權(quán)利要求書(shū)： 1.一種用于平流層的離心風(fēng)機(jī)，其特征在于，包括：

蝸殼，內(nèi)部具有第一空腔，所述第一空腔沿第一方向貫穿所述蝸殼；

靜葉片擴(kuò)散器，包括在所述第一方向上延伸的罩體和連接在罩體的一端的葉柵結(jié)構(gòu)；

其中，所述罩體內(nèi)部具有沿所述第一方向貫穿所述罩體的第二空腔，所述罩體部分位于所述第一空腔內(nèi)且所述罩體與所述蝸殼固定，所述葉柵結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述第二空腔的位于所述第一空腔內(nèi)的第一端，所述葉柵結(jié)構(gòu)包括多個(gè)沿所述第一方向延伸且繞所述罩體的周向邊緣間隔分布的第一葉片；

動(dòng)葉輪組件，設(shè)置在所述第二空腔內(nèi)，所述動(dòng)葉輪組件包括在第一方向上依次連接的葉輪和底盤(pán)，所述葉輪能夠繞所述第一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述底盤(pán)位于所述第二空腔的所述第一端，所述葉柵結(jié)構(gòu)環(huán)繞所述底盤(pán)設(shè)置，以使氣流依次經(jīng)過(guò)所述葉輪和所述葉柵結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于平流層的離心風(fēng)機(jī)，其特征在于，所述罩體在垂直所述第一方向的橫截面積從第二端向所述第一端逐漸增大，所述第二端為所述罩體與所述第一端相對(duì)的開(kāi)口端，所述第二端伸出所述蝸殼；所述第一葉片從內(nèi)緣向外緣相對(duì)于罩體的徑向傾斜設(shè)置，且相鄰第一葉片之間的第一流道面積從內(nèi)緣向外緣增大。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于平流層的離心風(fēng)機(jī)，其特征在于，多個(gè)所述第一葉片的內(nèi)緣位于第一圓圈，多個(gè)第一葉片的外緣位于第二圓圈，所述第一圓圈和所述第二圓圈為繞第一方向的同心圓；所述第一葉片遠(yuǎn)離所述罩體的下邊緣呈貝塞爾曲線延伸。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于平流層的離心風(fēng)機(jī)，其特征在于，所述第一葉片的安裝角為25.5度?35.5度。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于平流層的離心風(fēng)機(jī)，其特征在于，所述葉輪包括：輪盤(pán)，環(huán)繞所述第一方向并從所述第二端延伸至所述第一端，所述輪盤(pán)與所述底盤(pán)可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接；

多個(gè)第二葉片，固定于所述輪盤(pán)的表面，并沿所述輪盤(pán)的圓周方向均勻分布，相鄰的所述第二葉片之間的第二流道面積從所述第二端向所述第一端逐漸減小。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于平流層的離心風(fēng)機(jī)，其特征在于，所述第二葉片包括周向上依次相鄰設(shè)置的長(zhǎng)葉片和短葉片，所述長(zhǎng)葉片和所述短葉片的扭轉(zhuǎn)方向相同，所述長(zhǎng)葉片在所述第一方向上的延伸長(zhǎng)度大于所述短葉片在所述第一方向上的延伸長(zhǎng)度。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于平流層的離心風(fēng)機(jī)，其特征在于，所述第二葉片為三元扭葉片，且所述第二葉片的厚度從所述第一端向所述第二端逐漸增大。

8.根據(jù)權(quán)利要求5?7中任一項(xiàng)所述的用于平流層的離心風(fēng)機(jī)，其特征在于，所述第二葉片的第二端的扭轉(zhuǎn)角度為40.6～28.9度，所述第二葉片的第一端的扭轉(zhuǎn)角度為49～52度。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于平流層的離心風(fēng)機(jī)，其特征在于，所述離心風(fēng)機(jī)還包括：集流器，連接在所述靜葉片擴(kuò)散器的所述第二端，所述集流器內(nèi)部具有沿所述第一方向延伸的第三空腔，所述第三空腔具有與所述第二空腔相鄰的出口和與所述出口相對(duì)的入口，所述第三空腔垂直所述第一方向的橫截面積從所述入口向所述出口減小；

電機(jī)，設(shè)置在所述第三空腔內(nèi)并靠近所述出口，所述電機(jī)與所述集流器固定。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于平流層的離心風(fēng)機(jī)，其特征在于，所述集流器靠近所述入口的表面部分的切線與所述第一方向的夾角隨到所述入口的距離減小而減小。

11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于平流層的離心風(fēng)機(jī)，其特征在于，其特征在于，所述離心風(fēng)機(jī)還包括：軸承，內(nèi)圈套設(shè)在所述電機(jī)的輸出軸上且外圈固定在所述底盤(pán)上；

