CN104481898B - 采用电磁轴承的外转子轴流风机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用电磁轴承的外转子轴流风机。它包括圆筒形外壳、支撑架、轴流风机叶轮和外转子电机，轴流风机叶轮和外转子电机置于圆筒形外壳的腔体内，支撑架位于圆筒形外壳出风口处且支撑架与圆筒形外壳固定连接；外转子电机包括电机外壳、第一径向电磁轴承、第二径向电磁轴承、永磁体、定子铁心、轴向电磁轴承和定子轴，第一径向电磁轴承、第二径向电磁轴承、永磁体、定子铁心、轴向电磁轴承和定子轴置于电机外壳内。本发明可通过控制各电磁轴承的定子和转子之间的电磁力来改变电磁轴承的刚度，由此主动改变轴流风机叶轮固有频率，有效避免系统共振的发生，使风机在全部工作转速下可平稳运行，且大幅提高轴承寿命，减少机械损耗。
Description
技术领域
本发明属于风机领域，涉及一种外转子轴流风机。
背景技术
外转子轴流风机在风机领域的应用越来越广泛，其风机的叶轮同转子直接连接，在定子外转动，将叶轮和电机融为一体，该结构具有设计紧凑、易于空间布置等优点。但是随着工业需求的增加，使风机转速越来越高，对电机的要求也越来越高。随着电机转速的增高，传统接触式轴承的寿命越来越短，损耗也越来越大，难以满足设计要求。对于调速的轴流风机，由于其叶轮固有频率不能改变，当叶轮的固有频率和某些转速下的风机系统频率一致时，系统会发生共振，使轴流风机产生破坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种采用电磁轴承的外转子轴流风机，以有效避免系统共振的发生，使轴流风机在全部工作转速下可以平稳运行。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明采用电磁轴承的外转子轴流风机包括圆筒形外壳、支撑架、轴流风机叶轮和外转子电机，所述圆筒形外壳的前端开有进风口，圆筒形外壳的后端开有出风口，轴流风机叶轮和外转子电机置于圆筒形外壳的腔体内，所述支撑架位于所述圆筒形外壳的出风口处且支撑架与圆筒形外壳固定连接；其中，所述外转子电机包括电机外壳、第一径向电磁轴承、第二径向电磁轴承、永磁体、定子铁心、轴向电磁轴承和定子轴，所述第一径向电磁轴承、第二径向电磁轴承、永磁体、定子铁心、轴向电磁轴承和定子轴置于电机外壳内；所述支撑架的中心开有中心通孔；轴流风机叶轮固定安装在外转子电机的电机外壳的外壁上；定子轴与支撑架固接连接；定子铁心与定子轴热套连接，第一径向电磁轴承的定子、第二径向电磁轴承的定子和轴向电磁轴承的定子固定安装在定子轴上，所述第一径向电磁轴承位于定子铁心和圆筒形外壳的进风口之间，第二径向电磁轴承位于定子铁心和圆筒形外壳的出风口之间，轴向电磁轴承位于定子铁心和第二径向电磁轴承之间；第一径向电磁轴承的转子、第二径向电磁轴承的转子和轴向电磁轴承的转子均与电机外壳的内壁固定连接；所述永磁体沿电机外壳的周向均匀安装在电机外壳的内壁上，各永磁体与定子铁心正对；所述第一径向电磁轴承、定子铁心、第二径向电磁轴承和轴向电磁轴承的导线经由支撑架的中心通孔引出外转子轴流风机。
进一步地，本发明所述外转子电机的定子轴上设有轴向的中心通孔，定子轴上还设有径向的第一过线孔、第二过线孔和第三过线孔，定子轴的所述中心通孔分别与第一过线孔、第二过线孔和第三过线孔连通；所述第一径向电磁轴承的导线经由第一过线孔、定子轴的所述中心通孔、支撑架的中心通孔引出外转子轴流风机，定子铁心和第二径向电磁轴承的导线经由第二过线孔、定子轴的所述中心通孔、支撑架的中心通孔引出外转子轴流风机，轴向电磁轴承的导线经由第三过线孔、定子轴的所述中心通孔、支撑架的中心通孔引出外转子轴流风机。
