ЭЛЕКТРОФЕН Российский патент 1996 года по МПК A45D20/10 

Изобретение относится к области бытовых приборов и может найти применение при проектировании и изготовлении бытовых и технологических электронагревательных приборов.

Известные бытовые фены (к примеру, фен ФРДИ ГОСТ 22.314-84), состоящий из корпуса, с выходным патрубком, коллекторного электродвигателя, нагревателя и вентилятора, закрепленного на валу двигателя. В данной конструкции, вращаясь, двигатель приводит во вращение вентилятор, который нагнетает воздух через выходной патрубок, в котором встроенный нагреватель подогревает воздух. Недостаток данной конструкции это повышенный шум, создаваемый коллекторным двигателем, невысокая надежность устройства из-за недолговечности щеточно-коллекторного контакта, повышенное потребление электроэнергии на нагрев воздуха, высокая стоимость вольфрамового нагревателя, высокая пожароопасность.

Части этих недостатков лишены фены (фен "Аэлита-1" ТУ16.53.9.769-75), принцип действия которых основан на том, что встроенный в корпус электрический асинхронный двигатель имеет на валу в качестве нагрузки вентиляторное колесо. Вращаясь, вентиляторное колесо нагнетает воздух в выходной патрубок, в котором с помощью встроенного нагревательного элемента осуществляется его подогрев.

Вышеописанная конструкция принята за прототип.

Недостатком данной конструкции является то, что применяемый встроенный нагревательный элемент имеет повышенную пожароопасность из-за высокой температуры спирали, повышенное потребление электроэнергии, увеличенные массогабаритные и стоимостные показатели из-за использования двигателя, конструкция которого предполагает применение ротора, изготовленного по типу "беличья клетка", что предполагает использовать технологию литья алюминия под давлением из-за использования в нагревателе таких дорогих и редких материалов как нихром.

Указанных недостатков лишен заявляемый фен, где роль нагревателя выполняет массивный диск-ротор, служащий одновременно вентиляторным колесом. В качестве двигателя используется асинхронный двигатель совмещенной конструкции, т. е. в качестве статора статор асинхронного торцового электродвигателя, а в качестве ротора диск вентиляторное колесо, выполненный из конструкционных сталей.

Отличительными признаками заявляемой конструкции являются: в качестве двигателя предполагается использовать двигатель-вентилятор, где ротором-диском является вентиляторное колесо; вентиляторное колесо, являясь массивным ротором асинхронного двигателя, используется по новому назначению служит в качестве нагревательного элемента.

На фиг. 1, 2 изображен заявляемый двигатель-фен. Фен состоит из корпуса 1 с ручкой 2, вентиляционными отверстиями 3, выходным патрубком 4, статора торцового типа 5 с обмоткой 6, диска-ротора 7 с лопастями 8, выполняющего роль колеса-вентилятора, подшипниковых узлов 9, вала 10. Между статором 5 и ротором-диском 7 воздушный зазор 11. Лопасти 8 могут выполняться с диском-ротором 7 как одно целое из одного материала для увеличения поверхности охлаждения и улучшения отвода тепла непосредственно от конструктивных элементов встроенного двигателя с массивным ротором.

Двигатель-фен работает следующим образом. На обмотку 6 статора 5 подается напряжение. В статоре 5 создается вращающееся магнитное поле, которое через воздушный зазор 11 наводит в диске-роторе 7 вихревые токи. Взаимодействие вихревых токов ротора с магнитным полем статора создает вращающий момент, в результате чего диск-ротор-вентиляторное колесо вращается. В связи с тем, что в диске, обладающем некоторым активным сопротивлением, наводятся вихревые токи диск-ротор нагревается.

Вращаясь, ротор-вентиляционное колесо с лопастями 8 через вентиляционные отверстия 3 корпуса 1 засасывает воздух, который циркулирует как показано стрелками на фиг. 2.

Циркулируя внутри машины, воздух охлаждает ротор 3, статор 5 и обмотку 6 статора и сам нагревается. Нагретый воздух через выходной патрубок 4 выходит наружу изделия. Для улучшения электромагнитных и электромеханических характеристик двигателя и процесса теплоотдачи в окружающее двигатель пространство ротордиск-вентиляторное колесо со стороны лопастей 8 покрывается слоем меди. А для увеличения нагрева ротора-диска повышают в нем магнитную индукцию, уменьшая его сечение (толщину). Для повышения эффективности устройства можно совмещать нагрев воздуха на выходе, сочетая его нагрев за счет нагрева ротора и, если этого недостаточно, за счет нагревательного элемента, значительно снизив его мощность.

Вышеописанная конструкция двигателя-фена позволяет обходиться без встроенного нагревательного элемента, что позволяет уменьшить массогабаритные и стоимостные показатели, отказавшись от применения дорогих и высокодефицитных нихромовых нагревателей. Известно, что двигатели с массивным ротором малой мощности имеют КПД в пределах 10 15% т. е. 85 90% потребляемой мощности рассеивается в окружающее пространство в виде безвозвратных потерь. Предлагаемая конструкция двигателя-фена позволяет эти потери утилизировать, т. е. использовать их для нагревания воздуха в технологических (бытовых) целях, т. е. позволяет снизить массогабаритные и стоимостные показатели, уменьшить установленную мощность установки, упростить конструкцию. А в отсутствие ротора (в классическом понимании) в виде "беличьей клетки" позволяет упростить технологию изготовления, отказавшись от применения литья алюминия под давлением.

Вышеописанная конструкция машины может использоваться и в других конструкциях, где необходимы активаторы, а по условиям технологии необходимо также нагревание среды (к примеру стиральная машина).

Таким образом, вышеописанная конструкция двигателя-фена имеет следующие отличительные признаки, позволяющие найти ей широкое промышленное применение: вентиляторное колесо служит ротором асинхронного двигателя; вентиляторное колесо, являясь массивным ротором асинхронного двигателя, служит в качестве нагревательного элемента двигателя-фена, т. е. используется по новому назначению с приобретением нового качества.

Использование: при проектировании и изготовлении бытовых и технологических электронагревательных приборов. Сущность изобретения: электрофен содержит корпус, асинхронный двигатель, подшипниковые узлы, вентиляторное колесо и нагревательный элемент. Статор асинхронного двигателя представляет собой статор торцового типа, а ротор выполнен в виде массивного диска с лопастями. При этом статор установлен относительно гладкой поверхности диска с образованием воздушного зазора. 2 ил.

Электрофен, содержащий корпус, асинхронный двигатель, подшипниковые узлы, вентиляторное колесо и нагревательный элемент, отличающийся тем, что статор асинхронного двигателя представляет собой статор торцевого типа, а роль вентиляторного колеса и нагревательного элемента осуществляет ротор, выполненный в виде массивного диска с лопастями, при этом статор установлен относительно гладкой поверхности диска с образованием воздушного зазора.