CN111900822A - 一种集成式鼓风加热装置及其控制方法 - Google Patents

一种集成式鼓风加热装置及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111900822A
CN111900822A CN202010801047.3A CN202010801047A CN111900822A CN 111900822 A CN111900822 A CN 111900822A CN 202010801047 A CN202010801047 A CN 202010801047A CN 111900822 A CN111900822 A CN 111900822A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stator
instruction value
axis current
yasa
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010801047.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111900822B (zh
Inventor
李大伟
刘京易
范兴纲
曲荣海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN202010801047.3A priority Critical patent/CN111900822B/zh
Publication of CN111900822A publication Critical patent/CN111900822A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111900822B publication Critical patent/CN111900822B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D25/0606—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/08—Units comprising pumps and their driving means the working fluid being air, e.g. for ventilation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20—Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/25—Devices for sensing temperature, or actuated thereby
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/028—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the motor continuing operation despite the fault condition, e.g. eliminating, compensating for or remedying the fault
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/12—Transversal flux machines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

本发明公开了一种集成式鼓风加热装置及其控制方法，属于鼓风加热领域，包括：YASA型轴向磁通电机，以及控制器总成；YASA型轴向磁通电机中，机壳上具有倾斜设置的叶片，且转子上设置有进风口，定子包括：定子支撑、定子铁心和定子线圈；定子支撑，其轴向两端对称设置有呈辐射状径向排布的多个线圈支架，沿周向形成多个U型槽，其周向底部上设置有轴向通风口；控制器总成固定于定子支撑的轴向端面；定子线圈缠绕于定子铁心上，各缠绕有定子线圈的定子铁心分别嵌放在一个U型槽中，从而在相邻定子铁心之间形成径向风道；工作时，由定子线圈的损耗内热对径向风道内的鼓风空气进行加热。本发明能够有效减小鼓风加热装置的体积和质量，并提高装置集成度。

