CN203584844U - 双重反转式轴流送风机 - Google Patents

Abstract

本实用新型以低成本提供低功率消耗且改善了风量-静压特性的双重反转式轴流送风机。该双重反转式轴流送风机具备：第一轴流送风机（100），其通过三相马达（120）使叶片（101）旋转；和第二轴流送风机（200），其以串联的方式与第一轴流送风机（100）连接，并通过单相马达（220）使叶片（201）旋转，叶片（101）与叶片（201）反向旋转。另外，通过速度控制来驱动三相马达（120）。

Description

双重反转式轴流送风机

技术领域

本实用新型涉及能够以低成本获得并具有高效率的双重反转式轴流送风机。

背景技术

已知有如下构造的双重反转式轴流送风机，即，使以马达作为驱动源的轴流风扇在轴向上重叠，并且使一方的轴流风扇的旋转方向与另一方的轴流风扇的旋转方向相反。例如，在专利文献1中公开有如下构造，即，在双重反转式轴流送风机中，为了与以往相比而增大风量并提高静压，而使前方叶片的片数为五片的第一单体轴流送风机与后方叶片的片数为四片的第二单体轴流送风机结合，并且，使第一单体轴流送风机的多张连接板与第二单体轴流送风机的多张连接板组合而将在壳体内形成的静止叶片的片数设为三片。另外，在专利文献2中公开有如下构造，即，在双重反转式轴流送风机中，为了与以往相比而增大风量并提高静压，而将前方叶片的片数N、静止叶片的片数M、以及后方叶片的片数P设为N＞P＞M，并且，将沿着前方叶片的轴线方向测量的长度尺寸L1设为比沿着后方叶片的轴线方向测量的长度尺寸L2长。

专利文献1：日本特开2004-278370号公报

专利文献2：日本特开2007-77890号公报

在现有技术的双重反转式轴流送风机中，各使用一对单相马达或者三相马达作为两台送风机的驱动部。但是，在使用两台单相马达的情况下风量不充分，在使用两台三相马达的情况下虽能够获得风量的增加，但存在功率消耗与制造成本也增加之类的问题。在这样的背景下，本实用新型的目的在于以低成本提供低功率消耗且改善了风量-静压特性的双重反转式轴流送风机。

实用新型内容

技术方案1所记载的实用新型是一种双重反转式轴流送风机，其特征在于，具备：第一轴流送风机，其通过三相马达使叶片旋转；和第二轴流送风机，其以串联的方式与上述第一轴流送风机连接，并通过单相马达使叶片朝与上述第一轴流送风机的叶片的旋转方向相反的方向旋转。根据技术方案1所记载的实用新型，与两个轴流送风机均由三相马达驱动的情况相比，能够实现低成本化，另外，与两个轴流送风机均由单相马达驱动的情况相比，能够改善风量-静压特性。

在技术方案1所记载的实用新型的基础上，技术方案2所记载的实用新型的特征在于，通过速度控制来驱动上述三相马达。根据技术方案2所记载的实用新型，与将三相马达设为单相马达的情况相比，能够获得较高的效率。此外，所谓的速度控制是以使叶片的旋转速度成为恒定的方式进行控制的驱动方法。

在技术方案2所记载的实用新型的基础上，技术方案3所记载的实用新型的特征在于，上述第一轴流送风机配置于吸入侧。根据技术方案3所记载的实用新型，吸入侧的轴流送风机以恒定速度进行旋转，因此后段（排出侧）的第二轴流送风机的单相马达很难受到静压变化的影响，从而能够抑制因静压变化而导致的上述单相马达的送风效率的降低。因此，能够提高作为双重反转式轴流送风机的送风效率。

在技术方案3所记载的实用新型的基础上，技术方案4所记载的实用新型的特征在于，在将上述第一轴流送风机的叶片的片数设为N、将上述第二轴流送风机的叶片的片数设为M时，N＞M。根据技术方案4所记载的实用新型，能够更加高效地获得抑制因前段的轴流送风机的速度控制而导致的后段的轴流送风机的效率降低的效果。

在技术方案3或4所记载的实用新型的基础上，技术方案5所记载的实用新型的特征在于，以恒定的频率以及恒定的电压驱动上述单相马达。根据技术方案5所记载的实用新型，能够通过简单的结构进行单相马达的驱动，因此能够使装置整体低成本化。

