磁悬浮风机

技术领域

本发明涉及风机装置技术领域，具体涉及一种磁悬浮风机。

背景技术

磁悬浮风机通常包括定子、转子、叶轮以及蜗壳，其中，转子受驱动端的驱动而发生转动，叶轮在随转子转动的过程中，可将第一空间的气体吸入到蜗壳中，然后通过蜗壳的引导排出到第二空间。磁悬浮风机在正常运行时，蜗壳内处于高压状态，而叶轮背面(即叶轮靠近定子一侧表面)以及转子的驱动端侧处于常压状态。磁悬浮风机所输送的介质容易因为压差影响从高压侧向低压侧流动而导致介质产生泄露。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁悬浮风机，用于改善相关技术中磁悬浮风机所输送的介质容易从蜗壳内流向叶轮背面而发生泄露等问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

提供一种磁悬浮风机，其包括定子、转子以及叶轮。所述转子与所述定子同轴设置；所述叶轮与所述转子固定且可绕所述转子的轴线转动；其中，沿所述定子的径向方向，所述定子和所述叶轮之间具有第一间隙；所述定子与所述叶轮之间还设有至少一个环流通道，所述环流通道具有入口和出口，所述入口位于所述出口远离所述转子的一侧，所述入口和所述出口均与所述第一间隙连通，所述出口的朝向与第一方向之间具有第一夹角，且所述第一夹角大于或等于90°且小于180°，所述第一方向为沿所述定子的径向且朝向所述转子的轴线的方向。

在一些实施例中，所述第一夹角大于90°且小于或等于135°。

在一些实施例中，所述入口的朝向与所述第一方向之间具有第二夹角，所述第二夹角大于0且小于或等于45°。

在一些实施例中，所述入口的尺寸大于所述出口的尺寸。

在一些实施例中，所述环流通道绕所述转子的轴线周向贯通设置。

在一些实施例中，所述磁悬浮风机还包括至少一个间隔件，所述叶轮和所述定子中的至少一者设有凹槽，所述间隔件设置所述凹槽内并与所述凹槽的槽壁限定出所述环流通道，所述间隔件通过连接件固定在所述定子上。

在一些实施例中，所述至少一个环流通道包括沿所述定子的径向方向设置的多个环流通道。

在一些实施例中，所述多个环流通道包括：设置于所述叶轮一侧的至少一个叶轮环流通道以及设置于所述定子一侧的至少一个定子环流通道；沿所述定子的径向方向，一个定子环流通道与一个叶轮环流通道依次设置。

在一些实施例中，所述转子包括主体部和连接部，所述连接部被配置为与所述叶轮连接，所述主体部一端与所述连接部连接，所述主体部另一端被配置为连接驱动端；所述定子具有安装孔，所述主体部穿插所述安装孔设置。

在一些实施例中，所述主体部外表面开设有逆压环流槽。

在一些实施例中，所述逆压环流槽包括依次连接的第一凹槽段、中间凹槽段以及第二凹槽段，所述第一凹槽段延伸至所述主体部的一端，所述第二凹槽段延伸至所述主体部的另一端，且所述第一凹槽段和所述第二凹槽段相较于所述中间凹槽段对称设置，所述第一凹槽段沿所述主体部的轴向和径向方向延伸。

有益效果：

对于本申请实施例所提供的磁悬浮风机，气体在通过第一间隙往转子和定子之间的间隙流动的过程中，部分气体直接沿第一间隙朝向靠近转子的方向流动，而另外部分气体会从入口进入到环流通道中，之后再通过出口排出，从出口排出的气体和沿第一间隙流动的气体之间流动方向不同，从而产生阻流效果，降低了气体压力，进而有利于避免气体沿第一间隙顺利流动到转子和定子之间的间隙而造成泄露的问题。由此，本申请实施例所提供的磁悬浮风机可应用于有毒有害或腐蚀性气体的输送。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一些实施例提供的一种磁悬浮风机的结构示意图；