Description

一种集成式鼓风加热装置及其控制方法
技术领域
本发明属于鼓风加热领域，更具体地，涉及一种集成式鼓风加热装置及其控制方法。
背景技术
鼓风加热装置作为一种常见的设备，已经被广泛用在样品的干燥、灭菌以及为电力电子器件提供恒温实验环境等场合。
在鼓风加热装置中，考虑经济成本和可靠性，最常用的是电热鼓风结构。电热鼓风装置主要由鼓风机和电加热器两部分组成，通过电机驱动鼓风室内的风页，从而形成室内外压强差，使得空气从入风口吸入，再经过电加热管加热，最后通过排风管将空气排出。该结构安全可靠，且运行成本较低，维修简单，已经得到了工业和科研领域广泛的应用。
现有的鼓风加热装置采用传统的径向直驱电机结构，通过在电机轴延伸端加装叶轮起到鼓风作用，此外需要额外加装电加热器，使得整体系统体积和重量很大，所需要的安装空间较大，集成化程度较低，无法满足于现有的工业、航空航天领域对高功率密度的要求。
发明内容
针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种集成式鼓风装置及其控制方法，其目的在于，解决现有的鼓风加热装置所需安装空间大、集成化程度低的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种集成式鼓风加热装置，包括：YASA型轴向磁通电机，以及用于控制风速和温度的控制器总成；
YASA型轴向磁通电机中，用于连接前转子和后转子的机壳上具有倾斜设置的叶片，且前转子和/或后转子上设置有进风口；
YASA型轴向磁通电机的定子包括：定子支撑、定子铁心和定子线圈；
定子支撑的轴向两端对称设置有呈辐射状径向排布的多个线圈支架，多个线圈支架沿周向形成多个U型槽；连接两端线圈支架的周向底部上设置有轴向通风口；控制器总成固定于定子支撑的轴向端面；
定子铁心设置有多个，定子线圈缠绕于定子铁心上，各缠绕有定子线圈的定子铁心分别嵌放在一个U型槽中，从而在相邻定子铁心之间形成径向风道；
工作时，由定子线圈的损耗内热对径向风道内的鼓风空气进行加热。
本发明所提供的集成式鼓风加热装置，基于YASA型轴向磁通电机实现，其中的定子支撑的轴向两端对称设置有呈辐射状径向排布的多个线圈支架，沿周向形成多个U型槽，缠绕有定子线圈的定子铁心嵌放在U型槽中，从而在相邻定子铁心之间形成径向风道；电机机壳上倾斜设置的叶片可充当具有鼓风效果的叶轮，无需在轴向上延伸安装风扇，有效减小了鼓风加热装置的安装体积，并最大程度上实现了鼓风叶轮和电机的集成；在装置工作时，在机壳叶片的鼓风作用下，电机外的空气被搅动到转子上的进风口，空气进入电机内部后，部分空气流经转子与定子之间的气隙，部分空气经定子上的轴向通风口进入定子后，流经定子线圈间的径向风道，与定子线圈充分接触呈现强热耦合结构，定子线圈温度直接影响到径向风道内的空气温度，因此可以利用定子线圈的损耗内热来直接加热鼓风空气，从而省略了传统电热鼓风装置所需要的电加热管，进一步缩减整体鼓风加热装置系统的提及和质量，提高装置整体的集成化水平；最终，电机内的空气在机壳叶片的强离心作用下，从叶片间隙喷涌而出。
本发明提供的集成式鼓风加热装置，其中的控制器总成固定于定子支撑的轴向端面，无需在电机之外单独安装控制器模块，从而形成空间层面和冷却层面的控制器、电机高效集成，整体结构紧凑，形成了电机-叶轮-控制器的高度集成结构，从而省去了额外的控制器空间，大大降低整体系统的体积和质量。
总体而言，本发明提供的集成式鼓风加热装置，在机壳上设置倾斜的叶片，充当鼓风叶轮，利用定子线圈的损耗内热来直接加热鼓风空气，并将控制器总成固定于定子支撑的轴向端面，实现鼓风加热，无需在轴向上延伸安装风扇，也无需安装电加热管，也无需在电机之外安装额外的控制器模块，能够有效减小鼓风加热装置的体积和质量，并提高装置集成度。
进一步地，控制器总成固定于定子支撑的轴向通风口处。
本发明将控制器总成安装在定子支撑的轴向通风口处，使得进入电机的冷空气能够直接冷却控制器表面，从而可省略控制器散热器，进一步减小装置体积和质量，提高装置集成度。
进一步地，前转子和后转子中，仅一个转子上设置有进风口，且控制器总成固定于定子支撑上背向进风口的一个轴向端面。
本发明仅在一个转子上设置进风口，并将控制器总成固定于定子支撑上背向进风口的一个轴向端面，从而鼓风空气沿轴向穿过定子后才会对控制器总成进行冷却，由此，能够在保证对控制器总成的冷却效果的情况下，避免气流直接冲击而损坏控制器总成中的电子元器件，保证了装置的可靠运行。
