一种单级双吸、双定转子的磁悬浮鼓风机

技术领域

本发明涉及鼓风机领域，尤其涉及一种单级双吸、双定转子的磁悬浮鼓风机。

背景技术

磁悬浮鼓风机是一种压缩、输送气体的机械设备，其采用先进的磁悬浮轴承、三元流涡轮、高速永磁电机、高速变频调速、智能化监测控制等核心技术制造而成的高科技绿色节能环保产品。由于磁悬浮鼓风机是利用主动式磁悬浮轴承系统，通过可控电磁力对鼓风机进行无接触、无磨损的悬浮支撑，使转子与叶轮之间无需多余传动环节，因此，其转速要远大于传统鼓风机，同时，能够达到成功输送气体而机器无磨损、低噪音、无需润滑等效果。

中国实用新型专利申请（公开号CN207761977U，公开日：20180824）公开了一种用于VPSA气体分离的高速直驱双吸式离心鼓风机组，包括离心鼓风机头和高速异步电动机，所述离心鼓风机头数量为两组，两组所述离心鼓风机头分别安装在高速异步电动机两端，所述离心鼓风机头包括离心开式叶轮、叶轮罩壳、扩压器、排气蜗壳、迷宫气体密封，所述叶轮罩壳中间贯穿有高速异步电动机主轴通过联轴器连接的转轴，本实用新型通过在高速异步电动机转子两端分别布置两台离心式鼓风机，高速异步电动机由控制系统根据鼓风机入口温度和压比确定最佳转速，并通过与之通信变频器驱动高速异步变频电机，转子转动惯量小，变转速响应时间快、单机流量大、效率高、噪声低、后期维护简单。

现有技术存在以下不足：传统的磁悬浮鼓风机将两个叶轮分别设置在电机轴左右两侧，并且在两个叶轮中间设置单个电机定子和电机转子用来同时驱动两个叶轮；而两个叶轮在电机轴左右两侧时间距较大，当两个叶轮由于受到高压气体的冲击进而对电机轴产生压力时，依据杠杆原理的放大作用，距离较远的两个叶轮会对电机轴中心产生较大的弯矩；从而增加了电机轴的所受载荷，不利于整个设备稳定运行。同时，驱动两个叶轮需要较大的驱动力，采用单个电机定子和电机转子同时驱动两个叶轮时其驱动力较小；而且，单个电机定子的驱动位置位于两个叶轮之间，此位置为电机轴弯曲变形最大位置；在此处施加较大的驱动力容易引起电机轴弯曲，进而降低电机轴的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是：针对上述问题，提出在电机轴中部设置间距较小的双吸叶轮，减小叶轮对电机轴中心产生的弯矩；同时，在双吸叶轮左右两侧都设置有电机定子和电机转子同时驱动两个叶轮以增加驱动力，并且产生较大驱动力的电机定子不位于电机轴中部容易变形的位置，从而增加电机轴使用寿命的一种单级双吸、双定转子的磁悬浮鼓风机。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种单级双吸、双定转子的磁悬浮鼓风机，该鼓风机包括双吸蜗壳、第一机壳、第二机壳、电机轴和双吸叶轮；第一机壳和第二机壳分别固定在双吸蜗壳两侧，双吸叶轮固定在电机轴上；双吸叶轮包括叶轮本体、第一叶片和第二叶片，双吸蜗壳设置有与外部相连通的蜗壳通道，第一叶片和第二叶片背靠背设置，并且都位于蜗壳通道内；第一机壳和第二机壳都设置有定位孔，并且两者的定位孔都固定嵌设有电机定子和径向磁轴承；电机轴包括第一轴段和第二轴段；第一轴段和第二轴段都固定设置有电机转子和轴承转子，并且两者的电机转子和轴承转子分别与第一机壳和第二机壳的电机定子启动端和径向磁轴承支撑端位置相对应；第二机壳的定位孔还固定嵌设有轴向磁轴承，第二轴段还固定设置有推力盘，两个轴向磁轴承限位端分别位于推力盘轴向两侧。

作为优选，双吸蜗壳包括蜗壳本体、固定在蜗壳本体两侧的第一蜗壳集流器和第二蜗壳集流器；第一蜗壳集流器和第二蜗壳集流器分别位于第一叶片和第二叶片外侧，第一蜗壳集流器和第二蜗壳集流器用于对进入第一叶片和第二叶片的气体进行导流，提高流场效率。