进一步地，本发明所述支撑架的中心通孔开设于支撑盘的中心。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的轴流风机可通过控制径向电磁轴承的定子和转子之间的电磁力改变径向电磁轴承的刚度，通过控制轴向电磁轴承的定子和转子之间的电磁力改变轴向电磁轴承的刚度，由此主动改变轴流风机叶轮的固有频率，有效避免系统共振的发生，使风机在全部工作转速下可以平稳运行，避免了传统调速的轴流风机在某些转速时发生共振进而产生破坏的危害，还大幅提高轴承寿命，减少机械损耗。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2
是本发明的外转子电机的结构示意图。
图3
是图2中的支撑架的右视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明外转子轴流风机包括圆筒形外壳1、支撑架2、轴流风机叶轮3和外转子电机4。如图3所示，作为本发明的一种实施方式，支撑架2可由支撑盘12和多个筋板11构成，多个筋板11沿着支撑盘12的周向均匀地焊接在支撑盘12上。圆筒形外壳1的前端开有进风口13，圆筒形外壳1的后端开有出风口14。轴流风机叶轮3和外转子电机4置于圆筒形外壳1的腔体内。在圆筒形外壳1的出风口14处安装支撑架2，支撑架2的各筋板11与圆筒形外壳1固定连接。此外，支撑架2还开有中心通孔121。优选地，支撑架2的中心通孔121开设于支撑盘12的中心。
如图2所示，外转子电机4包括电机外壳5、第一径向电磁轴承91、第二径向电磁轴承92、永磁体6、定子铁心7、轴向电磁轴承8和定子轴10，第一径向电磁轴承91、第二径向电磁轴承92、永磁体6、定子铁心7、轴向电磁轴承8和定子轴10均置于电机外壳5内。轴流风机叶轮3固定安装在外转子电机4的电机外壳5的外壁上。定子轴10通过穿过支撑盘12上开设的螺栓孔的螺栓与支撑架2的支撑盘12固接连接。
如图2所示，定子铁心7与定子轴10热套连接，第一径向电磁轴承91的定子、第二径向电磁轴承92的定子和轴向电磁轴承8的定子均固定安装在定子轴10上。具体地说，第一径向电磁轴承91和第二径向电磁轴承92分别位于定子铁心7的两侧，其中，第一径向电磁轴承91位于圆筒形外壳1的进风口13与定子铁心7之间，从而使第一径向电磁轴承91靠近圆筒形外壳1的进风口13；第二径向电磁轴承92位于定子铁心7与圆筒形外壳1的出风口14之间，从而使得第二径向电磁轴承92靠近圆筒形外壳1的出风口14；轴向电磁轴承8位于定子铁心7和第二径向电磁轴承92之间。第一径向电磁轴承91的转子、第二径向电磁轴承92的转子和轴向电磁轴承8的转子均与电机外壳5的内壁固定连接。多个永磁体6沿电机外壳5的周向均匀固定安装在电机外壳5的内壁上，各永磁体6与定子铁心7正对。
作为本发明的优选实施方式，外转子电机4的定子轴10上设有轴向的中心通孔101，并且，定子轴10上还设有径向的第一过线孔102、第二过线孔103和第三过线孔104，轴向的中心通孔101分别与径向的第一过线孔102、第二过线孔103和第三过线孔104连通。其中，第一径向电磁轴承91的导线依次经由第一过线孔102、定子轴10的中心通孔101、支撑盘12的中心通孔121引出本发明外转子轴流风机，定子铁心7和第二径向电磁轴承92的导线依次经由第二过线孔103、定子轴10的中心通孔101、支撑盘12的中心通孔121引出外转子轴流风机，轴向电磁轴承8的导线依次经由第三过线孔104、定子轴10的中心通孔101、支撑盘12的中心通孔121引出外转子轴流风机。
