CN204312373U - 一种采用电磁轴承的外转子离心风机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种采用电磁轴承的外转子离心风机。它包括蜗壳、离心风机叶轮和外转子电机，所述离心风机叶轮和外转子电机置于蜗壳内，所述外转子电机包括外壳、第一径向电磁轴承、第二径向电磁轴承、永磁体、电机定子铁心、轴向电磁轴承、定子轴和固定盘，所述离心风机叶轮固定在所述外壳的外壁上，所述第一径向电磁轴承、第二径向电磁轴承、永磁体、电机定子铁心、轴向电磁轴承和定子轴置于所述外壳内。本实用新型的离心风机可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，避免了传统调速的离心风机在某些转速时发生共振进而产生破坏的危害。

Description

一种采用电磁轴承的外转子离心风机

技术领域

本实用新型属于风机领域，涉及一种外转子离心风机。

背景技术

外转子离心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，使风机的转速越来越高，同时还有调速的要求，对电机的要求也越来越高。随着电机转速的增高，传统的离心风机在寿命和损耗方面难以满足要求。对于调速的风机，由于叶轮固有频率不能改变，当叶轮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，使结构产生破坏。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种采用电磁轴承的外转子离心风机，通过主动控制各电磁轴承的定子和转子之间的间隙，主动改变离心风机叶轮的固有频率，避免共振的发生，能用于较高转速和调速的工况。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型采用电磁轴承的外转子离心风机包括蜗壳、离心风机叶轮和外转子电机，所述离心风机叶轮和外转子电机置于蜗壳内，其中，所述外转子电机包括外壳、第一径向电磁轴承、第二径向电磁轴承、永磁体、电机定子铁心、轴向电磁轴承、定子轴和固定盘，所述离心风机叶轮固定在所述外壳的外壁上，所述第一径向电磁轴承、第二径向电磁轴承、永磁体、电机定子铁心、轴向电磁轴承和定子轴置于所述外壳内；所述蜗壳的前端设有进风口，蜗壳的后端与外转子电机的固定盘固定连接；所述定子轴与所述固定盘固定连接；电机定子铁心与定子轴通过热套连接；所述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固定安装在所述外壳的内壁上，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均安装在定子轴上，第一径向电磁轴承位于蜗壳的进风口与电机定子铁心之间，第二径向电磁轴承位于所述固定盘与电机定子铁心之间，轴向电磁轴承位于电机定子铁心和第二径向电磁轴承之间；所述永磁体固定于所述外壳的内壁上且正对电机定子铁心；第一径向电磁轴承的控制线圈的导线、电机定子铁心的电枢绕组的导线、轴向电磁轴承的控制线圈的导线和第二径向电磁轴承的控制线圈的导线穿过所述固定盘而伸出所述蜗壳外。

进一步地，本实用新型所述第一径向电磁轴承的定子和转子为非接触式，所述第二径向电磁轴承的定子和转子为非接触式，且所述轴向电磁轴承的定子和转子为非接触式。

进一步地，本实用新型所述定子轴上设有轴向中心通孔，定子轴还设有径向的第一过线孔、第二过线孔和第三过线孔，所述第一过线孔、第二过线孔和第三过线孔分别与定子轴的轴向中心通孔连通；所述第一径向电磁轴承的控制线圈的导线经由第一过线孔、定子轴的轴向中心通孔、固定盘的中心通孔而伸出所述蜗壳外，电机定子铁心的电枢绕组的导线和轴向电磁轴承的控制线圈的导线经由第二过线孔、定子轴的轴向中心通孔、固定盘的中心通孔而伸出所述蜗壳外；所述第二径向电磁轴承的控制线圈的导线经由第三过线孔、定子轴的轴向中心通孔、固定盘的中心通孔而伸出所述蜗壳外。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的外转子离心风机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，这样可以主动改变叶轮的固有频率，有效避免系统共振的发生，使离心风机在全部工作转速下均可以平稳运行，避免了传统调速的离心风机在某些转速时发生共振进而产生破坏的危害。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的外转子电机的结构示意图。