彈性件，抵接在所述軸承的所述外圈和所述底盤(pán)之間。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于平流層的離心風(fēng)機(jī)，其特征在于，所述離心風(fēng)機(jī)還包括：整流件，設(shè)置在所述第一空腔內(nèi)并連接在所述底盤(pán)與所述葉輪相背的一側(cè)，所述整流件沿所述第一方向延伸，所述整流件垂直所述第一方向的橫截面積從靠近所述底盤(pán)向遠(yuǎn)離所述底盤(pán)減??；所述整流件的外表面為光滑曲面，以與所述蝸殼之間形成流道。

說(shuō)明書(shū)： 一種用于平流層的離心風(fēng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及平流層飛艇領(lǐng)域，具體涉及一種用于平流層的離心風(fēng)機(jī)。背景技術(shù)[0002] 平流層飛艇作為一種具有動(dòng)力系統(tǒng)的浮空器，可以實(shí)現(xiàn)在平流層的長(zhǎng)時(shí)間駐留、定點(diǎn)懸停、攜帶多種載荷等功能，在通訊、觀測(cè)、空中預(yù)警等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。平流層飛艇內(nèi)部往往具有多個(gè)氣囊，主氣囊用于填充浮升氣體提供浮力；副氣囊用于填充空氣，以達(dá)到調(diào)節(jié)飛艇的俯仰角度、調(diào)節(jié)飛艇駐空高度、調(diào)節(jié)艇體壓力和保持飛艇氣動(dòng)外形等目的；其中，副氣囊空氣的填充及排出通過(guò)壓力控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。風(fēng)機(jī)是整個(gè)壓力控制系統(tǒng)中重要的組成部分，壓力控制系統(tǒng)通過(guò)控制風(fēng)機(jī)的通斷及排氣閥的啟閉，來(lái)實(shí)現(xiàn)空氣的充入及排出，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)飛艇的控制。相關(guān)的平流層風(fēng)機(jī)效率和流量小，壓頭較低且重量較大，從而不能滿足飛艇的高效高度調(diào)節(jié)以及長(zhǎng)時(shí)間駐空的需求。發(fā)明內(nèi)容[0003] 有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例在于提供一種用于平流層的離心風(fēng)機(jī)，以解決如何提升適用于平流層的風(fēng)機(jī)的壓頭和流量的技術(shù)問(wèn)題。[0004] 本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種用于平流層的離心風(fēng)機(jī)，包括蝸殼，內(nèi)部具有第一空腔，所述第一空腔沿第一方向貫穿所述蝸殼；靜葉片擴(kuò)散器，包括在所述第一方向上延伸的罩體和連接在罩體的一端的葉柵結(jié)構(gòu)；其中，所述罩體內(nèi)部具有沿所述第一方向貫穿所述罩體的第二空腔，所述罩體部分位于所述第一空腔內(nèi)且所述罩體與所述蝸殼固定，所述葉柵結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述第二空腔的位于所述第一空腔內(nèi)的第一端，所述葉柵結(jié)構(gòu)包括多個(gè)沿所述第一方向延伸且繞所述罩體的周向邊緣間隔分布的第一葉片；動(dòng)葉輪組件，設(shè)置在所述第二空腔內(nèi)，所述動(dòng)葉輪組件包括在第一方向上依次連接的葉輪和底盤(pán)，所述葉輪能夠繞所述第一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述底盤(pán)位于所述第二空腔的所述第一端，所述葉柵結(jié)構(gòu)環(huán)繞所述底盤(pán)設(shè)置，以使氣流依次經(jīng)過(guò)所述葉輪和所述葉柵結(jié)構(gòu)。[0006] 在一些實(shí)施方案中，所述罩體在垂直所述第一方向的橫截面積從第二端向所述第一端逐漸增大，所述第二端為所述罩體與所述第一端相對(duì)的開(kāi)口端，所述第二端伸出所述蝸殼；所述第一葉片從內(nèi)緣向外緣相對(duì)于罩體的徑向傾斜設(shè)置，且相鄰第一葉片之間的第一流道面積從內(nèi)緣向外緣增大。[0007] 在一些實(shí)施方案中，多個(gè)所述第一葉片的內(nèi)緣位于第一圓圈，多個(gè)第一葉片的外緣位于第二圓圈，所述第一圓圈和所述第二圓圈為繞第一方向的同心圓；所述第一葉片遠(yuǎn)離所述罩體的下邊緣呈貝塞爾曲線延伸。[0008] 在一些實(shí)施方案中，所述第一葉片的安裝角為25.5度?35.5度。[0009] 在一些實(shí)施方案中，所述葉輪包括：輪盤(pán)，環(huán)繞所述第一方向并從所述第二端延伸至所述第一端，所述輪盤(pán)與所述底盤(pán)可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接；多個(gè)第二葉片，固定于所述輪盤(pán)的表面，并沿所述輪盤(pán)的圓周方向均勻分布，相鄰的所述第二葉片之間的第二流道面積從所述第二端向所述第一端逐漸減小。[0010] 在一些實(shí)施方案中，所述第二葉片包括周向上依次相鄰設(shè)置的長(zhǎng)葉片和短葉片，所述長(zhǎng)葉片和所述短葉片的扭轉(zhuǎn)方向相同，所述長(zhǎng)葉片在所述第一方向上的延伸長(zhǎng)度大于所述短葉片在所述第一方向上的延伸長(zhǎng)度。