一种永磁同步电动机直接驱动的小功率换气扇制造技术

一种永磁同步电动机直接驱动的小功率换气扇，包括：定向旋转的注塑成型的叶轮；直接驱动叶轮的电动机，其定子绕组按规定绕向接往交流电源，转子为永磁转子且与定子极数相同，在自由状态下，转子各极的轴线以最靠近的定子一极的轴线为参照，沿预定转向偏转一锐角。交流电源经一控制电路控制的开关向定子绕组供电。定子的极数为4极时叶轮直径不大于100mm或者为6极时叶轮直径不大于130mm或者为8极时叶轮直径不大于150mm；控制电路内置程序含按检测到的信号驱动所述开关以控制交流电源往定子绕组通电的步骤；该换气扇起动前，定子铁芯一极面呈现规定极性的磁性。该设计免除传统技术换气扇起动时的预定位检测过程，改善性能和降低成本。

Small power fan directly driven by a permanent magnet synchronous motor

Small power fan, a direct drive permanent magnet synchronous motor includes: injection molding of the directional rotating impeller; the impeller direct drive motors, the stator winding is connected to the winding direction according to the provisions of the AC power, rotor for permanent magnet rotor and stator with the same number of poles, in the free state, the poles of the rotor axis closest to the stator pole axis as the reference, along a predetermined steering deflection angle. The AC power supply is controlled by a switch controlled by a control circuit to supply power to the stator winding. The stator pole number 4 when the impeller diameter is less than 100mm or 6 when the impeller diameter is less than 130mm or 8 when the impeller diameter is less than 150mm; the signal control circuit according to the detected program with built-in drive the switch to control the AC power to the stator windings of electric fan before starting the procedure; a stator core, magnetic polarity of the present provisions in polar. The design of a testing process of traditional technology from the ventilator when starting, improve the performance and reduce the cost.

