CN112855577A - 一种叶片周边永磁驱动的对旋轴流风机 - Google Patents

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张昕
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Abstract

本发明涉及矿用对旋轴流风机技术领域，公开了一种叶片周边永磁驱动的对旋轴流风机，包括：筒体、左支撑架、右支撑架、中心轴、多对叶轮组、永磁铁、磁钢和励磁线圈，中心轴同轴设置于筒体内部，两端分别与左支撑架和右支撑架固连，多对叶轮组每对叶轮组包括一个一级叶轮和一个二级叶轮，一级叶轮和二级叶轮分别转动连接于中心轴上，多个永磁铁等间距的固定于一级叶轮和二级叶轮的外周，每个一级叶轮或二级叶轮上固定的永磁铁的数量为3的倍数，多个磁钢固定于筒体的内周上，并与多个永磁铁一一对应，励磁线圈绕设于每个磁钢的外周，永磁铁与励磁线圈之间有间隙，与一级叶轮相对应的励磁线圈和与二级叶轮相对应的励磁线圈通入的电流方向相反。

Description

一种叶片周边永磁驱动的对旋轴流风机
技术领域
本发明涉及矿用对旋轴流风机技术领域，特别涉及一种叶片周边永磁驱动的对旋轴流风机。
背景技术
对旋风机是一种特殊的轴流风机，主要用于公路、铁路及地下工程等隧道的施工或需强制通风的场所中。
传统矿用对旋风机是通过电机施加的动力实现两级叶轮的旋转运动的，在实际运行过程中，由于电机布置于风机轴向，会使风机的轴向体积加大，在掘进巷道小而窄的地方不方便布置。传统的矿用对旋风机存在以下问题：传统矿用对旋风机的轴向体积大，不便于在小巷道内布置；电机在风机的轴心部，占用风筒的有效通风空间，通风阻力大，风机效率低，且会因散热不良而出现烧电机的现象。
发明内容
本发明提供一种叶片周边永磁驱动的对旋轴流风机，可以解决现有技术中的上述问题。
本发明提供了一种叶片周边永磁驱动的对旋轴流风机，包括：
筒体；
左支撑架和右支撑架，分别固定于筒体的轴向的两端；
中心轴，同轴设置于筒体内部，两端分别与左支撑架和右支撑架固连；
多对叶轮组，每对叶轮组包括一个一级叶轮和一个二级叶轮，一级叶轮和二级叶轮分别转动连接于中心轴上，一级叶轮和二级叶轮彼此之间有间隙且与筒体不接触；
多个永磁铁，等间距的固定于一级叶轮和二级叶轮的外周，相邻的两块永磁铁的磁极相反，每个一级叶轮或二级叶轮上固定的永磁铁的数量为3的倍数；
多个磁钢，与永磁铁的数量相同，等间距的固定于筒体的内周上，并与多个永磁铁一一对应；
多个励磁线圈，与磁钢的数量相同，分别绕设于每个磁钢的外周，永磁铁与励磁线圈之间有间隙，与一级叶轮相对应的励磁线圈和与二级叶轮相对应的励磁线圈通入的电流方向相反。
可选的，叶轮组为一对。
可选的，筒体包括沿其轴向依次可拆卸连接的左风筒、中间风筒和右风筒，左风筒、中间风筒和右风筒依次连通且内径相等，多个磁钢分别固定于左风筒和右风筒靠近中间风筒的内周上。
可选的，中心轴的两端分别通过左支撑环和右支撑环与左支撑架和右支撑架固连，左支撑环和右支撑环分别与左支撑架和右支撑架固连。
可选的，一级叶轮和二级叶轮分别通过角接触轴承与中心轴转动连接，一级叶轮和二级叶轮的中心处分别固连有轮毂，轮毂与角接触轴承之间连接有骨架油封。
可选的，筒体的内周具有多个环状凹槽，环状凹槽内固连有环形板，多个磁钢分别固连于环形板朝向中心轴的一侧。
可选的，一级叶轮和二级叶轮的外周固连有固定环，多个永磁铁分别固定于固定环朝向筒体的一侧。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)减小风机的轴向体积
传统矿用对旋风机，是通过电机施加的动力实现两级叶轮的旋转运动的，在实际运行过程中，由于电机布置于风机轴向，会使风机的轴向体积加大，在掘进巷道小而窄的地方不方便布置，为此，本发明对励磁线圈通电，产生交变磁场，并与叶片顶部的永磁体相互作用，永磁铁通过受力后，带动叶片旋转，通过在一、二级叶片环面的永磁铁固定环施加不同向的电流，使一、二级叶轮达到对旋的目的，从而减小风机的轴向体积，且本发明的励磁线圈安装在风筒内，通过作用于叶片顶端的永磁铁产生旋转力矩驱动叶片旋转，叶片相当于永磁转子转动，风筒相当于定子线圈，改变传统叶片的轴心驱动方式为叶片周边驱动。