[0011] 在一些實(shí)施方案中，所述第二葉片為三元扭葉片，且所述第二葉片的厚度從所述第一端向所述第二端逐漸增大。[0012] 在一些實(shí)施方案中，所述第二葉片的第二端的扭轉(zhuǎn)角度為40.6～28.9度，所述第二葉片的第一端的扭轉(zhuǎn)角度為49～52度。[0013] 在一些實(shí)施方案中，所述離心風(fēng)機(jī)還包括：集流器，連接在所述靜葉片擴(kuò)散器的所述第二端，所述集流器內(nèi)部具有沿所述第一方向延伸的第三空腔，所述第三空腔具有與所述第二空腔相鄰的出口和與所述出口相對(duì)的入口，所述第三空腔垂直所述第一方向的橫截面積從所述入口向所述出口減??；電機(jī)，設(shè)置在所述第三空腔內(nèi)并靠近所述出口，所述電機(jī)與所述集流器固定。[0014] 在一些實(shí)施方案中，所述集流器靠近所述入口的表面部分的切線與所述第一方向的夾角隨到所述入口的距離減小而減小。[0015] 在一些實(shí)施方案中，所述離心風(fēng)機(jī)還包括：軸承，內(nèi)圈套設(shè)在所述電機(jī)的輸出軸上且外圈固定在所述底盤(pán)上；彈性件，抵接在所述軸承的所述外圈和所述底盤(pán)之間。[0016] 在一些實(shí)施方案中，所述離心風(fēng)機(jī)還包括：整流件，設(shè)置在所述第一空腔內(nèi)并連接在所述底盤(pán)與所述葉輪相背的一側(cè)，所述整流件沿所述第一方向延伸，所述整流件垂直所述第一方向的橫截面積從靠近所述底盤(pán)向遠(yuǎn)離所述底盤(pán)減?。凰稣骷耐獗砻鏋楣饣?，以與所述蝸殼之間形成流道。[0017] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于平流層的離心風(fēng)機(jī)，包括蝸殼、靜葉片擴(kuò)散器和動(dòng)葉輪組件，其中，蝸殼具有沿第一方向貫穿蝸殼的第一空腔，靜葉片擴(kuò)散器包括在第一方向上延伸的罩體和連接在罩體的一端的葉柵結(jié)構(gòu)，罩體內(nèi)部具有沿第一方向貫穿罩體的第二空腔；動(dòng)葉輪組件設(shè)置在第二空腔內(nèi)，包括在第一方向上依次連接的葉輪和底盤(pán)，葉輪能夠繞第一方向轉(zhuǎn)動(dòng)；葉柵結(jié)構(gòu)環(huán)繞底盤(pán)設(shè)置，以使氣流依次經(jīng)過(guò)葉輪和葉柵結(jié)構(gòu)。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)靜葉片擴(kuò)散器環(huán)繞動(dòng)葉輪組件設(shè)置，以及蝸殼內(nèi)部的第一空腔的貫穿設(shè)置，那么氣流從葉輪與罩體形成流道軸向流入，再經(jīng)由葉柵結(jié)構(gòu)與底盤(pán)之間的徑向流道流出到靜葉片擴(kuò)散器與蝸殼之間，再沿軸向從蝸殼的第一空腔流出；葉輪和靜葉片擴(kuò)散器之間形成流道由軸向向徑向的變化，即相當(dāng)于離心風(fēng)機(jī)的工作原理，有利于增大流體壓力；氣流從離開(kāi)靜葉片擴(kuò)散器之后到繞蝸殼軸向旋轉(zhuǎn)流出，實(shí)現(xiàn)了氣流軸向流入和軸向流出，有利于獲得較大的流量。本發(fā)明實(shí)施例提供的用于平流層的離心風(fēng)機(jī)，具有較高的壓頭、較大流量及效率，對(duì)于實(shí)現(xiàn)平流層飛艇的高效高度調(diào)節(jié)及長(zhǎng)時(shí)間駐空有重要意義。附圖說(shuō)明[0018] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)要的說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，下面描述的附圖僅僅是本發(fā)明實(shí)施例的一部分附圖，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。[0019] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例用于平流層的離心風(fēng)機(jī)的外形示意圖；[0020] 圖2為圖1縱向剖視示意圖；[0021] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例用于平流層的離心風(fēng)機(jī)中靜葉片擴(kuò)散器的示意圖；[0022] 圖4為圖3的仰視示意圖；[0023] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例用于平流層的離心風(fēng)機(jī)中葉輪的示意圖；[0024] 圖6為圖5的俯視示意圖；[0025] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例用于平流層的離心風(fēng)機(jī)中集流器安裝示意圖；[0026] 圖8為圖2中B處的局部放大剖視圖；[0027] 圖9為本發(fā)明實(shí)施例用于平流層的離心風(fēng)機(jī)中整流件的立體示意圖；[0028] 圖10為圖9的正視示意圖。[0029] 附圖標(biāo)記說(shuō)明：[0030] 10、蝸殼；11、第一空腔；20、靜葉片擴(kuò)散器；21、罩體；211、第二空腔；22、葉柵結(jié)構(gòu)；221、第一葉片；23、加強(qiáng)筋；30、動(dòng)葉輪組件；31、葉輪；311、輪盤(pán)；312、第二葉片；32、底盤(pán)；