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电动机直接驱动的小功率换气扇
本专利技术涉及一种永磁同步电动机直接驱动的小功率换气扇，尤其涉及其机械结构、电磁结构和控制方法的配合；IPC分类属于F04D25/08。
技术介绍
换气扇使用量大面广，运行时间长，亟需制造低成本和运行节能。针对换气扇使用异步电动机驱动以至效率偏低的情况，本申请人在先申请CN201510395121.5提出的小功率换气扇由永磁同步电动机直接驱动而节能且体积较小，并在预定的旋转方向上有较佳的起动和运转性能，且无需设置单独的转子位置检测元件，但为使其按预定转向起动运行，需控制其通电，首步骤为预定位——确定永磁转子的磁极相对于定子磁极的位置，随后按该检测结果和预定转向对定子施加相应极性波形的电压，检测电路和程序较为复杂。有关术语可参考《机械工程手册》、《电机工程手册》和机械工业出版社1981年版《通风机》。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提出一种永磁同步电动机直接驱动的小功率换气扇，其在预定的旋转方向有较佳的起动和运转性能，且成本较低，包括无需设置单独的转子位置检测元件，但其预定位比较简单。本专利技术解决所述技术问题的技术方案是，一种永磁同步电动机直接驱动的小功率换气扇，包括：——按照预定方向旋转的注塑成型的叶轮；——直接驱动所述叶轮的电动机，电动机定子的绕组按规定绕向接往交流电源；电动机转子为永磁转子，其极数与定子的极数相同，且在自由状态下，转子各极的轴线以最靠近的定子一极的轴线为参照，沿设定的旋转方向偏转一锐角角度；——具有一开关，交流电源经该开关向电动机定子的绕组供电；——具有一控制电路，控制所述开关的通断；其特征在于：——电动机定子的极数为4极,叶轮直径不大于100mm；或者电动机定子的极数为6极,叶轮直径不大于130mm；或者电动机定子的极数为8极,叶轮直径不大于150mm；——控制电路；包括检测电路和内置程序，该内置程序含按检测到的信号驱动所述开关以控制所述交流电源往所述绕组通电的步骤；——该换气扇起动前，所述定子铁芯一极面呈现规定极性的磁性。所述极面的磁性与永磁转子磁极之间的相互作用力，将使永磁转子与定子该极磁性相反的磁极停留于面对定子该极的位置。由于定子该极的磁性按规定设计，相当于停留于面对定子该极位置的永磁转子的磁极的极性为已知，因而可免除检测。本技术方案进一步设计之一是：所述定子与转子间气隙的宽度于每一极下沿设定的圆周方向收窄，所述定子绕组在通电结束前，通入产生规定极性磁性的直流电流。该极磁化的剩磁维持至下次通电前用以呈现规定极性的磁性。此外，在该磁化过程，定子该极较强的磁场吸引永磁转子与定子该极磁性相反的磁极停留于面对定子该极的位置，既确保下次通电前呈现规定极性的磁性，且十分有利于避免退磁。通入该直流电流比较简单的方法是：所述开关为双向晶闸管，其在通电结束前被触发控制为所述直流电流的单向导通。本技术方案进一步设计之二是：在所述定子铁芯该极安装朝转子表面呈现所述规定极性磁性的永磁体。还可进一步设计该永磁体于定子该极安装于圆周方向该极轴线的一侧，永磁体此时吸引转子的磁极使二者轴线对正而偏离定子该极的轴线形成启动角，可免除传统技术为产生启动角普遍使用的非均匀气隙，因而提高效率和减轻磁阻转矩波动导致的振动噪声。上述技术方案应用于换气扇起动过程所述步骤的设计之一是：所述换气扇预定按所述设定的圆周方向旋转：——往所述绕组通电对所述铁芯规定极性的磁性为去磁的电源半波，以规定移相角逐个半波导通，且移相角逐个半波减少；——在此期间，测量绕组电流为零时的电压，当该电压达到规定值后，对其后所有极性的电源半波均在符合如下条件的时刻立即开始导通：——所述电源电压的极性、绕组电流为零时的电压的极性和该电压对时间的变化率的极性相同；或者均在同时符合如下条件的时刻立即开始导通：a)所述电源电压的极性、绕组电流为零时的电压的极性和该电压对时间的变化率的极性相同；b)所述绕组电流为零时的电压在规定范围内；c)所述时刻在规定时间区间；累计符合上述条件的导通达到规定次数，所述电动机进入同步运行控制。上述技术方案应用于换气扇起动过程所述步骤的设计之二是：所述换气扇预定按所述设定的圆周方向的相反方向旋转：——往所述绕组通电对所述铁芯规定极性的磁性为增磁的电源半波，以规定移相角逐个半波导通，且移相角逐个半波减少；——在此期间，测量绕组电流为零时的电压，当该电压达到规定值后，对其后所有极性的电源半波均在符合如下条件的时刻立即开始导通；——所述电源电压的极性、绕组电流为零时的电压的极性和该电压对时间的变化率的极性相同；或者均在同时符合如下条件的时刻立即开始导通：a)所述电源电压的极性、绕组电流为零时的电压的极性和该电压对时间的变化率的极性相同；b)所述绕组电流为零时的电压在规定范围内；c)所述时刻在规定时间区间；累计符合上述条件的导通达到规定次数，所述电动机进入同步运行控制。本专利技术的技术方案和效果将在具体实施方式中结合附图作进一步的说明。附图说明图1是本专利技术第1实施例换气扇电动机电磁基本结构示意图；图2是本专利技术实施例换气扇电动机控制电路示意图；图3是本专利技术实施例换气扇电动机按逆时针转向时信号波形图；图4是本专利技术实施例换气扇电动机按顺时针转向时信号波形图；图5是本专利技术实施例换气扇电动机停止通电前的信号波形图；图6是本专利技术第2实施例换气扇电动机电磁基本结构示意图；图7是本专利技术实施例换气扇基本机械结构主視图。具体实施方式本专利技术实施例换气扇是在本申请人在先申请CN201510395121.5公布说明书所述实施例的基础上改进而成。本专利技术实施例换气扇基本机械结构如图7所示，其继承CN201510395121.5公布说明书中图1所示结构包括：——固定于机壳的电动机2；——直接连接于该电动机输出轴逆时针旋转的轴流式叶轮1，其具有4个叶片；按风压要求，叶片数也可以为3、5或6，但最好不要多于8片，且尽可能为奇数片，以降低振动噪声。叶轮为注塑成型，直径100mm。叶轮不宜更大，转动惯量宜尽量小，以配合电动机2仍不太大的启动力矩；——电动机2为内转子电动机，包括定子100和永磁转子200。本专利技术第1实施例换气扇的电动机电磁基本结构如图1所示，其继承CN201510395121.5公布说明书中图2所示结构包括：——转子200，是其截面以二条相互垂直的对称轴400分隔为4个对称的90°的扇形并各径向充磁为N、S、N、S的4极永磁转子；——定子100由具有4个凸极的圆形铁芯101和绕组12组成；绕组12是在4个凸极各绕一具有绝缘框架的线圈元件，然后按绕向串联连接为4极，并因而在通电时产生4极的穿越定转子之间气隙的主磁通；——定子铁芯101各凸极与转子200间气隙的宽度沿逆时针方向渐变收窄；因此在自由状态即不通电和无外部气流以及旋转结构良好的情况下，转子200受定子铁芯吸引，各极的几何轴线即穿越定转子之间气隙的永磁磁通轴线700、800分别以相邻定子凸极的几何轴线即穿越定转子之间气隙的主磁通轴线500、600为参照，沿逆时针方向偏转一较小的锐角Ω。本实施例设计该机械角为5°(电角度10°)。该角度可随渐变收窄的比例而改变，并影响启动转矩和效率。该设计可避免在自由状态下转子停留于其轴线与定子凸极的轴线重合而使通电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电动机直接驱动的小功率换气扇，包括：——按照预定方向旋转的注塑成型的叶轮；——直接驱动所述叶轮的电动机，电动机定子的绕组按规定绕向接往交流电源；电动机转子为永磁转子，其极数与定子的极数相同，且在自由状态下，转子各极的轴线以最靠近的定子一极的轴线为参照，沿设定的旋转方向偏转一锐角角度；——具有一开关，交流电源经该开关向电动机定子的绕组供电；——具有一控制电路，控制所述开关的通断；其特征在于：——电动机定子的极数为4极,叶轮直径不大于100mm；或者电动机定子的极数为6极,叶轮直径不大于130mm；或者电动机定子的极数为8极,叶轮直径不大于150mm；——控制电路；包括检测电路和内置程序，该内置程序含按检测到的信号驱动所述开关以控制所述交流电源往所述绕组通电的步骤；——该换气扇起动前，所述定子铁芯一极面呈现规定极性的磁性。

