一种节能磁悬浮鼓风机论文和设计-李永胜

全文摘要

本实用新型提供了一种节能磁悬浮鼓风机，包括机壳、管道以及固定在所述机壳内的双叶轮磁悬浮电机、控制器和变频器，其中，所述双叶轮磁悬浮电机为对称结构，包括两组叶轮组件，两组所述叶轮组件均与所述管道相连通；所述管道固定在所述机壳上；所述控制器和所述变频器均与所述双叶轮磁悬浮电机电连接。对比一组叶轮结构的鼓风机，本实用新型提供的节能磁悬浮鼓风机采用了双叶轮对称结构的磁悬浮电机，在同等压力的条件下，转速低、做功少；通过采用对称结构设计，两组叶轮旋转压缩空气时产生的轴向力相互抵消，轴向磁轴承的实际做功小，实现节能效果，而且运行平稳、可靠，有效减少设备的运行风险，降低设备运行故障率。

主设计要求

1.一种节能磁悬浮鼓风机，其特征在于，所述节能磁悬浮鼓风机包括机壳（1）、管道（2）以及固定在所述机壳（1）内的双叶轮磁悬浮电机（3）、控制器（4）和变频器（5），其中，所述双叶轮磁悬浮电机（3）为对称结构，包括两组叶轮组件（31），两组所述叶轮组件（31）均与所述管道（2）相连通；所述管道（2）固定在所述机壳（1）上；所述控制器（4）和所述变频器（5）均与所述双叶轮磁悬浮电机（3）电连接。

设计方案

2.如权利要求1所述的节能磁悬浮鼓风机，其特征在于，所述双叶轮磁悬浮电机（3）还包括转子（32）、定子（33）、两组磁轴承组（34）和两个端盖（35），所述定子（33）套设在所述转子（32）的中部，两组所述磁轴承组（34）分别位于所述定子（33）的两侧、套设在所述转子（32）上，两组所述叶轮组件（31）分别固定在所述转子（32）的两端，所述端盖（35）位于所述磁轴承组（34）与所述叶轮组件（31）之间。

3.如权利要求2所述的节能磁悬浮鼓风机，其特征在于，所述叶轮组件（31）包括叶轮（311）和涡壳（312），所述叶轮（311）固定在所述转子（32）的端部，所述涡壳（312）与所述端盖（35）固定连接，且所述涡壳（312）的输出端与所述管道（2）相连通。

4.如权利要求2所述的节能磁悬浮鼓风机，其特征在于，所述双叶轮磁悬浮电机（3）还包括位置传感器（36），所述位置传感器（36）套设在所述转子（32）的端部，且与所述控制器（4）电连接。

5.如权利要求2所述的节能磁悬浮鼓风机，其特征在于，所述磁轴承组（34）包括轴承座（341）、径向磁轴承（342）和轴向磁轴承（343），所述轴承座（341）固定在所述端盖（35）与所述定子（33）之间，所述径向磁轴承（342）和所述轴向磁轴承（343）均位于所述转子（32）与所述轴承座（341）之间。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及磁悬浮设备技术领域，尤其涉及一种节能磁悬浮鼓风机。

背景技术

磁悬浮鼓风机是将磁悬浮轴承技术和高速电机技术融入传统风机之中所形成的一种高效、环保的新型鼓风机，现有的磁悬浮鼓风机多为离心鼓风机，只有一组叶轮，具有以下缺陷：

一组叶轮的鼓风机空气压缩是一次完成的，由于离心鼓风机是依靠提高空气的流动速度（即空气动能）来压缩空气提高压力，因此，要提高压力就要提高转速，提高转速就要增大电机功率，导致鼓风机的能耗增高；