40、集流器；41、第三空腔；50、電機(jī)；51、電機(jī)的輸出軸；60、軸承；70、彈性件；80、整流件。

具體實(shí)施方式[0031] 以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。并且，下面描述的實(shí)施例，僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，根據(jù)這些實(shí)施例，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下獲得的所有其它實(shí)施例，均屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。[0032] 在具體實(shí)施例中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合，例如通過(guò)不同的具體技術(shù)特征的組合可以形成不同的實(shí)施例和技術(shù)方案。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明中各個(gè)具體技術(shù)特征的各種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。[0033] 在以下的描述中，所涉及的術(shù)語(yǔ)“第一\第二\...”僅僅是區(qū)別不同的對(duì)象，不表示各對(duì)象之間具有相同或聯(lián)系之處。應(yīng)該理解的是，所涉及的方位描述“上方”、“下方”、“外”、“內(nèi)”均為正常使用狀態(tài)時(shí)的方位，“左”、“右”方向表示在具體對(duì)應(yīng)的示意圖中所示意的左右方向，可以為正常使用狀態(tài)的左右方向也可以不是。[0034] 需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其它變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者裝置不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其它要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者裝置所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括該要素的過(guò)程、方法、物品或者裝置中還存在另外的相同要素。

[0035] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于平流層的離心風(fēng)機(jī)，用于對(duì)平流層飛艇副氣囊充氣，以調(diào)節(jié)飛艇的俯仰角度、調(diào)節(jié)飛艇駐空高度、調(diào)節(jié)艇體壓力和保持飛艇氣動(dòng)外形。由于在平流層，大氣密度僅有海平面的1/14，因此對(duì)風(fēng)機(jī)的性能有更高的要求。本發(fā)明實(shí)施例風(fēng)機(jī)的3

設(shè)計(jì)參數(shù)如下：轉(zhuǎn)速15000rpm，壓比1.2，流量900m/h，高空環(huán)境輸入功率360w，電壓24v。

[0036] 本發(fā)明實(shí)施例提供的用于平流層的離心風(fēng)機(jī)，如圖1和圖2所示，離心風(fēng)機(jī)包括蝸殼10、靜葉片擴(kuò)散器20和動(dòng)葉輪組件30。其中，蝸殼10內(nèi)部具有第一空腔11，第一空腔11沿第一方向貫穿蝸殼10；這里，第一方向?yàn)轱L(fēng)機(jī)的軸向，即圖2中的上下方向，第一空腔11在第一方向的一端(圖2中的上端)為進(jìn)風(fēng)端，另一端(圖2中的下端)為出風(fēng)端。[0037] 如圖3所示，靜葉片擴(kuò)散器20包括在第一方向上延伸的罩體21和連接在罩體21的一端的葉柵結(jié)構(gòu)22；罩體21內(nèi)部具有沿第一方向貫穿罩體21的第二空腔211。如圖2所示，罩體21部分位于第一空腔11內(nèi)且罩體21與蝸殼10固定，即罩體21部分位于第一空腔11內(nèi)，部分位于第一空腔11外，位于第一空腔11內(nèi)的罩體21與蝸殼10相固定。在圖2和圖3中，罩體21在第一方向上的第一端(圖2所示下端)位于第一空腔11內(nèi)，罩體21在第一方向上的第二端(圖2所示上端)位于第一空腔11外。可以理解地，罩體21上端的開(kāi)口為進(jìn)風(fēng)口，風(fēng)從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入第二空腔211。在一些實(shí)施例中，罩體21在垂直于第一方向的橫截面的面積從第二端向第一端逐漸增大。如圖2所示，箭頭所示為氣體流向，氣體從罩體21在第一方向的上端進(jìn)入第二空腔211后，沿罩體21與動(dòng)葉輪組件30之間的流道流動(dòng)，并且，罩體21的形狀曲線與動(dòng)葉輪組件的外形曲線基本一致，從而有利于動(dòng)葉輪組件安裝在第二空腔211內(nèi)。[0038] 如圖2和圖3所示，葉柵結(jié)構(gòu)22設(shè)置在罩體21第一端，葉柵結(jié)構(gòu)22包括多個(gè)沿第一方向延伸且繞罩體21的周向邊緣間隔分布的第一葉片221。第一葉片221從內(nèi)緣向外緣的延伸方向相對(duì)于罩體21的徑向傾斜設(shè)置，其中，內(nèi)緣和外緣的確定是根據(jù)到罩體21的軸線距離決定的，內(nèi)緣比外緣到軸線的距離更近，那么，第一葉片221從內(nèi)緣延伸到外緣并不是與徑向一致的，而是與徑向具有一定的夾角，在一些實(shí)施方案中，第一葉片221從內(nèi)緣向外緣延伸的形狀可以是曲線，該曲線與徑向的夾角是可以變化的。相鄰第一葉片221之間形成第一流道，第一流道的面積從內(nèi)緣向外緣增大，其中，第一流道的面積指第一流道的橫截面積，該橫截面積是第一流道在垂直于流道延伸方向(從內(nèi)緣到外緣的延伸方向)的截面上的面積?？梢岳斫猓谝涣鞯赖拿娣e從內(nèi)緣向外緣增大，可以是逐漸增大，也可以是一段或多段維持不變，維持不變的一段可以在中間段，也可以在末段，相鄰段之間光滑連接。第一流道面積增大，流速減小，對(duì)應(yīng)的氣流壓力增大，有利于經(jīng)過(guò)靜葉片擴(kuò)散器之后的氣流的壓力提升。[0039] 在一些實(shí)施例中，如圖4所示，多個(gè)第一葉片221的內(nèi)緣位于第一圓圈，多個(gè)第一葉片221的外緣位于第二圓圈，第一圓圈和第二圓圈為繞第一方向的同心圓；即每個(gè)第一葉片221的延伸方向和延伸長(zhǎng)度是一樣的，這樣，可以使葉輪31產(chǎn)生的氣流能均勻的向四周擴(kuò)散，如圖2所示。在一些實(shí)施例中，第一葉片221遠(yuǎn)離罩體21的下邊緣可以呈貝塞爾曲線(Béziercurve)延伸。這里，貝塞爾曲線是由多點(diǎn)控制曲線各段形狀的光滑曲線，能夠通過(guò)流體力學(xué)，模擬出阻力小、使氣流流速快的形狀。在一些實(shí)施例中，第一葉片221可以通過(guò)基于流體力學(xué)的仿真軟件獲得阻力更小的曲線。