在技术方案5所记载的实用新型的基础上，技术方案6所记载的实用新型的特征在于，以相同的电压驱动上述三相马达与上述单相马达。根据技术方案6所记载的实用新型，能够使电源的结构简化，因此能够使装置整体低成本化。

根据本实用新型，能够以低成本提供低功率消耗且改善了风量-静压特性的双重反转式轴流送风机。

附图说明

图1是实施方式的剖视图。

图2是实施方式的立体图。

图3是电气系统的框图。

图4是实际测量风量与静压、风量与旋转速度的关系的图表。

符号说明：

10…双重反转式轴流送风机；100…第一轴流送风机；101…叶片（五片叶片）；102…枢毂；103…加强部件；104…突起部；105…轴；106…球轴承；107…球轴承；108…定子部件；109…马达基座；110…肋；111…外框；112…定子铁芯；113…凸极面；114…绝缘体；115…定子线圈；116…转子磁铁；120…三相马达；200…第二轴流送风机；201…叶片（五片叶片）；202…枢毂；203…加强部件；204…突起部；205…轴；206…球轴承；207…球轴承；208…定子部件；209…马达基座；210…肋；211…外框；212…定子铁芯；213…凸极面；214…绝缘体；215…定子线圈；216…转子磁铁；220…单相马达。

具体实施方式

（概要）

图1以及图2示出了双重反转式轴流送风机10。双重反转式轴流送风机10具有第一轴流送风机100与第二轴流送风机200在轴向并排地配置（串联配置）的构造。对于双重反转式轴流送风机10而言，从第一轴流送风机100侧（图1的右侧）吸入气体，并将该吸入的气体从第二轴流送风机200侧（图1的左侧）排出。换句话说，双重反转式轴流送风机10将从图1的右侧吸入的气体朝图1的左侧的方向排出。其中，作为处理的气体能够列举空气、氮气等各种气体、其他废气等。

（第一轴流送风机）

第一轴流送风机100提供五片叶片101。叶片101被以下说明的构造的三相马达120驱动而进行旋转。五片叶片101与树脂制造的枢毂（hub）102一体成形。枢毂102是通过以树脂为原料的注塑成形法而制造的部件，并具有近似杯形状。枢毂102是构成三相马达120的转子的一部分的部件，靠近吸入气体一侧（图1的右侧）的轴中心的部分102a成形为随着朝向气体流动的上游侧逐渐缩径而前端变细的锥形形状。据此，能够抑制从图1的右侧的方向抽吸的气体的阻力。在枢毂102的内侧安装有金属制并具有杯形状的加强部件103。加强部件103与由树脂构成的突起部104一体化。突起部104安装于成为旋转轴的轴105。

轴105通过球轴承106、107以能够自由旋转的状态保持于定子部件108。定子部件108具有近似筒形状，并在内侧固定有球轴承106、107的外圈。定子部件108固定于树脂制造的马达基座109。马达基座109通过四根肋110与近似圆筒形状的外框111连接。马达基座109、肋110、外框111是以树脂为原料的一体成形品。四根肋110也起到固定叶片的作用。

在定子部件108的外周安装有定子铁芯112。定子铁芯112是与通常的三相马达的定子铁芯相同的构造，并具有将多个形成为特定的形状的电磁钢板在轴向层叠的构造。定子铁芯112具备多个朝向远离轴105的旋转中心的方向延伸的凸极。图1示出了该凸极的前端的部分即具备凸极面的前端部113。在凸极安装有树脂制造的绝缘体114，经由该绝缘体114在凸极卷绕有磁线，从而形成定子线圈115。在与凸极的前端部113的外表面（凸极面）隔着间隙的位置配置有转子磁铁116。转子磁铁116具有近似圆筒形状，并安装于加强部件103的内周面。转子磁铁116以沿着周向与NSN··极性反转的状态被磁化。

通过在定子线圈115流过三相的交流驱动电流，来在凸极的前端部113与转子磁铁116的磁极之间作用磁吸引力以及磁排斥力，从而使枢毂102相对于定子铁芯112旋转。该旋转的原理与通常的三相马达的情况相同。

