CN109209940B - 可调电压的磁悬浮鼓风机及通风系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可调电压的磁悬浮鼓风机及通风系统，属于鼓风机领域。上述鼓风机主要包括主轴、机壳、变压器和电压调节装置；主轴通过径向轴承、第一轴向轴承和第二轴向轴承与机壳内支撑结构配合连接。主轴的端部设置有叶轮。径向轴承、第一轴向轴承和第二轴向轴承均采用了磁悬浮轴承，在电压变化的情况下磁悬浮轴承的磁场强度能够相应改变。变压器与第二轴向轴承电连接，用于给第二轴向轴承提供电能；电压调节装置用于调节变压器的输出电压。输出电压根据轴向力的大小可以实时动态调整，能够防止主轴随着转速的提高摩擦力加大；和直接提供比较大的输出电压的磁悬浮鼓风机相比，还能节省电能。

Description

可调电压的磁悬浮鼓风机及通风系统

技术领域

本发明涉及鼓风机领域，具体而言，涉及一种可调电压的磁悬浮鼓风机及通风系统。

背景技术

鼓风机的主轴既要受到径向力，又要受到轴向力。因此，鼓风机中的主轴一般需要径向轴承和轴向轴承来分别承受径向力和轴向力。

磁悬浮鼓风机即采用了在主轴上采用了磁悬浮轴承，主轴在转动时，主轴的圆周面与径向轴承保持一定的间隙，主轴的定位环与轴向轴侧保持一定的间隙；使得主轴为悬空状态。

现有技术中，主轴与轴向轴承相邻的定位环可能与轴向轴承摩擦。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种磁悬浮鼓风机，其能够避免定位环与轴向轴承摩擦。

本发明的另一目的在于提供一种通风系统，其采用了上述磁悬浮鼓风机。

本发明是这样实现的：

机壳；所述机壳包括进风管和出风管；

主轴，所述主轴的一端设置有叶轮，另一端设置有定位环；所述主轴上套设有径向轴承，所述定位环的两侧设置有第一轴向轴承和第二轴向轴承；所述第二轴向轴承设置在所述定位环远离所述叶轮的一侧；所述径向轴承、所述第一轴向轴承和所述第二轴向轴承均为电磁式磁悬浮轴承；

所述主轴远离叶轮的一端设置有第一永磁板，所述第一永磁板垂直于所述主轴；

变压器，所述变压器包括初级绕组、次级绕组和铁芯，所述初级绕组和所述次级绕组均螺旋缠绕在所述铁芯上；所述次级绕组包括第一接线端；

电压调节装置，所述电压调节装置包括滑动杆、杠杆和滑块；所述滑动杆设置在所述主轴远离所述叶轮的一端，并平行于所述主轴设置；所述滑动杆的两端分别设置有钢球；

所述杠杆为伸缩结构，包括套筒、杆体和压缩弹簧，所述套筒套设在所述杆体上，所述压缩弹簧设置在所述套筒内，所述压缩弹簧的一端与所述套筒连接，另一端与所述杆体的端部抵接；所述套筒通过转轴与所述机壳连接；

所述滑动杆的一端与所述第一永磁板抵接，另一端与所述套筒的自由端抵接；

所述滑块与所述杆体的自由端铰接，所述滑块包括块体和导电部，所述块体通过导电部与所述次级绕组滑动连接；

所述主轴受到的轴向风力能够确定一个参考方向，所述滑动杆沿参考方向运动时，所述导电部朝远离所述第一接线端的方向运动；

所述导电部与所述上设置有第二接线端，所述第一接线端与所述第二接线端与所述第二轴向轴承电连接。

进一步，

所述杠杆用于与所述滑动杆抵接的一端设置有第二永磁板，所述滑动杆的两端设置有凹槽，所述钢球嵌设在所述凹槽中，所述钢球与所述滑动杆可转动配合；

所述杠杆上的转轴靠近所述杠杆用于与所述滑动杆抵接的一端。

进一步，

所述第一永磁板的表面设置有凹坑，所述凹坑内涂覆有润滑剂；所述滑动杆一端的钢球与所述凹坑表面配合；所述第二永磁板的表面上设置有条形槽，所述条形槽内设置有润滑剂，所述滑动杆另一端的钢球与所述条形槽滑动配合。