在本发明中，第一径向电磁轴承91、第二径向电磁轴承92和轴向电磁轴承8各自的定子和转子均是非接触式的。这些电磁轴承各自的定子上设有多个控制线圈，各电磁轴承的控制线圈中的电流大小是独立控制的，通过主动控制各个控制线圈中电流的大小，来改变电磁轴承的定子和转子之间的电磁力，防止电磁轴承的定子和转子接触；同时可以通过主动控制来改变径向电磁轴承的径向刚度，通过主动控制轴向电磁轴承8的控制线圈可以控制轴向电磁轴承8的轴向位移和轴向刚度。传统轴流风机的叶轮由于支撑轴承不可调，其固有频率固定，当轴流风机调速运行时，在某些转速下，通风系统的频率和叶轮的某阶固有频率达到一致，从而使轴流风机的振动加大，甚至发生破坏。而本发明的外转子轴流风机可调节两个径向电磁轴承的径向刚度以及轴向电磁轴承8的轴向位移和轴向刚度，轴流风机叶轮3的固有频率也会随着改变，因此，当通风系统的频率和轴流风机叶轮3的固有频率接近时，可以通过改变相应的电磁轴承的刚度，来使轴流风机叶轮3的固有频率远离通风系统的频率，使轴流风机在整个调速范围内都能平稳运行，提高了系统的可靠性。本发明外转子轴流风机还能大幅提高轴承寿命，减少了机械损耗。
Claims (3)
1.一种采用电磁轴承的外转子轴流风机，包括圆筒形外壳、支撑架、轴流风机叶轮和外转子电机，所述圆筒形外壳的前端开有进风口，圆筒形外壳的后端开有出风口，轴流风机叶轮和外转子电机置于圆筒形外壳的腔体内，所述支撑架位于所述圆筒形外壳的出风口处且支撑架与圆筒形外壳固定连接；其特征是：所述外转子电机包括电机外壳、第一径向电磁轴承、第二径向电磁轴承、永磁体、定子铁心、轴向电磁轴承和定子轴，所述第一径向电磁轴承、第二径向电磁轴承、永磁体、定子铁心、轴向电磁轴承和定子轴置于电机外壳内；所述支撑架的中心开有中心通孔；轴流风机叶轮固定安装在外转子电机的电机外壳的外壁上；定子轴与支撑架固接连接；定子铁心与定子轴热套连接，第一径向电磁轴承的定子、第二径向电磁轴承的定子和轴向电磁轴承的定子固定安装在定子轴上，所述第一径向电磁轴承位于定子铁心和圆筒形外壳的进风口之间，第二径向电磁轴承位于定子铁心和圆筒形外壳的出风口之间，轴向电磁轴承位于定子铁心和第二径向电磁轴承之间；第一径向电磁轴承的转子、第二径向电磁轴承的转子和轴向电磁轴承的转子均与电机外壳的内壁固定连接；所述永磁体沿电机外壳的周向均匀安装在电机外壳的内壁上，各永磁体与定子铁心正对；所述第一径向电磁轴承、定子铁心、第二径向电磁轴承和轴向电磁轴承的导线经由支撑架的中心通孔引出外转子轴流风机。
2. 根据权利要求1所述的外转子轴流风机，其特征是：所述外转子电机的定子轴上设有轴向的中心通孔，定子轴上还设有径向的第一过线孔、第二过线孔和第三过线孔，定子轴的所述中心通孔分别与第一过线孔、第二过线孔和第三过线孔连通；所述第一径向电磁轴承的导线经由第一过线孔、定子轴的所述中心通孔、支撑架的中心通孔引出外转子轴流风机，定子铁心和第二径向电磁轴承的导线经由第二过线孔、定子轴的所述中心通孔、支撑架的中心通孔引出外转子轴流风机，轴向电磁轴承的导线经由第三过线孔、定子轴的所述中心通孔、支撑架的中心通孔引出外转子轴流风机。
3. 根据权利要求1或2所述的外转子轴流风机，其特征是：所述支撑架的中心通孔开设于支撑盘的中心。
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