ВЕНТИЛЯТОР ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЙ

Полезная модель относится к области вентиляторостроения, в частности к конструкциям вентиляторов с рабочим колесом с загнутыми назад лопатками, EC-двигателем, и выполнена по аэродинамической схеме «свободное колесо». Конструкции на базе вентилятора высокоэффективного могут быть использованы в жилых зданиях, бытовых, спортивных и административных сооружениях, промышленных и сельскохозяйственных объектах, в первую очередь в конструкциях канальных вентиляторов и вентиляционных установок.
Из существующего уровня техники известен вентилятор (Патент US 10724539 В2 от 28.07.2020 F04D 25/06), содержащий корпус, рабочее колесо с основным и покрывным дисками, между которыми размещены загнутые назад лопатки, электрический двигатель с внешним ротором, на котором закреплено рабочее колесо вентилятора, и электронным коммутационным блоком управления. В данном вентиляторе эффективность достигается за счёт применения рабочего колеса с лопастями сложной конструкции, которые позволяют перемещать воздух с наименьшими потерями. При этом в данном вентиляторе применяется классический EC-двигатель с постоянными магнитами, который съедает большую часть внутреннего пространства рабочего колеса вентилятора, что снижает его эффективность и соответственно КПД.
Известен вентилятор (Патент US 10724539 В2 от 28.07.2020 F04D 25/06), содержащий корпус, рабочее колесо с основным и покрывным дисками, между которыми размещены загнутые назад лопатки, электрический двигатель с внешним ротором, на котором закреплено рабочее колесо вентилятора, и электронным коммутационным блоком управления. В данном вентиляторе эффективность достигается за счёт применения улучшенной системы охлаждения электродвигателя и электронного блока коммутации. При этом в данном, как и в предыдущем вентиляторе применяется классический EC-двигатель с постоянными магнитами, который съедает большую часть внутреннего пространства рабочего колеса вентилятора, что снижает его эффективность и соответственно КПД.
Известен вентилятор (Патент RU 106684 U1 от 20.07.2011 F04D 17/08), который состоит из прямоугольной камеры с разделяющей воздушные потоки перегородкой и диффузором, в которой закреплен электродвигатель с внешним ротором и жестко закрепленным статором, подшипниковый узел, рабочее колесо. В данном вентиляторе эффективность достигается за счёт выноса подшипникового узла электродвигателя в непосредственную зону рабочего колеса, при этом сам электродвигатель размещен вне зоны рабочего колеса, при этом центр симметрии подшипникового узла электродвигателя лежит на оси симметрии рабочего колеса и оси вращения электродвигателя и рабочего колеса, при этом отношение объема (Vпу) подшипникового узла электродвигателя к внутреннему объему (Vрк) рабочего колеса составляет не более 1/10, то есть Vпу/Vрк≤0,1. Данная конструктивная особенность вентилятора позволила повысить его КПД и уменьшить уровень шума и уровень вибрационных нагрузок. При этом в данном вентиляторе, как и в предыдущих вентиляторах, применяется классический EC-двигатель с постоянными магнитами, но данный вентилятор за счёт своей конструктивной компоновки лишён недостатка предыдущих двух рассматриваемых вентиляторов и имеет увеличенный полезный объем прокачиваемого воздуха за счёт выноса электродвигателя за пределы рабочего колеса. Но данная конструктивная особенность ухудшает охлаждение электродвигателя и соответственно снижает эффективность вентилятора.
Все три вентилятора имеют один общий недостаток - увеличение эффективности за счёт одного конструктивного параметра и ограниченную применимость из-за привязки к конструктиву корпуса.
Технической задачей полезной модели является создание вентилятора высокоэффективного, эффективность которого будет определяться несколькими конструктивными параметрами, которые в совокупности позволят обеспечить КПД вентилятора выше, чем у ближайших аналогов, уменьшить уровень шума и уровень вибраций, и широкий спектр применения вентилятора.
