一种电机以及应用该电机的空气悬浮离心风机

摘要

本发明公开了一种电机，包括前端盖、后端盖、电机外壳、定子组件和转子，前端盖和后端盖分别设于电机外壳的两侧端面，定子组件装设在电机外壳的内表面，定子组件包括环形的定子绕组，转子穿过定子绕组围成的区域；转子与定子绕组相对的部分设有环形分布的永磁体；转子的两侧分别设有前止推轴承和后止推轴承，前止推轴承和后止推轴承位于电机外壳内，前端盖和后端盖的端面装设有空气轴承，转子的两端分别穿过空气轴承；空气轴承与转子之间留有气膜间隙。本发明在转子的两侧均设置有止推轴承，从转子的前后两侧施加止推力，防止转子前后移动，以使得转子能够始终保持对中，传动效果稳定。

权利要求

1.一种电机，包括前端盖(4)、后端盖(5)、电机外壳(1)、定子组件(2)和转子(3)，所述前端盖(4)和后端盖(5)分别设于所述电机外壳(1)的两侧端面，其特征在于，所述定子组件(2)装设在所述电机外壳(1)的内表面，所述定子组件(2)包括环形的定子绕组(21)，所述转子(3)穿过定子绕组(21)围成的区域；

所述转子(3)与所述定子绕组(21)相对的部分设有环形分布的永磁体；

所述转子(3)的两侧分别设有前止推轴承(31)和后止推轴承(32)，所述前止推轴承(31)和后止推轴承(32)位于所述电机外壳(1)内，所述前端盖(4)和后端盖(5)的端面装设有空气轴承(33)，所述转子(3)的两端分别穿过所述空气轴承(33)；

所述空气轴承(33)与所述转子(3)之间留有气膜间隙；

所述转子(3)与所述空气轴承(33)对应的位置设有中间组件(34)，所述中间组件(34)包括多个厚度与所述空气轴承(33)厚度相同的叶片(341)，多个所述叶片(341)环形分布在所述转子(3)对应空气轴承(33)的部分；

叶片(341)的外边缘形成与所述空气轴承(33)内侧面相匹配的弧形面；所述叶片(341)和所述空气轴承(33)之间留有所述气膜间隙；

所述叶片(341)的左右两个侧面形成与相邻叶片(341)侧面互补的弧形面，两个所述叶片(341)的侧面之间形成气流道(342)；

所述叶片(341)对应所述空气轴承(33)的外边缘活动连接有滑球(343)，下方的叶片(341)通过滑球(343)接触所述空气轴承(33)的内侧面，上方的叶片(341)脱离空气轴承(33)的内侧面；

所述滑球(343)能够在所述转子(3)旋转时，接触并在空气轴承(33)的作用下沿其旋转路径(R1)旋转；所述滑球(343)的外表面上沿其旋转路径(R1)设有T型槽(3431)；所述叶片(341)的外边缘上设有球形槽(3411)，所述球形槽(3411)的槽壁上设有与所述T型槽(3431)相匹配的T型块(3412)，所述T型块(3412)嵌入所述T型槽(3431)；

同一个所述叶片(341)上设有多个滑球(343)，和/或，所述T型块(3412)沿所述转子(3)的轴向设置多个。

2.根据权利要求1所述的一种电机，其特征在于，所述空气轴承(33)包括内环(331)和外环(332)，所述外环(332)设于所述内环(331)外，所述内环(331)和外环(332)之间设有弹簧层(333)，其中，内环(331)采用软质材料。

3.根据权利要求1所述的一种电机，其特征在于，所述定子组件(2)还包括内壳(22)，所述定子绕组(21)设有两个或两个以上，两个或两个以上的定子绕组(21)安装在所述内壳(22)上，沿所述转子(3)的轴向设置。

4.根据权利要求3所述的一种电机，其特征在于，所述内壳(22)包括圆筒形的内壳本体(221)以及沿所述内壳本体(221)外壁环形分布的散热肋(222)，所述散热肋(222)连接至所述电机外壳(1)的内表面，所述定子绕组(21)安装在所述内壳本体(221)上。

5.根据权利要求4所述的一种电机，其特征在于，所述散热肋(222)之间形成散热通道(223)，相邻的两个散热通道(223)形成散热回路，在一个散热回路中，一个散热通道(223)的一侧连接有入口，另一个散热通道(223)的同一侧连接有出口，两个散热通道(223)的另一侧连通。

