【技术实现步骤摘要】
本申请属于高速风机，具体地，提供一种双转子盘式高速风机及其设计方法。
技术介绍
1、采用涡轮、蜗壳结构的高速风机具有高效率、大风量、低噪音等特点，已广泛应用于通风换气、冷却散热，以及水产养殖领域的水体增氧等工业、民用场合，由于风机高速旋转时，涡轮会对电机轴产生一个朝向涡轮的轴向气动力，随着转速的提高，该轴向气动力可达到100～200n量级。上述轴向气动力作用于轴承上，将影响轴承的运转稳定性，并增大其摩擦与磨损，因此，现有的高速风机采用前二后一设置轴承的方式，通过在前端设置dt组配的陶瓷角接触轴承，以分担气动轴向力，提高使用寿命。
2、虽然采用上述方案的高速风机可以通过增加轴承数量的方式对气动轴向力进行分担，然而持续地承受轴向力仍将对轴承寿命产生不可忽视的影响，根据对现有的15kw级高速风机使用情况的统计，多数风机在运行时长达到4000～8000h后，其电机轴承即需要进行更换。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术存在的问题，本申请提供一种双转子盘式高速风机，包括壳体组件以及设置于所述壳体组件内部的涡轮、双转子盘式电机、轴承组件。所述双转子盘式电机包括主轴以及至少一个单定子双转子组合，所述主轴与所述涡轮固定连接，所述轴承组件套设于所述主轴与所述壳体组件之间；所述单定子双转子组合包括沿轴向依次套设于所述主轴上的第一转子组件、定子组件、第二转子组件；每个单定子双转子组合中，其定子组件与所述壳体组件固定连接，其第二转子组件与所述涡轮的轴向距离大于其第一转子组件与所述涡轮的轴向距
2、进一步地，所述定子组件包括：铁芯，多组第一线圈绕组以及多组第二线圈绕组；所述多组第一线圈绕组设置于所述铁芯朝向所述涡轮一侧并沿周向间隔分布，所述多组第二线圈绕组设置于所述铁芯背向所述涡轮一侧并沿周向间隔分布。
3、进一步地，所述第一转子组件包括朝向所述定子组件的多个第一n极磁铁和第一s极磁铁，各个所述第一n极磁铁和第一s极磁铁沿周向交替设置；所述第二转子组件包括朝向所述定子组件的多个第二n极磁铁和第二s极磁铁，各个所述第二n极磁铁和第二s极磁铁沿周向交替设置；所述铁芯对所述第一n极磁铁和第一s极磁铁的轴向磁吸力大于所述铁芯对所述第二n极磁铁和第二s极磁铁的轴向磁吸力。
4、优选地，所述第一n极磁铁及所述第一s极磁铁的径向长度大于所述第二n极磁铁及所述第二s极磁铁的径向长度，和/或所述铁芯朝向所述涡轮一侧的径向尺寸大于其背向所述涡轮一侧的径向尺寸。
5、优选地，所述第一n极磁铁及所述第一s极磁铁与所述铁芯的轴向距离小于所述第二n极磁铁及所述第二s极磁铁与所述铁芯的轴向距离。
6、进一步地，所述轴承组件包括第一轴承、第二轴承，所述第一轴承与所述涡轮的轴向距离小于所述第二轴承与所述涡轮的轴向距离。
7、优选地，所述双转子盘式高速风机还包括预紧结构，所述预紧结构弹性地抵接于所述第二轴承背向所述涡轮的一端与所述壳体组件之间。
8、优选地，所述双转子盘式高速风机还包括轴向磁吸力稳定机构，用于将所述主轴受到的轴向磁吸力合力保持在设计范围内，其中，所述轴向磁吸力合力的方向为沿轴向远离所述涡轮的方向，大小为所述定子组件对所述第一转子组件和所述第二转子组件的轴向磁吸力的差值。
9、进一步地，所述轴向磁吸力稳定机构包括套设于所述主轴上的压缩弹簧及弹簧挡圈；所述弹簧挡圈位于所述第一轴承背向所述涡轮的一端；所述压缩弹簧位于所述弹簧挡圈以及固定设置于所述主轴或第一转子组件上的弹簧阻挡结构之间。
10、优选地，所述压缩弹簧的长度被设置为满足以下约束条件：当所述双转子盘式高速风机处于静止状态时，所述压缩弹簧被所述弹簧挡圈和所述弹簧阻挡结构压缩所产生的弹性形变力小于预设的弹性形变力阈值。
11、优选地，所述压缩弹簧的弹性系数基于以下步骤确定：
12、对所述主轴施加一朝向涡轮的虚拟位移，所述虚拟位移的大小不超过最大轴向气动力引起的主轴相对位移；计算在发生虚拟位移时所述主轴受到的轴向磁吸力合力；基于所述虚拟位移的大小、所述主轴在静止状态下受到的轴向磁吸力合力以及其在发生虚拟位移时受到的轴向磁吸力合力确定所述压缩弹簧的弹性系数。
13、进一步地，所述壳体组件包括沿轴向依次固定连接的进气口、蜗壳、连接法兰及后壳，所述定子组件与所述后壳固定连接。
14、优选地，所述双转子盘式高速风机还包括骨架油封和/或密封圈；所述骨架油封设置于所述连接法兰朝向所述蜗壳的一侧，用于对所述连接法兰与所述主轴之间的缝隙进行密封；所述密封圈设置于所述连接法兰朝向所述后壳的一侧，用于对所述连接法兰与所述后壳之间的缝隙进行密封。
15、优选地，所述第二轴承的保持架与外圈之间还套设有防蠕动o型圈。
16、优选地，所述单定子双转子组合的数量大于等于1。
17、本申请通过实施例还提供一种双转子盘式高速风机的设计方法，用于设计前述的双转子盘式高速风机，包括以下步骤：
18、基于双转子盘式高速风机的设计指标确定所述双转子盘式高速风机的设计工况；
19、基于所述设计工况确定所述涡轮、蜗壳的规格，以及所述双转子盘式高速风机达到设计工况时的功率范围wtarget；
20、计算所述双转子盘式高速风机处于设计工况时的轴向气动力fp；
21、基于fp确定轴向磁吸力合力的取值范围ftarget，其中，ftarget的方向与fp的方向相反；
22、设计所述定子组件、第一转子组件、第二转子组件的规格参数，使得所述双转子盘式高速风机在静止状态时，所述定子组件对所述第一转子组件的磁吸力f1与其对所述第二转子组件的磁吸力f2之差满足ftarget，以及所述双转子盘式高速风机达到设计工况时，通过所述定子组件驱动所述第一转子组件的功率w1与通过其驱动所述第二转子组件的功率w2之和满足wtarget。
23、优选地，所述双转子盘式高速风机还包括轴向磁吸力稳定机构，包括套设于所述主轴上的弹簧挡圈、压缩弹簧，所述设计方法还包括以下步骤：确定所述压缩弹簧的长度及弹性系数。
24、进一步地，所述压缩弹簧的弹性系数通过以下步骤确定：
25、对所述主轴施加一朝向涡轮的虚拟位移，所述虚拟位移的大小不超过最大轴向气动力引起的主轴相对位移；
26、计算在发生虚拟位移时所述主轴受到的轴向磁吸力合力；
27、基于所述虚拟位移的大小、所述主轴在静止状态下受到的轴向磁吸力合力以及其在发生虚拟位移时受到的轴向磁吸力合力确定所述压缩弹簧的弹性系数。
28、本申请提供的双转子盘式高速风机，通过非对称式设置的定子组件和第一转子组件、第二转子组件对主轴产生一个额外的轴向磁吸力合力，该轴向磁吸力合力与涡轮因高速旋转对主轴施加的轴向气动力方向相反，从而对风机高速旋转工况下本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双转子盘式高速风机，包括壳体组件以及设置于所述壳体组件内部的涡轮、双转子盘式电机、轴承组件，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的双转子盘式高速风机，其特征在于，所述定子组件包括：
3.根据权利要求2所述的双转子盘式高速风机，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的双转子盘式高速风机，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的双转子盘式高速风机，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的双转子盘式高速风机，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的双转子盘式高速风机，其特征在于，
8.根据权利要求6所述的双转子盘式高速风机，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的双转子盘式高速风机，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的双转子盘式高速风机，其特征在于，所述压缩弹簧的长度被设置为满足以下约束条件：当所述双转子盘式高速风机处于静止状态时，所述压缩弹簧被所述弹簧挡圈和所述弹簧阻挡结构压缩所产生的弹性形变力小于预设的弹性形变力阈值。
11.根据权利要求10所述的双转子盘式高速
12.根据权利要求1至11中任一项所述的双转子盘式高速风机，其特征在于，
13.根据权利要求12所述的双转子盘式高速风机，其特征在于，
14.根据权利要求12所述的双转子盘式高速风机，其特征在于，
15.根据权利要求1所述的双转子盘式高速风机，其特征在于，
16.一种双转子盘式高速风机的设计方法，用于设计如权利要求1所述的双转子盘式高速风机，其特征在于，包括以下步骤：
17.根据权利要求16所述的双转子盘式高速风机的设计方法，其特征在于，
18.根据权利要求17所述的双转子盘式高速风机的设计方法，其特征在于，所述压缩弹簧的弹性系数通过以下步骤确定：
...【技术特征摘要】
1.一种双转子盘式高速风机，包括壳体组件以及设置于所述壳体组件内部的涡轮、双转子盘式电机、轴承组件，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的双转子盘式高速风机，其特征在于，所述定子组件包括：
3.根据权利要求2所述的双转子盘式高速风机，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的双转子盘式高速风机，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的双转子盘式高速风机，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的双转子盘式高速风机，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的双转子盘式高速风机，其特征在于，
8.根据权利要求6所述的双转子盘式高速风机，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的双转子盘式高速风机，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的双转子盘式高速风机，其特征在于，所述压缩弹簧的长度被设置为满足以下约束条件：当所述双转子盘式高速风机处于静止状态时，...
【专利技术属性】
技术研发人员：史玉福，王新，赵龙武，夏迎安，石亚君，徐超，王盛旭，
申请(专利权)人：威海克莱特菲尔风机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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