JP3375344B2 - ガス流れを発生させるためのファン装置 - Google Patents
ガス流れを発生させるためのファン装置Info
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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- H02K17/16—Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- 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
- F04D25/0653—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump the motor having a plane air gap, e.g. disc-type
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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- H02K17/02—Asynchronous induction motors
- H02K17/30—Structural association of asynchronous induction motors with auxiliary electric devices influencing the characteristics of the motor or controlling the motor, e.g. with impedances or switches
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、モータと、インペラー
ホィールとを備え、インペラーホィールは電磁的に作用
し、かつモータ固定子の電磁的に作用する部品と協働し
てインペラーホィールの半径方向面とモータ固定子との
間に形成された空気間隙を介してインペラーホィールの
トルクを発生する、ガス流れ、特に真空掃除機用のガス
流れを発生させるためのファン装置に関する。
ホィールとを備え、インペラーホィールは電磁的に作用
し、かつモータ固定子の電磁的に作用する部品と協働し
てインペラーホィールの半径方向面とモータ固定子との
間に形成された空気間隙を介してインペラーホィールの
トルクを発生する、ガス流れ、特に真空掃除機用のガス
流れを発生させるためのファン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＨ−ＰＳ ６１２，７３６は、半径方
向に作用するベーンを有するファンホィールを有する小
さいファンを記載している。更に、ファンホィールは、
円周方向の空気間隙に沿って交互の極性を有する極を形
成するために空気間隙の位置に永久磁石を有している。
空気間隙の位置には半径方向面に配置された、固定子の
永久磁石極が、半径方向に配設され、かつコイルにより
付勢される、固定子極に対向して位置している。コイル
が付勢された時、電界は空気間隙に生成され、かつ回転
子にトルクを作用する。
向に作用するベーンを有するファンホィールを有する小
さいファンを記載している。更に、ファンホィールは、
円周方向の空気間隙に沿って交互の極性を有する極を形
成するために空気間隙の位置に永久磁石を有している。
空気間隙の位置には半径方向面に配置された、固定子の
永久磁石極が、半径方向に配設され、かつコイルにより
付勢される、固定子極に対向して位置している。コイル
が付勢された時、電界は空気間隙に生成され、かつ回転
子にトルクを作用する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この構成は、複雑であ
る。それは、ファンホィールに加えて永久磁石が必要と
されるからである。使用されている原理から、コイルの
付勢のためファンホィールの位置を検出することが要求
される。更に、永久磁石の使用は、最大速度と温度を制
限して、用途を制限する。
