专利名称：磁悬浮软轴风机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能使气体产生压力和流动的机械设备——风机，尤其是能够消除振动和不用润滑的风机。现有的风机是叶轮安装在刚性轴上，当叶轮旋转时会产生机械振动及其噪音。我的前两个发明《软轴离心风机》、《绳式软轴离心风机》提出了叶轮通过软轴与电机轴连接，这样叶轮会以自己的质心为旋转中心而平稳的高速运转，因此叶轮不会产生振动，也不会产生机械振动噪音，但前面的发明中支承叶轮的结构比较复杂，特别是润滑系统可靠性下降。
本发明的目的是提供一种风机，它不仅能使气体产生压力和流动，而且还能够消除机械振动，降低噪音，能够不用润滑而长期可靠的工作。
本发明的目的是这样实现的风机叶轮被磁轴承径向悬浮定位，叶轮通过软轴与电机轴连接以进行轴向定位和传递扭矩。这样叶轮即可以从电机得到较大扭矩，又可以悬浮在固定位置而以自己的质心为旋转中心平稳高速的运转，由于采用上述方案，这种磁悬浮软轴风机运转时不会产生机械振动及其噪音，而且它不需要润滑，可以简化风机结构，免除日常的维护保养，可以长期稳定可靠的工作，同时由于磁轴承的运转阻力为零，因此这也是一种高效节能风机。
叶轮也可以安装在轴上，叶轮轴被磁轴承径向悬浮定位，轴的一端通过软轴与电机轴连接进行轴向定位和传递扭矩，对于采用内装外旋式电机的风机，由于叶轮直接装在电机外壳上，所以应使电机轴被磁轴承径向悬浮定位，然后电机轴通过软轴与风机壳连接以进行轴向定位和传递扭矩。
软轴有绳式软轴、辐条式软轴和弹性杆软轴，选用哪种软轴视具体情况而定，磁轴承是指径向能够承载的永磁轴承，它的结构也要视具体情况而定不能一概而论。
在风机转轴和机壳之间可用磁流体密封，这样可减少压力损失，叶轮与进气口之间也可用磁流体密封以减小流量损失。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明
图1是叶轮悬浮在电机轴上的风机示意图。
图2是磁轴承内环固定在风机壳体上的风机示意图。
图3是叶轮由两侧的磁轴承支承的风机的示意图。
图4是叶轮由一侧的磁轴承支承的风机示意图。
图5是承重磁轴承的示意图。
图6是采用辐条式软轴的风机示意图。
图7是辐条式软轴的示意图。
图8是采用内装外旋式电机的风机示意图。
图9是轴流风机的示意图。
图10是横流风机的示意图。
图11是内藏绳式软轴的风机示意图。
图12是采用弹性杆软轴的风机示意图。
图中1、进气口 2、机壳 3、叶轮 4、电机 5、磁轴承6、绳式软轴 7、导流传力罩 8、电机轴套 9、支架。
在图1中，叶轮[3]在机壳[2]内悬浮在电机[4]轴上，磁轴承[5]的外环安装在叶轮[3]上，内环安装在电机[4]的轴上，这样叶轮[3]就被径向定位的悬浮起来了，同时叶轮[3]和与它固定在一起的导流传力罩[7]通过绳式软轴[6]与电机[4]的轴相连，因此叶轮[3]被轴向定位，导流传力罩[7]最好不要伸到进气口[1]的外面。电机[4]将动力由绳式软轴[6]和导流传力罩[7]传递给叶轮[3]，这样叶轮[3]即可得到传递来的扭矩进行旋转，又可以相对电机[4]的轴有少量径向位移，因此叶轮[3]可以不用象现有的风机那样必须按电机的轴心旋转，而可以按自己的质心旋转，它运转时不会产生振动，更不会将振动传递给机壳，因此这种磁悬浮软轴风机可以完全消除机械振动及其噪音。本实施例适用于较小的风机，它即可卧式使用，又可立式使用，改变叶轮和机壳的形状就可成为轴流风机，去掉机壳又可成为风扇。绳式软轴[6]的外面可以套上一根弹簧使绳保持伸直状态，或套上一层挠性外皮，以增强其轴向定位能力。绳式软轴[6]即可以是钢丝绳也可以是塑料或其他材质的绳。
图2的实施例中，磁轴承的内环被固定在机壳上，因此电机轴可以缩短，导流传力罩的位置可以缩回，以减少进气阻力。
图3的实施例中，叶轮[3]的轴的两端有磁轴承[5]将其悬起径向定位，叶轮[3]轴的一端通过绳式软轴[6]连接有电机轴套[8]，磁轴承[5]的外环被固定在支架[9]上，对于一些大型风机支架可直接落地。