进一步地，控制器总成包括层叠且沿轴向依次设置的控制板、驱动板和功率板，功率板紧贴定子支撑的轴向端面，且与定子线圈相连接；
控制板用于生成控制信号；控制信号用于对风速和温度进行控制；
驱动板用于对控制板生成的控制信号隔离放大；
功率板用于在经驱动板隔离放大之后的控制信号的作用下，将直流电源逆变为交流电源，给定子线圈供电。
本发明中，控制器总成采用多层层叠结构以增加整体功率密度，能够进一步减少体积。
进一步地，控制板包括：转速折算模块、转速控制模块、坐标变换模块、第一电流控制模块、温度控制模块，第二电流控制模块以及PWM调制模块；
转速折算模块，用于将给定风速折算为电机转速指令值；
转速控制模块，用于对电机转速指令值和YASA型轴向磁通电机的转速反馈值进行闭环控制，得到q轴电流指令值；
坐标变换模块，用于将定子三相电流转换至dq旋转坐标系下，得到d轴电流反馈值和q轴电流反馈值；
第一电流控制模块，用于对q轴电流指令值和q轴电流反馈值进行闭环控制，得到q轴电压指令值；
温度控制模块，用于将给定温度和外壳叶片处气流温度的差值折算为d轴电流指令值；
第二电流控制模块，用于对d轴电流指令值和d轴电流反馈值进行闭环控制，得到d轴电压指令值；
PWM调制模块，用于根据d轴电压指令值和q轴电压指令值进行PWM调制，生成控制信号。
本发明中，由于YASA型轴向磁通电机具有无磁阻转矩的特点，故其d轴电压只影响输入电流，进而影响定子线圈的损耗内热，而不影响电机转速，因此，在利用定子线圈的损耗内热对鼓风空气进行加热时，能够在不影响转速的前提下，控制线圈损耗内热，对鼓风空气的温度进行控制；因此，本发明中，控制器总成中的控制板通过调节d轴电流和q轴电流便能实现风速与温度闭环双调节，且互不影响，无需独立加装风速与温度控制器，使得控制系统精简化。
进一步地，YASA型轴向磁通电机中，设置有进风口的转子上，磁钢采用斜极式结构。
本发明中，设置有进风口的转子上，磁钢采用斜极式结构，使得装置工作时，转子磁钢能产生一定的搅风作用，从而加强装置的鼓风效果。
进一步地，缠绕于定子铁心的定子线圈分为形成第一三相绕组和第二三相绕组，第一三相绕组和第二三相绕组沿着径向轴线对称排列，且二者没有耦合。
本发明中，将定子线圈分为沿着径向轴线对称排列的两套三相绕组，形成一种假六相真三相结构，由于两套三相绕组互不干扰，没有耦合，从而在一套三相绕组故障时电机仍能正常运行，大大增加了系统的安全性。
进一步地，YASA型轴向磁通电机中，温度传感器设置于定子的周向外表面。
本发明将YASA型轴向磁通电机的温度传感器设置于定子的周向外表面，能够使得温度传感器尽量接近出风口，即机壳上的叶片间隙，从而准确测量出风口的温度，提高温度控制的精度。
按照本发明的另一个方面，提供了一种上述集成式鼓风加热装置的控制方法，包括：
将给定风速折算为电机转速指令值；
电机转速指令值和YASA型轴向磁通电机的转速反馈值进行闭环控制，得到q轴电流指令值；
将YASA型轴向磁通电机的定子三相电流转换至dq旋转坐标系下，得到d轴电流反馈值和q轴电流反馈值；
对q轴电流指令值和q轴电流反馈值进行闭环控制，得到q轴电压指令值；
将给定温度和外壳叶片处气流温度的差值折算为d轴电流指令值；
对d轴电流指令值和d轴电流反馈值进行闭环控制，得到d轴电压指令值；
根据d轴电压指令值和q轴电压指令值进行PWM调制，控制信号；控制信号用于对风速和温度进行控制。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
(1)本发明提供的集成式鼓风加热装置，在机壳上设置倾斜的叶片，充当鼓风叶轮，利用定子线圈的损耗内热来直接加热鼓风空气，并将控制器总成固定于定子支撑的轴向端面，实现鼓风加热，无需在轴向上延伸安装风扇，也无需安装电加热管，也无需在电机之外安装额外的控制器模块，能够有效减小鼓风加热装置的体积和质量，并提高装置集成度。
(2)本发明将控制器总成安装在定子支撑的轴向通风口处，使得进入电机的冷空气能够直接冷却控制器表面，从而可省略控制器散热器，进一步减小装置体积和质量，提高装置集成度。
(3)本发明仅在一个转子上设置进风口，并将控制器总成固定于定子支撑上背向进风口的一个轴向端面，能够在保证对控制器总成的冷却效果的情况下，避免气流直接冲击而损坏控制器总成中的电子元器件，保证装置的可靠运行。
