CN105680729A - 一种磁悬浮电机 - Google Patents

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刘志忠
沙宏磊
俞天野
张志华
何毅
王向荣
潘少杰
王胜迎
许国辉
黄超群
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Yi Noboru (tianjin) Science And Technology Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
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    • H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
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Abstract

本发明提供了一种磁悬浮电机，包括空心转子(1)、冷却管(2)、密封外套(3)、密封环(4)和平键(5)，冷却管(2)插入空心转子(1)的空腔内，空心转子(1)外环和密封环(4)内环分别设有相互对应的键槽一(12)和键槽二(42)，且键槽一(12)和键槽二(42)通过平键(5)连接，所述密封外套(3)套设于所述密封环(4)外侧。本发明所述的磁悬浮电机将传统实心转子改进为空心转子，通过冷却管将冷却液直接通入转子内，保证了转子的动平衡；通过转子内螺旋槽的设置为冷却液排出提供动力，增大冷却液与转子接触面积，提高热交换效率；轴封的设置可防止冷却液的飞溅和泄漏。

Description

一种磁悬浮电机
技术领域
本发明属于机械设备的冷却及液体密封结构领域，尤其是涉及一种磁悬浮电机转子冷却及轴封结构。
背景技术
磁悬浮电机是采用磁轴承代替传统轴承，电机转子悬浮无摩擦。电机转子采用永磁体，高速工作时，谐波电流引起的转子涡流损耗在高速磁悬浮电机中会引起转子很高的温升。温度升高后，会严重影响转子的运行稳定性，如果转子温度过高，会导致永磁体不可逆失磁。因此有效抑制转子的温升，会保护电机长时间安全运行。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种磁悬浮电机，尤其是新的液冷转子结构并辅以新的轴封结构，用以解决电机转子冷却及液体轴封结构。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种磁悬浮电机，包括空心转子(1)、冷却管(2)、密封外套(3)、密封环(4)、平键(5)，冷却管(2)插入空心转子(1)的空腔内，空心转子(1)外环和密封环(4)内环分别设有相互对应的键槽一(12)和键槽二(42)，且键槽一(12)和键槽二(42)通过平键(5)连接，所述密封外套(3)套设于所述密封环(4)外侧。
进一步的，所述空心转子(1)内设有对冷却液提供预旋力的螺旋槽(11)。
进一步的，所述平键(5)在所述空心转子(1)上均布两个。
进一步的，所述冷却管(2)为盲管，并在管壁上均匀设有多个出液孔(21)。
进一步的，所述密封外套(3)为喇叭型。
进一步的，所述出液孔(21)的面积和等于冷却管(2)的内流道截面面积，所述冷却管(2)的内流道截面面积小于出液环面积，所述的出液环面积为空心转子(1)内部空心截面积减去冷却管(2)的外径截面积。
进一步的，所述密封环(4)与所述密封外套(3)之间的间隙为0.2+0.3×D/1000，其中D为密封最小直径。
进一步的，所述密封外套(3)内环设有密封齿(31)，所述密封环(4)外环上设有与所述密封齿(31)相配合的密封槽(42)。
进一步的，所述密封外套内环设有排液槽(32)，所述排液槽(32)置于密封外套(3)底侧。
进一步的，所述密封环外环上设置的密封槽(42)为螺旋形密封槽，其旋向与所述空心转子(1)内螺旋槽(11)一致。
相对于现有技术，本发明所述的磁悬浮电机具有以下优势：
(1)本发明所述的磁悬浮电机将传统实心转子改进为空心转子，通过冷却管将冷却液直接通入转子内，保证了转子的动平衡；通过转子内螺旋槽的设置为冷却液排出提供动力，增大冷却液与转子接触面积，提高热交换效率；轴封的设置可防止冷却液的飞溅和泄漏。
(2)本发明所述的轴封的密封环为喇叭形结构，外圆上设有螺旋形的密封槽，用于将进入密封内的水甩出密封。与所述密封环配合的为密封外套，其内环设有密封齿，各密封齿间设有排液槽。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的液冷转子结构示意图；
图2为本发明实施例所述的空心转子结构示意图；
图3为本发明实施例所述的冷却管结构示意图；
图4为本发明实施例所述的密封外套结构示意图；
图5为本发明实施例所述的密封环结构示意图。
附图标记说明：
1-空心转子；2-冷却管；3-密封外套；4-密封环；5-平键；11-螺旋槽；12-键槽一；21-出液孔；31－密封齿；32－排液槽；41－键槽二；42-密封槽。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种磁悬浮电机包括空心转子1、冷却管2、密封外套3、密封环4、平键5、螺旋槽11、出液孔21、密封齿31、排液槽32和密封槽42。
本发明的工作方式如下：
磁悬浮电机转子改进为空心转子1，在转子内上设有螺旋槽11，螺旋槽11旋向：从转子前端看，转子逆时针旋转时，螺旋槽11右旋设置；转子顺时针旋转时，螺旋槽11左旋设置。螺旋槽11使冷却液随转子旋转均匀分布在转子内壁，防止冷却液对冷却管造成失稳影响。
冷却管2为盲管，在管壁上均匀设置出液孔，出液孔的面积和等于冷却液截面积。冷却管进液截面积小于出液环面积。
本电机中的密封外套3和密封环4组成了一种新的非接触式的液体轴封结构。
密封外套3和密封环4为喇叭形结构，密封外套3设有密封齿31，密封齿31间有排液槽32连通，便于密封外套3内的液体汇集于排液槽32，并流至密封外套3外。密封外套3安装时，排液槽32置于底侧。
密封环4外环上设有螺旋形密封槽42，旋向与转子内螺旋槽11保持一致，可以将进入密封环4的液体顺密封槽42排出或甩向密封外套3。
将传统实心转子改进为空心转子1，通过冷却管2将冷却液直接通入转子内，冷却管固定不动。所述冷却管为盲管，以避免冷却液直接对转子造成冲击，在盲管端部管壁上开有多个小出液口，使冷却液均匀喷出，保证转子的动平衡不受影响。随转子转动，转子内的螺旋槽11既可以为冷却液排出提供动力，也可以增大冷却液与转子接触面积，提高热交换效率。冷却液由转子尾端排出后，会形成液体飞溅，因此轴封很重要。由于磁悬浮电机转子完全悬浮无摩擦，需要无接触的轴封结构防止液体泄露。所述轴封密封环4为喇叭形结构，外圆上设有螺旋形的密封槽42，用于将进入密封槽42内的水甩出密封槽42。与所述密封环4配合的为密封外套3，其内环设有密封齿31，各密封齿间设有排液槽32。电机水平安装运行，将密封外套3的排液槽32置于底侧，以便于冷却液排出。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁悬浮电机，其特征在于：包括空心转子(1)、冷却管(2)、密封外套(3)、密封环(4)和平键(5)，冷却管(2)插入空心转子(1)的空腔内，空心转子(1)外环和密封环(4)内环分别设有相互对应的键槽一(12)和键槽二(42)，且键槽一(12)和键槽二(42)通过平键(5)连接，所述密封外套(3)套设于所述密封环(4)外侧。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮电机，其特征在于：所述空心转子(1)内设有对冷却液提供预旋力的螺旋槽(11)。
3.根据权利要求1所述的磁悬浮电机，其特征在于：所述平键(5)在所述空心转子(1)上均布两个。
4.根据权利要求1所述的磁悬浮电机，其特征在于：所述冷却管(2)为盲管，并在管壁上均匀设有多个出液孔(21)。
5.根据权利要求1所述的磁悬浮电机，其特征在于：所述密封外套(3)为喇叭型。
6.根据权利要求4所述的磁悬浮电机，其特征在于：所述出液孔(21)的面积和等于冷却管(2)的内流道截面面积，所述冷却管(2)的内流道截面面积小于出液环面积，所述的出液环面积为空心转子(1)内部空心截面积减去冷却管(2)的外径截面积。
7.根据权利要求1所述的磁悬浮电机，其特征在于：所述密封环(4)与所述密封外套(3)之间的间隙为0.2+0.3×D/1000，其中D为密封最小直径。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的磁悬浮电机，其特征在于：所述密封外套(3)内环设有密封齿(31)，所述密封环(4)外环上设有与所述密封齿(31)相配合的密封槽(42)。
9.根据权利要求6所述的磁悬浮电机，其特征在于：所述密封外套内环设有排液槽(32)，所述排液槽(32)置于密封外套(3)底侧。
10.根据权利要求6所述的磁悬浮电机，其特征在于：所述密封环外环上设置的密封槽(42)为螺旋形密封槽，其旋向与所述空心转子(1)内螺旋槽(11)一致。
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