图4的实施例中，磁轴承都在叶轮的一侧，在叶轮和轴的重心A-A处有一个承重磁轴承，它能承担叶轮及轴的大部分重量，然后用两个较小的磁轴承对轴进行径向定位，轴的另一端通过软轴及电机轴套可与电机轴连接，以进行轴向定位和传递扭矩。这种结构适用于高温风机，当输送的气体温度高于磁材料的居里点时，这种结构可使磁轴承处在低温环境中，以保持其性能不变。
图5是承重磁轴承的示意图，它的外环是圆的一部分，这种承重磁轴承主要对内环产生向上的浮力，上面加一块永磁体也可对内环进行径向定位。对重量较大的叶轮，这种承重磁轴承可用两只或多只。
图6是采用辐条式软轴的风机示意图，叶轮被磁轴承悬浮起来进行径向定位，同时叶轮通过辐条式软轴与电机轴连接，叶轮在轴向被定位，不能移动，在径向则可作少量位移，由此可以看出，辐条式软轴在功能上与绳式软轴相同，但它的轴向尺寸很小，可使风机的结构更加紧凑。
图7是辐条式软轴的示意图，它是两个同心圆环之间用均匀分布的片状辐条连接而成，它的内、外环之间可作少量径向移动，但轴向不能移动，两环之间在辐条承受拉力时可传递较大的扭矩。
图8是采用内装外旋式电机的风机示意图，叶轮固定在电机外壳上，此时电机轴就是叶轮轴，它被磁轴承径向定位悬浮在支架上，支架固定在机壳上，因此它能传递扭矩，相当于前述的电机轴，叶轮轴通过辐条式软轴与支架连接，以进行轴向定位和承担扭矩。
图9是轴流风机的示意图，它与图1相比，叶轮的定位方式和传递扭矩的方式都相同，只是叶轮形状、机壳形状和电机固定方式有所改变。
图10是横流风机的示意图，电机左面的结构形式是叶轮轴被磁轴承径向悬浮定位，叶轮轴的一端通过绳式软轴与电机连接，因此它即被轴向定位，又能够得到传来的扭矩。电机右面的结构形式是叶轮被磁轴承径向悬浮定位，叶轮通过绳式软轴与电机轴连接以得到轴向定位和传递扭矩，只是软轴可以安装在叶轮内，使得结构更加紧凑，当然应用辐条式软轴也可以得到同样效果，这种风机适用于空调器和暖风机等。
图11是内藏绳式软轴风机的示意图，它是图1、图2结构的一种结合，磁轴承的内环还是安装在电机轴上，但电机轴却缩短了，软轴和导流传力罩得以缩回，减小了进气阻力。
图12是采用弹性杆软轴的风机示意图，不旋转的空心主轴固定在支架上，主轴在伸入机壳的一端上通过磁轴承悬浮有叶轮，叶轮通过导流传力罩与穿过空心主轴的弹性杆软轴连接，弹性杆软轴是一根细长的柔性杆，它的另一端有与电机连接的连轴器，这样叶轮轴向被定位，径向却可以有少量位移，而且还能够得到从电机传来的扭矩，因此它可以高速平稳的运转，主轴与机壳为固定连接，弹性杆软轴与空心主轴之间用轴封或磁流体密封，因此这种风机的压力损失很小。
权利要求
1.一种风机，叶轮或其轴被轴承定位，并与电机连接，其特征是叶轮或其轴上安装有磁轴承被径向悬浮定位，并通过软轴与电机连接以得到轴向定位和扭矩。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮软轴风机，其特征是绳式软轴可以是钢丝绳或塑料绳及其他材质的绳，绳的外面可套上能使其张紧的弹簧或挠性外皮。
3.根据权利要求1所述的磁悬浮软轴风机，其特征是辐条式软轴是两个同心圆环之间用均匀分布的片状辐条连接。
4.根据权利要求1所述的磁悬浮软轴风机，其特征是弹性杆软轴是细长的柔性杆。
5.根据权利要求1所述的磁悬浮软轴风机，其特征是承重磁轴承的外环是圆的一部分。
6.根据权利要求1所述的磁悬浮软轴风机，其特征是叶轮轴与机壳之间和叶轮与进气口之间用磁流体密封。
全文摘要
一种利用磁轴承将叶轮悬浮在固定位置,并用软轴来传递扭矩的风机,它可以完全消除风机的机械振动及其噪音,它还可以不用润滑,简化了风机的结构,免除了日常的维护保养,并可以长期稳定可靠的工作。同时由于磁轴承的运转阻力为零,因此这也是一种高效率的节能风机,这种风机适用于现有的各种风机,包括家电中的空调器、吸尘器、吸油烟机、电风扇等。
文档编号F04D29/04GK1349054SQ0013190
公开日2002年5月15日 申请日期2000年10月18日 优先权日2000年10月18日
发明者刘大刚 申请人:刘大刚