6.一种空气悬浮离心风机，其特征在于，包括权利要求1‑5任一所述电机。

说明书

一种电机以及应用该电机的空气悬浮离心风机

技术领域

[0001] 本发明涉及风机技术领域，具体为一种电机以及应用该电机的空气悬浮离心风机。

背景技术

[0002] 空气悬浮离心风机是一种依靠空气将电机转子悬浮，进而消除摩擦。

[0003] 具体地，将电机的转子装配在两个空气轴承上，转子的外径小于空气轴承的内径，转子和空气轴承之间留有气膜间隙。开始工作之前，转子自然落在空气轴承的上；开始工作
之后，转子开始旋转，带动周围空气随之旋转，随转子的转动而围绕转子流动，在转子速度
达到一定值后，周围空气流速达到足够高，压力达到足够大，空气在转子和空气轴承之间流
动时，对转子提供一个支撑力，使得转子能够脱离与空气轴承的接触，悬空的同时旋转。

[0004] 在转子转速在一定范围内时，转子能够始终悬浮。

[0005] 然而，空气悬浮离心风机的电机中，转子在旋转时存在延其轴向前后移动的趋势，现有的电机中，对转子前后移动限制缺乏或不足，如CN102200136B 公开的一种空气悬浮供
气可调高速电机直驱鼓风机，其止推轴承只设置在转子的一侧，难以限制转子的两个方向
上的移动趋势，致使现有的空气悬浮离心风机的电机转子容易发生前后移动。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种电机，以解决上述背景技术中提出的现有的空气悬浮离心风机的电机转子容易发生前后移动的问题。

[0007] 为实现上述目的，本发明第一方面提供一种电机，包括前端盖、后端盖、电机外壳、定子组件和转子，所述前端盖和后端盖分别设于所述电机外壳的两侧端面，所述定子组件
装设在所述电机外壳的内表面，所述定子组件包括环形的定子绕组，所述转子穿过定子绕
组围成的区域；所述转子与所述定子绕组相对的部分设有环形分布的永磁体；所述转子的
两侧分别设有前止推轴承和后止推轴承，所述前止推轴承和后止推轴承位于所述电机外壳
内，所述前端盖和后端盖的端面装设有空气轴承，所述转子的两端分别穿过所述空气轴承；
所述空气轴承与所述转子之间留有气膜间隙。

[0008] 有益地或示例性地，所述转子与所述空气轴承对应的位置设有中间组件，所述中间组件包括多个厚度与所述空气轴承厚度相同的叶片，多个所述叶片环形分布在所述转子
对应空气轴承的部分；叶片的外边缘形成与所述空气轴承内侧面相匹配的弧形面；所述叶
片和所述空气轴承之间留有所述气膜间隙；所述叶片的左右两个侧面形成与相邻叶片侧面
互补的弧形面，两个所述叶片的侧面之间形成气流道。

[0009] 有益地或示例性地，所述叶片对应所述空气轴承的外边缘活动连接有滑球，下方的叶片通过滑球接触所述空气轴承的内侧面，上方的叶片脱离空气轴承的内侧面。

[0010] 有益地或示例性地，所述滑球能够在所述转子旋转时，接触并在空气轴承的作用下沿其旋转路径旋转；所述滑球的外表面上沿其旋转路径设有T型槽；所述叶片的外边缘上
设有球形槽，所述球形槽的槽壁上设有与所述T型槽相匹配的T型块，所述T型块嵌入所述T
型槽。

[0011] 有益地或示例性地，同一个所述叶片上设有多个滑球，和/或，所述T型块沿所述转子的轴向设置多个。

[0012] 有益地或示例性地，所述空气轴承包括内环和外环，所述外环设于所述内环外，所述内环和外环之间设有弹簧层，其中，内环采用软质材料。

[0013] 有益地或示例性地，所述定子组件还包括内壳，所述定子绕组设有两个或两个以上，两个或两个以上的定子绕组安装在所述内壳上，沿所述转子的轴向设置。

[0014] 有益地或示例性地，所述内壳包括圆筒形的内壳本体以及沿所述内壳本体外壁环形分布的散热肋，所述散热肋连接至所述电机外壳的内表面，所述定子绕组安装在所述内
壳本体上。