(2)减少传统对旋风机存在的安全隐患
传统矿用对旋风机内布置有两级防爆电机，但在在实际使用过中，由于操作人员操作不当，例如使风机过载的情况下，在电机内部铺设的防爆橡胶会被破坏，进而降低电机的防爆性能，在井下瓦斯浓度过大的情况下，甚至发生爆炸，造成安全事故，本发明由于采用磁力带动叶片转动，其产生磁场的能量源可以通过电线与井上连通，这样就降低井下发生风机爆炸风险的概率。
(3)增大风机通风量
传统对旋风机内部布置有电机、导流器等部件，这样会减小风机截面的通风面，增大风机内部的通风阻力，本发明不同于传统对旋风机，内部仅有两级叶轮，因此增大风机的通风面，提高风机的通风量。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种叶片周边永磁驱动的对旋轴流风机的结构示意图；
图2为图1中B-B面的剖视图；
图3为图2中A处的局部结构放大示意图。
附图标记说明：
1-左风筒，2-中间风筒，3-右风筒，4-一级叶轮，5-右支撑架，6-轮毂，7-角接触轴承，8-右支撑环，9-中心轴，10-骨架油封，11-励磁线圈，12-环形板，13-磁钢，14-永磁铁，15-二级叶轮，16-固定环，17-左支撑环，18-左支撑架，19-环状凹槽。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明的技术方案和简化描述，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。
如图1所示，本发明实施例提供的一种叶片周边永磁驱动的对旋轴流风机，包括：筒体、左支撑架18、右支撑架5、中心轴9、多对叶轮组、多个永磁铁14、多个磁钢13和多个励磁线圈11，左支撑架18和右支撑架5分别固定于筒体的轴向的两端，中心轴9同轴设置于筒体内部，两端分别与左支撑架18和右支撑架5固连，多对叶轮组每对叶轮组包括一个一级叶轮4和一个二级叶轮15，一级叶轮4和二级叶轮15分别转动连接于中心轴9上，一级叶轮4和二级叶轮15彼此之间有间隙且与筒体不接触，多个永磁铁14等间距的固定于一级叶轮4和二级叶轮15的外周，相邻的两块永磁铁14的磁极相反，每个一级叶轮4或二级叶轮15上固定的永磁铁14的数量为3的倍数，多个磁钢13与永磁铁14的数量相同，等间距的固定于筒体的内周上，并与多个永磁铁14一一对应，多个励磁线圈11与磁钢13的数量相同，分别绕设于每个磁钢13的外周，永磁铁14与励磁线圈11之间有间隙，与一级叶轮4相对应的励磁线圈11和与二级叶轮15相对应的励磁线圈11通入的电流方向相反。
可选的，叶轮组为一对。
可选的，筒体包括沿其轴向依次可拆卸连接的左风筒1、中间风筒2和右风筒3，左风筒1、中间风筒2和右风筒3依次连通且内径相等，多个磁钢13分别固定于左风筒1和右风筒3靠近中间风筒2的内周上，三个风筒的设计主要是为了便于拆卸，从而方便一级叶轮4和二级叶轮15以及永磁铁14、多个磁钢13和多个励磁线圈11的安装，另外便于加工，比如风筒的阶梯型结构。
可选的，中心轴9的两端分别通过左支撑环17和右支撑环8与左支撑架18和右支撑架5固连，左支撑环17和右支撑环8分别与左支撑架18和右支撑架5固连。
可选的，一级叶轮4和二级叶轮15分别通过角接触轴承7与中心轴9转动连接，一级叶轮4和二级叶轮15的中心处分别固连有轮毂6，轮毂6与角接触轴承7之间连接有骨架油封10，角接触轴承7用于承受叶轮的轴向力，因为风扇转起来以后有轴向力，轴向力作用到轮毂6，轮毂6又作用到角接触轴承7上，最后传递到轴9上。
可选的，筒体的内周具有多个环状凹槽19，环状凹槽19内固连有环形板12，多个磁钢13分别固连于环形板12朝向中心轴9的一侧，这样能够最大程度的减小筒体的直径。
可选的，一级叶轮4和二级叶轮15的外周固连有固定环16，多个永磁铁14分别固定于固定环16朝向筒体的一侧。
采用本发明装置，有以下效果：
(1)减小风机的轴向体积
