本發(fā)明涉及一種單相自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的小型換氣扇，尤其涉及其機(jī)械、電磁結(jié)構(gòu)的配合；在國(guó)際專利分類表中，分類屬于F04D 25/08。

背景技術(shù)：

小型換氣扇使用廣泛，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，頗需制造低成本和運(yùn)行節(jié)能。針對(duì)傳統(tǒng)小型換氣扇以異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)效率偏低的情況，現(xiàn)有技術(shù)提出改由單相自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)而節(jié)能且體積較小和成本較低，但運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)存在瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)并導(dǎo)致振動(dòng)噪聲。該現(xiàn)有技術(shù)可見本申請(qǐng)人的在先申請(qǐng)CN201510650460.3。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提出一種單相自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的小型換氣扇，可以有較低的振動(dòng)噪聲，成本較低。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，一種單相自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的小型換氣扇，包括：

——葉輪；

——直接驅(qū)動(dòng)所述葉輪的電動(dòng)機(jī)，其定子繞組按規(guī)定繞向經(jīng)控制電路接往單相電源，與定子極數(shù)相同的永磁轉(zhuǎn)子與定子間氣隙的寬度于每一極下沿規(guī)定旋轉(zhuǎn)方向收窄，因而在自由狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子各極的軸線以最靠近的定子一極的軸線為參照，沿所述旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)一銳角角度；

——所述定子的極數(shù)為2極，葉輪直徑不大于100mm；或者定子的極數(shù)為4極，葉輪直徑不大于150mm；

其特征在于：所述永磁轉(zhuǎn)子的圓柱面緊固于軟磁合金制成的圓筒內(nèi)。

該轉(zhuǎn)子除由于圓筒的質(zhì)量增加對(duì)轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)形成慣性阻尼外，更重要的是，按照楞次定律，該圓筒既由軟磁合金制成，其良好導(dǎo)電性即可對(duì)永磁轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)產(chǎn)生電磁阻尼，因而削弱轉(zhuǎn)速脈動(dòng)導(dǎo)致的振動(dòng)噪聲；其良好導(dǎo)磁性使其占據(jù)的位置讓工作磁通低損失通過，因而使電動(dòng)機(jī)的效率得以保持，無需增加電磁材料成本。

上述技術(shù)方案的進(jìn)一步設(shè)計(jì)之一是：所述軟磁合金為電工純鐵。電工純鐵具有優(yōu)秀的磁導(dǎo)率和便于機(jī)械切削或壓力加工的性能，其適中的電導(dǎo)率，在產(chǎn)生足夠的電磁阻尼的基礎(chǔ)上，可提高轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)而產(chǎn)生較大的異步轉(zhuǎn)矩，改善啟動(dòng)性能。

上述技術(shù)方案的進(jìn)一步設(shè)計(jì)之二是：所述軟磁合金為鐵素體不銹鋼。其電磁性能比不上電工純鐵，但無需防腐蝕。

本發(fā)明的技術(shù)方案和效果將在具體實(shí)施方式中結(jié)合附圖作進(jìn)一步的說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明各實(shí)施例換氣扇基本機(jī)械結(jié)構(gòu)主視示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例換氣扇電動(dòng)機(jī)電磁基本結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例是在CN201510650460.3說明書所述實(shí)施例換氣扇的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成，其基本機(jī)械、電磁結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，繼承CN201510650460.3說明書所述離心泵實(shí)施例(可相應(yīng)對(duì)照CN201510650460.3的說明書附圖1、6)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：

——按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的軸流式葉輪1；

——固定于機(jī)殼的電動(dòng)機(jī)2；

——葉輪1連接于電動(dòng)機(jī)2的輸出軸，其具有4個(gè)葉片；按性能要求，葉片數(shù)也可以為3、5或6，但最好不要多于8片。葉輪為注塑成型，直徑120mm。葉輪不宜更大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量宜盡量小，以配合電動(dòng)機(jī)2仍不太大的起動(dòng)力矩；

——電動(dòng)機(jī)2為內(nèi)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，包括定子100和永磁轉(zhuǎn)子200。

本發(fā)明第1實(shí)施例換氣扇的電動(dòng)機(jī)電磁基本結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括：