[0015] 有益地或示例性地，所述散热肋之间形成散热通道，相邻的两个散热通道形成散热回路，在一个散热回路中，一个散热通道的一侧连接有入口，另一个散热通道的同一侧连
接有出口，两个散热通道的另一侧连通。

[0016] 本发明第二发面提供一种空气悬浮离心风机，包括第一方面提供的电机。

[0017] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0018] 本发明在转子的两侧均设置有止推轴承，从转子的前后两侧施加止推力，防止转子前后移动，以使得转子能够始终保持对中，传动效果稳定。

附图说明

[0019] 图1为本发明的一种空气悬浮离心风机的结构图。

[0020] 图2为本发明的一种空气悬浮离心风机的电机和压缩机的连接示意图。

[0021] 图3为本发明的一种电机的剖视图。

[0022] 图4为本发明的一种电机的回流管道处的剖视图。

[0023] 图5为本发明的一种电机的图3中A‑A方向剖视图。

[0024] 图6为本发明的一种电机的图3中B‑B方向剖视图。

[0025] 图7为本发明的一种电机的图6中C处放大图。

[0026] 图8为本发明的一种电机的图3中D处放大图。

[0027] 图中：

[0028] 1‑电机外壳；

[0029] 2‑定子组件；21‑定子绕组；22‑内壳；221‑内壳本体；222‑散热肋；223‑ 散热通道；

[0030] 3‑转子；31‑前止推轴承；32‑后止推轴承；

[0031] 33‑空气轴承；331‑内环；332‑外环；333‑弹簧层；

[0032] 34‑中间组件；

[0033] 341‑叶片；3411‑球形槽；3412‑T型块；

[0034] 342‑气流道；

[0035] 343‑滑球；3431‑T型槽；

[0036] 4‑前端盖；

[0037] 5‑后端盖；

[0038] 6‑传动轮；

[0039] 7‑水泵；71‑旋转轴；72‑出口通道；73‑第一中间腔；74‑支路管道；75‑ 回流管道；76‑蓄水池；

[0040] 8‑电机；9‑压缩机；91‑出风口；92‑入风口；10‑机壳；101‑电控箱；102‑ 滤网。

具体实施方式

[0041] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0042] 请参阅图1‑图8，本发明实施例第一方面提供一种电机，包括前端盖4、后端盖5、电机外壳1、定子组件2和转子3，所述前端盖4和后端盖5分别设于所述电机外壳1的两侧端面，
其特征在于，所述定子组件2装设在所述电机外壳1的内表面，所述定子组件2包括环形的定
子绕组21，所述转子3 穿过定子绕组21围成的区域；所述转子3与所述定子绕组21相对的部
分设有环形分布的永磁体；所述转子3的两侧分别设有前止推轴承31和后止推轴承32，所述
前止推轴承31和后止推轴承32位于所述电机外壳1内，所述前端盖4和后端盖5的端面装设
有空气轴承33，所述转子3的两端分别穿过所述空气轴承33；所述空气轴承33与所述转子3
之间留有气膜间隙。

[0043] 在使用时，电机的定子组件2驱动转子3旋转，转子3在旋转时，在空气轴承33处带动空气旋转，使空气具有足够的压力，支撑转子3悬浮。

[0044] 同时，在前止推轴承31和后止推轴承32处，转子分别受到向转子3中部的推力。

[0045] 其中，电机、风机等结构设置在机壳10内，风机的出口连接至机壳10 表面，外接有管道将风输送至实际应用场合。电机采用高效的永磁电机，风机采用离心式风机，风机或电
机转速信息由电控箱103内连接的速度传感器等采集，并传输至电控箱103内的控制模块，
以根据使用需求调控电机转速，进而调节风机风量。

[0046] 本实施例在转子3的两侧均设置有止推轴承，从转子3的前后两侧施加止推力，防止转子前后移动，以使得转子能够始终保持对中，传动效果稳定。

[0047] 在一种实施方式中，前止推轴承31和后止推轴承32可以是动压止推轴承，也可以是静压止推轴承。

[0048] 在一种实施方式中，所述转子3与所述空气轴承33对应的位置设有中间组件34，所述中间组件34包括多个厚度与所述空气轴承33厚度相同的叶片 341，多个所述叶片341环
形分布在所述转子3对应空气轴承33的部分；叶片341的外边缘形成与所述空气轴承33内侧
面相匹配的弧形面；所述叶片341 和所述空气轴承33之间留有所述气膜间隙；所述叶片341
的左右两个侧面形成与相邻叶片341侧面互补的弧形面，两个所述叶片341的侧面之间形成
气流道342。