る。それは、ファンホィールに加えて永久磁石が必要と
されるからである。使用されている原理から、コイルの
付勢のためファンホィールの位置を検出することが要求
される。更に、永久磁石の使用は、最大速度と温度を制
限して、用途を制限する。
【０００４】真空掃除機では動力消費が効率の代表的表
示となるので、真空掃除機は、別個のインペラーを駆動
するために比較的効率の良い別個のモータを使用する。
一般的にインペラーと、モータとを備えるそのような装
置の取り付けは、比較的嵩ばる。最近、製造業者は機器
の動力消費量のみならずノズルの吸い込み力を表示始め
た。
示となるので、真空掃除機は、別個のインペラーを駆動
するために比較的効率の良い別個のモータを使用する。
一般的にインペラーと、モータとを備えるそのような装
置の取り付けは、比較的嵩ばる。最近、製造業者は機器
の動力消費量のみならずノズルの吸い込み力を表示始め
た。
【０００５】従来の真空掃除機は、インペラーとモータ
とが別々の構成であることは機器を小型化するというこ
とと矛盾する欠点を有する。２５，０００ｒｐｍ程度の
速度の場合、顕著な騒音発生がある。それは、主として
使用されている汎用モータのブラシにより生じている。
現在使用されている装置の低い効率は、モータの発熱と
なっている。放散する熱を放出するために、空気流がモ
ータを貫通し、又はモータの上を通過する。これは、別
の流れ騒音と流れ損失を生む。
とが別々の構成であることは機器を小型化するというこ
とと矛盾する欠点を有する。２５，０００ｒｐｍ程度の
速度の場合、顕著な騒音発生がある。それは、主として
使用されている汎用モータのブラシにより生じている。
現在使用されている装置の低い効率は、モータの発熱と
なっている。放散する熱を放出するために、空気流がモ
ータを貫通し、又はモータの上を通過する。これは、別
の流れ騒音と流れ損失を生む。
【０００６】本発明の目的は、騒音の小さい、かつより
効率的なファン装置であって、加えて小型化できるファ
ン装置を提供することである。
効率的なファン装置であって、加えて小型化できるファ
ン装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明は、ガス流れを発生させるためのファン装置
であって、モータと、電磁的に動作するインペラーホィ
ールとを備え、このインペラーホィールの電磁作用部分
がモータ固定子の電磁作用部分と協働し、インペラーホ
ィール及びモータ固定子の半径方向表面相互間に形成さ
れる空気間隙を介してインペラーホィールのトルクを生
ずるファン装置において、前記インペラーホィールの電
磁作用部分を、半径方向平面上に配設しかつ回転子側で
前記空気間隙を画成する１個の半径方向表面を有する導
電性ディスクとし、前記固定子側で前記空気間隙を、鉄
製円筒体に設けた半径方向スロットにコイルを配設して
鉄製円筒体の半径方向境界面を有する平面状固定子極に
よって画成したことを特徴とする。
め、本発明は、ガス流れを発生させるためのファン装置
であって、モータと、電磁的に動作するインペラーホィ
ールとを備え、このインペラーホィールの電磁作用部分
がモータ固定子の電磁作用部分と協働し、インペラーホ
ィール及びモータ固定子の半径方向表面相互間に形成さ
れる空気間隙を介してインペラーホィールのトルクを生
ずるファン装置において、前記インペラーホィールの電
磁作用部分を、半径方向平面上に配設しかつ回転子側で
前記空気間隙を画成する１個の半径方向表面を有する導
電性ディスクとし、前記固定子側で前記空気間隙を、鉄
製円筒体に設けた半径方向スロットにコイルを配設して
鉄製円筒体の半径方向境界面を有する平面状固定子極に
よって画成したことを特徴とする。
【０００８】上記のような装置では、インペラーホィー
ルを常用の手段で軸支でき、インペラー自身を今まで同
様導電性半径方向ディスクにより軸方向に境を接してい
る。機能的相違は、インペラーホィールの半径方向ディ
スクの１個が軸方向流れの誘導モータの渦電流ディスク
として作用し、渦電流が固定子極面により発生すること
である。固定子は固定部品であるから、それはインペラ
ーホィールの軸受支持部と組み合わせることができる。