进一步，

所述滑块的块体与所述磁芯的相背的一面上设置有盲孔，所述盲孔中设置有压缩弹簧，所述压缩弹簧的自由端设置有滚动体；

所述机壳包括导向壁；所述滚动体与所述导向壁滑动配合；

所述导电部与所述磁芯相配合的一面上设置有倒角。

进一步，

所述杠杆和块体均采用轻质塑料制成；所述机壳包括导向筒，所述导向筒内设置有直线轴承。

进一步，

还包括润滑装置，所述润滑装置包括油箱、供油管和回油管；所述导向筒的两端设置有密封圈，所述密封圈、所述导向筒和滑动杆围成储油空间；所述油箱通过所述供油管和所述回油管与所述储油空间连通；所述供油管上设置有油泵。

进一步，

还包括稳压器，所述变压器的次级线圈通过所述稳压器与所述第二轴向轴承电连接。

进一步，

所述主轴上设置有配合段，所述配合段用于与径向轴承配合；所述配合段上设置有多个安装槽，所述安装槽沿所述主轴均匀环绕分布；所述安装槽内设置有永磁铁；

所述径向轴承包括多个电磁铁，所述电磁铁环绕所述配合段分布，相邻所述电磁铁在圆周方向的间距小于相邻所述安装槽在圆周方向的间距。

进一步，

所述杆体通过直线轴承与所述套筒滑动连接。

进一步，所述套筒上设置有连接板，所述连接板上设置有通孔，所述套筒通过所述连接板与所述机壳枢接。

一种通风系统，所述通风系统包括风管和所述的磁悬浮鼓风机，所述风管与所述磁悬浮鼓风机的机壳连接。

本发明的有益效果是：

本发明通过上述设计得到的可调电压的磁悬浮鼓风机及通风系统，其在使用时，当主轴转速加快，叶轮和主轴受到的轴向力比较大时，主轴会沿受力方向做微量移动。主轴的微量移动能够通过滑动杆推动杠杆转动，由于杠杆为伸缩结构，故杠杆能够带动滑块移动。由于滑块上的导电块与次级线圈接触，导电块上设置有第二接线端，这使得第一接线端和第二接线端纸之间的线圈数量增加；从而使得变压器输出电压增大。输出电压的增大使得第二轴向轴承的电流增大，相应的第二轴向轴承的磁场强度增大；从而使得定位环受到的轴向推力加大，防止定位环与第二轴向轴承摩擦。当转速降低时，主轴能够通过滑动杆和缸盖带动滑块反向运动；从而减小输出电压。即，输出电压根据轴向力的大小可以实时动态调整，能够防止主轴随着转速的提高摩擦力加大；和直接提供比较大的输出电压的磁悬浮鼓风机相比，还能节省电能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式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发明的某些实施例，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是本发明实施方式提供的磁悬浮鼓风机的整体结构示意图；

图2是本发明实施方式提供的主轴和径向轴承、第一轴向轴承和第二轴向轴承的结构示意图；

图3是本发明实施方式提供的图1的局部结构示意图；

图4是本发明实施方式提供的杠杆的结构示意图；

图5是本发明实施方式提供的滑块与变压器的结构示意图；

图6是本发明实施方式提供滑动杆的结构示意图。

图标：100-磁悬浮鼓风机；110-机壳；112-导向筒；1122-直线轴承； 116-进风管；118-出风管；120-主轴；122-叶轮；124-定位环；126-第一永磁板；130-径向轴承；141-第一轴向轴承；142-第二轴向轴承；150-变压器；152-初级绕组；154-次级绕组；1541-第一接线端；1542-第二接线端；156-铁芯；160-电压调节装置；161-滑动杆；1612-钢球；162-杠杆；1621-套筒；1622-杆体；1623-第二永磁板；1624-压缩弹簧；164-滑块；1642-导电部； 170-润滑装置；190-永磁电机。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

