CN113991926A - 一种带有散热叶轮的自冷却磁悬浮高速电机 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及磁悬浮电机技术领域，尤其涉及一种带有散热叶轮的自冷却磁悬浮高速电机。该电机包括电机本体及其端部散热叶轮；电机本体的内部组件包括处于中心的转子组件，在转子组件外侧设有电机定子及电机绕组；转子组件两端安装磁悬浮轴承转子，磁悬浮轴承转子外侧设有磁悬浮轴承定子、磁悬浮轴承绕组及磁悬浮轴承壳体，磁悬浮轴承壳体内部装有保护轴承及位移传感器组件；电机壳体下部留有过风通道；散热叶轮包括叶轮及叶轮盖，叶轮通过拉杆与电机本体的转子组件连接。磁悬浮高速电机工作时，驱动叶轮将冷却风通过叶轮盖引入到电机本体内部，不借助外部轴流风机或者离心风机对电机本体本部进行散热，提高了磁悬浮高速电机的可靠性和稳定性，同时采用高速三元流离心叶轮，提高散热效率。
Description
技术领域
本申请涉及磁悬浮电机技术领域，尤其涉及一种带有散热叶轮的自冷却磁悬浮高速电机。
背景技术
磁悬浮高速电机在正常运行中，电磁损耗和高速风阻损耗会产生大量的热量，导致电机本体内部温度过高，过高的温度会可能导致永磁体退磁，电机定子及磁轴承定子绕组端部绝缘失效，电机内部位移传感器损坏导致磁悬浮轴承控制失效问题。电机的可靠散热对稳定性的运行起着至关重要的作用。
中国发明专利申请(公开号CN113217426A，公开日：2021.08.06)公开了一种叶轮自吸冷却的磁悬浮风机，包括机壳、转轴、后保护轴承座、后轴承座、前保护轴承座、前轴承座和叶轮。本申请通过驱动一个叶轮同时带动电机冷却风路与气动风路，减少部件数量，提高系统稳定性。
现有技术的存在以下不足：一个叶轮同时带动电机冷却风路与气动风路，需要高精度，大面积的过滤系统，否则容易阻塞磁悬浮电机内部的机构，如电机及磁悬浮轴承绕组；整个风路以此为电机冷却风路和气动风路，由于电机内部发热导致气动风路入口温度高，进而导致出口温度过高，气动效率降低。
发明内容
有鉴于此，本发明申请提出了一种带有散热叶轮的自冷却磁悬浮高速电机。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种带有散热叶轮的自冷却磁悬浮高速电机，包括电机本体及其端部散热叶轮；所述的电机本体包括内部组件和电机壳体；所述的内部组件包括处于中心的转子组件，在转子组件外侧设有电机定子及电机绕组；所述的转子组件两端安装磁悬浮轴承转子，磁悬浮轴承转子外侧设有磁悬浮轴承定子、磁悬浮轴承绕组及磁悬浮轴承壳体，磁悬浮轴承壳体内部装有保护轴承及位移传感器；所述的电机壳体下部留有过风通道；
散热叶轮包括叶轮盖和叶轮，所述叶轮通过拉杆与电机本体的转子组件联结，通过转子组件高速旋转，将冷却风通过叶轮盖引入到电机本体内部；
电机本体内设有若干冷却风路，其中：
至少一条冷却风路依次经过进风口侧电机绕组端部、转子组件与电机定子之间的间隙、出风口侧电机绕组端部；
至少一条冷却风路依次通过进风口后，经过磁悬浮轴承定子、位移传感器内穿过；
至少一条冷却风路依次经过进风口、电机壳体过风通道后，经过磁悬浮轴承定子、位移传感器内穿过；
进一步，所述电机壳体上设有吊装孔。
进一步，所述电机壳体底部留有顶丝孔。
进一步，所述电机壳体设计有散热筋。
进一步，所述后磁悬浮轴承壳体设有进风通道，进风通道为圆弧形。
进一步，所述位移传感器包含轴向位移传感器和径向位移传感器，二者采用同一支架，支架上设有过风通道，过风通道为圆弧形。
相对现有技术，本发明具有以下优势：
