CN102828975B - 一种小功率通风机 - Google Patents
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Abstract
一种小功率通风机，包括：叶轮，直接驱动该叶轮的电动机，该电动机的供电装置；其特征在于：所述叶轮为离心式叶轮，叶轮直径为200mm以内，叶片数25～50，额定转速不低于950r/m，还包括环绕叶轮的涡壳和连接外部管道的出风口；所述电动机为永磁直流电动机；所述供电装置包括一组单相交流电源；该单相交流电源串联一阻抗后向一单相整流器的交流输入端供电，该整流器的直流输出端接往所述永磁直流电动机的电源输入端。该设计可以简单方式自动调整向所述永磁直流电动机输出的电源电压以稳定通风机的风量。
Description
技术领域
本发明涉及一种小功率通风机，尤其涉及其机械、电动机和电路结构的配合，在国际专利分类表中，分类可属于F04D25/08、F04D19/00和F04D17/08。
背景技术
传统的小功率通风机具体使用时的实际风量往往低于产品的标称风量，风量下降的程度与通风机的进风口和出风口的状态有关。首先，具体使用安装状态下的风量与通风机的进风口和出风口所在空气环境的压力差有关。例如，当通风机的出风口迎着强烈的反向风向户外排气时，其实际风量即比产品的标称风量明显下降。管道式通风机通常于进风口或/和出风口连接管道以输送空气，管道对气流的沿程阻力将使具体安装使用状态下的实际风量小于产品的标称风量，其降低的程度与管道的长度及弯头的数量正相关。由于通风机出风口所在环境并不统一及其进风口或/和出风口所连接的管道的长度及弯头的数量与安装场所有关。这就导致通风机具体使用时的实际风量的不确定性，影响通风设计和实际使用效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提出一种小功率通风机，其相比传统的小功率通风机可改善使用状态下实际风量偏离产品标称风量的情况。
本发明解决所述技术问题的技术方案是，一种小功率通风机，包括：叶轮，直接驱动该叶轮的电动机，该电动机的供电装置；其特征在于：
——所述叶轮为离心式叶轮，叶轮直径为200mm以内，叶片数25～50，额定转速不低于950r/m，还包括环绕叶轮的涡壳和连接外部管道的出风口；
——所述电动机为永磁直流电动机；所述供电装置包括一组单相交流电源；该单相交流电源串联一阻抗后向一单相整流器的交流输入端供电，该整流器的直流输出端接往所述永磁直流电动机的电源输入端。
该设计的巧妙之处在于，可在离心式通风机中利用所串联的阻抗配合永磁直流电动机的特性，以简单方式自动调整向永磁直流电动机输出的电源电压以稳定通风机的风量：
——小型离心式通风机的特性是在空气输出阻力增加以至在原有转速产生的压力下的风量降低的同时使电动机在原有输入电压下的输入电流降低。该电流的降低使得在所串联的阻抗上的电压降减少，在相同的供电电源电压下，电动机的输入电压因而提高。该提高 的电压即使永磁直流电动机的转速比交流电动机明显提高，通风机的压力因而提高。该提高的压力将有利于克服对所述通风机所增加的空气输出阻力，使通风机的风量得以保持。
该技术方案的典型设计之一是：所述单相交流电源为连接外部电源一相线端子和一中性线端子；所述永磁直流电动机为低压永磁无刷直流电动机，所述单相整流器为桥式整流器；所述阻抗为交流电容器，所述相线端子经该交流电容器接往所述桥式整流器一交流输入端，所述桥式整流器另一交流输入端接往中性线端子，所述桥式整流器的直流输出端接往所述低压永磁无刷直流电动机的电源输入端。
低电压的永磁直流电动机在串联阻抗降压的供电电路中可以获得更稳定的输入电流，按照电动机的原理即可以有更稳定的输出转矩，从而稳定通风机的风量。采用交流电容器作为阻抗，工作可靠且成本较低。
该技术方案的典型设计之二是：所述单相交流电源为连接外部电源一相线端子和一中性线端子；所述永磁直流电动机为低压永磁无刷直流电动机，所述单相整流器为由第1二极管和第2二极管组成的半波整流器；所述阻抗为交流电容器，所述相线端子经该交流电容器接往第1二极管一极，第1二极管另一极接往所述低压永磁无刷直流电动机的电源输入端的一个端子，所述中性线端子接往所述低压永磁无刷直流电动机的电源输入端的另一个端子；第2二极管一极接往中性线端子，另一极接往所述交流电容器与第1二极管的连接处，且在该连接处，第1二极管的极性和第2二极管的极性相反。
半波整流相比全波整流结构简单而成本低，但直流输出的交流纹波较大。
为了减轻整流输出的脉动，最好在电动机的电源输入端并联一足够容量的电解电容器。此外是所述交流电容器最好并联有放电电阻，以利维修安全。
本发明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是本发明实施例通风机基本机械结构主视图；
图2是本发明实施例1通风机电动机控制电路示意图；
图3是本发明实施例2通风机电动机控制电路示意图；
图4是本发明实施例1通风机与改进前通风机工作特性比较图。