[0049] 在转子3旋转的过程中，中间组件34的叶片341随转子3旋转，将周围的空气吸入，而后空气经叶片341的弧形侧面，即气流道342流转到叶片341 的外边缘，在外边缘与空气
轴承之间的气膜间隙形成高压气膜，支撑转子3。由于叶片341的形状为弧形，因此对流经气
流道342的气体能够提供增压、增速的作用，到达叶片341外边缘的空气具有一定压力和速
度，在叶片341 的加速旋转下，叶片341外边缘的空气压力增大，进而支撑转子3。

[0050] 本实施方式中，叶片341的旋转对空气做功，能够更快地提高其压力和速度，缩减气膜间隙内空气到达能够支撑转子3的压力的时间，且在气膜支撑转子3时，能够提供更好
的支撑力，支撑稳定。

[0051] 在一种实施方式中，所述叶片341对应所述空气轴承33的外边缘活动连接有滑球343，下方的叶片341通过滑球343接触所述空气轴承33的内侧面，上方的叶片341脱离空气
轴承33的内侧面。

[0052] 现有的空气轴承中，初始状态下，转子3往往被直接放置在空气轴承上，在气膜压力还不足以支撑转子3时，转子3始终与空气轴承33的内侧面接触，在转子3一开始旋转时，
转子3与空气轴承33之间存在滑动摩擦。

[0053] 本实施方式中，设置滑球343，将一开始时转子3和空气轴承33内侧面的滑动摩擦转化为滚动摩擦，降低转子3和空气轴承33的摩擦力，减少能量损耗。在气膜足以支撑转子3
时，滑球343脱离空气轴承33的内侧面，悬空随转子3旋转。

[0054] 在一种实施方式中，所述滑球343能够在所述转子3旋转时，接触并在空气轴承33的作用下沿其旋转路径R1旋转；所述滑球343的外表面上沿其旋转路径R1设有T型槽3431；
所述叶片341的外边缘上设有球形槽3411，所述球形槽3411的槽壁上设有与所述T型槽3431
相匹配的T型块3412，所述T型块3412嵌入所述T型槽3431。

[0055] 本实施方式，提供一种滑球343固定在转子3上的结构。在一开始转子3 旋转时，设置T型槽3431将滑球343连接在球形槽3411内，滑球343上的T 型槽3431在球形槽3411的T型
块3412内滑动。

[0056] 在另一种实施方式中，滑球343可以不设置在叶片341上，而是设置在空气轴承22的内表面，并在空气轴承22的内表面设置T型块。

[0057] 在进一步的实施方式中，将滑球343的边缘与其对应端面的齐平。

[0058] 此外，在其它实施方式中，为固定滑球343，还可以将球形槽3411配置为：包裹一半以上的滑球343，并将球形槽3411的槽壁与滑球343匹配，槽壁与滑球343的间隙保持在不能
使滑球343从球形槽3411上脱落的大小。

[0059] 在其它实施方式中，虽然同样能够实现滑球343的固定，但对于槽壁和滑球343的间隙有较为严格的要求，其间隙不能过大，否则将导致滑球343 在其中晃动，影响转子3的
旋转。相较于其它实施方式，设置T型槽3431和 T型块3412的方式能够对滑球343的旋转进
行导向，滑球343轨迹稳定，不会发生晃动，对转子3旋转的影响较小。

[0060] 在一种实施方式中，为稳固叶片34在一开始时的旋转，同一个所述叶片 341上设有多个滑球343，和/或，所述T型块3412沿所述叶片34的轴向设置多个。

[0061] 在一种实施方式中，所述空气轴承33包括内环331和外环332，所述外环332设于所述内环331外，所述内环331和外环332之间设有弹簧层333，其中，内环331采用软质材料。