图2为图1的仰视图；

图3为图2中沿A-A方向的剖视图；

图4为图3中M位置的放大示意图；

图5为图3中部分结构示意图；

图6为本申请一些实施例中转子的结构示意图；

图7为图6的正视图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

除非上下文另有要求，否则，在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”被解释为开放、包含的意思，即为“包含，但不限于”。在说明书的描述中，术语“一些实施例”、“一些示例”或“示例性”等旨在表明与该实施例或示例相关的特定特征、结构、材料或特性包括在本发明的至少一个实施例或示例中。上述术语的示意性表示不一定是指同一实施例或示例。此外，所述的特定特征、结构、材料或特点可以以任何适当方式包括在任何一个或多个实施例或示例中。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“A和/或B”包括以下组合：仅A，仅B，或者A和B。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。此外，“固定”可以是直接连接固定，也可以通过中间媒介间接固定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

相关技术中，在高速磁悬浮风机下，传统的机械密封为保证密封效果，定子与转子之间预留的间隙需要达到0.01mm，这样会导致零件加工难度大，加工成本高等问题。在磁悬浮风机的实际使用过程中，转子中心偏移的情况会导致密封损坏，氮气密封等加压密封在低温低压等情况下可以满足使用，但针对高温高压等特殊工况也存在不适用的情况。

基于此，本申请提供一种磁悬浮风机，如图1至图4所示，该磁悬浮风机100包括定子20、转子30以及叶轮10。其中，转子30与定子20同轴设置，转子30在受到驱动作用下可绕其自身的轴线转动；叶轮10与转子30固定且可在转子30的带动下绕转子30的轴线转动。也即，转子30和叶轮10也同轴设置。磁悬浮风机还可包括蜗壳，叶轮10设置在蜗壳内，当叶轮10在受到驱动作用下转动时，其可将第一空间的气体吸入到蜗壳内，然后再通过蜗壳的输出端排出到第二空间，从而实现磁悬浮风机对气体的转移输送。

沿定子20的径向方向X，定子20和叶轮10之间具有第一间隙101，定子20和叶轮10之间还设有至少一个环流通道11，环流通道11具有入口111和出口112，入口111位于出口112远离转子30的一侧，且入口111和出口112均与第一间隙101连通。出口112的朝向F2与第一方向X1之间具有第一夹角β，且第一夹角β大于或等于90°且小于180°，第一方向X1为沿定子20的径向且朝向转子30的轴线的方向。

在磁悬浮风机工作的过程中，蜗壳内处于高压状态，而叶轮10背面的空间(即该第一间隙101)处于常压状态，这样容易导致吸入蜗壳内的第一空间的气体由于压差作用而通过第一间隙101往转子30和定子20之间的间隙流动，而气体在第一间隙101中流动的过程中，部分气体直接沿第一间隙101朝向靠近转子30的方向流动，而另外部分气体会从入口111进入到环流通道中，之后再通过出口112排出，从出口112排出的气体和沿第一间隙101流动的气体之间流动方向不同，从而产生阻流效果，降低了气体压力，进而有利于避免气体沿第一间隙101顺利流动到转子30和定子20之间的间隙而造成泄露的问题。

此外，磁悬浮风机工作过程中，叶轮10的背侧还可带动气流产生一定的离心作用，从而可以进一步阻碍气体沿第一间隙101流动到转子30和定子20之间的间隙。

在特殊工况下，叶轮10转动使得气体从第一间隙101朝远离转子30的方向流动时，由于第一夹角β大于或等于90°，气体几乎不进入环流通道11中，从而气体绝大部分沿第一间隙101流动，其也不会在环流通道和第一间隙之间的交汇处形成冲撞阻流。如此可以实现在特殊工况下，气体的单向导通。

