一种超高速鼓风机的制作方法

本实用新型是涉及一种超高速鼓风机，属于高精密机械技术领域。

背景技术：

鼓风机主要用于办公自动化设备中需要较大风量的部位，通过旋转叶轮所得的风力将设备内部产生的热气向外排出，对其内部进行散热冷却的装置。传统的鼓风机通常是采用增速系统对普通工频电动机增速后驱动压气机叶轮旋转做功，存在如下主要缺陷：①增速系统十分复杂，重量大，占地面积多，造价昂贵；②不仅需要专门配套的滑油系统，而且容易出现漏油问题，应用范围受限；③齿轮传动噪声大，存在一定机械损失，并且，普通工频电动机功率密度低，体积和重量大，噪声高；④增速系统和普通工频电动机都需要应用轴承，受制于轴承的摩擦和寿命，转动速度不能做到很高，导致系统整体功率密度低，体积巨大，在和压气机叶轮进行功率匹配时存在一定困难；⑤由于工频电机转速恒定，如要调节鼓风机的供气量，必须添加非常复杂的进气控制系统，增加制造成本及控制难度。

为了解决传统的电机鼓风机所存在的上述诸多缺陷，中国专利文献CN102200136B中公开了一种空气悬浮供气可调高速电机直驱鼓风机，其包括压气机叶轮、永磁同步电机转子、电机定子、前径向空气轴承、后径向空气轴承、轴向止推空气轴承、涡壳和电机壳体；永磁同步电机转子的一端连接压气机叶轮，电机定子驱动永磁同步电机转子旋转，前径向空气轴承、后径向空气轴承、轴向止推空气轴承悬浮支撑永磁同步电机转子，涡壳设置在压气机叶轮外围，电机壳体位于电机定子、前径向空气轴承、后径向空气轴承、轴向止推空气轴承和永磁同步电机转子的外围。虽然该专利技术通过高速电动机的永磁同步电机转子直接驱动压气机叶轮，具有效率高、损耗低、环保、可适用范围广等优点，但该专利技术还存在如下问题：1、转速仍然有限，目前只能实现最高10万转的转速；2、不能长期运行：因高速运转产生的热量不能有效导出，以致连续工作时间不能很长；3、高速运转的稳定性不佳，以致实际运行效率达不到理想目标；4、结构仍然较复杂，体积较大，不能满足当今微型化发展要求。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种运行效率高、高速运行稳定性好及可长时间工作的超高速鼓风机。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种超高速鼓风机，包括叶轮和电机，所述电机包括转子、定子、转轴、端盖和壳体；其特征在于：还包括一转动连接件和一个槽式动压气体径向轴承，并且，所述壳体是由内、外筒形成两个空腔的环形圆筒状结构，所述转动连接件是具有一个空腔的圆筒状结构，所述转动连接件套设在靠近叶轮的转轴上，并与叶轮和转轴端部分别相契合连接，所述转动连接件的侧部位于由壳体的外筒与内筒所形成的空腔内；所述槽式动压气体径向轴承和转轴均位于壳体的内筒腔内，且所述槽式动压气体径向轴承套设在转轴上；所述定子固定在壳体的内筒外壁上，所述转子固定在转动连接件的侧部内壁上。

作为优选方案，在位于转轴与槽式动压气体径向轴承的端部所形成的气流通道的上方的转动连接件的侧部开设有若干导气叶片。

作为进一步优选方案，在壳体的外筒周侧开设有若干进气孔和若干散热排气孔。

作为优选方案，所述叶轮与转动连接件及转轴间通过锁紧螺栓连接固定。

作为进一步优选方案，所述转轴和锁紧螺栓均开设有空腔，以减轻所述鼓风机的重量。

作为优选方案，所述的超高速鼓风机还包括叶轮壳，所述叶轮壳通过螺栓与壳体的外筒固定连接。

作为优选方案，所述槽式动压气体径向轴承包括轴承外套和轴承内套，所述轴承内套的外圆周面和两端面均具有规则形状的槽式花纹。

作为进一步优选方案，所述轴承内套的一端面的槽式花纹与另一端面的槽式花纹形成镜像对称，以及外圆周面的槽式花纹的轴向轮廓线与两端面的槽式花纹的径向轮廓线均形成一一对应并相互交接。

