CN212250530U - 一种外转子永磁电机工业风扇 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种外转子永磁电机工业风扇，包括安装杆、叶片组件、电机以及控制***，控制***包括虚拟编码器模块和电机驱动模块，虚拟编码器模块分别连接电机驱动模块的输入端和输出端以及电机输出端，电机为永磁电机。本实用新型的控制***采用虚拟编码器模块实现硬件编码器的功能，通过检测电机反馈电压、电流的矢量参数计算得到电机转子磁极角度实现对风扇电机的控制，而无需在电机上安装硬件编码器；通过将交流电机驱动改为永磁电机驱动，永磁电机具有效率高、比功率较大、功率因数高、可靠性高和便于维护的优点，还具有超薄、低速大扭矩和散热性好等优点。

Description

一种外转子永磁电机工业风扇

技术领域

本实用新型涉及工业风扇领域，特别是一种外转子永磁电机工业风扇

背景技术

工业风扇，是用电驱动产生气流的装置，通电后来进行转动化成自然风来达到乘凉的效果。

现有技术的风扇电机控制***,分为开环方案和闭环方案，开环方案由于效率低、能耗高，在节能减排的趋势下工业场合逐渐被淘汰，以下不再讨论；闭环方案，通常需在电机上安装硬件编码器进行控制，风扇的风量通过控制电机转速来实现，其工作原理是：控制***获取风扇电机在旋转时硬件编码器产生的反馈电信号，计算后驱动电机以不同的转速旋转转变为扇叶转动的不同的机械力，从而实现控制风扇的风量控制。

现有的风扇控制***，其控制的准确度完全依赖于硬件编码器对控制***的电信号反馈。然而，由于编码器成本较高，导致现有技术中风扇控制***生成和维护成本较高，而且这种外接硬件编码器的方式，容易因硬件编码器与电机的磁极角度不对应导致电机失速控制。

鉴于此，本案发明人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种成本较低、维护方便，且无需在电机上安装硬件编码器的外转子永磁电机工业风扇。

为了达到上述目的，本实用新型采用这样的技术方案：一种外转子永磁电机工业风扇，包括安装在钢构固定板上的安装杆、设置在所述安装杆外侧的叶片组件、设置在所述安装杆外侧的电机以及与所述电机电连接的控制***，所述电机通过一连接件与所述叶片组件相连接，且固定设置在所述叶片组件的底部，所述控制***包括虚拟编码器模块和电机驱动模块，所述虚拟编码器模块分别连接所述电机驱动模块的输入端和输出端以及所述电机输出端，所述电机为永磁电机。

作为本实用新型的一种优选方式，所述电机包括通盖、机座、中心轴、轴承组、定子、外转子以及闷盖，所述机座与所述安装杆连接，所述中心轴通过所述轴承组连接在所述机座上，所述定子固定在所述机座的外侧，所述定子包括定子铁芯和定子绕组，所述定子绕组设置在所述定子铁芯上，所述外转子设置在所述定子绕组的外侧，所述通盖设置在所述机座的顶部，所述闷盖设置在所述机座的底部。

作为本实用新型的一种优选方式，所述外转子的内周侧面上设置有磁钢以及隔磁条。

作为本实用新型的一种优选方式，所述通盖和所述闷盖上均设置有供所述轴承组放置的轴承空间。

作为本实用新型的一种优选方式，所述通盖的边缘处和所述闷盖的边缘处均设置有供所述外转子放置的台阶。

作为本实用新型的一种优选方式，所述定子绕组在所述电机内部呈环形等间距分布，且所述定子绕组通过螺丝固定在所述电机的内部。

作为本实用新型的一种优选方式，所述定子绕组为集中绕组。

通过采用前述设计方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型的控制***采用虚拟编码器模块实现硬件编码器的功能，通过检测电机反馈电压、电流的矢量参数计算得到电机转子磁极角度实现对风扇电机的控制，而无需在电机上安装硬件编码器；通过将交流电机驱动改为永磁电机驱动，永磁电机具有效率高、比功率较大、功率因数高、可靠性高和便于维护的优点，还具有超薄、低速大扭矩和散热性好等优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型控制***的结构示意图；

图中：安装杆1、叶片组件2、电机3、通盖31、机座32、中心轴33、第一轴承341、第二轴承342、定子绕组35、外转子36、闷盖37、台阶38、控制***4、虚拟编码器模块41、电机驱动模块42、连接件5。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1至图2：

一种外转子永磁电机工业风扇，包括安装在钢构固定板上的安装杆1、设置在安装杆1外侧的叶片组件2、设置在安装杆1外侧的电机3以及与电机3电连接的控制***4，电机3通过连接件5与叶片组件2轴向连接，且电机3固定设置在叶片组件2的底部。

控制***4包括虚拟编码器模块41和电机驱动模块42，控制***4与电机3电连接，虚拟编码器模块41作为控制***4内的集成电路，其分别电性连接电机3的U、V、W三相输入端和电机驱动模块42的输入端。虚拟编码器模块41检测电机3的U、V、W三相电压反馈，再通过其内部算法计算得到电机3的转子磁极位置，利用得出的磁极位置，再对电机3进行矢量控制。

电机3为永磁电机。

进一步，控制***4还包括PI控制算法，所述PI控制算法在转子dp参考坐标系中工作，所述PI控制算法得到所需结果输出经PARK逆变换和CLARKE逆变换后可以产生输入给电桥的三相电压信号。值得说明的是，本实施例的PI控制算法为现有技术的常规算法。