——轉(zhuǎn)子200，是其截面以二條相互垂直的對(duì)稱軸400分隔為4個(gè)對(duì)稱的90°的扇形并各徑向充磁為N、S、N、S的4極永磁轉(zhuǎn)子；

——定子100由具有4個(gè)凸極的圓形鐵芯101和繞組102組成；繞組102是在4個(gè)凸極各繞一具有絕緣框架的線圈元件，然后按繞向串聯(lián)連接為4極，并因而在通電時(shí)產(chǎn)生4極的穿越定轉(zhuǎn)子之間氣隙的主磁通；

——定子鐵芯101各凸極與轉(zhuǎn)子200間氣隙的寬度沿逆時(shí)針方向漸變收窄；因此在自由狀態(tài)即不通電和無外部流體以及旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)良好的情況下，轉(zhuǎn)子200受定子鐵芯吸引，各極的幾何軸線即穿越定轉(zhuǎn)子之間氣隙的永磁磁通軸線700、800分別以相鄰定子凸極的幾何軸線即穿越定轉(zhuǎn)子之間氣隙的主磁通軸線500、600為參照，沿逆時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)一較小的銳角Ω。本實(shí)施例設(shè)計(jì)該機(jī)械角為5°(電角度10°)。該角度可隨漸變收窄的比例而改變，并影響起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和效率。該設(shè)計(jì)可避免在自由狀態(tài)下轉(zhuǎn)子停留于其軸線與定子凸極的軸線重合而使通電時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為零的所謂“死點(diǎn)”位置，所形成的磁阻轉(zhuǎn)矩還有利于防止運(yùn)轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)子于交流電流過零時(shí)不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩而停轉(zhuǎn)。但正是該電磁結(jié)構(gòu)使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩振動(dòng)。

本發(fā)明實(shí)施例相比CN201510650460.3說明書所述實(shí)施例換氣扇的改進(jìn)主要是：

——增加了電工純鐵制成的圓筒100，其緊套于原永磁轉(zhuǎn)子外圓柱面，見圖1和圖2(可分別對(duì)照CN201510650460.3的說明書附圖1、6)。

由于要求不高和為降低成本，電工純鐵選用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的牌號(hào)DT3即可。用該電工純鐵材料拉拔成內(nèi)徑相應(yīng)于原永磁轉(zhuǎn)子外徑的圓筒形，并取與原永磁轉(zhuǎn)子相同的軸向長(zhǎng)度，再將原永磁轉(zhuǎn)子穿入圓筒內(nèi)，在對(duì)永磁轉(zhuǎn)子端部和軸套注塑加工的同時(shí)達(dá)到固定，或以緊配合公差直接緊固。

圓筒的壁厚取0.15～0.8mm。通常越厚，電磁阻尼效果越好而啟動(dòng)性能稍差，并對(duì)有效空間利用稍有減少。可按照實(shí)驗(yàn)，綜合效果適當(dāng)調(diào)整。

由于電工純鐵容易生銹，需要視使用條件按現(xiàn)有技術(shù)采取適當(dāng)?shù)姆冷P措施，包括對(duì)圓筒內(nèi)、外圓柱面鍍覆或復(fù)合純銅或純鋁薄層。該薄層除可防銹外，還可增強(qiáng)電磁阻尼效果。其中，對(duì)圓筒內(nèi)圓柱面鍍覆或復(fù)合純銅或純鋁薄層，基于啟動(dòng)時(shí)感應(yīng)電流頻率較高，有利于兼顧啟動(dòng)性能和電磁阻尼。

當(dāng)然，也可改為使用400系列鐵素體不銹鋼。

該換氣扇的控制電路和方法可仍按照CN201510650460.3說明書所述實(shí)施例。當(dāng)葉輪不需要定向旋轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)繞組也可以不經(jīng)電子開關(guān)電路直接輸入交流電源工作。

上述電動(dòng)機(jī)為4極電動(dòng)機(jī)，也可以是2極電動(dòng)機(jī)，如U形鐵芯單相永磁同步電動(dòng)機(jī)，可見機(jī)械工業(yè)出版社2009年版《小功率永磁電機(jī)原理、設(shè)計(jì)及應(yīng)用》。此時(shí)葉輪直徑需控制在100mm以內(nèi)。