(4)本发明中，控制器总成采用多层层叠结构以增加整体功率密度，能够进一步减少体积。
(5)本发明中，控制器总成中的控制板通过调节d轴电流和q轴电流便能实现风速与温度闭环双调节，且互不影响，无需独立加装风速与温度控制器，使得控制系统精简化。
(6)本发明将定子线圈分为沿着径向轴线对称排列的两套三相绕组，形成一种假六相真三相结构，由于两套三相绕组互不干扰，没有耦合，从而在一套三相绕组故障时电机仍能正常运行，大大增加了系统的安全性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的集成式鼓风加热装置的三维爆炸图；
图2为本发明实施例提供的集成式鼓风加热装置的纵截面图；
图3为本发明实施例提供的机壳示意图；
图4为本发明实施例提供的定子支撑结构示意图；
图5为本发明实施例提供的电机鼓风流道与路径；
图6为本发明实施例提供的控制器总成结构正视图；
图7为本发明实施例提供的控制流程示意图；
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或者结构，其中：
1为前转子，11为前转子的转子盘，12为前转子的转子铁心，13为前转子的磁钢，14为前轴承，2为定子，21为定子支撑，211为线圈支架，212为轴向通风口，22为定子铁心，23为定子线圈，3为后转子，31为后转子的转子盘，32为后转子的转子铁心，33为后转子的磁钢，34为后轴承，35为后转子上的磁钢压板，4为机壳，41为叶片，42为出风口，5为控制器总成，51为控制板，52为驱动板，53为功率板，6为进风口，7为第一风道，8为第二风道，9为第三风道。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本发明中，本发明及附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
为了打破现有电热鼓风的传统结构，改善鼓风机在体积、集成化上的问题，本发明提供了一种集成式鼓风加热装置及其控制方法，其整体思路在于：对单定子双转子无轭电枢分离(YASA)型轴向磁通电机的结构进行改进，在机壳上设置倾斜的叶片，充当鼓风叶轮，利用定子线圈的损耗内容对鼓风空气进行加热，并将控制器总成固定在定子上，以实现电机-叶轮-控制器的高度集成，有效减小鼓风加热装置的体积和质量。
在详细解释本发明的技术方案之前，先对YASA型轴向磁通电机的基本结构做如下简要介绍：
如图1和图2所示，YASA型轴向磁通电机，包括：依次同轴设置的前转子1、定子2和后转子3，定子2与两个转子之间分别形成空气气隙；前转子1和后转子3之间通过机壳4连接，以降低两个转子盘的偏心和变形；前转子1包括转子盘11、转子铁心12和磁钢13，转子铁心12安装贴合在转子盘11上，磁钢13安装贴合在转子铁心12上，并且利用磁钢压板固定；后转子3的结构与前转子1的结构类似，相应地，后转子3包括转子盘31、转子铁心32和磁钢33，转子铁心32安装贴合在转子盘31上，磁钢33安装贴合在转子铁心32上，并且利用磁钢压板35固定；前转子1和后转子3与定子1分别依靠前轴承14和后轴承24进行支撑，便于进行旋转运动。
以下为实施例：
实施例1：
一种集成式鼓风加热装置，如图1～图2所示，包括：YASA型轴向磁通电机，以及用于控制风速和温度的控制器总成5；
YASA型轴向磁通电机中，用于连接前转子1和后转子3的机壳4上具有倾斜设置的叶片41，且前转子1上设置有进风口6；机壳4的结构具体如图3所示；
YASA型轴向磁通电机的定子2包括：定子支撑21、定子铁心22和定子线圈23；
定子支撑21的轴向两端对称设置有呈辐射状径向排布的多个线圈支架211，多个线圈支架沿周向形成多个U型槽；连接两端线圈支架的周向底部上设置有轴向通风口212，定子支撑21的结构具体如图4所示；控制器总成5固定于定子支撑21的轴向端面；
定子铁心22设置有多个，定子线圈23缠绕于定子铁心22上，各缠绕有定子线圈23的定子铁心22分别嵌放在一个U型槽中；定子铁心22和定子线圈23装配后，会在相邻的定子铁心22之间形成径向风道，即图2中的第二风道8；可选地，本实施例采用固定螺钉和定子压条将定子线圈23和定子铁心22固定压紧；
工作时，由定子线圈的损耗内热对径向风道内的鼓风空气进行加热；