（第二轴流送风机）

第二轴流送风机200具备三片叶片201。叶片201被以下说明的构造的单相马达220驱动而进行旋转。三片叶片201的直径与叶片101相同，并与树脂制造的枢毂202一体成形。枢毂202是通过以树脂为原料的注塑成形法而制造的部件，并具有近似杯形状。枢毂202是构成单相马达220的转子的一部分的部件。枢毂202与枢毂101不同，形成为朝向气体流动的下游侧而外径形成大致恒定、并将被加速后的气流朝图中左侧的方向直线地排出的构造。在枢毂202的内侧安装有金属制且具有杯形状的加强部件203。加强部件203在轴中心的部分具备突起部，在该突起部嵌入固定有轴205。

轴205通过球轴承206、207以能够自由旋转的状态保持于定子部件208。定子部件208具有近似筒形状，并在内侧固定有球轴承206、207的外圈。定子部件208固定于树脂制造的马达基座209。马达基座209通过四根肋210与近似圆筒形状的外框211连接。马达基座209、肋210、外框211是以树脂为原料的一体成形品。四根肋210也起到固定叶片的作用。

在定子部件208的外周安装有定子铁芯212。定子铁芯212是与通常的单相马达的定子铁芯相同的构造，并具有将多个形成为特定形状的电磁钢板在轴向层叠的构造。定子铁芯212具备多个朝向远离轴205的旋转中心的方向延伸的凸极。该凸极具备前端的部分的凸极面213。在凸极安装有树脂制造的绝缘体214，经由该绝缘体214，在各凸极卷绕磁线，从而形成定子线圈215。在与凸极面213隔开间隙的位置配置有转子磁铁216。转子磁铁216具有近似圆筒形状，并安装于加强部件203的内周面。转子磁铁216以沿着周向与NSN··极性反转的状态被磁化。

通过在定子线圈215流过单相的交流驱动电流，来在各凸极与转子磁铁216的磁极之间作用磁吸引力以及磁排斥力，从而使枢毂202相对于定子铁芯212旋转。该旋转的原理与通常的单相马达的情况相同。

（整体的构造）

将第一轴流送风机100的马达基座109与第二轴流送风机的马达基座209接合，从而使第一轴流送风机100与第二轴流送风机200在轴向上以串联的方式结合。上述两个轴流送风机的结合通过粘合剂来进行。当然，也能通过螺栓等紧固机构进行第一轴流送风机100与第二轴流送风机200的结合。

叶片101与叶片201朝相互相反的方向旋转。另外，被三相马达驱动的第一轴流送风机100通过使用了变频器的速度控制而工作。所谓的速度控制是不受静压变化影响而始终以恒定的旋转速度进行旋转的控制。换句话说，以使叶片101以恒定的速度进行旋转的方式对第一轴流送风机100进行利用变频器调整驱动频率的控制。

被单相马达驱动的第二轴流送风机200在旋转速度因静压变化而变化的以往方式的控制下工作。即，在预先决定的一定的驱动条件（一定的电源频率以及一定的电源电压）下进行驱动。因此，轴流送风机200的旋转速度受静压条件影响。

（电气系统的构成）

图3示出了双重反转式轴流送风机10的框图。如图3所示，双重反转式轴流送风机10由第一轴流送风机100与第二轴流送风机200构成。第一轴流送风机100被三相马达120驱动，第二轴流送风机200被单相马达220驱动。此处，三相马达120组入与图1关联地进行说明的第一轴流送风机100。单相马达220组入与图1关联地进行说明的第二轴流送风机200。

三相马达120的转子的旋转通过在图1中省略图示的旋转速度检测装置301进行检测。对于旋转速度检测装置301而言，例如在转子侧配置磁铁，并通过配置于定子侧的霍尔元件检测该磁铁的旋转，从而进行检测。从旋转速度检测装置301输出三相马达120的旋转速度所涉及的数据信号，并将该数据信号输入三相电源303。三相电源303是变频器电源，基于来自旋转速度检测装置301的数据信号，进行控制以使三相马达120始终以特定的旋转速度旋转。具体而言，不受条件影响而以使三相马达120的旋转速度成为恒定的值的方式，在三相电源303中进行调整向三相马达120供给的驱动电流的频率的控制动作。