これにより、真空掃除機の駆動装置は顕著に小型化でき
る。
ルを常用の手段で軸支でき、インペラー自身を今まで同
様導電性半径方向ディスクにより軸方向に境を接してい
る。機能的相違は、インペラーホィールの半径方向ディ
スクの１個が軸方向流れの誘導モータの渦電流ディスク
として作用し、渦電流が固定子極面により発生すること
である。固定子は固定部品であるから、それはインペラ
ーホィールの軸受支持部と組み合わせることができる。
これにより、真空掃除機の駆動装置は顕著に小型化でき
る。
【０００９】本発明の好適な実施例では、鉄製円筒体
は、鉄製バンドをコイル状に巻回して形成する。そのよ
うな鉄製円筒体には、バンドの一方の側から打ち抜かれ
たスロットを正確に形成することができる。それは、コ
イル製造の後にスロットを形成する際の問題を排除す
る。本発明の好適な他の実施例では、回転子側の導電性
のディスクをインペラーホィールの基盤ディスクとす
る。このような構成では、コンプレッサのインペラーホ
ィールを、モータの回転子として直接使用されることに
なる。
は、鉄製バンドをコイル状に巻回して形成する。そのよ
うな鉄製円筒体には、バンドの一方の側から打ち抜かれ
たスロットを正確に形成することができる。それは、コ
イル製造の後にスロットを形成する際の問題を排除す
る。本発明の好適な他の実施例では、回転子側の導電性
のディスクをインペラーホィールの基盤ディスクとす
る。このような構成では、コンプレッサのインペラーホ
ィールを、モータの回転子として直接使用されることに
なる。
【００１０】本発明の別の実施例では、導電性基盤ディ
スクはアルミニウム製である。圧縮機のインペラーはア
ルミニウムで作られているので、発生する力により課せ
られる要求に合った厚さを採用することだけが必要とな
る。アルミニウムの性状、即ち高い機械的強度、低い比
重及び高い導電性を効果的に使用している。本発明の別
の実施例では、回転子の導電性基盤ディスクは、空気間
隙から遠い方の側に高い透磁性材料のディスクで裏打ち
されている。この実施例の改変において、高い透磁性材
のディスクは鉄である。
スクはアルミニウム製である。圧縮機のインペラーはア
ルミニウムで作られているので、発生する力により課せ
られる要求に合った厚さを採用することだけが必要とな
る。アルミニウムの性状、即ち高い機械的強度、低い比
重及び高い導電性を効果的に使用している。本発明の別
の実施例では、回転子の導電性基盤ディスクは、空気間
隙から遠い方の側に高い透磁性材料のディスクで裏打ち
されている。この実施例の改変において、高い透磁性材
のディスクは鉄である。
【００１１】渦電流を減少する目的のための本発明の別
の実施例では、コイル状の電気鉄板バンドである。これ
により、モータの効率が更に改良される。本発明の別の
実施例では、裏打ちディスクは中実の鉄で作られてい
る。このディスクは電気的及び磁気的伝導性の満足すべ
き組み合わせを与える。モータ出力は、中実鉄ディスク
を円形とし、このディスクの外側端縁と内側端縁は高導
電性材料の部分と接触させ、高導電性材料の部分は、銅
リングとして構成されていることにおいて改良されるこ
とができる。
の実施例では、コイル状の電気鉄板バンドである。これ
により、モータの効率が更に改良される。本発明の別の
実施例では、裏打ちディスクは中実の鉄で作られてい
る。このディスクは電気的及び磁気的伝導性の満足すべ
き組み合わせを与える。モータ出力は、中実鉄ディスク
を円形とし、このディスクの外側端縁と内側端縁は高導
電性材料の部分と接触させ、高導電性材料の部分は、銅
リングとして構成されていることにおいて改良されるこ
とができる。
【００１２】本発明の別の実施例では、インペラーホィ
ールの導電性及び／又は導磁性ディスクを、中実透磁性
材料又は薄膜状透磁材料で形成し、ホイール全体をかご
形に形成する。
ールの導電性及び／又は導磁性ディスクを、中実透磁性
材料又は薄膜状透磁材料で形成し、ホイール全体をかご
形に形成する。
【００１３】本発明の別の実施例では、軸流誘導モータ
を、周波数変換器により付勢し、この周波数変換器を、
プロセス依存の公称値が入力されるプロセス制御装置