作为进一步优选方案，所述轴承内套的外圆周面的槽式花纹中的轴向高位线与两端面的槽式花纹中的径向高位线均相对应、并在端面圆周倒角前相互交接；外圆周面的槽式花纹中的轴向中位线与两端面的槽式花纹中的径向中位线均相对应、并在端面圆周倒角前相互交接；外圆周面的槽式花纹中的轴向低位线与两端面的槽式花纹中的径向低位线均相对应、并在端面圆周倒角前相互交接。

作为优选方案，所述轴承内套与轴承外套间的配合间隙为0.003～0.008mm。

作为优选方案，在所述轴承外套的两端设有止环。

作为一种实施方案，所述的超高速鼓风机还包括一个混合式动压气体止推轴承，所述的混合式动压气体止推轴承包括两个侧盘以及夹设在两个侧盘之间的中盘，在每个侧盘与中盘之间均设有箔型弹性件，并且，所述混合式动压气体止推轴承位于壳体与端盖形成的腔体内，并套设在转轴上。

作为优选方案，所述端盖通过螺栓与混合式动压气体止推轴承的中盘调整环及壳体的尾部固定连接。

作为优选方案，所述中盘的两端面均设有规则形状的槽式花纹，且一端面的槽式花纹与另一端面的槽式花纹形成镜像对称。

作为优选方案，在所述中盘的外圆周面也设有槽式花纹，且外圆周面的槽式花纹的形状与两端面的槽式花纹的形状相同，以及外圆周面的槽式花纹的轴向轮廓线与两端面的槽式花纹的径向轮廓线均形成一一对应并相互交接。

作为进一步优选方案，中盘的外圆周面的槽式花纹中的轴向高位线与两端面的槽式花纹中的径向高位线均相对应、并在端面圆周倒角前相互交接；外圆周面的槽式花纹中的轴向中位线与两端面的槽式花纹中的径向中位线均相对应、并在端面圆周倒角前相互交接；外圆周面的槽式花纹中的轴向低位线与两端面的槽式花纹中的径向低位线均相对应、并在端面圆周倒角前相互交接。

作为进一步优选方案，在与中盘相配合的箔型弹性件的配合面上设有耐磨涂层。

作为进一步优选方案，所述箔型弹性件与中盘的配合间隙为0.003～0.008mm。

作为进一步优选方案，所述箔型弹性件的至少一端固定在对应侧盘的内端面上。

作为进一步优选方案，每个侧盘上的箔型弹性件为多个，且沿侧盘的内端面均匀分布。

作为进一步优选方案，固定在一个侧盘上的箔型弹性件与固定在另一个侧盘上的箔型弹性件形成镜像对称。

作为进一步优选方案，在侧盘的内端面设有用于固定箔型弹性件的卡槽。

作为一种实施方案，所述的箔型弹性件由波箔和平箔组成，所述波箔的弧形凸起顶端与平箔相贴合。

作为另一种实施方案，所述的箔型弹性件由波箔和平箔组成，所述波箔的波拱间过渡底边与平箔相贴合。

作为又一种实施方案，所述的箔型弹性件由两个平箔组成，其中靠近侧盘端面的平箔具有若干鼓泡，所述鼓泡的弧形凸起顶端与另一个平箔相贴合。

上述的槽式花纹均为叶轮形状。

上述的箔型弹性件优选经过表面热处理。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

因本实用新型所提供的鼓风机，是以气体作为轴承的润滑剂，因此不仅具有无污染、摩擦损失低、使用时间长、适用范围广、节能环保等诸多优点，而且采用所述结构，散热效果好，可保证长时间稳定运行；尤其是，因所述结构的空气轴承能实现在气浮状态下的超高速运转(经测试，可达100,000～450,000rpm的极限转速)，因此针对相同功率要求，本实用新型可使鼓风机的体积显著减小实现微型化，具有占用空间小、使用便捷等优点，对促进微型化高新技术的发展具有重要价值，相对于现有技术具有显著性进步。