[0040] 在一些實(shí)施例中，如圖4所示，第一葉片221的安裝角A1可以為25.5度?35.5度；安裝角的兩條邊分別為：第一葉片221的徑向延伸線，第一葉片221的徑向延伸線與第二圓圈相交處的第二圓圈的切線。即安裝角表示了第一葉片221相對(duì)于罩體21的徑向傾斜的程度。安裝角的設(shè)置，有利于氣流在離心力的作用下從葉柵結(jié)構(gòu)22順利的流出。

[0041] 在一些實(shí)施例中，如圖3所示，靜葉片擴(kuò)散器20可以設(shè)置有多個(gè)周向分布的加強(qiáng)筋23，加強(qiáng)筋23設(shè)置在罩體21朝向進(jìn)風(fēng)口的表面。加強(qiáng)筋23增加了靜葉片擴(kuò)散器20的整體強(qiáng)度，但重量增加不多，適應(yīng)平流層飛艇需要減重設(shè)計(jì)的要求。在一些實(shí)施例中，靜葉片擴(kuò)散器20的各個(gè)部件可以是一體成形的。在一些實(shí)施例中，第一葉片通過(guò)表面處理工藝獲得較低的表面粗糙度和抗腐蝕能力。較小的表面粗糙度，可以減少氣流阻力。

[0042] 如圖2所示，動(dòng)葉輪組件30設(shè)置在第二空腔211內(nèi)，動(dòng)葉輪組件30包括在第一方向上依次連接的葉輪31和底盤(pán)32，葉輪31能夠繞第一方向轉(zhuǎn)動(dòng)。這里，葉輪31和底盤(pán)32的連接是一種可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接，不是固定連接，即葉輪31可相對(duì)底盤(pán)32做繞第一方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，底盤(pán)32在風(fēng)機(jī)工作中相對(duì)蝸殼10和靜葉片擴(kuò)散器20不動(dòng)。底盤(pán)32位于第二空腔211的第一端，葉柵結(jié)構(gòu)22環(huán)繞底盤(pán)32設(shè)置，以使氣流依次經(jīng)過(guò)葉輪31和葉柵結(jié)構(gòu)22。這里，葉柵結(jié)構(gòu)22環(huán)繞底盤(pán)32設(shè)置，且第一葉片221繞罩體21的周向邊緣間隔分布，即第一流道在葉輪31的整個(gè)周向均有設(shè)置。這樣，氣流從離開(kāi)靜葉片擴(kuò)散器之后到繞蝸殼軸向旋轉(zhuǎn)流出，實(shí)現(xiàn)了氣流軸向流入和軸向流出，有利于獲得較大的流量。[0043] 在一些實(shí)施例中，如圖2和圖5所示，葉輪31可以包括輪盤(pán)311和多個(gè)第二葉片312。其中，輪盤(pán)311環(huán)繞第一方向并設(shè)置在靜葉片擴(kuò)散器20內(nèi)，并從罩體21的第二端延伸至第一端。輪盤(pán)311與底盤(pán)32可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接，即輪盤(pán)311可相對(duì)底盤(pán)32轉(zhuǎn)動(dòng)，底盤(pán)32在風(fēng)機(jī)工作中相對(duì)蝸殼10和靜葉片擴(kuò)散器20不動(dòng)。在一些實(shí)施例中，輪盤(pán)311可以固定有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸可以通過(guò)軸承等支承可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接于底盤(pán)32。

[0044] 如圖5所示，第二葉片312固定于輪盤(pán)311的表面，并沿輪盤(pán)311的圓周方向均勻分布，相鄰的第二葉片312之間形成第二流道，第二流道的面積從第二端向第一端(圖2所示從上到下)逐漸減小。第二流道的面積指第二流道的橫截面積，該橫截面積是第二流道在垂直于流道延伸方向(從第二端到第一端的延伸方向)的截面上的面積。需要說(shuō)明的是，第二流道的面積是由葉輪31以及罩體21所共同決定的，相鄰的第二葉片312之間的寬度從第二端向第一端逐漸增大，但是由于輪盤(pán)311靠近第二端的表面與罩體21內(nèi)壁的間距從第二端向第一端逐漸減小，且對(duì)第二流道面積的影響更大，從而，第二流道面積從第二端向第一端逐漸減小。那么，如圖2所示，氣流從第二端(上端)進(jìn)入第二流道，經(jīng)過(guò)葉輪從第一端(下端)流出葉輪，氣體在葉輪流動(dòng)過(guò)程中，由于第二流道的面積逐漸減小，那么流速增加，從葉輪的第一端流出的氣流沿徑向進(jìn)入第一流道內(nèi)緣，并從第一流道外緣流出，由于第一流道面積逐漸增大，那么流速降低，壓力增大，通過(guò)動(dòng)葉輪組件和靜葉片擴(kuò)散器的設(shè)置，使得軸向流入的氣流先經(jīng)過(guò)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)加速，通過(guò)離心力作用徑向向外流動(dòng)，徑向流出過(guò)程中氣流減速增壓，從而使得在第一端徑向流出靜葉片擴(kuò)散器的氣流的壓力相對(duì)軸向流入的氣流壓力有較大提升，起到了離心風(fēng)機(jī)增壓的功能，使得風(fēng)機(jī)更適應(yīng)平流層中空氣密度低、大氣壓低的使用環(huán)境。[0045] 如圖5所示，在一些實(shí)施例中，輪盤(pán)311設(shè)置第二葉片的表面可以理解是通過(guò)母線繞第一方向旋轉(zhuǎn)一周而成，該母線可以通過(guò)貝塞爾曲線獲得。在一些實(shí)施例中，輪盤(pán)311可以通過(guò)基于流體力學(xué)的仿真軟件獲得阻力更小的母線。[0046] 在一些實(shí)施例中，如圖5所示，第二葉片312的數(shù)量可以是18片。與此對(duì)應(yīng)，如圖4所示，第一葉片221的數(shù)量也可以是18片，第一流道的數(shù)量和第二流道的數(shù)量一樣多，第二流道的出口與第一流道的入口能夠?qū)?yīng)連通，減少氣流耗散，提升氣流利用效率。[0047] 在一些實(shí)施例中，如圖5所示，第二葉片312可以包括周向上依次相鄰設(shè)置的長(zhǎng)葉片和短葉片，長(zhǎng)葉片和短葉片的扭轉(zhuǎn)方向相同，長(zhǎng)葉片在第一方向上的延伸長(zhǎng)度大于短葉片在第一方向上的延伸長(zhǎng)度。其中，長(zhǎng)葉片和短葉片均延伸至第一端，而長(zhǎng)葉片延伸至第二端，但短葉片未延伸至第二端；即：氣流進(jìn)入第二流道的進(jìn)風(fēng)口的位置只有長(zhǎng)葉片的設(shè)置，相鄰葉片之間的間距較大，然后第二流道才成為長(zhǎng)葉片和短葉片之間寬度變窄的通道。那么，短葉片的存在，可以使得罩體21第二端的進(jìn)風(fēng)口有更大的空間，減少氣流堵在進(jìn)風(fēng)口產(chǎn)生損耗，避免降低流速和流量。[0048] 在一些實(shí)施例中，如圖5所示，第二葉片312可以為三元扭葉片。這里，三元扭葉片是指葉片的形狀在xyz三個(gè)方向上都有變化，這樣，第二葉片312能更好的適應(yīng)氣流的流動(dòng)。在一些實(shí)施例中，第二葉片312可以通過(guò)基于流體力學(xué)的仿真軟件獲得阻力更小的三元扭葉片。第二葉片312的厚度從第一端向第二端逐漸增大，即葉片的梢部比根部更厚。在一些實(shí)施例中，第二葉片312根部的厚度可以為葉梢部分的50％。