と、調整自在な設定値が入力され、マニュアル制御装置
とにより制御して速度設定を行う。これは、モータの操
作速度を２５，０００から５０，０００ｒｐｍに増加す
る。高速度は、タービン効率を改善する。調整できるこ
とは、吸い込み力を特定の要求に対して最適化する。更
に、制御は別の圧力センサにより可能である。
を、周波数変換器により付勢し、この周波数変換器を、
プロセス依存の公称値が入力されるプロセス制御装置
と、調整自在な設定値が入力され、マニュアル制御装置
とにより制御して速度設定を行う。これは、モータの操
作速度を２５，０００から５０，０００ｒｐｍに増加す
る。高速度は、タービン効率を改善する。調整できるこ
とは、吸い込み力を特定の要求に対して最適化する。更
に、制御は別の圧力センサにより可能である。
【００１４】本発明の別の実施例では、周波数変換器
を、主周波数と固定子電流又は固定子電圧が、入力され
る信号設定器により制御する。同じく、本発明の別の実
施例では、プロセス制御装置は、測定値又は電気的パラ
メータが入力されるものとする。軸流誘導モータにおけ
る操作機能をプロセスすることにより、機械的又は電気
的センサを配置することが可能となる。以下に、添付図
面を参照して実施例に基づき本発明をより詳細に説明す
る。
を、主周波数と固定子電流又は固定子電圧が、入力され
る信号設定器により制御する。同じく、本発明の別の実
施例では、プロセス制御装置は、測定値又は電気的パラ
メータが入力されるものとする。軸流誘導モータにおけ
る操作機能をプロセスすることにより、機械的又は電気
的センサを配置することが可能となる。以下に、添付図
面を参照して実施例に基づき本発明をより詳細に説明す
る。
【００１５】
【実施例】図１に示すファン装置は、軸流誘導モータの
ハウジング１ａを備えるインペラーホィール１と固定子
３を備える。本実施例では、インペラーホィール１は２
個の平行なアルミニウムディスク５と７を備え、その間
にインペラーベーン９が延在する。アルミニウムディス
ク７は、固定子３が付属する軸流誘導モータの渦電流回
転子として使用されている。ディスク７は、インペラー
ホィール１の基盤ディスクとして機能し、インペラーホ
ィール１と固定子３の運転位置で半径方向面８を備える
軸流誘導モータの空気間隙１１に隣接する。
ハウジング１ａを備えるインペラーホィール１と固定子
３を備える。本実施例では、インペラーホィール１は２
個の平行なアルミニウムディスク５と７を備え、その間
にインペラーベーン９が延在する。アルミニウムディス
ク７は、固定子３が付属する軸流誘導モータの渦電流回
転子として使用されている。ディスク７は、インペラー
ホィール１の基盤ディスクとして機能し、インペラーホ
ィール１と固定子３の運転位置で半径方向面８を備える
軸流誘導モータの空気間隙１１に隣接する。
【００１６】図１、図２ａと２ｂに示す実施例では、空
気間隙１１から遠いディスク７の半径方向面には、好適
には中実の鉄又はコイル状の電気鉄板の高い透磁性材料
のディスク１３が設けてある。インペラーホィールは空
気間隙１１に隣接する導電層７とその背後に磁性伝導層
１３を有する。磁性伝導層は中実鉄ディスク１３により
形成されている。しかし、渦電流を抑制するために、デ
ィスク１３は巻回電気鉄板バンドで作ってもよい。
気間隙１１から遠いディスク７の半径方向面には、好適
には中実の鉄又はコイル状の電気鉄板の高い透磁性材料
のディスク１３が設けてある。インペラーホィールは空
気間隙１１に隣接する導電層７とその背後に磁性伝導層
１３を有する。磁性伝導層は中実鉄ディスク１３により
形成されている。しかし、渦電流を抑制するために、デ
ィスク１３は巻回電気鉄板バンドで作ってもよい。
【００１７】図示していない実施例では、アルミニウム
ディスク７を省略することができる。中実鉄ディスク１
３が、モータの他方の電磁作用部分として機能する。更
に、中実鉄円形ディスク１３の外側端縁及び内側端縁は
図示しない銅リングと接触することにより得られた実施
例を改変できる。これは、二次的電気的抵抗を減少す
る。
ディスク７を省略することができる。中実鉄ディスク１
３が、モータの他方の電磁作用部分として機能する。更