对于上述磁悬浮风机，其具有结构简单、加工精度要求低、密封间隙大(可适用于定子和转子之间间隙在2mm以上的情形)、使用寿命长，成本低廉、密封性能可靠等优点。

需要说明的是，如图3和图4所示，转子的轴线方向为第二方向Y，第二方向Y与第一方向X1垂直设置。

在一些实施例中，如图4所示，入口111的朝向F1与第一方向X1之间具有第二夹角α，第二夹角α大于或等于0且小于90°。

在一些示例中，如图4所示，第二夹角α大于0且小于或等于45°。这样设置，入口111具有良好的引导效果，有利于使得气体更多地进入到环流通道11中，从而在经过环流通道11的出口112时能够对沿第一间隙101流动的气体(该部分气体沿第一方向X1流动)进行冲撞阻流，从而有利于避免气体沿第一间隙101顺利流动到转子30和定子20之间的间隙。

示例性的，第二夹角α可以为20°、25°、30°、35°、40°、45°等，本申请对其不作限制。

在一些实施例中，如图4所示，第一夹角β大于90°且小于或等于135°。这样设置，出口112可使得气体能够朝向与第一方向X1相反的方向流动，从而能够对沿第一间隙101流动的气体进行更好的冲撞阻流，从而有利于避免气体沿第一间隙101顺利流动到转子30和定子20之间的间隙。

值得说明的是，文中所描述的出口的方向指的是经过该出口的气流的主要方向，示例性的，该出口位置的内侧壁倾斜设置，其倾斜方向与出口方向一致。对于入口的方向，其指的是经过该入口的气流的主要方向。此处不再进行赘述。

在一些实施例中，如图4所示，对于任一环流通道11，入口111的尺寸大于出口112的尺寸。

这样设置，气体在环流通道11的出口处的流速大于入口处的流速，从而可以更好的对第一间隙101中气体的流动形成阻碍，避免气体从第一间隙101沿第一间隙101顺利流动到转子30和定子20之间的间隙。

在一些实施例中，如图3所示，环流通道11绕转子30的轴线周向贯通设置。这样设置，能够对叶轮10和定子20之间形成周向上的单向导通，也即，气体只能由转子30和定子20之间的间隙朝向定子20外周侧的方向流动。

在一些实施例中，如图4所示，磁悬浮风机100还包括至少一个间隔件40，叶轮10和定子20中的至少一者设有凹槽401，间隔件40设置在凹槽401内并与凹槽401的槽壁限定出上述环流通道11，间隔件40通过连接件50固定在定子20上。

示例性的，间隔件40可以围绕转子30的轴线并呈环形设置，凹槽401也可呈环形设置，将间隔件40设置在凹槽401内并于凹槽401的槽壁之间留出间隙，而该间隙则为环流通道11。间隔件40可以通过连接件50固定在定子20上，这样叶轮10在转动的过程中不会和间隔件40之间形成干扰，从而保障叶轮10的稳定运行。

在一些示例中，间隔件40靠近凹槽40一侧的表面为弧形表面，而凹槽40的槽壁也呈弧形表面，这样可使得环流通道401的内壁为光滑的表面，从而利于气体的流动，以便于气体能够通过环流通道11的出口并对沿第一间隙101流动的气体形成阻碍。

示例性的，如图4所示，环流通道11的截面可以呈C形设置。

在间隔件40和凹槽401的槽壁共同限定出环流通道11的情况下，第一间隙101则为间隔件40与定子20以及定子20与叶轮10之间限定的垂直通道。

在一些示例中，如图3所示，入口111可以直接与第一间隙101连通。在此情况下，入口111则位于叶轮10靠近第一间隙101的一侧。

在另一些示例中，如图3所示，沿定子20的轴向方向，定子20和叶轮10之间具有第二间隙102，第二间隙102和第一间隙101连通。示例性的，定子20一侧开设有槽体，而叶轮10则安装在槽体内，槽体的底面与叶轮10之间的间隙即为第一间隙101，而槽体的侧壁与叶轮10之间的间隙即为第二间隙102。

