CN1178005C - 径流式透平鼓风机 - Google Patents

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Abstract

径流式透平鼓风机包括一定子(35)和一转子(13)，该定子(35)装于定子壳体(10)内，该转子(13)在泵壳体(11)中旋转。转子(13)包括一腔体(23)，该腔体有轴承结构(26)，该轴承结构(26)通过凸出的轴承销(25)安装。泵室(12)通过薄间壁(21)与定子室(22)分离。因此，在定子室(22)中保持大气压。该鼓风机包括很少的部件，并有较短的结构长度。它基本不需要维护，且能防止转子区域受到滑油污染。

Description

径流式透平鼓风机
技术领域
本发明涉及径流式透平鼓风机，该径流式透平鼓风机包括一个可旋转支承的转子和一个驱动该转子的马达。
背景技术
通常，在真空技术中，单级和两级类型的径流式透平鼓风机构成为这样，即转子、马达和轴承布置成一个在另一个后面，该转子适于布置在轴承之间或成悬臂形式。轴承通过由滑油传送装置传送给轴承的滑油而润滑。该径流式透平鼓风机有较大的轴向结构长度和大量的部件。它们需要进行复杂的平衡处理。而且，还有被用于润滑轴承的滑油污染转子区域的危险。马达位于真空中，这需要进行复杂的绕组绝缘，因为传热较差，且还需要用于电源线的密封引出线路。
发明内容
本发明的目的是提供一种径流式透平鼓风机，该径流式透平鼓风机结构紧凑，并能够以较低成本由很少的部件制成。
根据本发明，该目的可以通过下列技术方案而实现：一种径流式透平鼓风机，包括一个可旋转支承的转子和一个成永久励磁的盘状电枢马达形式的马达，该马达驱动转子，该马达包括永磁体和静止的定子线圈，该永磁体具有轴向磁场方向，并安装在转子上，转子通过装于转子腔体中的轴承结构而支承在伸入该腔体内的静止轴承销上，其特征在于：在确定该腔体的壁和以良好传热方式置于轴承销上的隔环之间形成狭窄的传热间隙，该传热间隙的宽度不大于0.5mm，用于将热量从转子带向冷的轴承销。
因此，马达是永久励磁的盘形电枢马达，包括安装在转子上且有轴向磁场方向的永磁体和静止的定子绕组。因此，该马达局部并入转子中，并布置成紧靠近转子。因此，该鼓风机的结构长度将减小。而且，通过装于转子腔体内的轴承结构，转子支承于凸入该腔体内的静止轴承销上。因此，该转子在其内部专门进行支承，因此不需要旋转轴。转子轮毂可以直接支承在置于轴承销上的轴承结构上。通过该类型的支承，还可以避免转子的振动。这导致转子损失较低，从而提高效率。该静止的轴承销便于制造。对于马达，可以安装简单的水冷装置。
优选是，轴承结构利用油脂润滑，在转子的腔体中有至少一个油脂室。也可选择，可以采用不需要维护的磁性轴承。也可以考虑磁性轴承和油脂润滑轴承的组合。
优选是，转子的腔体在其后端向后开口，密封间隙形成于转子和轴承销之间。该密封间隙防止润滑油脂和轴承部件从该腔体吸入泵室。还可以采用密封件，但是这时，从该密封件上掉下的部分可能会进入泵室。
根据本发明的优选实施例，在确定腔体的壁和以良好传热方式置于轴承销上的隔环之间形成有狭窄的传热间隙，该传热间隙的宽度不超过0.5mm，用于将热量从转子带向轴承销。由于消除狭窄的传热间隙，热量从转子传送给冷的轴承销。
在转子和定子绕组之间可以布置有压力密封且可透磁的间壁。该间壁可以包括膜、纤维复合物或铸造复合物(casting compound)。在泵室和马达室之间可以进行真空密封，这样，装于马达室中的定子位于大气压的一侧，并不在真空室内。这可以使定子绕组的绕组绝缘更简单和更便宜。而且，在定子壳体上不需要压力密封的电流引出线。它还可以采用简单的接线盒。
对于本发明的径流式透平鼓风机，还可以通过将冷却装置装于定子壳体内而大大简化冷却。该冷却装置冷却定子和轴承销，并进行从转子向轴承销的传热。
当要检测转子的转动位置时，还可以提供有基于电感、电容或光学的相应发送器，所述发送器布置在定子上。
本发明的盘状电枢马达的结构的另一优点是定子线圈吸引转子，这样，不需要在转子上机械施加偏压轴向力。
该径流式透平鼓风机尤其适用于高速鼓风机，例如用于高流速的CO2激光器中。
附图说明
下面将参考仅有的附图详细介绍本发明的实施例。
附图中，以纵剖方式表示了径流式透平鼓风机。
具体实施方式
该径流式透平鼓风机包括定子壳体10和泵壳体11。该泵壳体11包括泵室12，可旋转的转子13布置在该泵室12内，该转子13包括轮毂14和从该轮毂14上伸出的叶片15。叶片15的外边缘沿着泵壳体11的壁的轮廓，并留有很小的间隙。该泵轴向吸入待泵送的流体，并将它径向向出口16输送。
转子13的轮毂14包括支承件17，该支承件17包括管部分18和凸缘部分19。该凸缘部分19形成转子13的后端壁。它包括凹形部分，永磁体20布置于该凹形部分内。这些永磁体具有轴向的磁场方向。这意味着北极N和南极S位于平行于转子轴线延伸的直线上。该支承件17和轮毂14由非磁性材料构成。
使定子壳体10的内部22与泵室12分离开的间壁21布置为靠近永磁体20。该间壁21包括可透磁的膜，优选是纤维复合物或复合铸件。在定子室22和泵室12之间进行真空密封。
转子13包括一内部腔体23，该内部腔体在其前端由帽体24密封封闭。轴承销25伸入该腔体23内，转子13通过轴承结构26支承在该轴承销25上。该轴承结构包括两个滚动轴承，即前滚珠轴承27和后滚转轴承28。这些滚珠轴承布置在轴承销25上，且它们支承在支承件17的管部分18上。在靠近各滚珠轴承处都布置有至少一个油脂室29，该油脂室29装有浆糊状油脂，以便润滑轴承。还可以将至少一个轴承设置成磁性轴承。原则上，还可以将整个轴承设置成磁性轴承。
帽体30安装在在轴承销25的外端上，该帽体30支承盘状弹簧部件31，该盘状弹簧部件31再压靠在前滚珠轴承27上，从而使轴承结构保持轴向压紧。
在滚珠轴承27和28之间，由具有良好导热特性的材料形成的隔环32布置于轴承销25上，并与它紧密接触。在确定腔体23的管状部分18的壁和隔环32之间有传热间隙33，该传热间隙的宽度不大于0.5mm，优选是大约0.4mm，用于通过隔环32将转子13的热量带给轴承销25。
在支承件17的管部分18的后端和轴承销25之间形成有密封间隙34。该密封间隙允许气体从泵室12吸入到腔室23中。空气通过轴承销25中的孔(未示出)而从该腔室中带走。密封间隙34表示了该腔室23的仅有开口。
具有嵌入铁部件37内的定子线圈36的定子35位于定子室22内。定子35与装有永磁体20的支承件17一起形成盘状电枢马达44。当转子13旋转时，定子线圈36处在与永磁体的运动相同的圆周上。在循环旋转方式中，电子换向器在定子绕组36中产生电流，这样，定子绕组将产生旋转磁场。通过永磁体20，转子13随该磁场运动。实际上，盘状电枢马达是用于无接触转子驱动的磁耦合。在定子线圈36和永磁体20之间的气隙中有间壁21。该间壁密封安装在基座38上，该基座38固定在定子壳体10的底壁39上，并形成轴承销25的一部分。因为间壁21使定子室22与真空部分分离，因此定子室22内为大气压。在定子壳体10的壁上有电缆开口40，用于引出电源电缆。而且，还提供有管道通道开口41，管路42通过该开口41，该管路42是冷却水流过的冷却螺旋管路的一部分，所述冷却螺旋管路形成冷却装置43。该冷却装置43冷却定子35和轴承销25，并从整个鼓风机壳体中带走热量。
该径流式透平鼓风机包括很少的部件，并能够以低成本生产，它大体上不需要维护。