传统矿用对旋风机，是通过电机施加的动力实现两级叶轮的旋转运动的，在实际运行过程中，由于电机布置于风机轴向，会使风机的轴向体积加大，在掘进巷道小而窄的地方不方便布置，为此，本发明对励磁线圈通电，产生交变磁场，并与叶片顶部的永磁体相互作用，永磁铁通过受力后，带动叶片旋转，通过在一、二级叶片环面的永磁铁固定环施加不同向的电流，使一、二级叶轮达到对旋的目的，从而减小风机的轴向体积，且本发明的励磁线圈安装在风筒内，通过作用于叶片顶端的永磁铁产生旋转力矩驱动叶片旋转，叶片相当于永磁转子转动，风筒相当于定子线圈，改变传统叶片的轴心驱动方式为叶片周边驱动。
(2)减少传统对旋风机存在的安全隐患
传统矿用对旋风机内布置有两级防爆电机，但在在实际使用过中，由于操作人员操作不当，例如使风机过载的情况下，在电机内部铺设的防爆橡胶会被破坏，进而降低电机的防爆性能，在井下瓦斯浓度过大的情况下，甚至发生爆炸，造成安全事故，本发明由于采用磁力带动叶片转动，其产生磁场的能量源可以通过电线与井上连通，这样就降低井下发生风机爆炸风险的概率。
(3)增大风机通风量
传统对旋风机内部布置有电机、导流器等部件，这样会减小风机截面的通风面，增大风机内部的通风阻力，本发明不同于传统对旋风机，内部仅有两级叶轮，因此增大风机的通风面，提高风机的通风量。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种叶片周边永磁驱动的对旋轴流风机，其特征在于，包括：
筒体；
左支撑架(18)和右支撑架(5)，分别固定于所述筒体的轴向的两端；
中心轴(9)，同轴设置于所述筒体内部，两端分别与所述左支撑架(18)和右支撑架(5)固连；
多对叶轮组，每对叶轮组包括一个一级叶轮(4)和一个二级叶轮(15)，所述一级叶轮(4)和二级叶轮(15)分别转动连接于所述中心轴(9)上，所述一级叶轮(4)和二级叶轮(15)彼此之间有间隙且与所述筒体不接触；
多个永磁铁(14)，等间距的固定于所述一级叶轮(4)和二级叶轮(15)的外周，相邻的两块所述永磁铁(14)的磁极相反，每个所述一级叶轮(4)或二级叶轮(15)上固定的永磁铁(14)的数量为3的倍数；
多个磁钢(13)，与所述永磁铁(14)的数量相同，等间距的固定于所述筒体的内周上，并与多个所述永磁铁(14)一一对应；
多个励磁线圈(11)，与所述磁钢(13)的数量相同，分别绕设于每个所述磁钢(13)的外周，所述永磁铁(14)与所述励磁线圈(11)之间有间隙，与所述一级叶轮(4)相对应的所述励磁线圈(11)和与二级叶轮(15)相对应的所述励磁线圈(11)通入的电流方向相反。
2.如权利要求1所述的一种叶片周边永磁驱动的对旋轴流风机，其特征在于，所述叶轮组为一对。
3.如权利要求2所述的一种叶片周边永磁驱动的对旋轴流风机，其特征在于，所述筒体包括沿其轴向依次可拆卸连接的左风筒(1)、中间风筒(2)和右风筒(3)，所述左风筒(1)、中间风筒(2)和右风筒(3)依次连通且内径相等，多个所述磁钢(13)分别固定于所述左风筒(1)和右风筒(3)靠近中间风筒(2)的内周上。
4.如权利要求1所述的一种叶片周边永磁驱动的对旋轴流风机，其特征在于，所述中心轴(9)的两端分别通过左支撑环(17)和右支撑环(8)与所述左支撑架(18)和右支撑架(5)固连，所述左支撑环(17)和右支撑环(8)分别与所述左支撑架(18)和右支撑架(5)固连。
5.如权利要求1所述的一种叶片周边永磁驱动的对旋轴流风机，其特征在于，所述一级叶轮(4)和二级叶轮(15)分别通过角接触轴承(7)与中心轴(9)转动连接，所述一级叶轮(4)和二级叶轮(15)的中心处分别固连有轮毂(6)，所述轮毂(6)与所述角接触轴承(7)之间连接有骨架油封(10)。
6.如权利要求1所述的一种叶片周边永磁驱动的对旋轴流风机，其特征在于，所述筒体的内周具有多个环状凹槽(19)，所述环状凹槽(19)内固连有环形板(12)，多个所述磁钢(13)分别固连于所述环形板(12)朝向所述中心轴(9)的一侧。
7.如权利要求1所述的一种叶片周边永磁驱动的对旋轴流风机，其特征在于，所述一级叶轮(4)和二级叶轮(15)的外周固连有固定环(16)，多个所述永磁铁(14)分别固定于所述固定环(16)朝向所述筒体的一侧。
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