请参考图1，本实施例提供了一种磁悬浮鼓风机100，其主要包括主轴120、永磁电机190和机壳110（附图中机壳110仅仅示出了局部结构）、变压器150和电压调节装置160，主轴120通过径向轴承130、第一轴向轴承141和第二轴向轴承142与机壳110内支撑结构配合连接。主轴120的端部设置有叶轮122，永磁电机190驱动主轴120和叶轮122同步转动。径向轴承130、第一轴向轴承141和第二轴向轴承142均采用了磁悬浮轴承。变压器150与第二轴向轴承142电连接，用于给第二轴向轴承142提供电能；电压调节装置160用于调节变压器150的输出电压。

请继续参考图1，磁悬浮鼓风机100包括机壳110和主轴120，机壳110内设置有轴承支撑结构，用于支撑主轴120。机壳110的其它结构与本发明的发明点没用太大关联，故不再对其它结构进行详细描述。主轴120通过两个径向轴承130、第一轴向轴承141和第二轴向轴承142与轴承支撑结构配合连接。

如图2，主轴120包括第一端和第二端，第一端设置叶轮122，靠近第二端的位置设置有定位环124，定位环124用于限制主轴120在轴向的位置；第一轴向轴承141设置在定位环124靠近叶轮122的一侧，用于防止主轴120向左（以图1为参考）窜动；第二轴向轴承142设置在定位环124的另一侧，用于防止主轴120向右（以图1为参考）窜动。主轴120的中部设置有永磁电机190，永磁电机190与外部电源电连接，用于驱动主轴120转动。

所述主轴120上设置有配合段，所述配合段用于与径向轴承130配合；所述配合段上设置有多个安装槽，所述安装槽沿所述主轴120的均匀环绕分布；所述安装槽内设置有永磁铁；所述永磁铁与所述安装槽过盈配合。所述径向轴承130包括多个电磁铁，所述电磁铁环绕所述配合段分布，相邻所述电磁铁在圆周方向的间距小于相邻所述安装在圆周方向的间距。上述设计使得主轴120高速运转时，主轴120的振动较小；并且永磁体在频繁受力的时候不容易松脱，进一步减小主轴120的振动。

径向轴承130与外设电源电连接，在其它实施例中，径向轴承130也可以与变压器150电连接。

如图1、图3和图4，变压器150设置在机壳110内，其包括初级绕组152、次级绕组154和铁芯156，铁芯156整体为方形框结构。所述初级绕组152和所述次级绕组154均螺旋缠绕在所述铁芯156相对的两个边上；所述次级绕组154包括第一接线端1541和第二接线端1542，第一接线端1541设置在次级绕组154的右端（以图1为参考），第二接线端1542的位置不固定，其与次级绕组154滑动连接，能够沿次级线圈左右移动，从而改变次级线圈的有效线圈的圈数。初级绕组152与外部电源连接；次级绕组154通过第一接线端1541和第二接线端1542与第二轴向轴承142电连接，用于给第二轴向轴承142供电。

请继续参考图1，主轴120转动时，主轴120受到的轴向风力能够确定一个参考方向（即图1中的A方向），机壳110外的空气通过进风口沿参考方向进入到机壳110内，并通过出风口沿B方向流出到机壳110外。因此，主轴120转速较快时，主轴120沿A方向受到的轴向力比较大。此时，定位环124有可能直接与第二轴向轴承142摩擦。

本实施例中还设置了电压调节装置160，其能够使得主轴120受到的轴向力加大时，第二轴向轴承142的磁场强度的能够自动加大，防止定位环124与其摩擦。

如图3、图4和图5，电压调节装置包括滑动杆161、杠杆162和滑块164；滑动杆161设置在主轴120远离叶轮的一端，并平行于主轴设置；滑动杆的两端分别设置有钢球。杠杆为伸缩结构，包括套筒1621、杆体1622和压缩弹簧1624，套筒套设在杆体上，压缩弹簧设置在套筒内，压缩弹簧的一端与套筒连接，另一端与杆体的端部抵接；套筒通过转轴与机壳连接。