Claims (8)

1.一种径流式透平鼓风机，包括一个可旋转支承的转子和一个成永久励磁的盘状电枢马达形式的马达(44)，该马达驱动转子，该马达包括永磁体(20)和静止的定子线圈(36)，该永磁体(20)具有轴向磁场方向，并安装在转子(13)上，转子(13)通过装于转子腔体(23)中的轴承结构(26)而支承在伸入该腔体(23)内的静止轴承销(25)上，
其特征在于：
在确定该腔体(23)的壁和以良好传热方式置于轴承销(25)上的隔环(32)之间形成狭窄的传热间隙(33)，该传热间隙(33)的宽度不大于0.5mm，用于将热量从转子(13)带向冷的轴承销(25)。
2.根据权利要求1所述的径流式透平鼓风机，其特征在于：该轴承结构(26)包括通过至少一个油脂室(29)而进行的油脂润滑。
3.根据权利要求1或2所述的径流式透平鼓风机，其特征在于：该转子(13)的腔体(23)仅向后开口，密封间隙(34)在该腔体(23)的后端处形成于转子(13)和轴承销(25)之间。
4.根据权利要求1所述的径流式透平鼓风机，其特征在于：在转子(13)和定子线圈(36)之间布置有压力密封且可透磁的间壁(21)。
5.根据权利要求4所述的径流式透平鼓风机，其特征在于：定子线圈(36)装于在大气压下的定子壳体(10)中，该定子壳体(10)装有冷却装置(43)。
6.根据权利要求5所述的径流式透平鼓风机，其特征在于：轴承销(25)的一部分(38)与定子(35)传热接触，并从该定子中凸出，且它受到冷却装置(43)的作用。
7.根据权利要求1所述的径流式透平鼓风机，其特征在于：一个轴承是油脂润滑轴承，一个轴承是无源磁性轴承。
8.根据权利要求1所述的径流式透平鼓风机，其特征在于：该轴承结构采用有源磁性轴承。
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