に、中実鉄円形ディスク１３の外側端縁及び内側端縁は
図示しない銅リングと接触することにより得られた実施
例を改変できる。これは、二次的電気的抵抗を減少す
る。
【００１８】固定子３は電気鉄板バンドを巻回すること
により形成された鉄製円筒体１５（図２ａと２ｂ）を備
える。空気間隙１１に隣接する半径方向境界面１２から
円筒体にはスロット１７が形成されている。そのスロッ
トの間には固定子極１８は形成されている。これらの固
定子極１８は空気間隙１１において半径方向表面１９で
終端する。本実施例では、６個のコイル２０が６個のス
ロット１７に配設されている。コイル２０は単一又は多
数分割捲線を形成して配設されている。別法として、示
したものとは別の捲線形状を使用することもできる。こ
れとは別に、動力定格に応じて、異なる数のスロットを
使用してもよい。
により形成された鉄製円筒体１５（図２ａと２ｂ）を備
える。空気間隙１１に隣接する半径方向境界面１２から
円筒体にはスロット１７が形成されている。そのスロッ
トの間には固定子極１８は形成されている。これらの固
定子極１８は空気間隙１１において半径方向表面１９で
終端する。本実施例では、６個のコイル２０が６個のス
ロット１７に配設されている。コイル２０は単一又は多
数分割捲線を形成して配設されている。別法として、示
したものとは別の捲線形状を使用することもできる。こ
れとは別に、動力定格に応じて、異なる数のスロットを
使用してもよい。
【００１９】鉄製円筒体１５は、台部２３の支持スリー
ブ２１に取り付けられる。支持スリーブ２１はインペラ
ーシャフト２７のための軸受２５を収容する。
ブ２１に取り付けられる。支持スリーブ２１はインペラ
ーシャフト２７のための軸受２５を収容する。
【００２０】図３は、図１に示す軸流誘導モータ４の制
御回路を示す。それは、モータ４の捲線を付勢する周波
数変換器２９を備えている。この周波数変換器２９を、
プロセス依存の公称値が入力されるプロセス制御装置３
５と、調整自在な設定値が入力されるマニュアル制御端
子３７により制御して速度制御を行う。ライン３３を介
して固定子電流又は固定子電圧並びに主周波数の形で設
定点又は実際値が入力される信号設定器３１により周波
数変換器２９を制御する。
御回路を示す。それは、モータ４の捲線を付勢する周波
数変換器２９を備えている。この周波数変換器２９を、
プロセス依存の公称値が入力されるプロセス制御装置３
５と、調整自在な設定値が入力されるマニュアル制御端
子３７により制御して速度制御を行う。ライン３３を介
して固定子電流又は固定子電圧並びに主周波数の形で設
定点又は実際値が入力される信号設定器３１により周波
数変換器２９を制御する。
【００２１】更に、プロセス制御装置３５には、例えば
速度及び吸い込み力のための実際値を電気的パラメータ
を入力する。公称速度値はプロセス制御装置３５に例え
ばマニュアル制御素子３７により調整自在に設定でき
る。別法として、公称速度値をプロセスセンサから入力
することもできる。
速度及び吸い込み力のための実際値を電気的パラメータ
を入力する。公称速度値はプロセス制御装置３５に例え
ばマニュアル制御素子３７により調整自在に設定でき
る。別法として、公称速度値をプロセスセンサから入力
することもできる。
【図１】軸流誘導モータの回転子と関連の固定子を構成
するインペラーホィールを備えたファン装置を示す分解
図である。
するインペラーホィールを備えたファン装置を示す分解
図である。
【図２】図２（ａ）は、ファン装置の断面図であり、図
２（ｂ）は捲線の前の固定子組立体の正面図である。
２（ｂ）は捲線の前の固定子組立体の正面図である。
【図３】図１に示すファン装置の軸流誘導モータの動力
供給及び制御回路のブロックダイアグラムである。
供給及び制御回路のブロックダイアグラムである。
１ インペラーホィール
１ａ ハウジング
３ 固定子
５ ディスク
７ ディスク
９ インペラーベーン
１１ 空気間隙
１３ ディスク
１５ 鉄シリンダー
１７ スロット
１８ 固定子極
１９ 半径方向極面
２０ コイル
２１ 支持スリーブ
２３ 台部
２５ 軸受
２７ インペラーシャフト