示例性的，入口111和第二间隙102连通。在此情况下，入口111则位于叶轮10靠近第二间隙102的一侧。

在一些实施例中，如图3和图5所示，至少一个环流通道11包括沿定子20的径向方向X设置的多个环流通道11。这样设置，利用多个环流通道11，可以利用通过该环流通道11的气流以进一步对沿第一间隙101流动的气体形成阻碍，从而更进一步避免气体沿第一间隙101顺利流动到转子30和定子20之间的间隙而造成泄露。

示例性的，磁悬浮风机100包括多个间隔件40，多个环流通道11与多个间隔件40一一对应，每个间隔件40均通过一个连接件50固定在定子20。

在一些实施例中，如图5所示，多个环流通道11包括：设置于叶轮10一侧的至少一个叶轮环流通道12以及设置于定子20一侧的至少一个定子环流通道13；沿定子20的径向方向X，一个定子环流通道13与一个叶轮环流通道12依次设置。

通过在第一间隙101的两侧间隔设置定子环流通道13和叶轮环流通道12，其可以构成特斯拉阀结构，从而更加有利于定子20与叶轮10之间空间的单向导通。

示例性的，间隔件40可以和开设在叶轮10上的凹槽共同限定出叶轮环流通道12，而另一间隔件40可以和开设在定子20上的凹槽共同限定出定子环流通道13。

示例性的，多个环流通道11包括两个叶轮环流通道12以及两个定子环流通道13。沿第一方向X1，两个叶轮环流通道12依次为第一叶轮环流通道121和第二叶轮环流通道122；两个定子环流通道13依次为第一定子环流通道131和第二定子环流通道132。第一叶轮环流通道121、第一定子环流通道131、第二叶轮环流通道122以及第二定子环流通道132则沿第一方向X1依次设置。

在一些实施例中，如图3和图5所示，沿第一叶轮环流通道121的出口方向，其出口112对位定子20靠近叶轮10的侧壁。

由此，通过将出口112对位定子20靠近叶轮10的侧壁，这样可避免从出口112流出的气体直接通过第一定子环流通道131的入口进入到第一定子环流通道131中，从而使得从出口112流出的气体可以更多作用于定子20的侧壁，进而增加气体的紊乱程度，并对沿第一间隙101流动的气体产生良好的阻流效果。

在一些实施例中，如图6所示，转子30包括主体部31和连接部32，连接部32被配置为与叶轮10连接，主体部31一端与连接部32连接，主体部31另一端被配置为连接驱动端；定子20具有安装孔，主体部31穿插安装孔设置。

这样设置，转子30的连接部32穿过安装孔并与叶轮10连接，而转子30的主体部31则与驱动端连接，使得转子30和叶轮10能够同步转动。

示例性的，连接部32上开设有第一固定孔，而叶轮10上贯穿设有与第一固定孔相对应的第二固定孔，通过螺栓依次穿过第一固定孔和第二固定孔，可以实现转子30与叶轮10之间的连接。

在一些实施例中，如图6和图7所示，主体部31外表面开设有逆压环流槽311。

通过设置在转子30上设置逆压环流槽311，由于转子30与定子20之间间隙小并且转子系统的转速高，在定子20与转子系统之间会形成一定逆向压力，此逆向压力远大于通过上述环流通道降压后可能泄露的气体，从而进一步保证了磁悬浮风机的密封效果。

在一些实施例中，如图7所示，逆压环流槽311包括依次连接的第一凹槽段3111、中间凹槽段3112以及第二凹槽段3113，第一凹槽段3111延伸至主体部31的一端，第二凹槽段3113延伸至主体部31的另一端，且第一凹槽段3111和第二凹槽段3113相较于中间凹槽段3112对称设置，第一凹槽段3111同时沿主体部31的轴向和径向方向延伸。也即，第一凹槽段3111和第二凹槽段3113在主体部31的表面均呈斜向开设。如此可使得转子30在高速转动过程中能够形成良好的逆向压力，阻碍第一空间的气体通过转子30与定子20之间间隙而流出。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。