作为优选，蜗壳通道内设置有扩压器，扩压器位于第一叶片出风端和第二叶片出风端之间，扩压器用于对第一叶片和第二叶片输出的气流进行导流，提高流场效率。

作为优选，第一蜗壳集流器和第二蜗壳集流器都设置有密封块，密封块分别位于第一叶片和第二叶片进风端的径向外侧，密封块用于防止第一叶片和第二叶片出风端的高压气体回流至进风端。

作为优选，第一蜗壳集流器和蜗壳本体之间、第二蜗壳集流器和蜗壳本体之间、第一蜗壳集流器和第一机壳之间、第二蜗壳集流器和第二机壳之间都设置有O型密封圈；O型密封圈用于将各个零件之间的连接部位密封，防止鼓风机内部气体泄漏至外部。

作为优选，叶轮本体设置有轴向的螺纹孔，第一轴段和第二轴段都设置有轴向贯穿的螺钉孔；多个螺钉分别穿过第一轴段和第二轴段的螺钉孔并且分别与叶轮本体的螺纹孔相旋合进而分别将第一轴段和第二轴段拧紧至叶轮本体。

作为优选，磁悬浮鼓风机还包括径轴向传感器，第一轴段和第二轴段外壁都套设有多个沿着轴向堆叠的硅钢片；多个径轴向传感器分别位于第一机壳和第二机壳内，并且径轴向传感器的感应端分别与相应位置堆叠的硅钢片相对齐。

作为优选，第一机壳的外侧端面和第二机壳的外侧端面分别固定设置有第一保护轴承座和第二保护轴承座，磁悬浮鼓风机还设置有保护轴承；多个保护轴承分别套设在第一轴段和第二轴段外壁并且分别设置在第一保护轴承座和第二保护轴承座的内孔内；保护轴承外圈与第一保护轴承座和第二保护轴承座的内孔过盈配合，保护轴承内圈与第一轴段和第二轴段的外壁存在间隙。

作为优选，第一保护轴承座外侧和第二保护轴承座外侧都设置有整流罩，整流罩用于对吸入的空气进行导向，提高进气效率；第一机壳和第二机壳都设置有轴向贯穿的进风通道，进风通道位于定位孔径向外侧；第一机壳和第二机壳的进风通道一端分别与外部相连通，另一端分别与第一叶片和第二叶片的进风端相连通。

作为优选，整流罩设置有轴向贯穿的第一通道，第一保护轴承座和第二保护轴承座都设置有轴向贯穿的第二通道，第一机壳的内侧和第二机壳的内侧都设置有径向贯穿并且与进风通道相连通的第三通道；第一轴段和第二轴段都设置有径向贯穿并且与螺钉孔相连通的第四通道；第一机壳内的第一通道、第一保护轴承座的第二通道、第一机壳内的电机定子与电机转子之间的缝隙、第一机壳内的径向磁轴承和轴承转子之间的缝隙、第一机壳的第三通道和第一机壳内的进风通道相连通形成第一散热通道；第二机壳内的第一通道、第二保护轴承座的第二通道、第二机壳内的电机定子与电机转子之间的缝隙、第二机壳内的径向磁轴承和轴承转子之间的缝隙、轴向磁轴承与推力盘之间的间隙、第二机壳的第三通道和第二机壳内的进风通道相连通形成第二散热通道；第一机壳内的第一通道、第一轴段的螺钉孔、第一轴段的第四通道、第一机壳内的第三通道和第一机壳内的进风通道相连通形成第三散热通道；第二机壳内的第一通道、第二轴段的螺钉孔、第二轴段的第四通道、轴向磁轴承与推力盘之间的间隙、第二机壳的第三通道和第二机壳内的进风通道相连通形成第四散热通道。

