Вентиляционное устройство с асинхронным электродвигателем

Полезная модель относится к устройствам для перемещения воздуха, а именно к установкам вентиляции воздуха, которые могут быть встроены в различные системы кондиционирования воздуха или очистки воздуха.
Известно вентиляционное устройство, содержащее опорную пластину с всасывающим отверстием, выполненным по центру пластины, на которой соосно всасывающему отверстию закреплены четыре профилированных кронштейна с центральной монтажной площадкой к которой прикреплен вентилятор с электродвигателем (см. опубликованную заявку US №2011/0200438, кл. В63Н 1/16, опубл. 18.08.2011).
Однако широкие опоры кронштейнов создают сравнительно большое аэродинамическое сопротивление, что приводит к снижению производительности вентиляционного устройства и увеличению шума работы вентиляционного устройства.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является вентиляционное устройство, содержащее плоскую опорную пластину с всасывающим отверстием, выполненным по центру пластины, на которой соосно всасывающему отверстию закреплен всасывающий патрубок, а также закреплены плоские металлические кронштейны, каждый из которых состоит из прямолинейного плоского участка, сопряженного с криволинейным участком с ножкой, которая закреплена на опорной пластине, при этом кронштейны расположены с образованием прямолинейными плоскими участками кронштейнов над опорной пластиной прямоугольного отверстия, через которое вставлен закрепленный относительно последнего электродвигатель, на валу которого закреплено рабочее лопаточное колесо с передним и плоским задним дисками, причем в указанном прямоугольном отверстии установлена плоская пластина, на которой закреплен кольцевой фланец электродвигателя и которая снабжена боковыми стенками, при этом последние соединены с прямолинейными плоскими участками кронштейнов (см. патент на изобретение RU №2715428, кл. F24F 13/24, опубл. 27.08.2019).
Данное устройство позволяет снизить степень возмущения воздуха во время работы вентиляционного устройства и, как результат, снизить уровень шума при работе вентиляционного устройства.
Однако наличие вибрации при работе приводит к возникновению возмущений в воздушном потоке и, как результат, к созданию шума при работе вентиляционного устройства, что снижает эффект уменьшения шума при работе устройства.
Технической проблемой, решаемой полезной моделью, является преодоление вышеуказанных недостатков.
Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в уменьшении завихрений воздушного потока на выходе из рабочего лопаточного колеса при обтекании кронштейнов и повышению жесткости конструкции вентиляционного устройства за счет жесткого соединения всех элементов конструкции и снижения высоты вентиляционного устройства за счет коаксиальной установки относительно вала корпуса, статора, ротора и рабочего лопаточного колеса, что позволило снизить вибрацию и уровень шума при работе вентиляционного устройства с одновременным повышением производительности вентиляционного устройства.
Указанная техническая проблема решается и технический результат достигается за счет того, что вентиляционное устройство с асинхронным электродвигателем содержит плоскую опорную пластину с всасывающим отверстием, выполненным по центру пластины, на которой соосно всасывающему отверстию закреплен всасывающий патрубок, а также закреплены плоские металлические кронштейны, каждый из которых состоит из прямолинейного плоского участка, сопряженного с криволинейным участком с ножкой, которая закреплена на опорной пластине, при этом кронштейны расположены с образованием прямолинейными плоскими участками кронштейнов над опорной пластиной прямоугольного отверстия и в последнем установлена плоская пластина, на которой закреплен электродвигатель и которая снабжена боковыми стенками, при этом последние соединены с прямолинейными плоскими участками кронштейнов, а на электродвигателе закреплено рабочее лопаточное колесо с передним и плоским задним дисками, при этом электродвигатель подключен к источнику трехфазного переменного тока и выполнен с установленными соосно корпусу электродвигателя статором и охватывающим статор внешним ротором, причем статор выполнен с собранным из тонколистовой технической стали сердечником и обмоткой сердечника, а внешний ротор выполнен в виде стакана с днищем и боковой стенкой, в которую встроен шихтованный сердечник, в пазах которого расположены короткозамкнутые стержни обмотки ротора, в центре днища стакана выполнено утолщение со сквозным отверстием, в котором закреплен конец вала, установленного в подшипниках, которые установлены в корпусе электродвигателя, а рабочее лопаточное колесо закреплено на электродвигателе с наружной стороны боковой стенки стакана посредством установленного на боковой стенке обода с опорным фланцем, соединенным с задним плоским диском рабочего лопаточного колеса, при этом криволинейные участки каждого кронштейна образованы наружной и внутренней дугами окружности, плавно сопряженными с прямолинейным плоским участком кронштейна, причем центр дуги окружности, образующей внутренний контур криволинейного участка каждого кронштейна и центр дуги окружности, образующей его внешний контур, лежат в плоскости выходного сечения переднего диска рабочего лопаточного колеса, при этом расстояние от выходной кромки каждой лопатки рабочего колеса в момент ее нахождения напротив входной кромки криволинейного участка каждого кронштейна плавно увеличивается в направлении от заднего плоского диска рабочего лопаточного колеса к выходному сечению переднего диска рабочего лопаточного колеса.