附图说明

图1是实施例1提供的一种超高速鼓风机的前视立体结构示意图；

图2是实施例1提供的超高速鼓风机的正视结构示意图；

图3是图2的A-A向视图；

图4是实施例1提供的转动连接件的立体结构示意图；

图5是实施例1提供的壳体的立体结构示意图；

图6是实施例1提供的槽式动压气体径向轴承的局部分割的左视立体结构示意图；

图7是图6中的B局部放大图；

图8是实施例1提供的槽式动压气体径向轴承的局部分割的右视立体结构示意图；

图9是图8中的C局部放大图；

图10是实施例1提供的混合式动压气体止推轴承的剖面结构示意图；

图11a是实施例1中所述中盘的左视图；

图11b是实施例1中所述中盘的右视图；

图12a是实施例1中所述的固定有箔型弹性件的左侧盘的右视图；

图12b是实施例1中所述的固定有箔型弹性件的右侧盘的左视图；

图13是实施例1提供的箔型弹性件的截面结构示意图；

图14是实施例1提供的箔型弹性件的立体结构示意图；

图15a是实施例2提供的一种混合式动压气体止推轴承的左视立体结构示意图；

图15b是实施例2提供的混合式动压气体止推轴承的右视立体结构示意图；

图16是实施例2提供的混合式动压气体止推轴承的局部分割立体结构示意图；

图17是实施例2中所述中盘的左视立体结构示意图；

图18是图17中的D局部放大图；

图19是实施例2中所述中盘的右视立体结构示意图；

图20是图19中的E局部放大图。

图中标号示意如下：

1、叶轮；11、叶轮壳；2、电机；21、转子；22、定子；23、转轴；231、转轴空腔；24、端盖；25、壳体；251、壳体的外筒；252、壳体的内筒；253、进气孔；254、散热排气孔；3、转动连接件；31、转动连接件的侧部；32、导气叶片；4、槽式动压气体径向轴承；41、轴承外套；42、轴承内套；43、槽式花纹；431、外圆周面的槽式花纹；4311、轴向高位线；4312、轴向中位线；4313、轴向低位线；432、左端面的槽式花纹；4321、径向高位线；4322、径向中位线；4323、径向低位线；433、右端面的槽式花纹；4331、径向高位线；4332、径向中位线；4333、径向低位线；44、止环；5、混合式动压气体止推轴承；51、侧盘；511、左侧盘；512、右侧盘；513、卡槽；52、中盘；521、左端面的槽式花纹；5211、径向高位线；5212、径向中位线；5213、径向低位线；522、右端面的槽式花纹；5221、径向高位线；5222、径向中位线；5223、径向低位线；523、外圆周面的槽式花纹；5231、轴向高位线；5232、轴向中位线；5233、轴向低位线；53、箔型弹性件；53a、固定在左侧盘上的箔型弹性件；53b、固定在右侧盘上的箔型弹性件；531、波箔；5311、弧形凸起；5312、波拱间过渡底边；532、平箔；54、中盘调整环；6、锁紧螺栓；61、锁紧螺栓空腔；7、固定叶轮壳的螺栓；8、固定端盖的螺栓。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型的技术方案做进一步详细地说明。

实施例1

结合图1至图5所示：本实施例提供的一种超高速鼓风机，包括叶轮1和电机2，所述电机2包括转子21、定子22、转轴23、端盖24和壳体25，其特征在于：还包括转动连接件3、槽式动压气体径向轴承4和混合式动压气体止推轴承5。

所述壳体25是由内、外筒形成两个空腔的环形圆筒状结构，所述转动连接件3是具有一个空腔的圆筒状结构，所述转动连接件3套设在靠近叶轮1的转轴23上，并与叶轮1和转轴23端部相契合连接，所述转动连接件3的侧部31位于由壳体的外筒251与内筒252所形成的空腔内；所述槽式动压气体径向轴承4和转轴23均位于壳体的内筒252的空腔内，且所述槽式动压气体径向轴承4套设在转轴23上；所述定子22固定在壳体的内筒252外壁上，所述转子21固定在转动连接件3的侧部31的内壁上。

所述槽式动压气体径向轴承4包括轴承外套41和轴承内套42；所述混合式动压气体止推轴承5包括两个侧盘51以及夹设在两个侧盘之间的中盘52，在每个侧盘51与中盘52之间均设有箔型弹性件53，并且，所述混合式动压气体止推轴承5位于壳体25与端盖24形成的腔体内，并套设在转轴23上。