例如，在由于静压条件的变化等引起三相马达120的旋转速度变化的情况下，通过旋转速度检测装置301检测三相马达120的旋转速度。三相电源303基于该检测以使三相马达120的旋转速度成为特定的值的方式对供给的三相交流的频率进行调整。这样进行速度控制，以使第一轴流送风机100的旋转速度不会因静压条件而变化，而成为恒定的值。另一方面，从单相电源304向单相马达220供给特定的频率的驱动电流，不进行三相马达120那样的控制。此外，对于使三相电源303与单相电源304的输出电压为相同的电压而言，在使两个马达的动作同步的方面、使电源结构简单化从而低成本化的方面优选。

（实际测量结果）

表1表示在相同条件下使实施例与比较例运转而进行比较的结果。此处，风扇效率定义为（风量×静压/功率消耗）×100%。另外，驱动电压为12V。此处，比较例的基本结构与实施例的基本结构相同，且比较例中，两台轴流送风机中的马达均为单相马达。如表1所示，实施方式与比较例相比，能够将风扇效率改善17%。

【表1】

图4示出了实施例与比较例的P-Q特性曲线（横轴：风量，左纵轴：静压）以及风量（横轴）与旋转速度（右纵轴）的关系。在图4中，曲线1为实施例的P-Q特性曲线，曲线2为比较例的P-Q特性曲线。

观察P-Q特性曲线可知，在静压为零、即最大风量时，在实施例与比较例中不存在差别。然而，在实际运转时经常使用的是最大静压与最大风量之间的条件。在符合该实际的运转的条件下，可知从左侧的纵轴开始，相对于相同的静压，实施例比比较例风量多，能够改善P-Q特性（风量-静压特性）。

图4中的符号3与4是使用右侧的纵轴表示通过速度控制使吸入侧的马达旋转并且使风量增加时的速度变化的坐标图。在实施例的三相马达（符号3）中，即便使风量增加速度也不变化，从而功率的损耗较少。另一方面，对于比较例（符号4）而言，两个轴流送风机均为单相马达，因此即便进行速度控制速度也不会恒定，从而功率的损耗比实施例大。该情况示出了实施例功率消耗少。

（优越性）

如以上所述，在本实施方式中，在以串联的方式连结两台轴流送风机的双重反转式轴流送风机中，将驱动吸入侧的第一轴流送风机与排出侧的第二轴流送风机中的任意一个送风机的无刷DC马达设为单相马达，将另一个无刷DC马达设为三相马达。由此，能够以低成本提供与以往相比抑制功率消耗并且改善了风量-静压特性的双重反转式轴流送风机。即，与连结两台三相马达相比能够降低成本，另外，与连结两台单相马达相比能够不增大功率消耗而增加风量。

（其他方式）

也能够将抽吸侧设为单相马达，将排出侧设为三相马达。在该情况下，对三相马达侧进行速度控制，并以恒定条件驱动单相马达侧。本实用新型的实施方式不限定于上述的各个实施方式，也包括本领域技术人员能够想到的各种的变形，本实用新型的效果也不限定于上述的内容。即，能够在不脱离权利要求书所规定的内容以及从其等效物导出的本实用新型的概念性思想与主旨的范围内进行各种的追加、变更以及部分的删除。

工业上的利用可行性

本实用新型能够利用于外转子型无刷马达。

Claims (6)

1.一种双重反转式轴流送风机，其特征在于，具备：

第一轴流送风机，其通过三相马达使叶片旋转；和

第二轴流送风机，其以串联的方式与所述第一轴流送风机连接，并通过单相马达使叶片朝与所述第一轴流送风机的叶片的旋转方向相反的方向旋转。

2.根据权利要求1所述的双重反转式轴流送风机，其特征在于，

通过速度控制来驱动所述三相马达。

3.根据权利要求2所述的双重反转式轴流送风机，其特征在于，

所述第一轴流送风机配置于吸入侧。

4.根据权利要求3所述的双重反转式轴流送风机，其特征在于，

在将所述第一轴流送风机的叶片的片数设为N、将所述第二轴流送风机的叶片的片数设为M时，N＞M。

5.根据权利要求3或4所述的双重反转式轴流送风机，其特征在于，

以恒定的频率以及恒定的电压驱动所述单相马达。

6.根据权利要求5所述的双重反转式轴流送风机，其特征在于，

以相同的电压驱动所述三相马达与所述单相马达。

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