В ходе проведенного исследования было установлено, что представляется возможность снизить уровень шума при работе вентиляционного устройства и одновременно снизить вибрацию в первую очередь криволинейных участков кронштейнов, что связано с тем, что удалось оптимизировать скорость натекания потока воздуха на переднюю кромку криволинейного участка кронштейна по высоте криволинейного участка кронштейна. Одновременно удалось повысить жесткость конструкции за счет жесткого соединения элементов конструкции вентиляционного устройства, выполнения кронштейна с криволинейным участком, образованным как описано выше, в виде одной дуги окружности и снижения высоты вентиляционного устройства путем по существу коаксиального расположения относительно вала элементов корпуса, статора и ротора электродвигателя, а также рабочего лопаточного колеса, что также позволило снизить вибрацию не только элементов конструкции кронштейнов, но и вышеуказанных элементов конструкции вентиляционного устройства, что также позволяет обеспечить более Плавное обтекание кронштейнов воздушным потоком с соответственным снижением уровня шума при работе вентиляционного устройства и повышением надежности и производительности вентиляционного устройства.
На фиг. 1 представлен продольный разрез вентиляционного устройства.
На фиг. 2 представлен вид А на фиг. 1.
На фиг. 3 представлен вид сверху на вентиляционное устройство.
На фиг. 4 представлен продольный разрез электродвигателя.
Вентиляционное устройство содержит плоскую опорную пластину 1 с всасывающим отверстием, выполненным по центру пластины 1, на которой соосно всасывающему отверстию закреплен всасывающий патрубок 2, а также закреплены плоские металлические кронштейны 3, каждый из которых состоит из прямолинейного плоского участка 4, сопряженного с криволинейным участком 5 с ножкой 6, которая закреплена на опорной пластине 1.
Кронштейны 3 расположены с образованием прямолинейными плоскими участками 4 кронштейнов 3 над опорной пластиной 1 прямоугольного отверстия и в последнем установлена плоская пластина 7, на которой закреплен электродвигатель 8 и которая снабжена боковыми стенками 9.
Боковые стенки 9 соединены с прямолинейными плоскими участками 4 кронштейнов 3.
На электродвигателе 8 закреплено рабочее лопаточное колесо 10 с передним 11 и плоским задним 12 дисками.
Электродвигатель 8 подключен к источнику трехфазного переменного тока и выполнен с установленными соосно корпусу 13 электродвигателя 8 статором 14 и охватывающим статор 14 внешним ротором 15.
Статор 14 выполнен с собранным из тонколистовой технической стали сердечником 16 и обмоткой 17 сердечника 16.
Внешний ротор 15 выполнен в виде стакана с днищем 18 и боковой стенкой 19, в которую встроен шихтованный сердечник 20, в пазах которого расположены короткозамкнутые стержни 21 обмотки внешнего ротора 15.
В центре днища 18 стакана выполнено утолщение со сквозным отверстием, в котором закреплен конец вала 22, установленного в подшипниках 23, которые установлены в корпусе 13 электродвигателя 8.
Рабочее лопаточное колесо 10 закреплено на электродвигателе 8 с наружной стороны боковой стенки 19 стакана посредством установленного на боковой стенке 19 обода 24 с опорным фланцем 25, соединенным с плоским задним диском 12 рабочего лопаточного колеса 10.
Криволинейные участки 5 каждого кронштейна 3 образованы наружной R1 и внутренней R2 дугами окружности, плавно сопряженными с прямолинейным плоским участком 4 кронштейна 3.
Центр дуги R2 окружности, образующей внутренний контур криволинейного участка 5 каждого кронштейна 3 и центр дуги R1 окружности, образующей его внешний контур, лежат в плоскости выходного сечения переднего диска 11 рабочего лопаточного колеса 10.
Расстояние от выходной кромки каждой лопатки 26 рабочего лопаточного колеса 10 в момент ее нахождения напротив входной кромки криволинейного участка 5 каждого кронштейна 3 плавно увеличивается (от L1 до L2) в направлении от заднего плоского диска 12 рабочего лопаточного колеса 10 к выходному сечению переднего диска 11 рабочего лопаточного колеса 10.
Вентиляционное устройство работает следующим образом.
При подаче электрической энергии электродвигатель 8 приводит во вращение рабочее лопаточное колесо 10, что вызывает поступление в вентиляционное устройство воздушной среды через всасывающий патрубок 2. Далее воздушный поток поступает через передний диск 11 на лопатки 26 рабочего колеса 10 и последними - выбрасывается из вентиляционного устройства, обтекая при этом криволинейный участок 5 кронштейнов 3. Кронштейны установлены такими образом, чтобы воздушный поток натекал на криволинейный участок 5 кронштейнов 3 вдоль его боковой поверхности.
Таким образом, за счет оптимального расположения выходных кромок лопаток 26 рабочего колеса 10, образованного вышеописанным профилем выполнения криволинейных участков 5 кронштейнов 3 и формирования жесткой конструкции вентиляционного устройства, удалось добиться достижения вышеописанного технического результата.