[0062] 在转子3一开始转动时，转子3和空气轴承22的内表面发生摩擦，设置弹簧层333和软质材料的内环331，能够较好地降低摩擦对于空气轴承22的影响。

[0063] 在一种实施方式中，所述定子组件2还包括内壳22，所述定子绕组21设有两个或两个以上，两个或两个以上的定子绕组21安装在所述内壳22上，沿所述转子3的轴向设置。

[0064] 本实施方式设置多个定子绕组21，多个定子绕组21共同驱动转子3旋转，提高转子3的输出功率。

[0065] 在一种实施方式中，所述内壳22包括圆筒形的内壳本体221以及沿所述内壳本体221外壁环形分布的散热肋222，所述散热肋222连接至所述电机外壳1的内表面，所述定子
绕组21安装在所述内壳本体221上。

[0066] 定子绕组21在驱动转子3旋转时，内部流通有电流，电流产生变换的旋转磁场同时会产生大量热量，若不对其进行散热处理，将影响电机的工作状态。本实施方式，在用于安
装定子绕组21的内壳本体221外部设置散热肋222，将定子绕组21产生的热量导至散热肋
222处。

[0067] 在一种实施方式中，所述散热肋222之间形成散热通道223，相邻的两个散热通道223形成散热回路，在一个散热回路中，一个散热通道223的一侧连接有入口，另一个散热通
道223的同一侧连接有出口，两个散热通道223 的另一侧连通。

[0068] 散热时，在一个散热回路中，从一个散热通道223的一侧入口注入低温液体，低温液体从入口进入后，流经该散热通道223，并从连通于另一个散热通道223的另一侧流出，经
由连通通道进入另一个散热通道223，并流经另一个散热通道223，从另一个散热通道223的
出口流出，完成一次散热循环。

[0069] 本实施方式的散热方式方便输入和输出低温液体，且低温液体能够有效地对散热肋222进行散热。

[0070] 在进一步的实施方式中，散热通道223从一个端盖延伸至另一个端盖，入口和出口设置其中一个端盖，另一个端盖内设有连通通道以将同一个散热回路中的两个散热通道
223连通。

[0071] 优选地，低温液体为水，其温度以能够有效对散热肋222进行散热为准。或，低温液体为低温空气。

[0072] 在优选的实施方式中，进一步地，所述入口和出口设置在前端盖4内，连通通道设置在后端盖5内，从所述后端盖5延伸出去的转子3部分连接风机的转轴，从所述前端盖4延
伸出去的转子3部分连接于传动轮6的一端，所述传动轮6的另一端连接有水泵7的旋转轴
71，从所述前端盖4延伸出去的转子3部分传动至水泵7的旋转轴71，所述水泵7设有出口通
道72以及连接有蓄水池76的入口通道，所述出口通道72连接至第一中间腔73，所述第一中
间腔73设有多个支路管道74，多个所述支路管道74分别连通至不同的散热回路的入口；所
述散热回路的的出口连接至回流管道75，所述回流通道 75连接至蓄水池76。

[0073] 在进行水冷散热时，转子3旋转，带动传动轮6旋转，进而带动旋转轴 71旋转，使得水泵7被驱动，将蓄水池76内的水抽至出口通道72，经出口通道72流动至第一中间腔73，在
第一中间腔73处分为若干股支流，流动至不同散热回路的入口处，在散热回路内完成来回
的循环后，经由出口流至回流通道75后，回流至蓄水池76中，吸收了热量的水回流至蓄水池
76时，与蓄水池76内的水发生换热，温度降低。

[0074] 在水量足够冷却的情况下，蓄水池76中的水始终保持在能够冷却定子绕组21的温度。

[0075] 在进一步的实施方式中，回流管道75和所述散热回路的出口之间设有第二中间腔77，用于将水聚集后通过回流管道75回流至蓄水池76。

[0076] 本发明实施例第二方面提供一种空气悬浮离心风机，应用第一方面提供的电机，驱动压缩机的叶轮旋转，对空气进行压缩、输送。

[0077] 离心风机包括压缩机、出风口、过滤结构以及吸风口等，电机的转子3 连接压缩机的叶轮，叶轮从吸风口吸气，气体经过滤结构后进入压缩机，被叶轮做功，压力、速度发生改
变后，从出风口流出，提供压力、速度符合需求的风量。

[0078] 其中，图1中将部分机壳10省去，以便示意空气悬浮离心风机的内部结构。

[0079] 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等
同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本
发明的保护范围之内。