本发明采用上述技术方案的一种单级双吸、双定转子的磁悬浮鼓风机的优点是：

工作时，第一机壳和第二机壳中的电机定子同时驱动两者中的电机转子，进而同时带动电机轴转动，而后转动的双吸叶轮对空气进行压缩并且沿着蜗壳通道排出完成磁悬浮鼓风机工作过程。而此种方式中，在电机轴中部设置背靠背形式的双吸叶轮，第一叶片和第二叶片间距较近，从而避免了因两个叶轮间距较大而产生较大的弯矩的情况，减小叶轮对电机轴中心产生的弯矩；从而降低了电机轴的所受载荷，保证了整个设备的稳定运行。同时，第一机壳和第二机壳中都设置了电机定子和电机转子，即有两个驱动装置同时驱动双吸叶轮，增加了对双吸叶轮的驱动力；而且，第一机壳中的电机定子和电机转子以及第二机壳中的电机定子和电机转子分别位于电机轴的左右两侧，不位于电机轴中部容易变形的位置；并且第一机壳中的电机定子和第二机壳中的电机定子对电机轴产生相同方向的驱动力，因此对电机轴中心产生的弯矩方向相反能够抵消一部分；从而进一步减小对电机轴变形的影响，增加了电机轴使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2-4为双吸叶轮的结构示意图。

图5为双吸蜗壳的结构示意图。

图6、图7分别为第一轴段和第二轴段的结构示意图。

图8为整流罩的结构示意图。

图9为第一保护轴承座的结构示意图。

图10-12为第一机壳的结构示意图。

图13-15为第二机壳的结构示意图。

图16为本发明冷却通道的结构示意图。

17-O型密封圈、85-机壳导叶。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

实施例1

如图1-5所示的一种单级双吸、双定转子的磁悬浮鼓风机，该鼓风机包括双吸蜗壳1、第一机壳2、第二机壳3、电机轴4和双吸叶轮5；第一机壳2和第二机壳3分别固定在双吸蜗壳1两侧，双吸叶轮5固定在电机轴4上；双吸叶轮5包括叶轮本体51、第一叶片52和第二叶片53，双吸蜗壳1设置有与外部相连通的蜗壳通道14，第一叶片52和第二叶片53背靠背设置，并且都位于蜗壳通道14内；第一机壳2和第二机壳3都设置有定位孔21，并且两者的定位孔21都固定嵌设有电机定子22和径向磁轴承23；电机轴4包括第一轴段41和第二轴段42；第一轴段41和第二轴段42都固定设置有电机转子44和轴承转子45，并且两者的电机转子44和轴承转子45分别与第一机壳2和第二机壳3的电机定子22启动端和径向磁轴承23支撑端位置相对应；第二机壳3的定位孔21还固定嵌设有轴向磁轴承24，第二轴段42还固定设置有推力盘46，两个轴向磁轴承24限位端分别位于推力盘46轴向两侧。工作时，第一机壳2和第二机壳3中的电机定子22同时驱动两者中的电机转子44，进而同时带动电机轴4转动，而后转动的双吸叶轮5对空气进行压缩并且沿着蜗壳通道14排出完成磁悬浮鼓风机工作过程。而此种方式中，在电机轴4中部设置背靠背形式的双吸叶轮5，第一叶片52和第二叶片53间距较近，从而避免了因两个叶轮间距较大而产生较大的弯矩的情况，减小叶轮对电机轴4中心产生的弯矩；从而降低了电机轴4的所受载荷，保证了整个设备的稳定运行。同时，第一机壳2和第二机壳3中都设置了电机定子22和电机转子44，即有两个驱动装置同时驱动双吸叶轮5，增加了对双吸叶轮5的驱动力；而且，第一机壳2中的电机定子22和电机转子44以及第二机壳3中的电机定子22和电机转子44分别位于电机轴4的左右两侧，不位于电机轴4中部容易变形的位置；并且第一机壳2中的电机定子22和第二机壳3中的电机定子22对电机轴4产生相同方向的驱动力，因此对电机轴4中心产生的弯矩方向相反能够抵消一部分；从而进一步减小对电机轴4变形的影响，增加了电机轴4的使用寿命。

双吸蜗壳1包括蜗壳本体11、固定在蜗壳本体11两侧的第一蜗壳集流器12和第二蜗壳集流器13；第一蜗壳集流器12和第二蜗壳集流器13分别位于第一叶片52和第二叶片53外侧，第一蜗壳集流器12和第二蜗壳集流器13用于对进入第一叶片52和第二叶片53的气体进行导流，提高流场效率。

蜗壳通道14内设置有扩压器15，扩压器15位于第一叶片52出风端和第二叶片53出风端之间，扩压器15用于对第一叶片52和第二叶片53输出的气流进行导流，提高流场效率。

第一蜗壳集流器12和第二蜗壳集流器13都设置有密封块16，密封块16分别位于第一叶片52和第二叶片53进风端的径向外侧，密封块16用于防止第一叶片52和第二叶片53出风端的高压气体回流至进风端。