鼓风机工作时，随着叶轮转速不断升高，空气压力不断增大，电机转子的轴向力也随之增加，使得轴向磁轴承的功率增加，能耗升高；

从叶轮的连接方式和主轴的结构设计上来看，叶轮直连在电机主轴一端，而电机主轴在结构设计上存在不对称性，由于磁悬浮电机都是高速旋转，随着转速不断升高，主轴的不稳定性也随之增加，增大了设备的运行风险。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型旨在解决上面描述的问题。本实用新型的一个目的是提供一种解决以上问题中的任何一个的节能磁悬浮鼓风机。具体地，本实用新型提供能够节能降耗、增强运行平稳性、降低运行风险的磁悬浮鼓风机。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种节能磁悬浮鼓风机，所述节能磁悬浮鼓风机包括机壳、管道以及固定在所述机壳内的双叶轮磁悬浮电机、控制器和变频器，其中，所述双叶轮磁悬浮电机为对称结构，包括两组叶轮组件，两组所述叶轮组件均与所述管道相连通；所述管道固定在所述机壳上；所述控制器和所述变频器均与所述双叶轮磁悬浮电机电连接。

其中，所述双叶轮磁悬浮电机还包括转子、定子、两组磁轴承组和两个端盖，所述定子套设在所述转子的中部，两组所述磁轴承组分别位于所述定子的两侧、套设在所述转子上，两组所述叶轮组件分别固定在所述转子的两端，所述端盖位于所述磁轴承组与所述叶轮组件之间。

其中，所述叶轮组件包括叶轮和涡壳，所述叶轮固定在所述转子的端部，所述涡壳与所述端盖固定连接，且所述涡壳的输出端与所述管道相连通。

其中，所述双叶轮磁悬浮电机还包括位置传感器，所述位置传感器套设在所述转子的端部，且与所述控制器电连接。

其中，所述磁轴承组包括轴承座、径向磁轴承和轴向磁轴承，所述轴承座固定在所述端盖与所述定子之间，所述径向磁轴承和所述轴向磁轴承均位于所述转子与所述轴承座之间。

对比一组叶轮结构的鼓风机，本实用新型提供的节能磁悬浮鼓风机采用了双叶轮对称结构的磁悬浮电机，在同等压力的条件下，转速低、做功少；通过采用对称结构设计，两组叶轮旋转压缩空气时产生的轴向力相互抵消，轴向磁轴承的实际做功小，实现节能效果，而且运行平稳、可靠，有效减少设备的运行风险，降低设备运行故障率。

参照附图来阅读对于示例性实施例的以下描述，本实用新型的其他特性特征和优点将变得清晰。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且与描述一起用于解释本实用新型的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，而不是全部实施例。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，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示例性地示出了本实用新型的节能磁悬浮鼓风机的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本实用新型的基本思想是，将磁悬浮电机设计为对称结构，在转子轴两端各设置一叶轮，在同等压力下，有效降低电机转速的要求，即在同等转速下，有效提高电机的输出压力，实现节能；同时，两端的叶轮旋转压缩空气时产生的轴向力相互抵消，轴向磁轴承的实际做功远小于一组叶轮下的做功需求，进一步节能、并减少零部件的磨损，使得电机运行更加平稳、可靠，减少设备运行风险，降低运行故障率。

下面结合附图，对根据本实用新型所提供的节能磁悬浮鼓风机进行详细描述。

图1示出了本实用新型的节能磁悬浮鼓风机的一种具体实施例的结构示意图，参照图1所示，该节能磁悬浮鼓风机包括机壳1、管道2以及固定在机壳1内的双叶轮磁悬浮电机3、控制器4和变频器5。其中，双叶轮磁悬浮电机3为对称结构，包括对称设置在转子32两端的两组叶轮组件31，两组叶轮组件31均与管道2相连通；管道2固定在机壳1上；控制器4和变频器5均与双叶轮磁悬浮电机3电连接。控制器4控制变频器5向双叶轮磁悬浮电机3供电，驱动转子32在磁场作用下悬浮、旋转，带动两组叶轮组件31旋转、压缩空气并将压缩后的气体输向管道2。本方案通过采用对称设置的两组叶轮组件31，有效提高同等转速下的输出气体压力和流量，即降低同等压力下所需的转子转速，实现节能降耗；同时，对称结构设计和运行，令磁悬浮电机的运行更加平稳、可靠，有效减少设备运行风险，减少零部件之间的不必要磨损，降低设备故障率，节能降耗的效果显著突出。