本实施例提供的集成式鼓风加热装置，其工作原理如图2和图5所示，具体为：在机壳叶片41的鼓风作用下，电机外的空气被搅动到转子上的进风口6，进入电机后分为三部分，一部分经前转子1的转子盘11与定子2之间的气隙间隙(即第一风道7)流经电机前转子1的磁钢13和定子铁心22表面，另外两部分经过定子支撑21的轴向通风口212，然后进一步分为径向通过定子线圈23之间的第二风道8和后转子3的转子盘31与定子2之间的第三风道9，分别流经定子线圈23及后转子3的磁钢31和定子铁心22表面。叶片41的间隙构成出风口，最终三个风道汇合，在叶片41强离心力作用下，从出风口42中喷涌而出。在此过程中，鼓风空气与定子线圈23充分接触呈现强热耦合结构，定子线圈23温度直接影响到鼓风空气温度，故可利用定子线圈23的损耗内热来直接加热鼓风空气。
如图4所示，本实施例中，控制器总成5固定于定子支撑21的轴向通风口212处，由此使得进入电机的冷空气能够直接冷却控制器表面，从而可省略控制器散热器，进一步减小装置体积和质量，提高装置集成度；
为了避免被气流直接冲击而损害控制器总成5中的电子元器件，本实施例中，控制器总成5固定于定子支撑21上背向进风口6的一个轴向端面，即靠近后转子3的一面。
如图4所示，本实施例中，控制器总成5包括层叠且沿轴向依次设置的控制板51、驱动板52和功率板53，功率板53紧贴定子支撑的轴向端面，且与定子线圈23相连接；
控制板51用于生成控制信号；控制信号用于对风速和温度进行控制；
驱动板52用于对控制板51生成的控制信号隔离放大；
功率板53用于在经驱动板52隔离放大之后的控制信号的作用下，将直流电源逆变为交流电源，给定子线圈23供电；
本实施例中，控制器总成5采用多层层叠结构能够增加整体功率密度，进一步减少体积；为了便于集成，控制器总成5的多层层叠结构可设置为与定子支撑21的轴向端面相匹配的圆环的一部分，如图4所示，本实施例中，控制器总成5具体为扇环结构，其角度为120°；
本实施例中，缠绕于定子铁心的定子线圈分为形成第一三相绕组和第二三相绕组，第一三相绕组和第二三相绕组沿着径向轴线对称排列，且二者没有耦合，由此形成了一种假六相真三相结构，在一套三相绕组故障时电机仍能正常运行，大大增加了系统的安全性；第一三相绕组对应的三相电流为Ia1、Ib1和Ic1，第二三相绕组对应的三相电流为Ia2、Ib2和Ic2；如图4和图6所示，为了对这两套三相绕组分别进行控制，本实施例中，相应地设置了个控制器总成5，两个控制器总成5中控制板51的控制器逻辑类似，以下以第一三相绕组对应的控制板51为例进行说明：
如图7所示，控制板51包括：转速折算模块、转速控制模块、坐标变换模块、第一电流控制模块、温度控制模块，第二电流控制模块以及PWM调制模块；
转速折算模块，用于将给定风速V*折算为电机转速指令值ωr *；
转速控制模块，用于对电机转速指令值ωr *和YASA型轴向磁通电机的转速反馈值ωr进行闭环控制，得到q轴电流指令值Iq1 *；
坐标变换模块，用于将定子三相电流Ia1、Ib1和Ic1转换至dq旋转坐标系下，得到d轴电流反馈值Id1和q轴电流反馈值Iq1；
第一电流控制模块，用于对q轴电流指令值Iq1 *和q轴电流反馈值Iq1进行闭环控制，得到q轴电压指令值Uq1 *；
温度控制模块，用于将给定温度T*和外壳叶片处气流温度T的差值折算为d轴电流指令值Id1 *；
第二电流控制模块，用于对d轴电流指令值Id1 *和d轴电流反馈值Id1进行闭环控制，得到d轴电压指令值Ud1 *；
PWM调制模块，用于根据d轴电压指令值Ud1 *和q轴电压指令值Uq1 *进行PWM调制，生成控制信号。
本实施例中，由于YASA型轴向磁通电机具有无磁阻转矩的特点，故其d轴电压只影响输入电流，进而影响定子线圈的损耗内热，而不影响电机转速，因此，在利用定子线圈的损耗内热对鼓风空气进行加热时，能够在不影响转速的前提下，控制线圈损耗内热，对鼓风空气的温度进行控制。，本实施例中，控制器总成5中的控制板51通过调节d轴电流和q轴电流便能实现风速与温度闭环双调节，且互不影响，无需独立加装风速与温度控制器，使得控制系统精简化。
作为一种优选的实施方式，本实施例中，前转子1的磁钢13采用斜极式结构，使得装置工作时，磁钢13能产生一定的搅风作用，从而加强装置的鼓风效果。
作为一种优选的实施方式，本实施例中，YASA型轴向磁通电机中，温度传感器设置于定子的周向外表面，由此使得温度传感器尽量接近出风口42，即机壳上的叶片间隙，从而准确测量出风口42的温度，提高温度控制的精度。
实施例2：