Поставленная задача решена следующим образом. Вентилятор высокоэффективный выполнен по аэродинамической схеме «свободное колесо» с рабочим колесом с загнутыми назад лопатками. На одной оси с рабочим колесом располагается синхронный электродвигатель с повышенным КПД и с электронным блоком управления с адаптированной по КПД системой управления. Электродвигатель имеет обмотку статора с намоткой высокой плотности и внешний ротор с монолитной магнитной системой с неоднородным намагничиванием на базе магнитопласта. Рабочее колесо вентилятора жёстко закреплено к ротору и обтекаемому корпусу, который изготовлен из прочного теплопроводящего пластика. В корпусе выполнены специальные вентиляционные отверстия для охлаждения подшипникового узла и статора электродвигателя. Вентилятор имеет увеличенное по сравнению с аналогами отношение внутреннего объёма рабочего колеса к общему объёму электродвигателя в корпусе.
Совокупность этих конструктивных признаков позволяет в полной мере достичь указанного технического результата.
Сущность полезной модели поясняется чертежом на фигуре. На фигуре дан профильный разрез общего вида вентилятора по заявленной полезной модели. Вентилятор высокоэффективный выполнен по аэродинамической схеме «свободное колесо», содержит рабочее колесо 8, синхронный электродвигатель, который включает неподвижную обмотку статора 6, внешний намагниченный ротор 5 и магнитный замыкатель 4. Статор 6 установлен соединением в натяг на корпус подшипниковой группы 1, внутрь корпуса установлены подшипники 2. Внешний ротор 5 вместе с магнитным замыкателем 4 вклеен в корпус ротора 7, который изготовлен из прочного теплопроводящего пластика полиэфиримида ULTEM 9085. Также в корпус ротора 7 жёстко закреплён подшипниковый вал 3 посредством шести болтов 10. В корпус ротора 7 с установленным в нём подшипниковым валом 3 и внешним ротором 5 с магнитным замыкателем 4 устанавливается корпус подшипниковой группы 1 с установленными на нём обмотками статора 6 и закрепляется посредством стопорного кольца, которое устанавливается в паз 13 на подшипниковый вал 3. Корпус ротора в сборе жёстко крепится к рабочему колесу вентилятора 8 посредством шести болтов 9. Готовый вентилятор в сборе далее можно закрепить к любому корпусу вентилятора или внутри вентиляционной установки посредством болтового соединения через резьбовые отверстия 12 в корпусе подшипниковой группы 1, которая является неподвижной частью вентилятора. Электронный блок управления (на фигуре не показан) может быть установлен как на корпусе подшипниковой группы 1 совместно с креплением корпуса вентилятора, так и может быть вынесен за пределы корпуса в зависимости от конструктивной необходимости.
Вентилятор работает следующим образом:
Направления движения потоков воздуха (газа) обозначены на фигуре стрелками. При вращении рабочего колеса вентилятора 8 воздух под действием центробежных сил выталкивается во внешнюю зону рабочего колеса 8 и далее в зависимости от исполнения корпуса вентилятора направляется во внешний воздуховод или окружающую среду. При это во внутреннем полезном объёме рабочего колеса 8 создаётся разрежение, куда под действием внешнего атмосферного давления нагнетается воздух, при этом корпус вентилятора в сборе вращается совместно с рабочим колесом, за счёт чего часть холодного приточного воздуха через специализированный отверстия 11 нагнетается в корпус 7 для охлаждения подшипников 2 и статора 6. При этом для увеличения КПД рабочего колеса необходимо установить в корпус вентилятора или вентиляционной установки специальный диффузор (на фигуре не показан), который всегда идёт в комплекте с вентилятором.
Техническим результатом полезной модели является увеличенный по сравнению с аналогами КПД, меньший уровень звукового давления и вибрационных нагрузок.
Полезная модель вентилятора высокоэффективного по аэродинамической схеме «свободное колесо» позволяет применить его в широком спектре задач в области создания микроклимата в жилых зданиях, бытовых, спортивных и административных сооружениях, промышленных и сельскохозяйственных объектах, в первую очередь в конструкциях канальных вентиляторов и вентиляционных установок. Применяемый электродвигатель отечественного производства имеет очень высокий КПД, за счёт чего низкие потери, а, следовательно, низкие требования к охлаждению, поэтому в данном конструктивном исполнении вентилятора вопрос системы охлаждения решился за счёт использования электродвигателя с высоким КПД. При этом применяемый тип двигателя имеет высокую удельную мощность по отношению к его объёму, соответственно габариты самого электродвигателя и всех конструктивных элементов корпуса электродвигателя в сборе имеют меньшие по сравнению с аналогами габариты и объём, соответственно вентилятор имеет больший объём рабочей зоны импеллера по сравнению с аналогами, что увеличивает общий КПД вентилятора.