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电动机直接驱动的小功率换气扇，包括：——按照预定方向旋转的注塑成型的叶轮；——直接驱动所述叶轮的电动机，电动机定子的绕组按规定绕向接往交流电源；电动机转子为永磁转子，其极数与定子的极数相同，且在自由状态下，转子各极的轴线以最靠近的定子一极的轴线为参照，沿设定的旋转方向偏转一锐角角度；——具有一开关，交流电源经该开关向电动机定子的绕组供电；——具有一控制电路，控制所述开关的通断；其特征在于：——电动机定子的极数为4极,叶轮直径不大于100mm；或者电动机定子的极数为6极,叶轮直径不大于130mm；或者电动机定子的极数为8极,叶轮直径不大于150mm；——控制电路；包括检测电路和内置程序，该内置程序含按检测到的信号驱动所述开关以控制所述交流电源往所述绕组通电的步骤；——该换气扇起动前，所述定子铁芯一极面呈现规定极性的磁性。2.按照权利要求1所述换气扇，其特征在于：所述定子与转子间气隙的宽度于每一极下沿设定的圆周方向收窄，所述定子绕组在通电结束前，通入产生规定极性磁性的直流电流。3.按照权利要求2所述换气扇，其特征在于，所述开关为双向晶闸管，其在通电结束前被触发控制为所述直流电流的单向导通。4.按照权利要求1所述换气扇，其特征在于，在所述定子铁芯该极安装朝转子表面呈现所述规定极性磁性的永磁体。5.按照权利要求4所述换气扇，其特征在于：所述永磁体于定子该极安装于圆周方向该极轴线的一侧。6.按照权利要求1～5任一项所述换气扇，其特征在于：该换气扇预定按所述设定的圆周方向旋转，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶露微，
申请(专利权)人：叶露微，
类型：发明
国别省市：广东,44