一种集成式鼓风加热装置，本实施例与上述实施例1类似，所不同之处在于，本实施例中，进风口6设置于后转子3的转子盘31上，相应地，控制器总成5固定于定子支撑21靠近前转子1的一面。
实施例3：
一种控制方法，用于对上述实施例1或2所提供的集成式鼓风加热装置的风速和温度进行控制，该控制方法包括：
将给定风速折算为电机转速指令值；
电机转速指令值和YASA型轴向磁通电机的转速反馈值进行闭环控制，得到q轴电流指令值；
将YASA型轴向磁通电机的定子三相电流转换至dq旋转坐标系下，得到d轴电流反馈值和q轴电流反馈值；
对q轴电流指令值和q轴电流反馈值进行闭环控制，得到q轴电压指令值；
将给定温度和外壳叶片处气流温度的差值折算为d轴电流指令值；
对d轴电流指令值和d轴电流反馈值进行闭环控制，得到d轴电压指令值；
根据d轴电压指令值和q轴电压指令值进行PWM调制，控制信号；控制信号用于对风速和温度进行控制。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种集成式鼓风加热装置，其特征在于，包括：YASA型轴向磁通电机，以及用于控制风速和温度的控制器总成；
所述YASA型轴向磁通电机中，用于连接前转子和后转子的机壳上具有倾斜设置的叶片，且所述前转子和/或所述后转子上设置有进风口；
所述YASA型轴向磁通电机的定子包括：定子支撑、定子铁心和定子线圈；
所述定子支撑的轴向两端对称设置有呈辐射状径向排布的多个线圈支架，多个线圈支架沿周向形成多个U型槽；连接两端线圈支架的周向底部上设置有轴向通风口；所述控制器总成固定于所述定子支撑的轴向端面；
所述定子铁心设置有多个，所述定子线圈缠绕于定子铁心上，各缠绕有定子线圈的定子铁心分别嵌放在一个U型槽中，从而在相邻定子铁心之间形成径向风道；
工作时，由定子线圈的损耗内热对所述径向风道内的鼓风空气进行加热。
2.如权利要求1所述的集成式鼓风加热装置，其特征在于，所述控制器总成固定于所述定子支撑的轴向通风口处。
3.如权利要求2所述的集成式鼓风加热装置，其特征在于，所述前转子和所述后转子中，仅一个转子上设置有进风口，且所述控制器总成固定于所述定子支撑上背向所述进风口的一个轴向端面。
4.如权利要求1所述的集成式鼓风加热装置，其特征在于，所述控制器总成包括层叠且沿轴向依次设置的控制板、驱动板和功率板，所述功率板紧贴所述定子支撑的轴向端面，且与所述定子线圈相连接；
所述控制板用于生成控制信号；所述控制信号用于对风速和温度进行控制；
所述驱动板用于对所述控制板生成的所述控制信号隔离放大；
所述功率板用于在经所述驱动板隔离放大之后的控制信号的作用下，将直流电源逆变为交流电源，给所述定子线圈供电。
5.如权利要求4所述的集成式鼓风加热装置，其特征在于，所述控制板包括：转速折算模块、转速控制模块、坐标变换模块、第一电流控制模块、温度控制模块，第二电流控制模块以及PWM调制模块；
所述转速折算模块，用于将给定风速折算为电机转速指令值；
所述转速控制模块，用于对所述电机转速指令值和所述YASA型轴向磁通电机的转速反馈值进行闭环控制，得到q轴电流指令值；
所述坐标变换模块，用于将所述YASA型轴向磁通电机的定子三相电流转换至dq旋转坐标系下，得到d轴电流反馈值和q轴电流反馈值；
所述第一电流控制模块，用于对所述q轴电流指令值和所述q轴电流反馈值进行闭环控制，得到q轴电压指令值；
所述温度控制模块，用于将给定温度和外壳叶片处气流温度的差值折算为d轴电流指令值；
所述第二电流控制模块，用于对所述d轴电流指令值和所述d轴电流反馈值进行闭环控制，得到d轴电压指令值；
所述PWM调制模块，用于根据所述d轴电压指令值和所述q轴电压指令值进行PWM调制，生成所述控制信号。
6.如权利要求1-5任一项所述的集成式鼓风加热装置，其特征在于，所述YASA型轴向磁通电机中，设置有进风口的转子上，磁钢采用斜极式结构。
7.如权利要求1-5任一项所述的集成式鼓风加热装置，其特征在于，缠绕于定子铁心的定子线圈分为形成第一三相绕组和第二三相绕组，所述第一三相绕组和所述第二三相绕组沿着径向轴线对称排列，且二者没有耦合。
8.如权利要求1-5任一项所述的集成式鼓风加热装置，其特征在于，所述YASA型轴向磁通电机中，温度传感器设置于所述定子的周向外表面。
9.如权利要求1-8任一项所述的集成式鼓风加热装置的控制方法，其特征在于，包括：
将给定风速折算为电机转速指令值；
所述电机转速指令值和所述YASA型轴向磁通电机的转速反馈值进行闭环控制，得到q轴电流指令值；
将所述YASA型轴向磁通电机的定子三相电流转换至dq旋转坐标系下，得到d轴电流反馈值和q轴电流反馈值；
对所述q轴电流指令值和所述q轴电流反馈值进行闭环控制，得到q轴电压指令值；
将给定温度和外壳叶片处气流温度的差值折算为d轴电流指令值；
对所述d轴电流指令值和所述d轴电流反馈值进行闭环控制，得到d轴电压指令值；
根据所述d轴电压指令值和所述q轴电压指令值进行PWM调制，控制信号；所述控制信号用于对风速和温度进行控制。
CN202010801047.3A 2020-08-11 2020-08-11 一种集成式鼓风加热装置及其控制方法 Active CN111900822B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010801047.3A CN111900822B (zh) 2020-08-11 2020-08-11 一种集成式鼓风加热装置及其控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010801047.3A CN111900822B (zh) 2020-08-11 2020-08-11 一种集成式鼓风加热装置及其控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111900822A true CN111900822A (zh) 2020-11-06
CN111900822B CN111900822B (zh) 2021-10-08

Family

ID=73246879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010801047.3A Active CN111900822B (zh) 2020-08-11 2020-08-11 一种集成式鼓风加热装置及其控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111900822B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113438837A (zh) * 2021-05-28 2021-09-24 盐城工业职业技术学院 一种基于bim的装配式建筑信息化管理设备
CN113883065A (zh) * 2021-09-28 2022-01-04 晋江爱家制冷设备有限公司 一种双转子屏蔽电机
DE102021108979B4 (de) 2021-04-12 2023-08-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrische Axialflussmaschine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104426298A (zh) * 2013-08-29 2015-03-18 株式会社东芝 轴向间隙型发电机
CN106452013A (zh) * 2016-11-23 2017-02-22 中国科学院电工研究所 一种绕组强化散热的轴向磁通轮毂电机
CN107968507A (zh) * 2017-12-29 2018-04-27 湖南德益伟节能科技有限公司 一种盘式电机
CN108155758A (zh) * 2018-03-09 2018-06-12 上海惠深工具科技有限公司 自冷却外转子电机
CN110707871A (zh) * 2019-11-06 2020-01-17 深圳小象鸿业机电有限公司 一种强迫风冷盘式电机

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104426298A (zh) * 2013-08-29 2015-03-18 株式会社东芝 轴向间隙型发电机
CN106452013A (zh) * 2016-11-23 2017-02-22 中国科学院电工研究所 一种绕组强化散热的轴向磁通轮毂电机
CN107968507A (zh) * 2017-12-29 2018-04-27 湖南德益伟节能科技有限公司 一种盘式电机
CN108155758A (zh) * 2018-03-09 2018-06-12 上海惠深工具科技有限公司 自冷却外转子电机