优选的，虚拟编码器模块41采用CLARKE变换和PARK变换结合PI控制算法，以及无编码器的磁场定向控制(FOC)。CLARKE变换首先将基于三轴、二维的定子静止坐标系的各物理量变换到二轴的定子静止坐标系中。PARK变换将获得的基于α轴、β轴的正交坐标系的定子电流矢量变换至随转自磁通同步旋转的二轴***中(即α轴、β轴静止，d轴、q轴旋转)。

与现有技术相比较，本实用新型的控制***4采用虚拟编码器模块41实现硬件编码器的功能，通过检测电机3反馈电压、电流矢量参数计算得到电机磁极角度实现对风扇电机3的控制，而无需在电机3上安装硬件编码器，使得本实用新型的成本较低。

进一步，电机3包括通盖31、机座32、中心轴33、轴承组、定子、外转子36以及闷盖37，所述轴承组具体为第一轴承341和第二轴承342，机座32与安装杆1连接，中心轴33通过第一轴承341和第二轴承342连接在机座32上，第一轴承341和第二轴承342分别设置在中心轴33的两端，且与中心轴33相对转动连接，所述定子在机座32的外侧，所述定子固定在机座32上且用于在通电时驱动外转子36转动，所述定子包括定子铁芯和定子绕组35，定子绕组35设置在所述定子铁芯上，优选的，定子绕组35为集中绕组。

定子绕组35在电机3内部呈环形等间距分布，且定子绕组35通过螺丝固定在电机3的内部。定子绕组35在电机3内部环形等间距分布，且定子绕组35通过螺丝固定在电机3的内部，环形等间距分布的定子绕组35提供磁场力，从而使整体转动速度增加以解决目前传统电机加减速箱传动方式的低效，安装高度要求高和径向磁场永磁同步电机散热性差的缺点。

进一步，外转子36设置在定子绕组35的外侧，通盖31设置在机座32的顶部，闷盖37设置在机座32的底部，通盖31的中部设置有供第一轴承341放置的第一凹槽，第一轴承341固定设置在所述第一凹槽内，闷盖37的中部设置有供第二轴承342放置的第二凹槽，第二轴承342固定设置在所述第二凹槽内，外转子36的内周侧面上设置有磁钢和隔磁条(图中未示出)，使其磁场均匀分布。

进一步，通盖31的外表面上设置有接线座(图中未示出)，用于出线和接通电源线；通盖31通过连接件5与叶片组件2轴向连接，通盖31和闷盖37分别固定在机座32的两端，通盖31的边缘处和闷盖37的边缘处均设置有供外转子36放置的台阶38，通盖31的体积和闷盖37的体积均大于外转子36，起到保护作用。

通电时，所述定子驱动外转子36转动，从而带动通盖31和闷盖37转动，通盖31通过连接件5与叶片组件2轴向连接，从而带动叶片组件2转动，实现风扇的转动。

本实用新型的控制***采用虚拟编码器模块41实现硬件编码器的功能，通过检测电机3反馈电压计算得到电机转子磁极角度实现对风扇电机3的控制，而无需在电机3上安装硬件编码器；通过将交流电机驱动改为永磁电机驱动，永磁电机具有效率高、比功率较大、功率因数高、可靠性高和便于维护的优点，还具有超薄、低速大扭矩和散热性好等优点。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种外转子永磁电机工业风扇，其特征在于：包括安装在钢构固定板上的安装杆、设置在所述安装杆外侧的叶片组件、设置在所述安装杆外侧的电机以及与所述电机电连接的控制***，所述电机通过连接件与所述叶片组件相连接，且固定设置在所述叶片组件的底部，所述控制***包括虚拟编码器模块和电机驱动模块，所述虚拟编码器模块分别连接所述电机驱动模块的输入端和输出端以及所述电机输出端，所述电机为永磁电机。

2.根据权利要求1所述的一种外转子永磁电机工业风扇，其特征在于：所述电机包括通盖、机座、中心轴、轴承组、定子、外转子以及闷盖，所述机座与所述安装杆连接，所述中心轴通过所述轴承组连接在所述机座上，所述定子固定在所述机座的外侧，所述定子包括定子铁芯和定子绕组，所述定子绕组设置在所述定子铁芯上，所述外转子设置在所述定子绕组的外侧，所述通盖设置在所述机座的顶部，所述闷盖设置在所述机座的底部。

3.根据权利要求2所述的一种外转子永磁电机工业风扇，其特征在于：所述外转子的内周侧面上设置有磁钢以及隔磁条。

4.根据权利要求2所述的一种外转子永磁电机工业风扇，其特征在于：所述通盖和所述闷盖上均设置有供所述轴承组放置的轴承空间。

5.根据权利要求2所述的一种外转子永磁电机工业风扇，其特征在于：所述通盖的边缘处和所述闷盖的边缘处均设置有供所述外转子放置的台阶。

6.根据权利要求2所述的一种外转子永磁电机工业风扇，其特征在于：所述定子绕组在所述电机内部呈环形等间距分布，且所述定子绕组通过螺丝固定在所述电机的内部。

7.根据权利要求2所述的一种外转子永磁电机工业风扇，其特征在于：所述定子绕组为集中绕组。

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