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空气悬浮风机的设计原理与制造过程
2025-12-03

一、空气悬浮风机的设计原理(核心逻辑 + 关键设计要点)

 1. 核心设计逻辑

 以 “无接触悬浮 + 高效气动压缩 + 精准智能控制” 为核心,解决传统风机(机械轴承)摩擦损耗大、能耗高、维护复杂的痛点,实现 “低摩擦、高效率、长寿命” 的运行目标。

 2. 关键设计要点(分模块解析)

 (1)悬浮系统设计(核心中的核心)

 设计目标:实现叶轮 / 电机转子的稳定悬浮(微米级精度),无物理接触,零润滑油依赖。

 原理落地:

 电磁轴承设计:采用 “主动磁悬浮技术”,径向 + 轴向轴承组合(部分机型含推力轴承),通过霍尔传感器实时检测转子位置(响应速度<1ms),电磁线圈根据位置信号动态调整磁场强度,抵消转子重力和运行中的离心力,确保悬浮间隙稳定在 5-20μm。

 冗余设计:关键传感器和线圈采用双备份,防止单点故障导致悬浮失效,提升可靠性。

 (2)气动系统设计(决定风机效率)

 设计目标:在高速旋转下实现空气高效压缩,降低气流损失,控制噪音。

 原理落地:

 叶轮设计:采用 “三维逆向流体仿真” 优化,叶片为前倾 / 后倾式弯掠设计(根据风压需求调整),一体化锻造成型(避免焊接缝隙导致的气流泄漏),材料选用高强度铝合金(6061-T6)或钛合金(高压场景),确保高速旋转下的刚性和轻量化。

 流道设计:进气口采用渐缩式导流结构,出气口设置扩压器(将动能转化为压力能),机壳内壁做光滑处理,减少气流湍流损耗,气动效率可达 85%-92%。

二、空气悬浮风机的制造过程(核心工序 + 关键工艺)

 1. 核心零部件制造(精度决定性能)

 (1)叶轮制造

 材料选用:高强度铝合金锭或钛合金锭(根据压力等级选型);

 锻造:采用 “等温模锻” 工艺,将材料锻造成叶轮毛坯(提升材料密度,避免气孔);

 机械加工:

 五轴联动 CNC 铣削:加工叶片曲面(精度 ±0.01mm),保证流道一致性;

 动平衡处理:采用 “高速动平衡机”(转速≥5 万转 / 分),修正叶轮质量分布,减少高速旋转振动(残余不平衡量<0.02g・mm/kg);

 表面处理:阳极氧化(铝合金)或钝化处理(钛合金),提升耐磨性和抗腐蚀性。

 (2)电磁轴承制造

 线圈绕制:采用无氧铜漆包线,精密绕制后真空浸漆(提升绝缘性和散热性);

 传感器封装:霍尔传感器与线圈集成,封装在不锈钢外壳中,确保抗干扰性;

 轴承座加工:采用铸铁或铝合金精密加工,保证轴承安装面的垂直度和同轴度(精度 ±0.005mm)。