本发明通过布置多条风路，分别对电机本体内部组件各处进行散热，依靠散热叶轮，通过转子组件高速旋转，将冷却风通过叶轮盖引入到电机本体内部，不借助外部轴流风机或者离心风机对电机本体本部进行散热，提高了磁悬浮电机的可靠性，同时利用高速散热叶轮，提高散热效率。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本申请的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本申请的原理。
图1为本发明创造的结构剖视图图；
图2为本发明创造的叶轮示意图；
图3为本发明创造的电机壳体过风通道结构示意图；
图4为本发明创造的后磁悬浮轴承壳体结构示意图；
图5为本发明创造的位移传感器结构示意图。
附图标记说明
1-转子组件；2-磁悬浮轴承转子；3-磁悬浮轴承绕组；4-磁悬浮轴承定子；5-出风口侧电机绕组处间隙；6-出风口；7电机定子；8-电机壳体；9-转子组件与电机定子之间的间隙；10-电机绕组；11-进风口侧电机绕组处间隙；12-进风口；13-后磁悬浮轴承壳体；14-叶轮盖；15-叶轮；151-长叶片；152-短叶片；16-位移传感器；17-电机壳体过风通道；18-电机壳体顶丝孔；19-壳体散热筋；20-前磁悬浮轴承壳体；21-保护轴承。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，术语“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。术语“连接”应作为广义理解，可以是固定连接，也可以是拆卸连接，或一体化连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面结合实例来详细说明本发明创造。
一种带有散热叶轮的磁悬浮电机冷却散热结构，如图1至图5所示，包括电机本体及其端部散热叶轮。所述的电机本体包括内部组件和电机壳体8；所述的内部组件包括处于中心的转子组件1，在转子组件外侧设有电机定子7及电机绕组10；所述的转子组件两端安装磁悬浮轴承转子2，磁悬浮轴承转子外侧设有磁悬浮轴承定子4、磁悬浮轴承绕组3及磁悬浮轴承壳体20，磁悬浮轴承壳体内部装有保护轴承21及位移传感器16。
所述的电机壳体下部留有过风通道17，便于通过尾端叶轮进入到电机本体的冷却风到电机的出风口侧电机绕组处间隙5，对出风口侧的电机绕组及磁悬浮轴承绕组、传感器散热。
在一个可选的实施例中，上述电机壳体下部的过风通道可以通过铸造壳体实现，相对于锻造壳体，具有成本低、加工周期短的优势。
散热叶轮包括叶轮盖14和叶轮15，所述叶轮15通过拉杆与电机本体的转子组件连接，通过转子组件高速旋转，将冷却风通过叶轮盖14引入到电机本体内部。
所述的电机本体内有若干冷却风路，其中：
至少一条冷却风路依次通过进风口12，经过进风口侧电机绕组端部11、转子组件与电机定子之间的间隙9、出风口侧电机绕组端部5、电机出风口6；
至少一条冷却风路依次通过进风口12，经过进风口侧电机绕组端部11、经磁悬浮轴承定子4、位移传感器16内穿过；
至少一条冷却风路依次通过进风口12，经过电机壳体过风通道16、经磁悬浮轴承定子4、位移传感器16内穿过；
需要说明的是，上述布置多条风路，分别对电机本体内部组件各处进行散热，依靠散热叶轮，通过转子组件高速旋转，将冷却风通过叶轮盖引入到电机本体内部，不借助外部轴流风机或者离心风机对电机本体本部进行散热，提高了磁悬浮电机的可靠性，同时利用高速散热叶轮，提高散热效率。
另外，对于上述冷却风路经过磁悬浮轴承定子内穿过可利用磁轴承定子内内部缝隙过风，也可以在适当位置设计结构件导流冷却风，完成磁轴承绕组的散热，不做具体限定。
所述的电机壳体上设有吊装孔，便于产品吊装。
所述的电机壳体底部设有顶丝孔18，便于调节电机壳体过风通道的横截面积，根据出风口侧温度传感器反馈的温度信号，调节电机壳体过风通道的冷却风过风量，使得电机本体内出风口侧能达到进风口侧相同的冷却效果。
所述的电机壳体散热筋19为本领域的常规技术内容，增加电机壳体的散热面积，提高散热性能，不再赘述。
所述的后磁悬浮轴承壳体13上设置进风口，进风口形状为圆弧形，便于叶轮处一定压力的冷却空气进入到电机本体内部。
所述的位移传感器16上设有过风通道，过风口形状为圆弧形，轴向位移传感器和径向位移传感器安装在同一支架，便于冷却风路穿过。
所述的叶轮15通过拉杆与转子组件1配合，采用三元流离心长叶片151和短叶片152均布。
在工作中，叶轮15通过转子组1件的带动高速转动，叶轮的出口压力需要根据转子组件的转速确定，随着转子组件转速提高，散热叶轮出口压力和流量提高，加强电机本体内部的散热效果。
一般情况，磁悬浮电机随着转速提高，功率增加，发热量加大，散热叶轮的散热效率也随着转速成正比例提高。采用散热叶轮的冷却方案，可以取消磁悬浮电机的配套冷却风机，一方面降低配套采购高压冷却风机的采购成本，一方面提高磁悬浮电机产品的可靠性。
通过合理的风冷结构设计，保障了电机安全稳定运行，能对电机绕组、磁悬浮轴承绕组、电机转子组件都进行了有效散热，保证了电机的可靠性。
Claims (8)
1.一种带有散热叶轮的自冷却磁悬浮高速电机，包括电机本体及其端部散热叶轮；所述的电机本体包括内部组件和电机壳体；所述的内部组件包括处于中心的转子组件，在转子组件外侧设有电机定子及电机绕组；所述的转子组件两端安装磁悬浮轴承转子，磁悬浮轴承转子外侧设有磁悬浮轴承定子、磁悬浮轴承绕组及磁悬浮轴承壳体，磁悬浮轴承壳体内部装有保护轴承及位移传感器；所属的磁悬浮轴承其特征在于所述的电机壳体下部留有过风通道；
散热叶轮包括叶轮盖和叶轮，所述叶轮通过拉杆与电机本体的转子组件联结，通过转子组件高速旋转，将冷却风通过叶轮盖引入到电机本体内部；
电机本体内设有若干冷却风路，其中：
至少一条冷却风路依次经过进风口侧电机绕组端部、转子组件与电机定子之间的间隙、出风口侧电机绕组端部；
至少一条冷却风路依次通过进风口后，经过磁悬浮轴承定子、位移传感器内穿过；
至少一条冷却风路依次经过进风口、电机壳体过风通道后，经过磁悬浮轴承定子、位移传感器内穿过。
2.根据权利要求1所述的一种带有散热叶轮的自冷却磁悬浮高速电机，其特征在于：电机壳体下部留有过风通道截面为圆形。
3.根据权利要求1所述的一种带有散热叶轮的自冷却磁悬浮高速电机，其特征在于：所述的电机壳体上设有吊装孔。
4.根据权利要求1所述的一种带有散热叶轮的自冷却磁悬浮高速电机，其特征在于：电机壳体底部留有顶丝孔，调节过风通道的通风量。
5.根据权利要求1所述的一种带有散热叶轮的自冷却磁悬浮高速电机，其特征在于：电机壳体设计有散热筋，便于电机壳体加强冷却。
6.根据权利要求1所述的一种带有散热叶轮的自冷却磁悬浮高速电机，其特征在于：后磁悬浮轴承壳体的进风通道截面为圆弧形。
7.根据权利要求1所述的一种带有散热叶轮的自冷却磁悬浮高速电机，其特征在于：位移传感器包括轴向位移传感器和径向位移传感器，二者公用一个支架，支架上的过风通道为圆弧形。
8.一种带有散热叶轮的自冷却磁悬浮高速电机，包括电机本体及其端部散热叶轮；所述的电机本体包括内部组件和电机壳体；所述的内部组件包括处于中心的转子组件，在转子组件外侧设有电机定子及电机绕组；所述的转子组件两端安装磁悬浮轴承转子，磁悬浮轴承转子外侧设有磁悬浮轴承定子、磁悬浮轴承绕组及磁悬浮轴承壳体，磁悬浮轴承壳体内部装有保护轴承及位移传感器；其特征在于所述的电机壳体下部留有过风通道；同时布置依次经过进风口侧电机绕组端部、转子组件与电机定子之间的间隙、出风口侧电机绕组端部的冷却风路；布置通过进风口后，经过磁悬浮轴承定子、位移传感器内穿过的冷却风路；布置依次经过进风口、电机壳体过风通道后，经过磁悬浮轴承定子、位移传感器内穿过的冷却风路；多条风路并联布置。
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