本發(fā)明涉及一種風機，尤其涉及一種立式直聯風機。屬于空氣動力學領域的一個分支——風機領域。

背景技術：

目前，風機的技術現狀大多數是利用電動機為原動力，帶動兩維葉輪將氣吸入壓縮在排出去的工作原理。普遍應用于通風、排煙、污水處理、物料運輸、等領域。

常見的風機，主要由電動機、葉輪、風機殼體等幾部分組成，是利用離心葉輪結構達到將氣體增壓，但目前大多數風機是低速的3000轉每分鐘以下，雖然在一些電動工具和吸塵器中有使用串激式電機的轉速較高但干擾大、壽命短、效率低將逐步被淘汰。其中，離心式風機，主要由軸、離心式葉輪、轉子、定子、軸承、機殼等零件組成。但現在的風機由于是50HZ交流電源供電，所以原動力電動機轉速低，造成現有風機多在低速段工作，出現效率低、體積大、壓比小的現狀，對于在要求高轉速、高壓比、大流量、壽命長的情況下，不能滿足高速穩(wěn)定運轉的需要，目前離心式高速渦輪制冷和機動車電助力空氣增壓器也是非常急需高速風機的。

技術實現要素：

為克服現有設計的不足，本發(fā)明公開一種立式直聯風機，通過將無刷直流電機與三維葉輪集成為一體，三維葉輪與電機轉子直接聯接并立式安裝，由定子線圈直接驅動永磁轉子帶動三維曲面葉輪轉動，旨在提供一種結構簡單、高速穩(wěn)定運行的風機。

本發(fā)明通過以下技術方案實現：

一種立式直聯風機，包括：軸、軸承、永磁轉子、定子線圈、葉輪和葉輪殼；軸通過軸承安裝在葉輪殼上，永磁轉子、葉輪與軸固定連接；與永磁轉子對應設置的定子線圈與葉輪殼固定連接；葉輪置于葉輪殼內；所述葉輪為三維曲面葉輪，所述定子線圈為無鐵芯線圈。

在上述技術方案的基礎上，進一步地:

本發(fā)明中，永磁轉子及對應設置的定子線圈可采用兩種分布方式：

方式一：軸向式分布，永磁轉子的永磁體按軸的軸向繞軸分布排列，即永磁轉子呈圓筒狀，與永磁轉子對應的定子線圈也按軸的軸向繞軸分布排列，即定子線圈也呈相應的圓筒狀。

方式二：徑向式分布，永磁轉子按軸的徑向分布排列，即永磁轉子呈盤狀，與永磁轉子對應的定子線圈也可按軸的徑向繞軸分布排列，即定子線圈也呈相應盤狀。

徑向分布式結構優(yōu)于軸向分布式結構，因為作用力面面積等于半徑的平方乘上π，半徑的增大等于增加力臂的長度，同樣的消耗磁鐵量輸出扭矩增大。

所述永磁轉子及定子線圈采用軸向式分布，即永磁轉子呈圓筒狀、定子線圈也呈相應的圓筒狀。還設有導磁體筒；當永磁轉子在定子線圈內時，導磁體筒套裝于定子線圈外側；當永磁轉子在定子線圈外時，導磁體筒置于定子線圈內側。導磁體筒隨永磁轉子一同轉動。

永磁轉子及定子線圈置于葉輪本體的空腔內，葉輪本體上設有空腔的散熱通風通道。

所述永磁轉子采用徑向式分布，即永磁轉子呈盤狀，永磁轉子設于定子線圈的一側。還包括導磁體盤，導磁體盤與永磁轉子對稱設于定子線圈的另一側。

在葉輪后側安裝有徑向導流葉片，導流葉片通過后板與葉輪殼固定。

還包括二級葉輪，二級葉輪與軸固定連接，在葉輪和二級葉輪間設有導向器。

與軸端頭對應設有限位塊，限位塊與葉輪殼固定連接，限位塊與軸端頭有間隙；在限位塊與軸端頭間裝還可安裝有限位滾珠。

通過將無刷直流電機與葉輪集成為一體，葉輪與電機轉子直接聯接并立式安裝，使葉輪和轉子重力與三維曲面葉輪工作時產生的升力平衡、最大限度的減小軸承上的軸向力；由于本風機工作在高轉速，裝機前都嚴格的做好動平衡，所以徑向的不平衡力很小，這樣高速風機的機械軸承工作時始終處于雙向平衡狀態(tài)，并且向上方向設有限位滾珠，各個方向均受力最小，基本處于自由轉動狀態(tài)，所以壽命更長。

由無鐵芯定子線圈直接驅動永磁轉子帶動三維曲面葉輪轉動，轉速可達 10000rpm至40000rpm以上。現在的機械軸承已經能夠達到這一轉速，所以使用機械高速軸承結構簡單、價格低，直聯使軸跨距短成為剛性軸運行，特別是徑向式高速電機結構軸向更短、更容易實現高速穩(wěn)定運行。

本發(fā)明采用了高效直流無刷無鐵芯電機原理，定子線圈和永磁轉子耦合，其結構構成了直流無刷無鐵芯電機，通過電機驅動器給定子線圈通以電流，利用定子線圈形成的旋轉磁場，進而直接驅動永磁轉子帶動軸和葉輪轉動；和無刷電機驅動器配套使用，啟動電流小、無鐵損、扭矩大、功率因數高、對電網沖擊小、并且提高了電機效率。由線圈直接驅動轉子和葉輪不僅節(jié)約了高速聯軸器，降低了成本，并提高了系統(tǒng)效率，重量減輕，具有部件少、體積小的優(yōu)點。與此同時，在定子線圈的另一側設有的導磁體筒或導磁體盤，使定子線圈另一側的磁場產生回路，增加定子線圈中的磁通密度，并且導磁體與永磁轉子同步轉動，消除了磁力線產生的阻力扭矩，也避免了產生交變磁場，同時大大減小了高頻發(fā)熱，使得永磁轉子能高速的旋轉，葉輪采用三維曲面葉輪，較小的直徑更便于高速工作，可高效地產生高壓比的風，可廣泛用于航空環(huán)境控制、車輛空調、礦井通風、溫室降溫、食品速凍、吸塵器、物料運輸等領域，也可代替現有家用空調。

附圖說明

圖1本發(fā)明實施例1的結構剖視示意圖

圖2本發(fā)明實施例2的結構剖視示意圖

圖3本發(fā)明實施例3的結構剖視示意圖

圖4本發(fā)明實施例4的結構剖視示意圖

圖5本發(fā)明實施例5的結構剖視示意圖

圖6本發(fā)明實施例6的結構剖視示意圖

圖7本發(fā)明徑向導流葉片示意圖

圖中標記：11-軸，12-軸承,13-徑向導流葉片，14-限位塊，15-限位珠，21-永磁轉子，22-定子線圈，23-導磁體筒或導磁體盤 31-葉輪，32-葉輪殼，33-后板，34-二級葉輪，35-導向器。

具體實施方式

下面，結合附圖，對立式直聯風機的具體實施方式作進一步的說明。

立式直聯風機，包括：軸11、軸承12、永磁轉子21、定子線圈22、葉輪和31葉輪殼32；軸通過軸承安裝在葉輪殼上，永磁轉子、葉輪與軸固定連接；與永磁轉子對應設置的定子線圈與葉輪殼固定連接；葉輪置于葉輪殼內；所述葉輪為三維曲面葉輪，所述定子線圈為無鐵芯線圈。

軸承12安裝在軸11和支架之間，永磁轉子21、葉輪31與軸11固定連接；與永磁轉子對應設置的定子線圈22與支架固定連接；葉輪殼32和支架固定連接。用于安裝上部軸承的支架設有進氣通道，下部軸承安裝在葉輪殼的后板33上。

現舉出幾種較佳的具體實施例，但本發(fā)明的實施并不限于以下實施例所列舉的形式。

實施例1永磁轉子軸向式分布，風機立式布置。

參見圖1，永磁轉子21及定子線圈22均采用軸向式分布，永磁轉子的永磁體按軸的軸向繞軸分布排列，與永磁轉子對應的定子線圈也按軸的軸向繞軸分布排列，即永磁轉子及定子線圈均呈圓筒狀；在與永磁轉子對稱的定子線圈的外側設有導磁體筒23，永磁轉子21、定子線圈22及導磁體筒23置于葉輪31本體的空腔內，導磁體筒23與葉輪本體固定連接，隨軸轉動。并且永磁轉子21與導磁體筒23位置可以互換。

軸的上端頭與限位塊14之間設置有限位滾球15；軸下部端頭設另一組限位塊14和限位滾球15。

導磁體使定子線圈另一側的磁場產生回路，增加定子線圈22中的磁通密度，并且導磁體這個回路與永磁轉子同步轉動，消除了磁力線產生的阻力扭矩，也消除了導磁體回路中產生交變磁場，同時大大減小了高頻發(fā)熱，使得永磁轉子能高效高速地旋轉。葉輪采用高效的三維曲面葉輪，較小的直徑更便于高速工作。

實驗結果表明，轉速可達到35000rpm以上，風壓比可達到2.5以上。

實施例2永磁轉子徑向式分布，本實施例立式布置。

參見圖2，葉輪、軸及葉輪殼基本結構與實施例1相似，特別之處在于：永 磁轉子徑向式分布，永磁轉子按軸的徑向分布排列，永磁轉子呈盤狀，永磁轉子盤置于葉輪后。對應的定子線圈為集中繞組、也按軸的徑向繞軸分布排列。此結構適合于大扭矩稍低轉速的風機采用。

實驗結果表明，轉速可達到15000rpm以上。風壓比可達到1.5以上。

實施例3

參見圖3，基本結構與實施例2相似，特別之處在于：定子線圈也呈扁平的盤狀，在與永磁轉子對稱的定子線圈的另一側設有導磁體盤23，該導磁體盤與軸固定連接，定子線圈22介于永磁轉子21與導磁體盤23之間；在葉輪后側安裝有徑向導流葉片13，導流葉片通過后板33與葉輪殼固定。

通過定子線圈也呈扁平的盤狀，達到增加扭矩縮小軸向距離使軸系工作在剛性狀態(tài)、減小臨界效應、增大扭矩的目的。

實施例4

參見圖4，基本結構與實施例1相似，特別之處在于：永磁轉子和定子線圈未置于葉輪本體內，而是置于軸的上端部，永磁轉子21套裝在定子線圈22外，導磁體筒23置于定子線圈內與軸固定連接并隨軸轉動；在葉輪后側安裝有徑向導流葉片13，導流葉片通過后板33固定在葉輪殼上。由于是進風口，電機置于此處，有利于電機的散熱，此結構更適合于大功率、大扭矩的場合。

實施例5

參見圖5，在實施例1的基礎上，增加了二級葉輪。

基本結構與實施例1中相似，此外，在原有葉輪31后又增加了二級葉輪34，且在葉輪31和二級葉輪34之間設有導向器35，二級葉輪與軸固定連接，導向器35通過支架與葉輪殼連接。

在同等轉速的情況下，實現增壓一倍的功能，提高了電機利用率，使同轉速電機達到更高壓比的目的。

實施例6

參見圖6，在實施例3的基礎上，做了結構調整

基本結構與實施例3中相似，不同之處在于，軸上的兩組軸承均安裝于軸的后端。軸端頭不安裝軸限位塊14和限位滾球15。并且根據安裝需要永磁轉子21與導磁體盤23的位置可以互換。

此結構在小功率風機制造時易于安裝調試，兩個軸承在一側安裝同心度好、精度高、節(jié)約了上軸承支架。

本發(fā)明采用機械軸承、立式安裝，并且將直流無刷驅動器直接安裝在風機葉輪后板上，既減小了體積、又節(jié)約了驅動器的散熱器、而且葉輪后板的葉輪側安裝有無鐵芯定子線圈并且線圈徑向外側設有徑向導流葉，在風的高速流動作用下驅動器的電子元件和定子線圈都能更好的散熱，使電器元件負載能力更強，機電一體化融合結構這也是本發(fā)明在結構上的創(chuàng)新點。

實驗結果表明，轉速可達到60000rpm以上，風壓比可達到3.0以上。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳可行實施例，并非因此局限本發(fā)明的專利范圍，故凡是運用本發(fā)明說明書內容所作的等效結構變化，均包含于本發(fā)明的保護范圍。