CN110707871A (zh) * 2019-11-06 2020-01-17 深圳小象鸿业机电有限公司 一种强迫风冷盘式电机

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021108979B4 (de) 2021-04-12 2023-08-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrische Axialflussmaschine
CN113438837A (zh) * 2021-05-28 2021-09-24 盐城工业职业技术学院 一种基于bim的装配式建筑信息化管理设备
CN113883065A (zh) * 2021-09-28 2022-01-04 晋江爱家制冷设备有限公司 一种双转子屏蔽电机
CN113883065B (zh) * 2021-09-28 2023-06-20 晋江爱家制冷设备有限公司 一种双转子屏蔽电机

Also Published As

Publication number Publication date
CN111900822B (zh) 2021-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111900822B (zh) 一种集成式鼓风加热装置及其控制方法
US10637319B2 (en) Coreless rotating electrical machine with stator including cylindrical coil and cooling method therefor
EP2973957B1 (en) Air-cooled electric machine and method of assembling the same
US20100231066A1 (en) Electrical machine with permanent magnets
US6882068B2 (en) Forced air stator ventilation system and stator ventilation method for superconducting synchronous machine
US8395288B2 (en) Electric machine with centrifugal impeller
JP5441607B2 (ja) 電気機械を冷却するための装置
US8125110B2 (en) Two-stage cooling fan for an electric generator
CN205319816U (zh) 一种永磁盘式电机冷却系统
JP2009542168A (ja) 電気機械を冷却するための方法と装置
EP2879278B1 (en) Versatile cooling housing for an electrical motor
KR20030015858A (ko) 초전도성 전자기기 및 그의 냉각 방법
EP2924852A1 (en) High speed electrical machine with embedded drive
CN116526753A (zh) 一种具有复合散热方式的磁悬浮电机及磁悬浮鼓风机
WO2021004071A1 (zh) 一种高速电机自抽热冷却结构
US9995308B2 (en) Electric machine powered by exciting armature
CN106640693A (zh) 立式直联风机
KR20130021612A (ko) 리모트 쿨링 시스템을 적용한 대형 전동기
CN117040196A (zh) 一种双离心-轴流交叠冷却增压式变速抽水蓄能发电电动机通风系统
CN111614184A (zh) 一种带风机的发电机
CN108023452B (zh) 一种高压隔爆变频驱动三相永磁同步电动机
WO2016090735A1 (zh) 一种自动调速的ecm电机及其应用的冰柜
CN212063670U (zh) 一种带风机的发电机
WO2020220835A1 (zh) 冷却系统、电机及风力发电机组
US20220163052A1 (en) Drive unit having a cooling unit

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant