Что такое внешний ротор в вентиляторе

Обновлено: 04.05.2024

Ротор вентилятора обычно состоит из двух дисков, которые могут быть или оба плоскими, или один из них коническим, а другой - плоским. Ведущий - плоский - диск укрепляется на ступице, посаженной на вал. Между дисками путем приклепки или сварки устанавливаются лопатки ротора. Число лопаток может быть от 6 до 64 на ротор. [5]

Ротор вентилятора отштампован из магниевого сплава. Части картера двигателя для улучшения охлаждения сдвинуты так, что цилиндры заднего ряда находятся в промежутках между цилиндрами переднего ряда, если смотреть спереди. В систему охлаждения, помимо сребренной поверхности цилиндров и головок, входят капоты и дефлекторы, направляющие потоки воздуха, а также система окон и крышек, регулирующих количество подводимого воздуха в зависимости от условий эксплуатации. [6]

Ротор вентилятора типа В Г состоит из ступицы с тремя лопастями и втулки, иредставляющей собой цилиндрический кожух, надеваемый на ступицу. Втулка ротора крепится к ступице на шпильках. [7]

Каждый ротор вентилятора должен быть испытан при повышенной скорости вращения в соответствии с техническими требованиями. Для этого применяется стенд, на котором ротор вентилятора может быть испытан отдельно. [8]

На роторах вентиляторов в основном применяют лопатки трех типов, схематично изображенные на рис. 33 - 10: а - загнутые назад; б - радиальные; в-загнутые вперед. [9]

Пример: Ротор вентилятора имеет массу 1000 кг и размах перемещения ( 2 А ]) 1100 мкм. Расположен консольно на валу, который удерживается двумя подшипниками. Тем не менее, основная нагрузка приходится на ближайший к ротору подшипник, и коэффициент п можно принять равным единице. [10]

Кожухи и роторы вентиляторов должны быть изготовлены из цветных металлов или покрыты цветными металлами. [11]

Кожухи или роторы вентиляторов как приточной, так и вытяжной вентиляции должны быть изготовлены из цветного металла. На трубопроводах должны быть установлены сетки Дэви и противовзрывные горшки. Каналы для вывода паров эфира и спирта должны быть сделаны из огнестойких материалов. [12]

Перед установкой ротора вентилятора на стенд производится контрольная балансировка системы ( стакан, диск, стрелки) с помощью грузиков 6 до совпадения концов стрелок с указателями. [14]

Постоянное совершенствование технологий и развитие точного электрооборудования приводит к созданию новых и преобразованию старых устройств. Такому совершенствованию подвергаются и электрические машины, которые неоднократно преобразовывались для получения точного позиционирования. При массовом внедрении полупроводниковых приборов появилась возможность заменить классические щетки на p-n переходы, в результате чего был создан вентильный двигатель.

Конструкция и принцип работы

Конструктивно вентильный агрегат представляет собой разновидность синхронного двигателя.

В его состав входят:

Ротор, как правило, из магнитного материала, реагирующий на воздействие электромагнитного поля.
Статор, включающий в себя фазы обмоток, намотанные в катушки станину и диэлектрическую прокладку.
Измерительные датчики (чаще всего Холла), позволяющие определить положение вращения вала.
Микропроцессорный блок, формирующий импульсы, их форму, задающие частоту вращения ротора, сравнивающий показания датчиков и подаваемого переменного тока на фазные обмотки.

Пример конструкции вентильного двигателя приведен на рисунке ниже:

Рис. 1. Конструкция вентильного двигателя

Принцип работы вентильного двигателя заключается в четком позиционировании постоянных магнитов на роторе по отношению к формируемому пику электромагнитного импульса на фазных электрических обмотках. При движении магнитов датчики воспринимают информацию об их положении в пространстве и меняют пропускную способность реактивных вентильных преобразователей, что позволяет валу вращаться дальше. Таким образом, управление вращением осуществляется без использования скользящего контакта, поэтому данная категория электрических машин относится к категории бесколлекторных электродвигателей.

Статор

Рис. 2. Конструкция статора вентильного двигателя

Конструктивно статор мало чем отличается от классических моделей синхронных и асинхронных двигателей. Это металлический цельнолитой или наборной магнитопровод, в пазах которого укладываются фазные провода. Количество обмоток якоря определяется числом подключаемых фаз и периодичностью их чередования. Чем чаще уложены обмотки статора, тем точнее контролируется вращение вентильного электродвигателя.

Полюса статора также могут характеризоваться смещением на строго определенный угол, как и его обмотки. По количеству фаз коммутации вентильные двигатели бывают двух-, трех-, четырех- и шестифазными.

Ротор

В зависимости от конструкции ротора бесконтактные двигатели могут иметь внутрироторное и внешнероторное исполнение.

Рис. 3. Внешнероторные и внутрироторные модели

Количество пар полюсов также может отличаться, но уже без каких-либо привязок к обмоткам, как правило, этот параметр варьируется от двух до шестнадцати с парным шагом.

В более старых моделях для бесколлекторных двигателей использовались постоянные магниты из ферритовых сплавов. Которые отличались доступностью и относительно более низкой себестоимостью, но имели слишком низкие показатели индукции. Однако с постепенным развитием технологий, на смену им пришли магнитные элементы из редкоземельных металлов. Этот вариант обладает более точным позиционированием, но и стоит он дороже.

Рис. 4. Вентильный двигатель с внешним ротором

Датчик положения ротора

В синхронных электродвигателях датчик необходим для осуществления обратной связи с положением вала механического устройства. В зависимости от принципа действия могут применяться датчики:

Наиболее распространенными вариантами для практической реализации стали фотоэлектрические датчики и датчики с эффектом Холла. Они обладают большей точностью и меньше запаздывают при передаче данных в канале связи. Датчики привязываются к определенным маркерам на валу и реагируют на их прохождение.

Система управления

В состав блока управления, как правило, входит микроконтроллер и электронный ключ для подключения к двух- или трехфазным обмоткам двигателя. Микроконтроллер или микропроцессор необходим для обработки получаемых с датчиков сигналов и последующего преобразования синусоидальной коммутации в более удобную форму сигнала. Электрические преобразователи выполняется на базе полупроводниковых транзисторов, соединенных по мостовой схеме. Они производят широтно-импульсную модуляцию питающего напряжения в соответствии с заданным режимом работы.

Рис. 6. Электронный ключ вентильного двигателя

Классификация

По типу питания вентильные электрические машины подразделяются на электродвигатели постоянного и переменного тока.

По способу взаимодействия магнитного поля статора и ротора встречаются синхронные, асинхронные и индукторные аппараты.

Помимо этого, в зависимости от числа задействованных фаз они разделяются на:

Однофазные – представляю собой наиболее простой вариант, где используется минимум линий передачи питающего напряжения от блока управления к его обмоткам. Однако в некоторых позиция существует трудность пуска такого вентильного двигателя под нагрузкой.
Двухфазные – обладают хорошей связью между обмоткой и статором. Но выдают довольно сильные пульсации, которые могут привести к негативным последствиям в работе.
Трехфазные – наиболее распространенные варианты, способные выдать плавный пуск и нормальный режим работы вентильного двигателя. Характеризуется четным количеством обмоток и хорошими тяговыми характеристиками. К его недостаткам относят лишь чрезмерный шум во время работы.
Четырехфазные – характеризуются минимальными пульсациями низким пусковым моментом. Но, в сравнении с другими моделями, они имеют высокую себестоимость, из-за чего применяются редко.

Технические характеристики

При выборе конкретной модели важно определить ее соответствие месту установки, поэтому важно обращать внимание на следующие характеристики вентильных двигателей:

номинальное напряжение – определяет питающую величину, которая должна подаваться на вентильный двигатель для получения номинального усилия;
потребляемая мощность – характеристика электродвигателя, показывающая величину мощности, расходуемую на работу устройства;
КПД – показывает соотношение полезной работы, совершаемой вентильным двигателем к израсходованной мощности;
мощность на валу – полезная работа электрической машины, совершаемая за счет тягового усилия;
номинальная частота – определяет количество оборотов в минуту, которые вентильный двигатель может совершать в номинальном режиме работы;
диапазон регулировки частоты – показывает, в каких пределах можно изменять частоту оборотов вала для конкретной модели;
номинальный крутящий момент – определяет усилие, создаваемое на валу вентильного двигателя при оптимальных параметрах работы, также в параметрах может регламентироваться пусковой и максимальный момент;
коэффициент нагрузки – показывает, насколько снижается эффективность электрической машины, в зависимости от подъема над уровнем моря;
габаритные размеры и масса вентильного двигателя.

Преимущества и недостатки

В сравнении с другими типами электрических машин, вентильный двигатель имеет ряд качественных отличий, дающих ему как выгодное, превосходство, так и определенные недостатки.

К преимуществам вентильных двигателей относят:

Относительно небольшая величина магнитных потерь из-за отсутствия постоянно действующего поля, как в классических синхронных и асинхронных электродвигателях.
Обеспечивает безопасное вращение даже с максимальной нагрузкой, в отличии от коллекторных электродвигателей.
За счет встроенного преобразователя частоты коммутация вентильного преобразователя обеспечивает широкий спектр скоростей вращения, которые отличаются плавным переходом от одной к последующей.
Хорошая динамика работы и точность позиционирования, способная создать конкуренцию шаговым двигателям.
Относительно большая степень надежности и длительный срок эксплуатации без обслуживания за счет отсутствия скользящего контакта, в отличии от коллекторных двигателей.
Может применяться во взрывоопасной среде, в отличии от электродвигателей постоянного и переменного тока со щетками.

К недостаткам вентильных агрегатов следует отнести их высокую себестоимость, наличие дополнительных элементов, усложняющих последующую эксплуатацию. Также существенным минусом считается сложность управления и задания логики перемещения рабочих органов трехфазных бесколлекторных двигателей в соответствии с меняющимися факторами производственного процесса.

Применение

Вентильные двигатели применяются во всех сферах, где требуется регулировать скорость вращения рабочего элемента. Такие синхронные приводы имеют точное позиционирование и применяются для компьютерной техники, устройств привода, винчестера, куллеров обдува и т.д.

Рис. 8. Вентильный двигатель в компьютере

Помимо этого он используется в робототехнике, строительстве спутников, летательных аппаратов. Для бытовой техники, в устройствах автомобилестроения, в медицинской сфере. Также нашел широкое применение в станочном оборудовании, горнодобывающих машинах, используется в компрессорных установках и насосных станциях.

Центробежный вентилятор или иначе радиальный – устройство для перемещения воздушных (газовых) потоков из одного помещения в другое, либо из помещения в окружающую среду с высоким (до 0,85) КПД. Используется в качестве вентиляционной либо очистной (очищение воздуха от пыли и вредных веществ, попадающих в воздух в производственных цехах) машины. Также может применяться для разряжения воздуха (газа) в помещении.

Воздух (газ) всасывается вращающейся крыльчаткой, на лопастях которой воздушные массы разделяются, нагнетаются в рабочую камеру, где и происходит их сжатие, далее сжатый воздух (газ) перегоняется под прямым углом в вентиляционные шахты или другое помещение. Объем воздуха (газа), перекачиваемого в единицу времени постоянен.

В общем случае радиальный вентилятор состоит из электродвигателя, спирального кожуха, в котором расположено колесо с лопастями и выхлопного патрубка. В самом корпусе, в боковой части имеется входное отверстие, через которое воздух втягивается вращающимися с большой скоростью лопастями. Существуют 9 основных вариантов конструктивных исполнений радиального вентилятора.

Прямое соединение крыльчатки и двигателя

Лопастное колесо закреплено без использования муфт и иных передач непосредственно на конце вала электродвигателя, расположенного горизонтально. Данное исполнение обеспечивает максимальную надежность, минимальный уровень шума и высокий КПД (отсутствуют потери мощностей на передачу). Недостатком конструкции являются ограничения по весу и габаритам устройства. Данный способ соединения двигателя с крыльчаткой возможен лишь в малогабаритных, легких вентиляторах. При совпадении частоты вращения двигателя с частотой вращения рабочего колеса данный тип соединения недопустим.

Крышный радиальный вентилятор

Соединение муфтовое

Крыльчатка соединена с валом электродвигателя посредством муфты. В современных устройствах муфта часто выполняется из износостойких эластичных материалов. Двигатель при этом располагается горизонтально, спиралевидный корпус – вертикально, входное отверстие сбоку, выпускной патрубок при установке соединяют с вентиляционной шахтой. Данная конструкция применяется при внушительных габаритах и весе рабочего колеса, а также при совпадении частот вращения двигателя и крыльчатки.

Ременная передача шкив между подшипниками

Импеллер соединен с двигателем посредством ременной передачи со шкивом, зафиксированным между подшипниками. Двигатель расположен горизонтально, спиралевидный корпус – вертикально. Недостатком такого исполнения являются сложности при замене ремня. При использовании плоских ремней, их приходится расшивать. При клиноременной передаче – демонтировать подшипник, расположенный с краю. Поэтому вентиляторы данной конструкции встречаются редко.

Ременная передача

Кожух расположен вертикально, двигатель горизонтально. Соединение ременное, приводной шкив имеет консольное расположение, позволяющее легко заменять ремень. Данная конструкция широко используется в производстве современных вентиляторов.

Вентилятор двухстороннего всасывания

Кожух расположен вертикально, двигатель горизонтально. Электродвигатель соединяется с колесом эластичной муфтой. В данном варианте подшипники расположены по обеим сторонам от крыльчатки. Данная конструкция отличается высокой жесткостью. Недостаток такой конструкции в расположении кронштейна подшипника. В случае присоединения воздуховода к входному отверстию, кронштейн подшипника оказывается внутри этого воздуховода, что делает его обслуживание неудобным, поэтому такие устройства используют, когда необходимо отбирать воздух непосредственно из помещения. Вентилятор двухстороннего всасывания с клиноременной передачей. Имеет аналогичную конструкцию и особенности, но электродвигатель соединен с крыльчаткой клиноременной передачей.

Двигатель с внешним ротором

Двигатель с внешним ротором на котором закреплена центробежная крыльчатка. Это наиболее прогрессивное исполнение. Такая конструкция имеет небольшие габариты, хорошее охлаждение двигателя так как двигатель находится в воздушном потоке. Немецкий концерн ebmpapst производит вентиляторы с внешним ротором.

Интересная и хорошо написанная статья, благодаря простоте и грамотности автора, читать легко и не в тягость. Давно выбирал себе такой вентилятор, но всё время сомневался, а после ознакомления все сомнения отпали. Особенно понравилось, что все вариации исполнения выполнены списком, что упрощает чтение.

Такой вентилятор является просто отличным по качеству. Так что мне было интересно и познавательно прочитать эту статью после покупки такого вентилятора.

Все подробно написано в этой статьи именно об этом устройстве и я считаю что в нем отличные характеристики и его стоит приобрести, качественный и прост в управлении.

Интересовал вентилятор двухстороннего всасывания. Но вы упомянули минус. Буду присматриваться к другим. Спасибо за столь развернутую статью, где всё доступно расписано

Интересно, а кулеры у компьютера тоже сделаны по одному из описанных здесь принципов. К какому типу они относятся? Написано понятно,попробую сам разобраться)))

Вентилятор очень качественный и благодаря этой статье я много чего узнала нового о нем, все здесь подробно описано, так что все доступно я думаю для каждого.

Виды вентиляторов по типу и конструкции

Дата: 27.04.2018Рейтинг:

Существует большое многообразие вентиляторов. Коротко о типах вентиляторов, условиям применения, способам монтажа.

21.03.2019

Радиальные вентиляторы, которые также называют центробежными, активно применяются для работы с воздухом, содержащим различные примеси: газы, дым, пыль, волокна и твердые частицы. Причем, работать они могут не только при нормальной, но и высокой температуре. Очень часто такое оборудование можно увидеть в промышленных зданиях и на производствах. Они также используются в системах дымоудаления и очистки воздуха от примесей. Такие вентиляторы работают относительно тихо, они надежные и не нуждаются в сложных обслуживающих процедурах. Именно этот набор качеств обеспечивает радиальным вентиляторам их популярность.

Особенности конструкции радиальных вентиляторов

Корпус центробежных вентиляторов имеет спиралевидную форму. Зачастую его обшивают пластинками в форме прямоугольников, чтобы его было легче установить в каналы. Внутри корпуса расположены рабочие детали, главная из которых – колесо ротора. Оно вращается благодаря приводу, закрепленному в корпусе. Сам корпус изготавливают из стали, хотя встречаются и пластиковые варианты. Между двумя дисками колеса устанавливаются лопатки, которые будут обеспечивать воздушное давление.

Лопатки бывают нескольких типов. Их края могут быть загнуты вперед или назад, можно встретить и совершенно плоские пластинки.

Что касается материалов, колесо может оснащаться пластинками из керамики, металла или пластика. Все эти особенности непосредственно влияют на специфику работы колеса и позволяют ему достигать нужной эффективности в работе.

Ротор может вращаться по направлению часовой стрелки или против него. Работа двигателя заставляет двигаться колесо. Вращение передается через ремень или специальные регулирующие муфты, которые могут изменять скорость вращения. Среди широко используемых моделей двигателей встречаются варианты с внешним ротором, обыкновенные модели и ЕС-двигатели. Рекомендуется выбирать вентиляторы, у которых имеется предустановленная защита движка от излишних нагрузок.

Чтобы устанавливать необходимую скорость вращения, используют электрические трансформаторы, преобразовательных механизмов или другого оборудования. Это позволят добиваться снижения потребления энергии. Значительного увеличения срока эксплуатации удается добиваться благодаря использованию специальных подшипников. Они становятся гарантией правильной работы даже при больших нагрузках.

Принцип работы радиальных вентиляторов

Воздух проходит через специальное отверстие и идет вдоль оси рабочей детали вентилятора. Когда колесо вращается, лопатки выталкивают воздух, отбрасывая его к краям. Благодаря корпусу в форме спирали воздух направляется к выходу, имеющему форму квадрата или круга. Этот процесс приводит к постоянному снижению давления внутри колеса и, как следствие, всасыванию в него воздуха. Забор и выталкивание воздуха имеют перпендикулярно направленные векторы.

Читайте также: