一种推力轴承后置式空气悬浮鼓风机
技术领域
本发明涉及空气悬浮鼓风机领域，尤其涉及一种推力轴承后置式空气悬浮鼓风机。
背景技术
空气悬浮离心鼓风机是一种全新概念鼓风机，它采用超高速直联电机、空气悬浮轴承和高精度单级离心式叶轮三大核心高端科技，开创了高效率、高性能、低噪音、低能耗风机新纪元。
中国发明专利申请（公开号CN112228361A，公开日：20210115）公开了一种空气悬浮离心鼓风机，包括电机、蜗壳、叶轮、叶轮轴、轴承转轴、空气悬浮径向轴承和空气悬浮止推轴承，电机转子的前后两端分别通过轴承转轴与空气悬浮径向轴承转动连接，位于电机前端的轴承转轴通过推力盘与空气悬浮止推轴承转动连接，轴承转轴和推力盘的摩擦面设有PVD涂层，PVD涂层的摩擦系数小于或等于0.1，PVD涂层的厚度为2μm～8μm；空气悬浮径向轴承和空气悬浮止推轴承的摩擦面设有PTFE涂层，PTFE涂层的摩擦系数小于或等于0.05，PTFE涂层的厚度为0.02mm～0.05mm。采用本发明，具有结构紧凑、效率高、寿命长、稳定性好、启停次数高、电机温升低等优点。
现有技术存在以下不足：电机轴系中推力盘与鼓风叶轮设置在电机轴一侧，散热叶轮独自设置在电机轴另一侧；而鼓风叶轮与散热叶轮相比其质量较大，推力盘设置在质量较大的鼓风叶轮一侧后使得电机轴两侧质量差别较大；从而造成电机轴系的质心不在电机轴中心而是在靠近鼓风叶轮一侧，进而造成鼓风叶轮一侧的空气径向轴承与散热叶轮一侧的空气径向轴承相比受力较大，降低了单个空气径向轴承的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是：针对上述问题，提出将推力盘设置在散热叶轮一侧，使得电机轴系的质心在电机轴中心；进而保证两侧的空气径向轴承受力均匀，提高空气径向轴承使用寿命的一种推力轴承后置式空气悬浮鼓风机。
为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种推力轴承后置式空气悬浮鼓风机，该鼓风机包括电机轴系、电机外筒、电机内筒、电机定子、第一端盖、第二端盖和轴向空气轴承；第一端盖和第二端盖分别固定在电机外筒两端，电机内筒外壁嵌套至电机外筒内孔，电机定子固定在电机内筒上；电机轴系包括电机轴、第二转轴和第三转轴；电机轴设置有电机转子，第二转轴一端和第三转轴一端分别同轴固定连接至电机轴两端；第二转轴在轴向从内侧至外侧依次固定套设有第二空气径向轴承、推力盘、散热叶轮和第二锁紧螺母，第三转轴在轴向从内侧至外侧依次固定套设有第三空气径向轴承、鼓风叶轮和第三锁紧螺母；第二转轴、推力盘、散热叶轮和第二锁紧螺母各自的重量与其质心至电机轴中心位置的距离的乘积之和等于第三转轴、鼓风叶轮和第三锁紧螺母各自的重量与其质心至电机轴中心位置的距离的乘积之和。
作为优选，第二转轴包括第一轴段、第二轴段、第三轴段和第四轴段；第一轴段外壁和第四轴段外壁都设置有外螺纹，电机轴在位于第二转轴一端设置有第二凸台；第二凸台设置有带有内螺纹的内孔，第一轴段的外螺纹与第二凸台内孔的内螺纹相旋合至第二轴段内侧端面与第二凸台外侧端面相贴合位置。
作为优选，第二凸台的外壁上套设有第二轴套；第二转轴穿过第二轴套的内孔，第二轴套外壁与第二空气径向轴承可转动连接；第二轴套设置有第二轴套凸台，推力盘和散热叶轮都套设在第二轴套凸台外壁；第二锁紧螺母与第四轴段的外螺纹相旋合；第二锁紧螺母锁紧时，第二轴套轴向锁紧在第二转轴上，推力盘和散热叶轮轴向锁紧在第二轴套上。第二轴套外表面设置有PVD涂层。
作为优选，第三转轴包括第五轴段、第六轴段、第七轴段和第八轴段；第五轴段外壁和第八轴段外壁都设置有外螺纹，电机轴在位于第三转轴一端设置有第三凸台；第三凸台设置有带有内螺纹的内孔，五轴段的外螺纹与第三凸台内孔的内螺纹相旋合至第六轴段内侧端面与第三凸台外侧端面相贴合位置。
作为优选，第三凸台的外壁上套设有第三轴套；第三转轴穿过第三轴套的内孔，第三轴套外壁与第三空气径向轴承可转动连接；第三轴套设置有第三轴套凸台，鼓风叶轮套设在第三轴套凸台外壁，第三锁紧螺母与第八轴段的外螺纹相旋合；第三锁紧螺母锁紧时，第三轴套轴向锁紧在第三转轴上，鼓风叶轮轴向锁紧在第三轴套上。第三轴套外表面设置有PVD涂层。
作为优选，第二轴套和第三轴套沿着电机轴的质心轴向对称分布。
作为优选，第二空气径向轴承和第三空气径向轴承分别固定在第一端盖、第二端盖上。第二端盖上设置有第一推力盘凹槽和第二推力盘凹槽，第一推力盘凹槽和第二推力盘凹槽相对设置在推力盘两端；轴向空气轴承设置有用于限制推力盘轴向位置的轴向限位部，两个轴向限位部分别固定在第一推力盘凹槽和第二推力盘凹槽上。
本发明采用上述技术方案的一种推力轴承后置式空气悬浮鼓风机的优点是：
第二转轴、推力盘、散热叶轮、第二锁紧螺母、第三转轴、鼓风叶轮和第三锁紧螺母都为回转体零件，其各自的质心都位于回转中心；同时，电机轴、第二转轴和第三转轴三者同轴连接，即以上回转体零件的各自的质心都位于电机轴的轴线上；而且，第二转轴、推力盘、散热叶轮和第二锁紧螺母各自的重量与其质心至电机轴中心位置的距离的乘积之和等于第三转轴、鼓风叶轮和第三锁紧螺母各自的重量与其质心至电机轴中心位置的距离的乘积之和；即第二转轴上零件对电机轴系质心位置的影响和第三转轴上零件对电机轴系质心位置的影响相抵消，从而使得电机轴系质心保持在电机轴中心位置；进而使得电机轴两侧的第二空气径向轴承和第三空气径向轴承受力均匀，提高空气径向轴承使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为电机轴系的结构示意图。
A-电机轴系的质心位置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
实施例1
如图1、图2所示的一种推力轴承后置式空气悬浮鼓风机，该鼓风机包括电机轴系、电机外筒12、电机内筒13、电机定子14、第一端盖15、第二端盖16和轴向空气轴承17；第一端盖15和第二端盖16分别固定在电机外筒12两端，电机内筒13外壁嵌套至电机外筒12内孔，电机定子14固定在电机内筒13上；电机轴系包括电机轴1、第二转轴2和第三转轴3；电机轴1设置有电机转子11，第二转轴2一端和第三转轴3一端分别同轴固定连接至电机轴1两端；第二转轴2在轴向从内侧至外侧依次固定套设有第二空气径向轴承21、推力盘22、散热叶轮23和第二锁紧螺母24，第三转轴3在轴向从内侧至外侧依次固定套设有第三空气径向轴承31、鼓风叶轮32和第三锁紧螺母33；第二转轴2、推力盘22、散热叶轮23和第二锁紧螺母24各自的重量与其质心至电机轴1中心位置的距离的乘积之和等于第三转轴3、鼓风叶轮32和第三锁紧螺母33各自的重量与其质心至电机轴1中心位置的距离的乘积之和。而此种方式中，第二锁紧螺母24和第三锁紧螺母33的锁紧方向与轴系运转方向相反，高速运转时，可以起到防松作用。第二转轴2、推力盘22、散热叶轮23、第二锁紧螺母24、第三转轴3、鼓风叶轮32和第三锁紧螺母33都为回转体零件，其各自的质心都位于回转中心；同时，电机轴1、第二转轴2和第三转轴3三者同轴连接，即以上回转体零件的各自的质心都位于电机轴1的轴线上；而且，第二转轴2、推力盘22、散热叶轮23和第二锁紧螺母24各自的重量与其质心至电机轴1中心位置的距离的乘积之和等于第三转轴3、鼓风叶轮32和第三锁紧螺母33各自的重量与其质心至电机轴1中心位置的距离的乘积之和；即第二转轴2上零件对电机轴系质心位置的影响和第三转轴3上零件对电机轴系质心位置的影响相抵消，从而使得电机轴系质心保持在电机轴1中心位置；进而使得电机轴1两侧的第二空气径向轴承21和第三空气径向轴承31受力均匀，提高空气径向轴承使用寿命。
如图2所示，第二转轴2包括第一轴段521、第二轴段522、第三轴段523和第四轴段524；第一轴段521外壁和第四轴段524外壁都设置有外螺纹，电机轴1在位于第二转轴2一端设置有第二凸台54；第二凸台54设置有带有内螺纹的内孔，第一轴段521的外螺纹与第二凸台54内孔的内螺纹相旋合至第二轴段522内侧端面与第二凸台54外侧端面相贴合位置。
第二凸台54的外壁上套设有第二轴套55；第二转轴2穿过第二轴套55的内孔，第二轴套55外壁与第二空气径向轴承21可转动连接；第二轴套55设置有第二轴套凸台551，推力盘22和散热叶轮23都套设在第二轴套凸台551外壁；第二锁紧螺母24与第四轴段524的外螺纹相旋合；第二锁紧螺母24锁紧时，第二轴套55轴向锁紧在第二转轴2上，推力盘22和散热叶轮23轴向锁紧在第二轴套55上。第二轴套55外表面设置有PVD涂层。在空气悬浮鼓风机刚启动时，第二轴套55还未被第二空气径向轴承21支撑悬浮，第二轴套55外壁与第二空气径向轴承21之间会产生干摩擦；而由于第二轴套55表面较光滑并且其表面具有PVD涂层，摩擦系数低，硬度高，接触式摩擦次数可达到40000次以上。当接触式摩擦达到上限发生损坏时，只需要更换磨损的第二轴套55即可而不需要更换第二转轴2，从而增加了第二转轴2的使用寿命。
第三转轴3包括第五轴段531、第六轴段532、第七轴段533和第八轴段534；第五轴段531外壁和第八轴段534外壁都设置有外螺纹，电机轴1在位于第三转轴3一端设置有第三凸台56；第三凸台56设置有带有内螺纹的内孔，五轴段531的外螺纹与第三凸台56内孔的内螺纹相旋合至第六轴段532内侧端面与第三凸台56外侧端面相贴合位置。
第三凸台56的外壁上套设有第三轴套57；第三转轴3穿过第三轴套57的内孔，第三轴套57外壁与第三空气径向轴承31可转动连接；第三轴套57设置有第三轴套凸台571，鼓风叶轮32套设在第三轴套凸台571外壁，第三锁紧螺母33与第八轴段534的外螺纹相旋合；第三锁紧螺母33锁紧时，第三轴套57轴向锁紧在第三转轴3上，鼓风叶轮32轴向锁紧在第三轴套57上。第三轴套57外表面设置有PVD涂层。在空气悬浮鼓风机刚启动时，第三轴套57还未被第三空气径向轴承31支撑悬浮，第三轴套57外壁与第三空气径向轴承31之间会产生干摩擦；而由于第三轴套57表面较光滑并且其表面具有PVD涂层，摩擦系数低，硬度高，接触式摩擦次数可达到40000次以上。当接触式摩擦达到上限发生损坏时，只需要更换磨损的第三轴套57即可而不需要更换第三转轴3，从而增加了第三转轴3的使用寿命。
第二轴套55和第三轴套57沿着电机轴1的质心轴向对称分布从而保证第二轴套55和第三轴套57不影响电机轴系的质心位置。第二空气径向轴承21和第三空气径向轴承31分别固定在第一端盖15、第二端盖16上。
如图1所示，第二端盖16上设置有第一推力盘凹槽161和第二推力盘凹槽162，第一推力盘凹槽161和第二推力盘凹槽162相对设置在推力盘22两端；轴向空气轴承17设置有用于限制推力盘22轴向位置的轴向限位部171，两个轴向限位部171分别固定在第一推力盘凹槽161和第二推力盘凹槽162上。从而保证位于推力盘22两端的轴向限位部171通过控制推力盘22的轴向位置进而控制电机轴1的轴向位置。
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