图3是图2中固定盘的右视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型的外转子离心风机主要包括离心风机的蜗壳1、离心风机叶轮2和外转子电机3。离心风机叶轮2和外转子电机3置于离心风机的蜗壳1内，并且，离心风机叶轮2固定在外转子电机3的外壳5的外壁上，使得离心风机叶轮2跟随外转子电机3的转子而同步转动。离心风机的蜗壳1的前端为本实用新型离心风机的进风侧，蜗壳1的前端设有圆形的进风口14；蜗壳1的后端为本实用新型离心风机的安装侧，蜗壳1的后端与外转子电机3的固定盘10固定连接。进风口14和外转子电机3之间留有间隙，用于供离心风机的空气通过。如图2所示，外转子电机3包括：外壳5，固定盘10，以及置于外壳5内的第一径向电磁轴承41、第二径向电磁轴承42、永磁体6、电机定子铁心7、轴向电磁轴承8和定子轴9。图3示出了外转子电机3的固定盘10的中心通孔15、内侧螺栓孔13、中间螺纹孔12和外侧螺纹孔11的分布情况。如图3所示，外转子电机3的固定盘10上沿径向由内到外开有中心通孔15、内侧螺纹孔13、中间螺纹孔12、外侧螺纹孔11，同一种螺纹孔沿周向均匀分布。 参见图1至图3，在离心风机的安装侧，外转子电机3的固定盘10通过穿过外侧螺纹孔11的螺栓固定安装在蜗壳1的壁上。本实用新型的整个离心风机则通过穿过固定盘10的中间螺纹孔12的螺栓固定连接在基础上。

如图2所示，电机定子铁心7的中心开有轴向通孔。电机定子铁心7加热后，将定子轴9置于电机定子铁心7的轴向通孔内，电机定子铁心7冷却后收缩即与定子轴9固定在一起，由此使电机定子铁心7与定子轴9通过热套连接。第一径向电磁轴承41的定子81、第二径向电磁轴承42的定子86和轴向电磁轴承8的定子83均固定安装在定子轴9上。第一径向电磁轴承41的定子81和第二径向电磁轴承42的定子86分别位于电机定子铁心7的两侧，其中，第一径向电磁轴承41的定子81位于离心风机的进风口14和电机定子铁心7之间，第二径向电磁轴承42的定子86位于电机定子铁心7和固定盘10之间，轴向电磁轴承8位于电机定子铁心7和第二径向电磁轴承42之间。此外，第一径向电磁轴承41的转子82、第二径向电磁轴承42的转子85和轴向电磁轴承8的转子84均通过螺栓固定在外壳5的内壁上。多个永磁体6沿外壳5的内壁的周向均匀地固定安装在外壳5的内壁上，且永磁体6位于轴向电磁轴承8的转子84和第一径向电磁轴承41的转子82之间并与电机定子铁心7正对。永磁体6、外壳5、第一径向电磁轴承41的转子82、第二径向电磁轴承42的转子85和轴向电磁轴承8的转子84组成整个外转子电机3的转子。离心风机叶轮2和整个外转子电机3的转子则组成离心风机的转动部分。定子轴9、固定盘10、第一径向电磁轴承41的定子81、第二径向电磁轴承42的定子86、轴向电磁轴承8的定子83和电机定子铁心7组成整个外转子电机3的定子。