在位于转轴23与槽式动压气体径向轴承4的端部所形成的气流通道的上方的转动连接件3的侧部31开设有若干导气叶片32。

在壳体的外筒251周侧开设有若干进气孔253和若干散热排气孔254，所述进气孔253与导气叶片32相连通。

所述叶轮1与转动连接件3及转轴23间通过锁紧螺栓6连接固定。

为了进一步减轻所述鼓风机的重量，所述转轴23和锁紧螺栓6均开设空腔(231/61)。

作为优选方案，所述的超高速鼓风机还包括叶轮壳11，所述叶轮壳11通过螺栓7与壳体的外筒251固定连接。所述端盖24通过螺栓8与混合式动压气体止推轴承5的中盘调整环54及壳体25的尾部固定连接。

结合图6至图9所示：所述轴承内套42的外圆周面和左、右端面均具有规则形状的槽式花纹43(如图中的431、432和433，本实施例中的槽式花纹均为叶轮形状)，且左端面的槽式花纹432与右端面的槽式花纹433形成镜像对称。位于轴承内套42的外圆周面的槽式花纹431的轴向轮廓线与左、右端面的槽式花纹(432和433)的径向轮廓线均形成一一对应并相互交接，即：外圆周面的槽式花纹431中的轴向高位线4311与左、右端面的槽式花纹(432和433)中的径向高位线(4321和4331)均相对应、并在端面圆周倒角前相互交接；外圆周面的槽式花纹431中的轴向中位线4312与左、右端面的槽式花纹(432和433)中的径向中位线(4322和4332)均相对应、并在端面圆周倒角前相互交接；外圆周面的槽式花纹431中的轴向低位线4313与左、右端面的槽式花纹(432和433)中的径向低位线(4323和4333)均相对应、并在端面圆周倒角前相互交接。

通过使轴承内套42的外圆周面和两端面均具有规则形状的槽式花纹(431、432和433)，左端面的槽式花纹432与右端面的槽式花纹433形成镜像对称及外圆周面的槽式花纹431的轴向轮廓线与左、右端面的槽式花纹(432和433)的径向轮廓线均形成一一对应并相互交接，可保证两端面的叶轮形状的槽式花纹(432和433)所产生的增压气体从轴心沿径向不断地往外圆周面的槽式花纹431形成的凹槽通道里输送，以致形成更强支撑高速运转轴承所需的气膜，而气膜即作为动压气体径向轴承的润滑剂，因此有利于实现所述槽式动压气体径向轴承4在气浮状态下的高速稳定运转。

另外，当在轴承外套41的两端分别设置止环44时，可实现在高速回转轴的带动下，使轴承内套42的两端面与止环44间产生自密封作用，使槽式花纹连续产生的动压气体能完好地密闭保存在轴承的整个配合间隙中，充分保证高速运转的动压气体径向轴承的润滑需要。

所述轴承外套41与轴承内套42间的配合间隙优选为0.003～0.008mm，以进一步确保轴承高速运转的可靠性和稳定性。

如图10所示：本实施例提供的一种混合式动压气体止推轴承，包括：两个侧盘51，在两个侧盘51之间夹设有中盘52，在每个侧盘51与中盘52之间设有箔型弹性件53；所述中盘52的左端面设有规则形状的槽式花纹521，右端面设有规则形状的槽式花纹522。

结合图11a和图11b可见：所述中盘52的左端面的槽式花纹521与右端面的槽式花纹522之间形成镜像对称，左端面的槽式花纹521的径向轮廓线与右端面的槽式花纹522的径向轮廓线形成一一对应。

所述的槽式花纹521与522的形状相同，本实施例中均为叶轮形状。

进一步结合图12a和图12b可见：所述箔型弹性件53固定在对应侧盘51的内端面上(例如图12a所示的固定有箔型弹性件53a的左侧盘511和图12b所示的固定有箔型弹性件53b的右侧盘512)，且固定在左侧盘511上的箔型弹性件53a与固定在右侧盘512上的箔型弹性件53b形成镜像对称。在每个侧盘上的箔型弹性件可为多个(图中示出的是4个)，且沿侧盘的内端面均匀分布。

通过在侧盘51与中盘52之间设置箔型弹性件53，在中盘52的左、右端面设置规则形状的槽式花纹(521和522)，且使左端面的槽式花纹521与右端面的槽式花纹522形成镜像对称，从而得到了既具有槽式动压气体止推轴承的高极限转速的刚性特征、又具有箔片式动压气体止推轴承的高抗冲击能力和载荷能力的柔性特征的混合式动压气体止推轴承；因为箔型弹性件53与中盘52间形成了楔形空间，当中盘52转动时，气体因其自身的粘性作用被带动并被压缩到楔形空间内，从而可使轴向动压力得到显著增强，相对于现有的单纯箔片式动压气体止推轴承，可具有在相同载荷下成倍增加的极限转速；同时，由于增加了箔型弹性件53，在其弹性作用下，还可使轴承的载荷能力、抗冲击能力和抑制轴涡动的能力显著提高，相对于现有的单纯槽式动压气体止推轴承，可具有在相同转速下成倍增加的抗冲击能力和载荷能力。

