雙重反轉式軸流送風的制造方法
【專利摘要】本實用新型以低成本提供低功率消耗且改善了風量-靜壓特性的雙重反轉式軸流送風機。該雙重反轉式軸流送風機具備：第一軸流送風機（100），其通過三相馬達（120）使葉片（101）旋轉；和第二軸流送風機（200），其以串聯(lián)的方式與第一軸流送風機（100）連接，并通過單相馬達（220）使葉片（201）旋轉，葉片（101）與葉片（201）反向旋轉。另外，通過速度控制來驅(qū)動三相馬達（120）。
【專利說明】雙重反轉式軸流送風機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及能夠以低成本獲得并具有高效率的雙重反轉式軸流送風機。
【背景技術】
[0002]已知有如下構造的雙重反轉式軸流送風機，S卩，使以馬達作為驅(qū)動源的軸流風扇在軸向上重疊，并且使一方的軸流風扇的旋轉方向與另一方的軸流風扇的旋轉方向相反。例如，在專利文獻I中公開有如下構造，即，在雙重反轉式軸流送風機中，為了與以往相比而增大風量并提高靜壓，而使前方葉片的片數(shù)為五片的第一單體軸流送風機與后方葉片的片數(shù)為四片的第二單體軸流送風機結合，并且，使第一單體軸流送風機的多張連接板與第二單體軸流送風機的多張連接板組合而將在殼體內(nèi)形成的靜止葉片的片數(shù)設為三片。另夕卜，在專利文獻2中公開有如下構造，即，在雙重反轉式軸流送風機中，為了與以往相比而增大風量并提高靜壓，而將前方葉片的片數(shù)N、靜止葉片的片數(shù)M、以及后方葉片的片數(shù)P設為N > P > M，并且，將沿著前方葉片的軸線方向測量的長度尺寸LI設為比沿著后方葉片的軸線方向測量的長度尺寸L2長。
[0003]專利文獻1:日本特開2004-278370號公報
[0004]專利文獻2:日本特開2007-77890號公報
[0005]在現(xiàn)有技術的雙重反轉式軸流送風機中，各使用一對單相馬達或者三相馬達作為兩臺送風機的驅(qū)動部。但是，在使用兩臺單相馬達的情況下風量不充分，在使用兩臺三相馬達的情況下雖能夠獲得風量的增加，但存在功率消耗與制造成本也增加之類的問題。在這樣的背景下，本實用新型的目的在于以低成本提供低功率消耗且改善了風量-靜壓特性的雙重反轉式軸流送風機。
實用新型內(nèi)容
[0006]技術方案I所記載的實用新型是一種雙重反轉式軸流送風機，其特征在于，具備:第一軸流送風機，其通過三相馬達使葉片旋轉；和第二軸流送風機，其以串聯(lián)的方式與上述第一軸流送風機連接，并通過單相馬達使葉片朝與上述第一軸流送風機的葉片的旋轉方向相反的方向旋轉。根據(jù)技術方案I所記載的實用新型，與兩個軸流送風機均由三相馬達驅(qū)動的情況相比，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化，另外，與兩個軸流送風機均由單相馬達驅(qū)動的情況相t匕，能夠改善風量-靜壓特性。
[0007]在技術方案I所記載的實用新型的基礎上，技術方案2所記載的實用新型的特征在于，通過速度控制來驅(qū)動上述三相馬達。根據(jù)技術方案2所記載的實用新型，與將三相馬達設為單相馬達的情況相比，能夠獲得較高的效率。此外，所謂的速度控制是以使葉片的旋轉速度成為恒定的方式進行控制的驅(qū)動方法。
[0008]在技術方案2所記載的實用新型的基礎上，技術方案3所記載的實用新型的特征在于，上述第一軸流送風機配置于吸入側。根據(jù)技術方案3所記載的實用新型，吸入側的軸流送風機以恒定速度進行旋轉，因此后段(排出側)的第二軸流送風機的單相馬達很難受到靜壓變化的影響，從而能夠抑制因靜壓變化而導致的上述單相馬達的送風效率的降低。因此，能夠提高作為雙重反轉式軸流送風機的送風效率。
[0009]在技術方案3所記載的實用新型的基礎上，技術方案4所記載的實用新型的特征在于，在將上述第一軸流送風機的葉片的片數(shù)設為N、將上述第二軸流送風機的葉片的片數(shù)設為M時，N > M。根據(jù)技術方案4所記載的實用新型，能夠更加高效地獲得抑制因前段的軸流送風機的速度控制而導致的后段的軸流送風機的效率降低的效果。
[0010]在技術方案3或4所記載的實用新型的基礎上，技術方案5所記載的實用新型的特征在于，以恒定的頻率以及恒定的電壓驅(qū)動上述單相馬達。根據(jù)技術方案5所記載的實用新型，能夠通過簡單的結構進行單相馬達的驅(qū)動，因此能夠使裝置整體低成本化。
[0011]在技術方案5所記載的實用新型的基礎上，技術方案6所記載的實用新型的特征在于，以相同的電壓驅(qū)動上述三相馬達與上述單相馬達。根據(jù)技術方案6所記載的實用新型，能夠使電源的結構簡化，因此能夠使裝置整體低成本化。
[0012]根據(jù)本實用新型，能夠以低成本提供低功率消耗且改善了風量-靜壓特性的雙重反轉式軸流送風機。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是實施方式的剖視圖。
[0014]圖2是實施方式的立體圖。
[0015]圖3是電氣系統(tǒng)的框圖。
[0016]圖4是實際測量風量與靜壓、風量與旋轉速度的關系的圖表。
[0017]符號說明:
[0018]10…雙重反轉式軸流送風機；100…第一軸流送風機；101…葉片(五片葉片)；102…樞轂;103…加強部件;104…突起部;105…軸;106…球軸承;107…球軸承;108…定子部件；109…馬達基座；110…肋；111…外框；112…定子鐵芯；113…凸極面；114…絕緣體；115…定子線圈；116…轉子磁鐵；120…三相馬達；200…第二軸流送風機;201…葉片(五片葉片);202…樞轂;203…加強部件;204…突起部;205…軸;206…球軸承;207…球軸承；208…定子部件；209…馬達基座；210…肋；211…外框；212…定子鐵芯；213…凸極面；214…絕緣體；215…定子線圈；216…轉子磁鐵；220…單相馬達。
【具體實施方式】[0019](概要)
[0020]圖1以及圖2示出了雙重反轉式軸流送風機10。雙重反轉式軸流送風機10具有第一軸流送風機100與第二軸流送風機200在軸向并排地配置(串聯(lián)配置)的構造。對于雙重反轉式軸流送風機10而言，從第一軸流送風機100側(圖1的右側)吸入氣體，并將該吸入的氣體從第二軸流送風機200側(圖1的左側)排出。換句話說，雙重反轉式軸流送風機10將從圖1的右側吸入的氣體朝圖1的左側的方向排出。其中，作為處理的氣體能夠列舉空氣、氮氣等各種氣體、其他廢氣等。
[0021](第一軸流送風機)
[0022]第一軸流送風機100提供五片葉片101。葉片101被以下說明的構造的三相馬達120驅(qū)動而進行旋轉。五片葉片101與樹脂制造的樞轂(hub) 102—體成形。樞轂102是通過以樹脂為原料的注塑成形法而制造的部件，并具有近似杯形狀。樞轂102是構成三相馬達120的轉子的一部分的部件，靠近吸入氣體一側(圖1的右側)的軸中心的部分102a成形為隨著朝向氣體流動的上游側逐漸縮徑而前端變細的錐形形狀。據(jù)此，能夠抑制從圖1的右側的方向抽吸的氣體的阻力。在樞轂102的內(nèi)側安裝有金屬制并具有杯形狀的加強部件103。加強部件103與由樹脂構成的突起部104 —體化。突起部104安裝于成為旋轉軸的軸105。
[0023]軸105通過球軸承106、107以能夠自由旋轉的狀態(tài)保持于定子部件108。定子部件108具有近似筒形狀，并在內(nèi)側固定有球軸承106、107的外圈。定子部件108固定于樹脂制造的馬達基座109。馬達基座109通過四根肋110與近似圓筒形狀的外框111連接。馬達基座109、肋110、外框111是以樹脂為原料的一體成形品。四根肋110也起到固定葉片的作用。
[0024]在定子部件108的外周安裝有定子鐵芯112。定子鐵芯112是與通常的三相馬達的定子鐵芯相同的構造，并具有將多個形成為特定的形狀的電磁鋼板在軸向?qū)盈B的構造。定子鐵芯112具備多個朝向遠離軸105的旋轉中心的方向延伸的凸極。圖1示出了該凸極的前端的部分即具備凸極面的前端部113。在凸極安裝有樹脂制造的絕緣體114，經(jīng)由該絕緣體114在凸極卷繞有磁線，從而形成定子線圈115。在與凸極的前端部113的外表面(凸極面)隔著間隙的位置配置有轉子磁鐵116。轉子磁鐵116具有近似圓筒形狀，并安裝于加強部件103的內(nèi)周面。轉子磁鐵116以沿著周向與NSN..極性反轉的狀態(tài)被磁化。
[0025]通過在定子線圈115流過三相的交流驅(qū)動電流，來在凸極的前端部113與轉子磁鐵116的磁極之間作用磁吸引力以及磁排斥力，從而使樞轂102相對于定子鐵芯112旋轉。該旋轉的原理與通常的三相馬達的情況相同。
[0026](第二軸流送風機)
[0027]第二軸流送風機200具備三片葉片201。葉片201被以下說明的構造的單相馬達220驅(qū)動而進行旋轉。三片葉片201的直徑與葉片101相同，并與樹脂制造的樞轂202 —體成形。樞轂202是通過以樹脂為原料的注塑成形法而制造的部件，并具有近似杯形狀。樞轂202是構成單相馬達220的轉子的一部分的部件。樞轂202與樞轂101不同，形成為朝向氣體流動的下游側而外徑形成大致恒定、并將被加速后的氣流朝圖中左側的方向直線地排出的構造。在樞轂202的內(nèi)側安裝有金屬制且具有杯形狀的加強部件203。加強部件203在軸中心的部分具備突起部，在該突起部嵌入固定有軸205。
[0028]軸205通過球軸承206、207以能夠自由旋轉的狀態(tài)保持于定子部件208。定子部件208具有近似筒形狀，并在內(nèi)側固定有球軸承206、207的外圈。定子部件208固定于樹脂制造的馬達基座209。馬達基座209通過四根肋210與近似圓筒形狀的外框211連接。馬達基座209、肋210、外框211是以樹脂為原料的一體成形品。四根肋210也起到固定葉片的作用。
[0029]在定子部件208的外周安裝有定子鐵芯212。定子鐵芯212是與通常的單相馬達的定子鐵芯相同的構造，并具有將多個形成為特定形狀的電磁鋼板在軸向?qū)盈B的構造。定子鐵芯212具備多個朝向遠離軸205的旋轉中心的方向延伸的凸極。該凸極具備前端的部分的凸極面213。在凸極安裝有樹脂制造的絕緣體214，經(jīng)由該絕緣體214，在各凸極卷繞磁線，從而形成定子線圈215。在與凸極面213隔開間隙的位置配置有轉子磁鐵216。轉子磁鐵216具有近似圓筒形狀，并安裝于加強部件203的內(nèi)周面。轉子磁鐵216以沿著周向與NSN..極性反轉的狀態(tài)被磁化。
[0030]通過在定子線圈215流過單相的交流驅(qū)動電流，來在各凸極與轉子磁鐵216的磁極之間作用磁吸引力以及磁排斥力，從而使樞轂202相對于定子鐵芯212旋轉。該旋轉的原理與通常的單相馬達的情況相同。
[0031](整體的構造)
[0032]將第一軸流送風機100的馬達基座109與第二軸流送風機的馬達基座209接合，從而使第一軸流送風機100與第二軸流送風機200在軸向上以串聯(lián)的方式結合。上述兩個軸流送風機的結合通過粘合劑來進行。當然，也能通過螺栓等緊固機構進行第一軸流送風機100與第二軸流送風機200的結合。
[0033]葉片101與葉片201朝相互相反的方向旋轉。另外，被三相馬達驅(qū)動的第一軸流送風機100通過使用了變頻器的速度控制而工作。所謂的速度控制是不受靜壓變化影響而始終以恒定的旋轉速度進行旋轉的控制。換句話說，以使葉片101以恒定的速度進行旋轉的方式對第一軸流送風機100進行利用變頻器調(diào)整驅(qū)動頻率的控制。
[0034]被單相馬達驅(qū)動的第二軸流送風機200在旋轉速度因靜壓變化而變化的以往方式的控制下工作。即，在預先決定的一定的驅(qū)動條件(一定的電源頻率以及一定的電源電壓)下進行驅(qū)動。因此，軸流送風機200的旋轉速度受靜壓條件影響。