作为本实用新型的优选实施方式，在外转子电机3中，定子轴9上设有轴向中心通孔91，并且定子轴9还间隔地设有径向的第一过线孔92、第二过线孔93和第三过线孔94，轴向中心通孔91分别与第一过线孔92、第二过线孔93和第三过线孔94连通。第一径向电磁轴承41的控制线圈的导线依次经由第一过线孔92、轴向中心通孔91、固定盘10的中心通孔15而伸出蜗壳1外，由此从离心风机的安装侧引出；电机定子铁心7的电枢绕组71的导线和轴向电磁轴承8的控制线圈的导线依次经由第二过线孔93、定子轴9的轴向中心通孔91、固定盘10的中心通孔15而伸出蜗壳1外，由此从离心风机的安装侧引出；第二径向电磁轴承42的控制线圈的导线依次经由第三过线孔94、轴向中心通孔91、固定盘10的中心通孔15而伸出蜗壳1外，由此从离心风机的安装侧引出。定子轴9通过螺栓与固定盘10的内侧螺纹孔13配合，从而将定子轴9固接在固定盘10上。

各径向电磁轴承的定子和转子是非接触式的。径向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，来改变径向电磁轴承的定子和转子之间的电磁力，防止径向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。类似的，轴向电磁轴承8的定子83和转子84也是非接触式的，不同的是，轴向电磁轴承8的磁场方向为轴向，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。传统离心风机的叶轮由于支撑轴承不可调，其固有频率固定，当离心风机调速运行时，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，从而使离心风机振动加大，甚至发生破坏。而本实用新型的离心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的轴向刚度，离心风机叶轮2的固有频率也会随着改变，因此，当通风系统的频率和离心风机叶轮2的固有频率接近时，可以通过改变本实用新型的相应的电磁轴承的刚度，来使离心风机叶轮2的固有频率远离通风系统的频率，使本实用新型的离心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。

Claims (3)

1.一种采用电磁轴承的外转子离心风机，它包括蜗壳、离心风机叶轮和外转子电机，所述离心风机叶轮和外转子电机置于蜗壳内，其特征是：所述外转子电机包括外壳、第一径向电磁轴承、第二径向电磁轴承、永磁体、电机定子铁心、轴向电磁轴承、定子轴和固定盘，所述离心风机叶轮固定在所述外壳的外壁上，所述第一径向电磁轴承、第二径向电磁轴承、永磁体、电机定子铁心、轴向电磁轴承和定子轴置于所述外壳内；所述蜗壳的前端设有进风口，蜗壳的后端与外转子电机的固定盘固定连接；所述定子轴与所述固定盘固定连接；电机定子铁心与定子轴通过热套连接；所述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固定安装在所述外壳的内壁上，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均安装在定子轴上，第一径向电磁轴承位于蜗壳的进风口与电机定子铁心之间，第二径向电磁轴承位于所述固定盘与电机定子铁心之间，轴向电磁轴承位于电机定子铁心和第二径向电磁轴承之间；所述永磁体固定于所述外壳的内壁上且正对电机定子铁心；第一径向电磁轴承的控制线圈的导线、电机定子铁心的电枢绕组的导线、轴向电磁轴承的控制线圈的导线和第二径向电磁轴承的控制线圈的导线穿过所述固定盘而伸出所述蜗壳外。

2.根据权利要求1所述的采用电磁轴承的外转子离心风机，其特征是：所述第一径向电磁轴承的定子和转子为非接触式，所述第二径向电磁轴承的定子和转子为非接触式，且所述轴向电磁轴承的定子和转子为非接触式。

3.根据权利要求1或2所述的采用电磁轴承的外转子离心风机，其特征是：所述定子轴上设有轴向中心通孔，定子轴还设有径向的第一过线孔、第二过线孔和第三过线孔，所述第一过线孔、第二过线孔和第三过线孔分别与定子轴的轴向中心通孔连通；所述第一径向电磁轴承的控制线圈的导线经由第一过线孔、定子轴的轴向中心通孔、固定盘的中心通孔而伸出所述蜗壳外，电机定子铁心的电枢绕组的导线和轴向电磁轴承的控制线圈的导线经由第二过线孔、定子轴的轴向中心通孔、固定盘的中心通孔而伸出所述蜗壳外；所述第二径向电磁轴承的控制线圈的导线经由第三过线孔、定子轴的轴向中心通孔、固定盘的中心通孔而伸出所述蜗壳外。