２９ 周波数変換器
３１ 信号設定器
３３ 線
３５ プロセス制御装置
３７ マニュアル制御素子
フロントページの続き
(72)発明者 エックハルト ボルテ
ドイツ連邦共和国 デー−5100 アーヘ
ン アム シャーフヴェーク ９
(56)参考文献 特開 平２−275095（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F04D 29/28
A47L 9/00
Claims (13)
- 【請求項１】 ガス流れを発生させるためのファン装置
であって、モータと、電磁的に動作するインペラーホィ
ールとを備え、このインペラーホィールの電磁作用部分
がモータ固定子の電磁作用部分と協働し、インペラーホ
ィール及びモータ固定子の半径方向表面相互間に形成さ
れる空気間隙を介してインペラーホィールのトルクを生
ずるファン装置において、前記インペラーホィールの電
磁作用部分を、半径方向平面上に配設しかつ回転子側で
前記空気間隙を画成する１個の半径方向表面を有する導
電性のディスクとし、前記固定子側で前記空気間隙を、
鉄製円筒体に設けた半径方向スロットにコイルを配設し
て鉄製円筒体の半径方向境界面を有する平面状固定子極
によって画成したことを特徴とするガス流れを発生させ
るためのファン装置。 - 【請求項２】 前記鉄製円筒体は、鉄製バンドをコイル
状に巻回して形成した請求項１に記載のガス流れを発生
させるためのファン装置。 - 【請求項３】 前記回転子側の導電性のディスクをイン
ペラーホィールの基盤ディスクとした請求項１に記載の
ガス流れを発生させるためのファン装置。 - 【請求項４】 前記導電性の基盤ディスクをアルミニウ
ム製とした請求項３に記載のガス流れを発生させるため
のファン装置。 - 【請求項５】 回転子の前記導電性の基盤ディスクを、
空気間隙から遠い方の側に高い透磁性材料の裏打ちディ
スクで裏打ちした請求項３または４に記載のガス流れを
発生させるためのファン装置。 - 【請求項６】 前記裏打ちディスクは中実の鉄で形成し
た請求項５に記載のガス流れを発生させるためのファン
装置。 - 【請求項７】 渦電流を減少させるために、前記裏打ち
ディスクは、電気鉄板バンドをコイル状に巻回して形成
した請求項６に記載のガス流れを発生させるためのファ
ン装置。 - 【請求項８】 前記インペラーホィールの基盤ディスク
を中実の鉄で形成した請求項３に記載のガス流れを発生
させるためのファン装置。 - 【請求項９】 前記中実鉄ディスクを円形にし、外側端
縁と内側端縁は高導電性材料の部分と接触させた請求項
８に記載のガス流れを発生させるためのファン装置。 - 【請求項１０】 前記高導電性材料の部分は、銅リング
として構成した請求項９に記載のガス流れを発生させる
ためのファン装置。 - 【請求項１１】 前記モータを軸流誘導モータとし、こ
のモータを周波数変換器により付勢し、この周波数変換
器を、プロセス依存の公称値が入力されるプロセス制御
装置と、調整自在な設定値が入力されるマニュアル制御
素子とにより制御して速度設定を行う請求項１に記載の
ガス流れを発生させるためのファン装置。 - 【請求項１２】 前記周波数変換器を、主周波数と固定
子電流又は固定子電圧が入力される信号設定器により制
御する請求項１１に記載のガス流れを発生させるための
ファン装置。 - 【請求項１３】 前記プロセス制御装置は、実際の測定
値又は電気的パラメータが入力されるものとした請求項
１１に記載のガス流れを発生させるためのファン装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4037229A DE4037229A1 (de) | 1990-11-23 | 1990-11-23 | Geblaeseaggregat zum erzeugen von gasstroemen |
| DE4037229:4 | 1990-11-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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