具体实施方式
本发明实施例通风机基本机械结构如图1所示，是在一传统的家用小功率离心式自由进气型管道式通风机上改进而成。该通风机叶轮为离心式，直径200mm，叶片数32，额定转速1380r/m；也可改为较小的直径、较多的叶片(50以内)和更高的转速，出风口接管额定长度为3m。主要的改进包括：
——固定于机壳的电动机17，由原交流电动机改为额定电压为18V内附无刷换向电 路的永磁无刷直流电动机；
——增加了电路板8和交流电容器13。
——外部电网交流电源自传统通风机原有接线端子板6输入后，改为经交流电容器13降压和电路板8整流，转变为直流低电压，向电动机17供电。
在该通风机中，电动机17驱动原有的离心式叶轮3在环绕叶轮的蜗壳内运转，室内空气穿越原有装饰面板4从蜗壳的进风口5进入叶轮3，经叶轮3在涡壳内加速后，从原有连接外部管道的出风口2排出。
本发明实施例1通风机的控制电路如图2所示，传统通风机原有相线端子11改为经交流电容器13接往桥式整流器15一交流输入端，桥式整流器15另一交流输入端接往原有中性线端子12，桥式整流器15的直流输出端分别按极性接往电动机17电源输入端的二极。此外，桥式整流器15的直流输出端并联有较大容量的电解电容器16；交流电容器13并联有放电电阻14，用于停机时泄放交流电容器13通电时积存的电荷，以防触电。在通风机中，相线端子11和中性线端子12位于图1中接线端子板6不变，桥式整流器15、电解电容器16和放电电阻14安装于图1所示电路板8。
本发明实施例2通风机的控制电路如图3所示，其相比图2所示第1实施例通风机的电路，主要是原桥式整流器15改变为由二极管18和二极管19组成的半波整流器：相线端子11经交流电容器13接往二极管18一极，二极管18另一极接往电动机17的电源输入端的一个端子，中性线端子12接往电动机的电源输入端的另一个端子。二极管19的一极接往中性线端子12，另一极接往交流电容器13与二极管18的连接处，且在该连接处，二极管19的极性与二极管18的极性相反。
图4是本发明实施例1通风机与现有技术通风机工作特性比较图。图中，曲线A为3m长风管的阻力特性，曲线B为5m长风管的阻力特性，曲线C为现有技术通风机的风量——压力特性，曲线D为本发明实施例1通风机的风量——压力特性，A、B分别与C、D的交点为通风机接管工作状态下的工作点。可以看出，在保持额定风量(零压力时的风量)相同的情况下，本发明实施例1通风机的额定压力(零风量时的压力)比现有技术通风机大幅度提高；且接管工作状态下的的额定压力(零风量时的压力)比现有技术通风机大幅度提高；本发明实施例1通风机接管工作状态下工作点的风量比现有技术通风机也有所提高，尤其是本发明实施例1通风机接5m长外部管道比接3m长外部管道风量的下降幅度(见指示线段F)相比现有技术通风机接5m长外部管道比接3m长外部管道风量的下降幅度(见指示线段E)有明显减少，即风量更为稳定。
本发明实施例所使用的电动机为永磁无刷直流电动机，其实也可以为有刷的永磁直流电动机，电动机也可设计为其它额定电压，但不宜高于36V；且可能需要增加电磁干扰抑制电路和过电压保护电路。
本发明实施例所使用的降压阻抗为交流电容器，但也可以为电感元件。
Claims (4)
1.一种小功率通风机，包括：叶轮，直接驱动该叶轮的电动机，该电动机的供电装置；其特征在于：
——所述叶轮为离心式叶轮，叶轮直径为200mm以内，叶片数25～50，额定转速不低于950r/m，还包括环绕叶轮的涡壳和连接外部管道的出风口；
——所述电动机为永磁直流电动机；所述供电装置包括一组单相交流电源；该单相交流电源串联一阻抗后向一单相整流器的交流输入端供电，该整流器的直流输出端接往所述永磁直流电动机的电源输入端。
2.按照权利要求1所述通风机，其特征在于：所述单相交流电源为连接外部电源一相线端子和一中性线端子；所述永磁直流电动机为低压永磁无刷直流电动机，所述单相整流器为桥式整流器；所述阻抗为交流电容器，所述相线端子经该交流电容器接往所述桥式整流器一交流输入端，所述桥式整流器另一交流输入端接往中性线端子，所述桥式整流器的直流输出端接往所述低压永磁无刷直流电动机的电源输入端。
3.按照权利要求1所述通风机，其特征在于：所述单相交流电源为连接外部电源一相线端子和一中性线端子；所述永磁直流电动机为低压永磁无刷直流电动机，所述单相整流器为由第1二极管和第2二极管组成的半波整流器；所述阻抗为交流电容器，所述相线端子经该交流电容器接往第1二极管一极，第1二极管另一极接往所述低压永磁无刷直流电动机的电源输入端的一个端子，所述中性线端子接往所述低压永磁无刷直流电动机的电源输入端的另一个端子；第2二极管一极接往中性线端子，另一极接往所述交流电容器与第1二极管的连接处，且在该连接处，第1二极管的极性和第2二极管的极性相反。
4.按照权利要求2或权利要求3所述通风机，其特征在于：所述电动机的电源输入端并联一电解电容器，所述交流电容器并联有电阻。
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