旋转轴，所述旋转轴的中部套接有磁芯，所述磁芯的两端均设有配重。
进一步的，所述叶轮设于所述外壳内、并套接于所述旋转轴的前端。
进一步的，所述线圈为无铁芯线圈绕组制成。
进一步的，所述磁芯是具有S/N磁极的永磁体。
进一步的，所述上轴承盖及下轴承盖内均设置有轴承，所述旋转轴套接于两轴承内并能够随所述轴承旋转。
进一步的，所述上轴承盖及所述下轴承盖的其中对应的一端向外延伸形成有连接部，所述连接部内均对应开设有螺纹孔，所述螺纹孔内旋接有M2螺丝。
进一步的，所述外壳和所述固定环之间形成有贯通的风腔。
本发明的有益效果是：本发明的超高速三相轴流式风机通过定子组件、转子组件及叶轮组成，定子组件包括的外売包括有同圆心的固定环构成，风机上电后，空气通过外売和固定环之间贯通的风腔形成轴流，同时带走线圈通电时产生的热，所以风机在超高速旋转时没有过热的问题。本发明设置的线圈固接于固定环内部，当线圈上施加三相正弦电流，形成一个旋转磁场，磁芯在这个旋转磁场中产生旋转力矩，引导磁芯旋转，从而带动转子组件及叶轮转动；线圈是无铁芯线圈绕组，由一个线圈编织成的笼子组成，这种风机的优点是重量轻、体积小(无铁芯)、转动惯量大幅降低而响应快(无齿槽)、能量转换效率在70％以上(无铁损)。本发明具有设计合理，稳定性好，运行效率高，体积小，散热好等优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的立体截面结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
如图1和图2所示，本发明的一种超高速三相轴流式风机，其包括：定子组件1、转子组件4以及与转子组件4联动的叶轮5；
定子组件1，用于在内部连接转子组件4并支承转子组件4转动；
转子组件4，产生转矩并转动用于产生旋转力矩；
叶轮5，用于转动产生气流，设置于定子组内，用于联动转子组件4，并由转子组件4带动旋转；
定子组件1包括有外壳11，外壳11中心同心设置有一固定环12，固定环12内壁固定连接有一层线圈13，线圈13为无铁芯线圈13绕组制成，固定环12和外壳11的同心设置，使转子组件4能够顺畅的进行转动，固定环12的两端分别设置有上轴承盖14及下轴承盖15用于转子组件4的旋转轴41的连接，上轴承盖14及下轴承盖15内均设置有轴承43，旋转轴41套接于两轴承43内并能够随轴承43旋转，旋转轴41的中部套接有磁芯6，磁芯6的两端均设有配重42，磁芯6是具有S/N磁极的永磁体，在线圈13上施加三相正弦电流，形成一个旋转磁场，磁芯6在这个旋转磁场中产生旋转力矩，引导磁芯6旋转，从而带动转子组件及叶轮转动；配重42的作用是轴在高速旋转时维持动态平衡。
叶轮5设于外壳11内、并套接于旋转轴41的前端。上轴承盖14及下轴承盖15的其中对应的一端向外延伸形成有连接部2，连接部2内均对应开设有螺纹孔21，螺纹孔21内旋接有M2螺丝22。线圈13固着在外売的固定环12内壁里，将旋转轴41与磁芯6装配，完成后把两配重42穿过旋转轴41，分别置入磁蕊两端，轴承43分别压入上轴承盖14和下轴承盖15，上轴承盖14和下轴承盖15分别放在旋转轴41的两端，M2螺丝22锁紧上轴承盖14和下轴承盖15。
外壳11和固定环12之间形成有贯通的风腔3，风机上电后，空气通过风腔3形成轴流，同时带走线圈13通电时产生的热，所以风机在超高速旋转时没有过热的问题。
本发明设置的线圈13固接于固定环12内部，在线圈13上施加三相正弦电流，形成一个旋转磁场，磁芯6在这个旋转磁场中产生旋转力矩，引导磁芯6旋转，从而带动转子组件及叶轮转动；线圈13是无铁芯线圈13绕组，由一个线圈13编织成的笼子组成，且线圈13为固定连接，线圈13不随磁芯6旋转，这种设置优点是重量轻、体积小(无铁芯)、转动惯量大幅降低而响应快(无齿槽)、能量转换效率在70％以上(无铁损)。本发明具有设计合理，稳定性好，运行效率高，体积小，散热好等优点。
以上实施例仅为本发明其中的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种超高速三相轴流式风机，其特征在于，其包括：
定子组件，用于在内部连接转子组件并支承转子组件转动；
转子组件，用于产生转矩并转动产生旋转力矩；
叶轮，套接于旋转轴的前端，由转子组件带动旋转，用于产生高速气流；
所述定子组件包括有外壳，所述外壳中心同心设置有一固定环，所述固定环内壁固定连接有一层线圈，所述固定环的两端分别设置有上轴承盖及下轴承盖；所述转子组件包括套接于所述上轴承盖及所述下轴承盖的旋转轴，所述旋转轴的中部套接有磁芯，所述磁芯的两端均设有配重。
2.根据权利要求1所述的一种超高速三相轴流式风机，其特征在于：所述叶轮设于所述外壳内、并套接于所述旋转轴的前端。
3.根据权利要求1所述的一种超高速三相轴流式风机，其特征在于：所述线圈为无铁芯线圈绕组制成。
4.根据权利要求1所述的一种超高速三相轴流式风机，其特征在于：所述磁芯是具有S/N磁极的永磁体。
5.根据权利要求1所述的一种超高速三相轴流式风机，其特征在于：所述上轴承盖及下轴承盖内均设置有轴承，所述旋转轴套接于两轴承内并能够随所述轴承旋转。
6.根据权利要求1所述的一种超高速三相轴流式风机，其特征在于：所述上轴承盖及所述下轴承盖的其中对应的一端向外延伸形成有连接部，所述连接部内均对应开设有螺纹孔，所述螺纹孔内旋接有M2螺丝。
7.根据权利要求1所述的一种超高速三相轴流式风机，其特征在于：所述外壳和所述固定环之间形成有贯通的风腔。
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