[0035](電氣系統(tǒng)的構成)
[0036]圖3示出了雙重反轉式軸流送風機10的框圖。如圖3所示，雙重反轉式軸流送風機10由第一軸流送風機100與第二軸流送風機200構成。第一軸流送風機100被三相馬達120驅(qū)動，第二軸流送風機200被單相馬達220驅(qū)動。此處，三相馬達120組入與圖1關聯(lián)地進行說明的第一軸流送風機100。單相馬達220組入與圖1關聯(lián)地進行說明的第二軸流送風機200。
[0037]三相馬達120的轉子的旋轉通過在圖1中省略圖示的旋轉速度檢測裝置301進行檢測。對于旋轉速度檢測裝置301而言，例如在轉子側配置磁鐵，并通過配置于定子側的霍爾元件檢測該磁鐵的旋轉，從而進行檢測。從旋轉速度檢測裝置301輸出三相馬達120的旋轉速度所涉及的數(shù)據(jù)信號，并將該數(shù)據(jù)信號輸入三相電源303。三相電源303是變頻器電源，基于來自旋轉速度檢測裝置301的數(shù)據(jù)信號，進行控制以使三相馬達120始終以特定的旋轉速度旋轉。具體而言，不受條件影響而以使三相馬達120的旋轉速度成為恒定的值的方式，在三相電源303中進行調(diào)整向三相馬達120供給的驅(qū)動電流的頻率的控制動作。
[0038]例如，在由于靜壓條件的變化等引起三相馬達120的旋轉速度變化的情況下，通過旋轉速度檢測裝置301檢測三相馬達120的旋轉速度。三相電源303基于該檢測以使三相馬達120的旋轉速度成為特定的值的方式對供給的三相交流的頻率進行調(diào)整。這樣進行速度控制，以使第一軸流送風機100的旋轉速度不會因靜壓條件而變化，而成為恒定的值。另一方面，從單相電源304向單相馬達220供給特定的頻率的驅(qū)動電流，不進行三相馬達120那樣的控制。此外，對于使三相電源303與單相電源304的輸出電壓為相同的電壓而言，在使兩個馬達的動作同步的方面、使電源結構簡單化從而低成本化的方面優(yōu)選。
[0039](實際測量結果)[0040]表1表示在相同條件下使實施例與比較例運轉而進行比較的結果。此處，風扇效率定義為(風量X靜壓/功率消耗)X 100%。另外，驅(qū)動電壓為12V。此處，比較例的基本結構與實施例的基本結構相同，且比較例中，兩臺軸流送風機中的馬達均為單相馬達。如表I所示，實施方式與比較例相比，能夠?qū)L扇效率改善17%。
[0041]【表1】
[0042]
【權利要求】
1.一種雙重反轉式軸流送風機，其特征在于，具備: 第一軸流送風機，其通過三相馬達使葉片旋轉；和 第二軸流送風機，其以串聯(lián)的方式與所述第一軸流送風機連接，并通過單相馬達使葉片朝與所述第一軸流送風機的葉片的旋轉方向相反的方向旋轉。
2.根據(jù)權利要求1所述的雙重反轉式軸流送風機，其特征在于， 通過速度控制來驅(qū)動所述三相馬達。
3.根據(jù)權利要求2所述的雙重反轉式軸流送風機，其特征在于， 所述第一軸流送風機配置于吸入側。
4.根據(jù)權利要求3所述的雙重反轉式軸流送風機，其特征在于， 在將所述第一軸流送風機的葉片的片數(shù)設為N、將所述第二軸流送風機的葉片的片數(shù)設為M時，N >M。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的雙重反轉式軸流送風機，其特征在于， 以恒定的頻率以及恒定的電壓驅(qū)動所述單相馬達。
6.根據(jù)權利要求5所述的雙重反轉式軸流送風機，其特征在于， 以相同的電壓驅(qū)動所述三相馬達與所述單相馬達。
【文檔編號】F04D19/02GK203584844SQ201320599895
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權日:2012年9月26日
【發(fā)明者】安部史康, 郭銘祥 申請人:美蓓亞株式會社