具体地，双叶轮磁悬浮电机3还包括转子32、定子33、两组磁轴承组34和两个端盖35，定子33套设在转子32的中部，两组磁轴承组34分别位于定子33的两侧、套设在转子32上，两组叶轮组件31分别固定在转子32的两端，端盖35位于磁轴承组34与叶轮组件31之间。其中，两组磁轴承组34用以产生令转子32悬浮的磁场，然后给定子33通电产生交变磁场，带动转子32高速旋转，进而驱动两组叶轮组件31带动空气进入并对空气进行压缩，令双叶轮磁悬浮电机3运行，向管道2输出具有一定流速和压力的气体。

如图1所示，叶轮组件31包括叶轮311和涡壳312，叶轮311固定在转子32的端部，涡壳312与端盖35固定连接，且涡壳312的输出端与管道2相连通。叶轮311随着转子32的转动而转动，带动空气进入涡壳312内，在涡壳312的导向和增压作用下，成为具有一定流速与压力的气体，然后从涡壳312的出口向管道2。

双叶轮磁悬浮电机3还包括两个位置传感器36，两个位置传感器36分别套设在转子32的端部，并且与控制器4电连接，用以实时检测转子32的位置变化情况，确保双叶轮磁悬浮电机3有效、稳定运行。示例性地，位置传感器36可以套设在端盖35的内圈，也可以套设在端盖35与磁轴承组34之间。

具体应用时，磁轴承组34与控制器4电连接，变频器5的输入端与控制器4的输出端电连接，定子2与变频器5的输出端电连接，位置传感器36与控制器4信号连接。当电机安装完成后，通过控制器4向磁轴承组34通电，产生磁场，在磁场吸力作用下，转子32悬浮，位置传感器36实时检测转子32的位置信息，并反馈至控制器4；根据实际生产需要，将控制参数输入控制器4，由控制器4控制变频器5向定子33输入预设电流，定子33产生交变磁场，驱动转子32高速旋转，叶轮组件31中的叶轮311随转子32同步旋转，空气进入叶轮组件31后经叶轮311旋转压缩并通过涡轮312输出至管道2。

在一个典型的实施例中，磁轴承组34包括轴承座341、径向磁轴承342和轴向磁轴承343，其中，轴承座341固定在端盖35与定子33之间，径向磁轴承342和轴向磁轴承343均位于转子32与轴承座341之间、卡设在轴承座341的内圈。两个径向磁轴承342与位置传感器36相配合，将转子32及叶轮311悬浮起来，有效监控转子32的径向位置变化情况；两个轴向磁轴承343与位置传感器36相配合，有效监控转子32在轴向方向的位置变化情况。

本实用新型的节能磁悬浮鼓风机，通过采用对称结构设计的双叶轮磁悬浮电机，利用对称安装在转子32两端的两个叶轮311同时随着转子32的转动而运行，有效提高同等转速下的输出气体压力和流量，即降低同等压力下所需的转子转速，实现节能降耗；同时，对称安装的两个叶轮311在运行时，还可以有效消除压缩空气时所产生的轴向力，降低轴向磁轴承343的做功和能耗，相对于传统的一组叶轮结构的鼓风机，进一步节能降耗。另外，这种成对的叶轮组件设计的对称结构，使得磁悬浮电机运行更加平稳、可靠，有效减少设备运行风险，减少零部件之间的不必要磨损，降低设备故障率，节能降耗的效果显著突出。本实用新型的节能磁悬浮鼓风机适用于市政污水、纺织印染、皮革造纸、钢铁冶金、水泥建材、工业废水处理厂曝气处理等生活、工业生产领域，其应用范围广泛，便于推广。

另外，为了便于双叶轮磁悬浮电机3的固定安装，双叶轮磁悬浮电机还包括外壳37，外壳37套设在定子33的外周，便于与机壳1之间固定连接，同时对定子33形成保护，并对定子33所形成的交变磁场起到一定的屏蔽作用，有效降低磁场不必要的外耗流失，以免影响电机的稳定运行和使用寿命。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本实用新型的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

设计图

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