结合图10和图13、图14所示：所述的箔型弹性件53由波箔531和平箔532组成，所述波箔531的弧形凸起5311的顶端与平箔532相贴合，所述波箔531的波拱间过渡底边5312与对应侧盘51的内端面相贴合。

为进一步降低高速运转的中盘52对箔型弹性件53的磨损，以延长轴承的使用寿命，最好在与中盘52相配合的箔型弹性件53的配合面上设置耐磨涂层(图中未示出)。

实施例2

结合图15a、15b、16至20所示可见，本实施例提供的一种混合式动压气体止推轴承与实施例1的区别仅在于：

在所述中盘52的外圆周面也设有槽式花纹523，且外圆周面的槽式花纹523的形状与左、右端面的槽式花纹(521和522)的形状相同(本实施例中均为叶轮形状)，以及外圆周面的槽式花纹523的轴向轮廓线与左、右端面的槽式花纹(521和522)的径向轮廓线均形成一一对应并相互交接；即：

外圆周面的槽式花纹523中的轴向高位线5231与左端面的槽式花纹521中的径向高位线5211均相对应、并在端面圆周倒角前相互交接；外圆周面的槽式花纹523中的轴向中位线5232与左端面的槽式花纹521中的径向中位线5212均相对应、并在端面圆周倒角前相互交接；外圆周面的槽式花纹523中的轴向低位线5233与左端面的槽式花纹521中的径向低位线5213均相对应、并在端面圆周倒角前相互交接(如图18所示)；

外圆周面的槽式花纹523中的轴向高位线5231与右端面的槽式花纹522中的径向高位线5221均相对应、并在端面圆周倒角前相互交接；外圆周面的槽式花纹523中的轴向中位线5232与右端面的槽式花纹522中的径向中位线5222均相对应、并在端面圆周倒角前相互交接；外圆周面的槽式花纹523中的轴向低位线5233与右端面的槽式花纹522中的径向低位线5223均相对应、并在端面圆周倒角前相互交接(如图20所示)。

当在所述中盘52的外圆周面也设有槽式花纹，且使外圆周面的槽式花纹523的形状与左、右端面的槽式花纹(521和522)的形状相同，以及外圆周面的槽式花纹523的轴向轮廓线与左、右端面的槽式花纹(521和522)的径向轮廓线均形成一一对应并相互交接时，可使内盘两端面的槽式花纹(521和522)所产生的增压气体从轴心沿径向不断地往外圆周面的槽式花纹523形成的凹槽通道里输送，以致形成更强支撑高速运转轴承所需的气膜，而气膜即作为动压气体止推轴承的润滑剂，因而可进一步确保所述的混合式动压气体止推轴承在气浮状态下的高速稳定运转，为实现鼓风机的高极限转速提供进一步保证。

在侧盘51的内端面上设有用于固定箔型弹性件53的卡槽513(如图16所示)。

所述的箔型弹性件53与中盘52的配合间隙优选为0.003～0.008mm，以进一步确保轴承高速运转的可靠性和稳定性。

为了更好地满足高速运转的性能要求，所述的箔型弹性件53优选经过表面热处理。

另外需要说明的是：本实用新型所述的箔型弹性件53的组成结构不限于上述实施例中所述，还可以采用波箔和平箔组成，但所述波箔的波拱间过渡底边与平箔相贴合；或者，直接采用两个平箔组成，其中靠近侧盘端面的平箔具有若干鼓泡，所述鼓泡的弧形凸起顶端与另一个平箔相贴合；或采用其它的现有结构。

经测试，本实用新型提供的轴承在气浮状态下能达到100,000～450,000rpm的极限转速，因此针对相同功率要求，本实用新型可使鼓风机的体积显著减小实现微型化，对促进微型化高新技术的发展具有重要价值。

最后有必要在此指出的是：以上内容只用于对本实用新型所述技术方案做进一步详细说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据本实用新型的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本实用新型的保护范围。