恭喜宁波虎渡能源科技有限公司王惠军获国家专利权
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龙图腾网恭喜宁波虎渡能源科技有限公司申请的专利一种空气悬浮高速直联鼓风机的设计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN110569524B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2023-09-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:201910524682.9,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权一种空气悬浮高速直联鼓风机的设计方法是由王惠军;陈颖秀;胡斌设计研发完成,并于2019-06-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种空气悬浮高速直联鼓风机的设计方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种空气悬浮高速直联鼓风机的设计方法,与现有根据经验选择设计方案比较,新方法可缩短整机设计的周期,有效避免设计过程中存在的风险,并能统筹迭代各个关键零部件涉及的高效叶轮三元流、高效高速大功率永磁电机、高速转子动力学、流固热耦合、空气动力学、箔片空气轴承弹性力学、过盈连接接触强度刚度等技术问题,使整机产品性能、结构方面达到最优方案。
本发明授权一种空气悬浮高速直联鼓风机的设计方法在权利要求书中公布了:1.一种空气悬浮高速直联鼓风机的设计方法,其特征在于包括以下步骤:1确定供气需求,供气需求即整机的设计输入参数,包括供气流量、进口压力、出口压力、工作介质;2根据供气需求,首先利用一维性能预估模型,其中所述一维性能预估模型采用两区模型,优化叶片各个截面的主要几何参数,确定初步的叶轮进出口速度、进出口气流角、叶轮旋转速度、鼓风机效率性能参数,以及进口轮缘、轮毂大小、叶轮轴向长度、叶轮直径大小几何参数;3采用全三维几何造型,优化子午流道、叶型角度、叶型厚度几何分布,并进行叶片载荷分析校核;4再采用全三维粘性流场分析,对设计方案进行数值仿真模拟计算,获取流场信息,得到压比、效率的特性图;5根据流场结果,多次迭代修整叶型提高离心鼓风机的效率,最终得到最优化的离心叶轮方案,设计输出包括工作转速范围、输出功率、叶轮外形结构;6根据叶轮方案需求的转速-功率曲线,进一步设计永磁高速电机方案,主要涉及到电机定子和电机转子两部分,根据给出的功率和转速需求,计算出定子和转子的硅钢片叠片数和大小尺寸、定子铜线绕线方式、永磁转子上磁钢的形状和尺寸、定转子磁隙大小、定转子发热量关键参数,再通过有限元电磁模拟仿真计算,对设计进行校核和修正;7根据叶轮及电机定转子方案初步设计叶轮密封结构及止推径向箔片空气轴承外形,首先根据电机转子及叶轮尺寸,预估单个径向轴承的载荷W,利用径向轴承承载力公式W=κL×DD×N及LD=1的假设,得到径向轴承内径及长度尺寸;8迭代设计叶轮背腔密封结构及其径向位置,采用三维流场模拟计算得到叶轮部件受到的轴向力F,根据止推轴承承载力公式F=κ’πwDmDmN,以及止推轴承内径≥径向轴承外径要求,计算得到止推轴承的内外径尺寸,若密封结构对应的轴向力F过大,则导致止推轴承外径过大,进而影响转子系统质量及转子动力学稳定性,则需要迭代优化密封结构,甚至重新设计叶轮及电机方案,最终通过迭代匹配,设计得到合适的叶轮、永磁电机及止推径向轴承的外形尺寸;9根据上述确定的叶轮、永磁电机定转子及止推径向箔片空气轴承的外形尺寸,可初步设计整机结构方案,补充机壳、轴承座其余零部件,并对连接强度进行校核,包括对叶轮预紧力进行强度校核、叶轮摩擦或销钉传扭方式设计校核、冷态静止下护套过盈连接强度校核、热态旋转下永磁体预紧应力校核;10根据初步整机方案,结合定转子的发热量及高速运行下的风磨损耗,设计对永磁电机定子、永磁转子、空气轴承关键部件的冷却方案,并采用CAE分析方法对冷却流道进行流固热耦合仿真模拟,校核定子部件最高温度不超过材料许用的绝缘等级,转子部件最高温度不得超过永磁体许用退磁温度,轴承部件最高温度不得超过其上润滑涂层的许用温度;11根据上述优化的整机结构,通过迭代法精细设计止推径向箔片空气轴承的结构方案,确保轴承的承载力、起飞转速、动态刚度、动态阻尼参数能满足转子稳定运行的设计需求。
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