滑动杆的一端与第一永磁板抵接，另一端与套筒的自由端抵接；滑块与杆体的自由端铰接，滑块包括块体和导电部1642，块体通过导电部与次级绕组滑动连接。主轴受到的轴向风力能够确定一个参考方向，滑动杆沿参考方向运动时，导电部朝远离第一接线端的方向（对应图3中的C方向）运动；导电部与上设置有第二接线端，第一接线端1541与第二接线端1542与第二轴向轴承电连接。

电压调节装置160的工作原理如下：

由于主轴120在风力比较大的时候可能会向右窜动（以图1为参考）；此时，主轴120推动滑动杆161向右运动，滑动杆161推动杠杆162转动，此时，杠杆162缩短，并且杠杆162带动滑块164沿C方向（图3）运动，使得第一接线端1541与第二接线端1542之间的距离加大，有效线圈的圈数加大；从而使得变压器150输出电压加大，进而使得第二轴向轴承142的磁场强度加大，降低了定位环124与其碰撞的概率。当风力比较小，主轴120会在第二轴向轴承的电磁力的作用下复位，此时，滑块朝反向运动，使得变压器输出电压减小；最终回复到初始状态。

进一步，如图5所示，滑动杆161的两端设置有凹槽，凹槽的内壁上涂覆有润滑剂；凹槽内安装有钢球1612，钢球1612能够在凹槽内自由转动。主轴120的第二端设置有第一永磁板126，第一永磁板126的表面设置有凹坑，滑动杆161左端（以图1为参考）的钢球1612与凹坑的内表面配合。采用钢球1612与第一永磁板126配合，这不仅能够减小主轴120转动时滑动杆161给第一永磁板126的摩擦力；还能使得主轴120向左运动时，主轴120通过第一永磁板126拉动滑动杆161左移。

杠杆162与滑动杆161抵接的一端设置有第二永磁板1623，第二永磁板1623上设置有竖直的条形槽，滑动杆161右端的钢球1612与条形槽的槽底滑动配合。上述结构使得滑动杆161左移时，滑动杆161能够通过钢球1612和第二永磁板1623拉动杠杆162复位，并且由于钢球1612能够转动，杠杆162转动时，滑动杆161相对于第二永磁板1623能够上下滑动。而杠杆162上的转轴靠近所述杠杆162用于与所述滑动杆161抵接的一端，这使得滑动杆161的微量位移能够被放大，从而滑块164能够在滑动杆161只有微量位移时仍然能够沿铁芯156有较大的位移，进而改变输出电压；即上述设计能够提高电压调节轴向力的响应灵敏性。

为如图1和图6，进一步提高电压调节的灵敏性，磁悬浮鼓风机100还设置了润滑装置170，用于给滑动杆161上的直线轴承1122润滑。所述润滑装置170包括油箱、供油管和回油管；所述导向筒112的两端设置有密封圈，所述密封圈、所述导向筒112和滑动杆161围成储油空间；所述油箱通过所述供油管和所述回油管与所述储油空间连通；所述供油管上设置有油泵。

实施例2：

本实施例提供了一种通风系统，其包括风管和实施例1中的磁悬浮鼓风机100，所述风管与所述磁悬浮鼓风机100的机壳110连接。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁悬浮鼓风机，其特征在于，包括：

机壳；所述机壳包括进风管和出风管；

主轴，所述主轴的一端设置有叶轮，另一端设置有定位环；所述主轴上套设有径向轴承，所述定位环的两侧设置有第一轴向轴承和第二轴向轴承；所述第二轴向轴承设置在所述定位环远离所述叶轮的一侧；所述径向轴承、所述第一轴向轴承和所述第二轴向轴承均为电磁式磁悬浮轴承；