[0049] 在一些實(shí)施例中，第二葉片312的葉尖和罩體21之間具有間隙，稱為葉尖間隙，可以是0.5mm。葉尖間隙是影響葉輪31效率的重要因素，合適的葉尖間隙設(shè)計(jì)關(guān)系著葉輪31的效率及葉輪31運(yùn)行的安全，葉尖間隙太大，葉輪31的效率會(huì)大幅下降，葉尖間隙太小，葉輪31會(huì)與罩體21內(nèi)壁碰擦損傷葉片，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)葉輪31的卡死。離心力會(huì)導(dǎo)致葉片的葉尖間隙減小，而低溫帶來(lái)的材料收縮會(huì)導(dǎo)致葉尖間隙增加。在一些實(shí)施例中，葉輪31可以通過(guò)基于力學(xué)的仿真軟件獲得合適的葉尖間隙。

[0050] 在一些實(shí)施例中，如圖6所示，第二葉片312的第二端的扭轉(zhuǎn)角度A2可以為40.6～28.9度，第二葉片312的第一端的扭轉(zhuǎn)角度A3可以為49～52度。扭轉(zhuǎn)角度的兩條邊分別為：

第二葉片312的徑向延伸線，第二葉片312的徑向延伸線與輪盤(pán)311相交處輪盤(pán)311的切線。

即扭轉(zhuǎn)角度表示了第二葉片312相對(duì)于輪盤(pán)311的徑向傾斜的程度。扭轉(zhuǎn)角度的設(shè)置，有利于氣流在離心力的作用下從罩體21順利的流向靜葉片擴(kuò)散器。在一些實(shí)施例中，葉輪31可以采用高強(qiáng)度航空鋁一體加工成形，并通過(guò)表面處理工藝獲得較低的表面粗糙度和抗腐蝕能力。較小的表面粗糙度，可以減少氣流阻力。

[0051] 在一些實(shí)施例中，如圖2和圖7所示，離心風(fēng)機(jī)還可以包括集流器40和電機(jī)50。其中，集流器40連接在靜葉片擴(kuò)散器20的第二端，集流器40內(nèi)部具有沿第一方向延伸的第三空腔41。即第三空腔41和第二空腔211在第一方向上連通，第三空腔41相比第二空腔211更遠(yuǎn)離風(fēng)機(jī)的蝸殼10。第三空腔41具有與第二空腔211相鄰的出口和與出口相對(duì)的入口，第三空腔41垂直第一方向的橫截面積從入口向出口減小；這里的減小可以是逐步減小，也可以是一段或多段維持不變，維持不變的一段可以在中間段，也可以在末段，相鄰段之間光滑連接。例如，第三空腔41的縱截面形狀可以是梯形、喇叭形等，也可以是多個(gè)形狀的組合，例如梯形和矩形的組合。這樣，集流器40的入口面積較大，隨之流道面積逐漸平滑降低，使得集流效率增加。與直線型相比，從入口向出口減小的形狀可以避免入口“渦流區(qū)域”的形成，從而使得氣流均勻加速進(jìn)入風(fēng)機(jī)。在一些實(shí)施例中，集流器40可以通過(guò)基于流體力學(xué)的仿真軟件獲得集流效率更高的入口形狀。[0052] 在一些實(shí)施例中，集流器40靠近入口的表面部分的切線與第一方向的夾角可以隨到入口的距離減小而減小。即橫截面積從入口向出口逐漸減小的喇叭形，并且減少的幅度可以遞減，這樣，喇叭形靠近入口的一段變化比較大，遠(yuǎn)離入口的變化比較小，即喇叭口有點(diǎn)外翻。經(jīng)過(guò)仿真軟件計(jì)算，喇叭型與直線型相比，風(fēng)機(jī)的工作效率提高了5％。這里，“渦流區(qū)域”，是指氣體流入過(guò)程中，因?yàn)榧髌?0內(nèi)壁或其它部分的形狀原因，使氣流產(chǎn)生渦流，即氣流產(chǎn)生圓形或橢圓形的循環(huán)軌跡，相比朝一個(gè)方向延伸的軌跡，循環(huán)軌跡會(huì)導(dǎo)致氣流損失能量，降低集流效率。經(jīng)試驗(yàn)，集流器40的形狀如果設(shè)置有直角拐彎等非光滑連接段，會(huì)產(chǎn)生“渦流區(qū)域”，大大影響集流效率。[0053] 如圖2和圖7所示，電機(jī)50可以設(shè)置在第三空腔41內(nèi)并靠近出口，電機(jī)50與集流器40固定。電機(jī)50用于驅(qū)動(dòng)葉輪31轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖8所示，電機(jī)的輸出軸51向葉輪31的一端(圖2中為向下)伸出，穿過(guò)第三空腔41和第二空腔211固定于葉輪31。并且，電機(jī)的輸出軸51還延伸至底盤(pán)32，通過(guò)軸承60可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接于底盤(pán)32。這里的電機(jī)的輸出軸51和葉輪31的固定可以是過(guò)盈配合，即葉輪31中心開(kāi)設(shè)有安裝電機(jī)的輸出軸51的通孔，通孔的內(nèi)徑小于電機(jī)的輸出軸51的外徑。這里的電機(jī)的輸出軸51，可以是上文所述的轉(zhuǎn)軸。在一些實(shí)施例中，電機(jī)