如图1、图5所示，第一蜗壳集流器12和蜗壳本体11之间、第二蜗壳集流器13和蜗壳本体11之间、第一蜗壳集流器12和第一机壳2之间、第二蜗壳集流器13和第二机壳3之间都设置有O型密封圈；O型密封圈用于将各个零件之间的连接部位密封，防止鼓风机内部气体泄漏至外部。

如图5-7所示，叶轮本体51设置有轴向的螺纹孔54，第一轴段41和第二轴段42都设置有轴向贯穿的螺钉孔47；多个螺钉分别穿过第一轴段41和第二轴段42的螺钉孔47并且分别与叶轮本体51的螺纹孔54相旋合进而分别将第一轴段41和第二轴段42拧紧至叶轮本体51。

如图1所示，磁悬浮鼓风机还包括径轴向传感器6，第一轴段41和第二轴段42外壁都套设有多个沿着轴向堆叠的硅钢片；多个径轴向传感器6分别位于第一机壳2和第二机壳3内，并且径轴向传感器6的感应端分别与相应位置堆叠的硅钢片相对齐。径轴向传感器6通过感应硅钢片的径向和轴向的位置并且将其传递给径向磁轴承23和轴向磁轴承24进而控制电机轴4的径向和轴向的位置。

第一机壳2的外侧端面和第二机壳3的外侧端面分别固定设置有第一保护轴承座71和第二保护轴承座72，磁悬浮鼓风机还设置有保护轴承73；多个保护轴承73分别套设在第一轴段41和第二轴段42外壁并且分别设置在第一保护轴承座71和第二保护轴承座72的内孔内；保护轴承73外圈与第一保护轴承座71和第二保护轴承座72的内孔过盈配合，保护轴承73内圈与第一轴段41和第二轴段42的外壁存在间隙。当设备突然断电或者停机时，径向磁轴承23和轴向磁轴承24失去磁力不能对电机轴4进行支撑限位，此时电机轴4下落并且与保护轴承73内圈相接触被保护轴承73支撑；从而避免电机突然断电或者停机时电机轴4突然下落引起径向磁轴承23和轴向磁轴承24等重要零件的损坏。

如图1、图8-9所示，第一保护轴承座71外侧和第二保护轴承座72外侧都设置有整流罩74，整流罩74用于对吸入的空气进行导向，提高进气效率；第一机壳2和第二机壳3都设置有轴向贯穿的进风通道25，进风通道25位于定位孔21径向外侧；第一机壳2和第二机壳3的进风通道25一端分别与外部相连通，另一端分别与第一叶片52和第二叶片53的进风端相连通。外部空气通过进风通道25进入至第一叶片52和第二叶片53的进风端进而被压缩，而后沿着蜗壳通道14排出。

如图1、图16所示，整流罩74设置有轴向贯穿的第一通道81，第一保护轴承座71和第二保护轴承座72都设置有轴向贯穿的第二通道82，第一机壳2的内侧和第二机壳3的内侧都设置有径向贯穿并且与进风通道25相连通的第三通道83；第一轴段41和第二轴段42都设置有径向贯穿并且与螺钉孔47相连通的第四通道84；第一机壳2内的第一通道81、第一保护轴承座71的第二通道82、第一机壳2内的电机定子22与电机转子44之间的缝隙、第一机壳2内的径向磁轴承23和轴承转子45之间的缝隙、第一机壳2的第三通道83和第一机壳2内的进风通道25相连通形成第一散热通道；第二机壳3内的第一通道81、第二保护轴承座72的第二通道82、第二机壳3内的电机定子22与电机转子44之间的缝隙、第二机壳3内的径向磁轴承23和轴承转子45之间的缝隙、轴向磁轴承24与推力盘46之间的间隙、第二机壳3的第三通道83和第二机壳3内的进风通道25相连通形成第二散热通道；第一机壳2内的第一通道81、第一轴段41的螺钉孔47、第一轴段41的第四通道84、第一机壳2内的第三通道83和第一机壳2内的进风通道25相连通形成第三散热通道；第二机壳3内的第一通道81、第二轴段42的螺钉孔47、第二轴段42的第四通道84、轴向磁轴承24与推力盘46之间的间隙、第二机壳3的第三通道83和第二机壳3内的进风通道25相连通形成第四散热通道。