所述主轴远离叶轮的一端设置有第一永磁板，所述第一永磁板垂直于所述主轴；

变压器，所述变压器包括初级绕组、次级绕组和铁芯，所述初级绕组和所述次级绕组均螺旋缠绕在所述铁芯上；所述次级绕组包括第一接线端；

电压调节装置，所述电压调节装置包括滑动杆、杠杆和滑块；所述滑动杆设置在所述主轴远离所述叶轮的一端，并平行于所述主轴设置；所述滑动杆的两端分别设置有钢球；

所述杠杆为伸缩结构，包括套筒、杆体和压缩弹簧，所述套筒套设在所述杆体上，所述压缩弹簧设置在所述套筒内，所述压缩弹簧的一端与所述套筒连接，另一端与所述杆体的端部抵接；所述套筒通过转轴与所述机壳连接；

所述滑动杆的一端与所述第一永磁板抵接，另一端与所述套筒的自由端抵接；

所述滑块与所述杆体的自由端铰接，所述滑块包括块体和导电部，所述块体通过导电部与所述次级绕组滑动连接；

所述主轴受到的轴向风力确定为参考方向，所述滑动杆沿参考方向运动时，所述导电部朝远离所述第一接线端的方向运动；

所述导电部上设置有第二接线端，所述第一接线端与所述第二接线端与所述第二轴向轴承电连接。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮鼓风机，其特征在于：

所述杠杆用于与所述滑动杆抵接的一端设置有第二永磁板，所述滑动杆的两端设置有凹槽，所述钢球嵌设在所述凹槽中，所述钢球与所述滑动杆转动配合；

所述杠杆上的转轴靠近所述杠杆用于与所述滑动杆抵接的一端。

3.根据权利要求2所述的磁悬浮鼓风机，其特征在于：

所述第一永磁板的表面设置有凹坑，所述凹坑内涂覆有润滑剂；所述滑动杆一端的钢球与所述凹坑表面配合；所述第二永磁板的表面上设置有条形槽，所述条形槽内设置有润滑剂，所述滑动杆另一端的钢球与所述条形槽滑动配合。

4.根据权利要求1所述的磁悬浮鼓风机，其特征在于：

所述杠杆和块体均采用轻质塑料制成；所述机壳包括导向筒，所述导向筒内设置有直线轴承。

5.根据权利要求4所述的磁悬浮鼓风机，其特征在于：

还包括润滑装置，所述润滑装置包括油箱、供油管和回油管；所述导向筒的两端设置有密封圈，所述密封圈、所述导向筒和滑动杆围成储油空间；所述油箱通过所述供油管和所述回油管与所述储油空间连通；所述供油管上设置有油泵。

6.根据权利要求1所述的磁悬浮鼓风机，其特征在于：

所述主轴上设置有配合段，所述配合段用于与径向轴承配合；所述配合段上设置有多个安装槽，所述安装槽沿所述主轴均匀环绕分布；所述安装槽内设置有永磁铁；

所述径向轴承包括多个电磁铁，所述电磁铁环绕所述配合段分布，相邻所述电磁铁在圆周方向的间距小于相邻所述安装槽在圆周方向的间距。

7.根据权利要求1所述的磁悬浮鼓风机，其特征在于：

还包括稳压器，所述变压器的次级线圈通过所述稳压器与所述第二轴向轴承电连接。

8.根据权利要求1所述的磁悬浮鼓风机，其特征在于：

所述杆体通过直线轴承与所述套筒滑动连接。

9.根据权利要求1所述的磁悬浮鼓风机，其特征在于：

所述套筒上设置有连接板，所述连接板上设置有通孔，所述套筒通过所述连接板与所述机壳枢接。

10.一种通风系统，其特征在于，所述通风系统包括风管和权利要求1至9任一项所述的磁悬浮鼓风机，所述风管与所述磁悬浮鼓风机的机壳连接。

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