50通過(guò)止口定位在集流器40后安裝，使電機(jī)的安裝位置更準(zhǔn)確。集流器40和罩體21也通過(guò)止口定位后安裝，使兩者的同心度更高。集流器40和罩體21的內(nèi)壁均通過(guò)表面處理工藝獲得較低的表面粗糙度和抗腐蝕能力。

[0054] 在一些實(shí)施例中，如圖2和圖8所示，電機(jī)50可以為直流無(wú)刷電機(jī)50，電機(jī)50內(nèi)部集成了帶霍爾板的控制器、溫度傳感器，通過(guò)脈沖寬度調(diào)制(PWM，Pulsewidthmodulation)實(shí)現(xiàn)電機(jī)50調(diào)速，電機(jī)50的額定轉(zhuǎn)速為15000rpm，防護(hù)等級(jí)IP68，考慮到高空低溫低氣壓的環(huán)境，電機(jī)50采用釹鐵硼(NdFeB)永磁材料以克服高速永磁電機(jī)大氣隙的影響。這里，霍爾板是指磁場(chǎng)傳感器，通過(guò)檢測(cè)電機(jī)50的磁場(chǎng)，可以更好的控制電機(jī)50性能。脈沖寬度調(diào)制是一種調(diào)速方式，具有很強(qiáng)的抗噪性，且有節(jié)約空間、比較經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。釹鐵硼材料的磁能積很大，即能產(chǎn)生很大的磁場(chǎng)，利于提高電機(jī)50性能。氣隙是定子和轉(zhuǎn)子的間隙，高轉(zhuǎn)速的電機(jī)50，由于離心力比較大，需要更大的氣隙，但是氣隙大，會(huì)降低電機(jī)50效率，因此通過(guò)釹鐵硼很大的磁場(chǎng)加以克服。在一些實(shí)施例中，電機(jī)的輸出軸51可以由40Cr制成，使得電機(jī)的輸出軸51有更好的剛性。[0055] 在一些實(shí)施例中，如圖8所示，離心風(fēng)機(jī)還可以包括軸承60和彈性件70。其中，軸承60的內(nèi)圈套設(shè)在電機(jī)的輸出軸51上且外圈固定在底盤(pán)32上；電機(jī)的輸出軸51連同葉輪31可相對(duì)底盤(pán)32轉(zhuǎn)動(dòng)，且轉(zhuǎn)動(dòng)阻力小。在一些實(shí)施例中，軸承60可以是低溫軸承，并使用低溫潤(rùn)滑脂。電機(jī)的輸出軸51和軸承60的固定可以是過(guò)盈配合。在一些實(shí)施例中，軸承60可以是滾珠球軸承。如圖8所示，彈性件70抵接在軸承60的外圈和底盤(pán)32之間。在一些實(shí)施例中，彈性件70可以波形彈簧。彈性件70可以對(duì)軸承60進(jìn)行預(yù)緊，可以有效減少由于溫度變化導(dǎo)致的不同材料變形量差異導(dǎo)致的配合問(wèn)題，提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

[0056] 在一些實(shí)施例中，如圖2和圖9所示，離心風(fēng)機(jī)還可以包括整流件80，整流件80設(shè)置在第一空腔11內(nèi)并連接在底盤(pán)32與葉輪31相背的一側(cè)，整流件80沿第一方向延伸。整流件80用于配合蝸殼10，引導(dǎo)從靜葉片擴(kuò)散器20流出的氣流從徑向逐步轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向，并且避免徑向的相對(duì)兩端的氣流相互碰撞，降低氣流能量，即降低風(fēng)機(jī)效率。如圖2和圖10所示，整流件80垂直第一方向的橫截面積從靠近底盤(pán)32向遠(yuǎn)離底盤(pán)32減小。這樣，靜葉片擴(kuò)散器20流出的氣流首先接觸到整流件80的是一段弧面，使得氣流從徑向轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向更為順暢。整流件80的外表面為光滑曲面，以與蝸殼10之間形成流道。氣流在流動(dòng)過(guò)程中，阻力更小。并且，氣流在通過(guò)整流件80與蝸殼10之間形成的流道時(shí)，氣流的運(yùn)動(dòng)軌跡是螺旋狀的，即旋轉(zhuǎn)流出蝸殼，相比直線移動(dòng)的氣流，可以減小對(duì)飛艇閥門(mén)的沖擊，獲得更高的效率。在一些實(shí)施例中，整流件80可以通過(guò)基于流體力學(xué)的仿真軟件獲得阻力更小的形狀。

[0057] 以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。