CN112636510A - 一种气浮转子散热结构及电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气浮转子散热结构及电机，包括轴心、止推盘、护套、气体输送装置和叶轮，所述止推盘和护套套在轴心的外部，止推盘与护套对接，护套远离止推盘的一端设有叶轮，所述护套的内部设有套在轴心的外部的导磁环，所述导磁环的外部套有磁钢，所述磁钢的两侧设有套在轴心外部的气体输送装置，所述轴心的侧壁上设有螺旋气道，所述止推盘的侧壁上设有与螺旋气道连通的节流孔，所述护套的侧壁上设有与螺旋气道连通的气孔。有效解决了高速永磁转子、动压气体轴承的温升问题，有效克服了高速永磁电机的高温大电流容易退磁的问题，增加了永磁电机转子的可靠性；该气浮轴承‑转子不需要外接气源，安装和使用时更加便捷，不受外界气源影响。

Description

一种气浮转子散热结构及电机
技术领域
本发明涉及转子散热技术领域，具体为一种气浮转子散热结构及电机。
背景技术
弹性箔片气体动压轴承是一种高转速、高运行精度、低损耗、耐高温的特种轴承。其中，弹性箔片气体动压轴承由径向弹性箔片气体动压轴承和轴向弹性箔片气体动压轴承组成，径向轴承主要由顶箔、拱箔、轴承座等零件组成，轴向轴承由顶箔、拱箔、轴承座及止推轴承组成。这种轴向箔片轴承同样存在起飞转速高、承载力较低，在转子超高速运行时轴承与转子的热量无法快速散出，导致轴承的起停寿命不高的问题。
专利201810987456.X公开了一种电机转子冷却结构，如图1所示，包括：半中空轴、冷却管组件和电机转子；半中空轴为半中空结构，且具有封闭端膨大的内部空腔；电机转子套于半中空轴上，且靠近半中空轴的封闭端；冷却管组件包括相互连接的冷却管头和冷却管道；冷却管头和半中空轴的开口端通过动密封连接，并固定于电机端盖上，其上还设置有进口和出口；冷却管道的外径小于半中空轴开口端的内径，并轴向插入半中空轴的空腔内，从而在冷却管道外壁和半中空轴内壁之间形成冷却通道。但这种转子冷却结构需要外界提供气源，电机还需配一个气泵，极大的增加了电机冷却系统的体积和成本。
发明内容
本发明就是针对现有技术存在的上述不足，提供一种气浮转子散热结构及电机，该轴承转子系统能很好的带走后径向轴承、电机转子、前径向轴承、止推轴承中产生的热量，有效解决了高速永磁转子、动压气体轴承的温升问题，有效克服了高速永磁电机的高温大电流容易退磁的问题，增加了永磁电机转子的可靠性；该气浮轴承-转子不需要外接气源，安装和使用时更加便捷，不受外界气源影响。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种气浮转子散热结构，包括轴心、止推盘、护套、气体输送装置和叶轮，所述止推盘和护套套在轴心的外部，止推盘与护套对接，护套远离止推盘的一端设有叶轮，所述护套的内部设有套在轴心的外部的导磁环，所述导磁环的外部套有磁钢，所述磁钢的两侧设有套在轴心外部的气体输送装置，所述轴心的侧壁上设有螺旋气道，所述止推盘的侧壁上设有与螺旋气道连通的节流孔，所述护套的侧壁上设有与螺旋气道连通的气孔。
优选的，所述螺旋气道的间隙从叶轮向止推盘逐渐变大。
优选的，所述止推盘的中部设有套在轴心外部的凸套，所述凸套的内部设有与螺旋气道连通的气腔，所述气腔与节流孔连通。
优选的，所述气体输送装置包括套环，所述套环套在轴心的外部，套环的侧壁上设有与螺旋气道位置对应的螺旋气孔，套环的两端设有支撑盘。
优选的，所述套环与护套之间形成均压腔，所述均压腔与气孔连通。
优选的，所述轴心与叶轮之间设有间隙。
优选的，所述导磁环与轴心之间、磁钢与导磁环之间均为固定连接。
优选的，所述气孔的直径不大于0.1mm。
一种电机，包括所述一种气浮转子散热结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该轴承转子系统能很好的带走后径向轴承、电机转子、前径向轴承、止推轴承中产生的热量，有效解决了高速永磁转子、动压气体轴承的温升问题，有效克服了高速永磁电机的高温大电流容易退磁的问题，增加了永磁电机转子的可靠性；该气浮轴承-转子不需要外接气源，安装和使用时更加便捷，不受外界气源影响。
附图说明
图1为现有技术的电机转子冷却结构；
图2为本发明的结构示意图；
图3为轴心的结构示意图；
图4为护套的结构示意图；
图5为气体输送装置的结构示意图。
图中：1-轴心；101-螺旋气道；2-止推盘；201-凸套；202-节流孔；3-护套；301-气孔；4-气体输送装置；401-支撑盘；402-螺旋气孔；403-套环；5-磁钢；6-导磁环；7-叶轮；8-均压腔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一，
如图2-5所示，一种气浮转子散热结构，包括轴心1、止推盘2、护套3、气体输送装置4和叶轮7，所述止推盘2和护套3套在轴心1的外部，止推盘2与护套3对接，护套3远离止推盘2的一端设有叶轮7，所述护套3的内部设有套在轴心1的外部的导磁环6，所述导磁环6的外部套有磁钢5，所述磁钢5的两侧设有套在轴心1外部的气体输送装置4，所述轴心1的侧壁上设有螺旋气道101，所述止推盘2的侧壁上设有与螺旋气道101连通的节流孔202，所述护套3的侧壁上设有与螺旋气道101连通的气孔301。
实施例二，
如图2-5所示，一种气浮转子散热结构，包括轴心1、止推盘2、护套3、气体输送装置4和叶轮7，所述止推盘2和护套3套在轴心1的外部，止推盘2与护套3对接，护套3远离止推盘2的一端设有叶轮7，所述护套3的内部设有套在轴心1的外部的导磁环6，所述导磁环6的外部套有磁钢5，所述磁钢5的两侧设有套在轴心1外部的气体输送装置4，所述轴心1的侧壁上设有螺旋气道101，所述止推盘2的侧壁上设有与螺旋气道101连通的节流孔202，所述护套3的侧壁上设有与螺旋气道101连通的气孔301。
再本实施例中，所述螺旋气道101的间隙从叶轮7向止推盘2逐渐变大。
所述止推盘2的中部设有套在轴心1外部的凸套201，所述凸套201的内部设有与螺旋气道101连通的气腔，所述气腔与节流孔202连通。
所述气体输送装置4包括套环403，所述套环403套在轴心1的外部，套环403的侧壁上设有与螺旋气道101位置对应的螺旋气孔402301，套环403的两端设有支撑盘401。
所述套环403与护套3之间形成均压腔8，所述均压腔8与气孔301连通。
所述轴心1与叶轮7之间设有间隙。
所述导磁环6与轴心1之间、磁钢5与导磁环6之间均为固定连接。
所述气孔301的直径不大于0.1mm。
实施例三，
如图2-5所示，一种电机，包括所述一种气浮转子散热结构，该叶轮7与护套3过盈配合，也可通过焊接将叶轮7与护套3固定在一起，转子旋转时能往转子内部泵入高压气体。
叶轮7泵入的高压气体通过轴心1的螺旋流道输送到各个零件，至少有两条流道流经电机转子，带走电机转子中产生的热量。
后径向轴承气体输出装置，位于护套3和轴心1之间，对应气孔301，该零件至少一道螺旋槽，能与轴心1上的螺旋流道对应，与对应的螺旋流道形成气流通道，该零件与轴心1过盈配合，保证只输出对应螺旋气道101中的气体，其他螺旋气道101中的气体继续通过永磁电机转子到达前径向气浮轴承、止推盘2。后径向气体输出装置与护套3过盈或者配合，在护套3和气体输出装置之间设有均压腔8，避免输出到径向轴承的气体气压波动太大，前径向气体输出装置结构与后径向气体输出装置一致。
导磁环6与轴心1过盈配合或者通过焊接固定在一起，保证螺旋气道101的气体顺利通过电机转子而不泄露，导磁环6材料为导磁金属材料，比如说45钢、40CrNi MoA等。
磁钢5与导磁环6为间隙配合，磁钢5与护套3为过盈配合。
该气浮轴承、转子系统在旋转时由转子尾部的叶轮7压缩气体，压缩气体经由轴心1上的螺旋气道101分别输送到后径气浮向轴承、前径向气浮轴承、止推轴承，冷却永磁电机转子。螺旋流道经过永磁电机转子部分(磁钢5、导磁环6)，带走磁钢5环和导磁环6中涡流损耗产生的热量，防止永磁电机转子温升过高，导致永磁电机转子因温升过高导致性能降低或者退磁。最后从轴向气浮轴承、前径向气浮轴承、后径向气浮轴承中输出的气体充满整个电机腔体，气体中的热量传递至机壳、端盖，向电机外的环境扩散或由电机和端盖中的冷却水带走。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种气浮转子散热结构，其特征在于：包括轴心、止推盘、护套、气体输送装置和叶轮，所述止推盘和护套套在轴心的外部，止推盘与护套对接，护套远离止推盘的一端设有叶轮，所述护套的内部设有套在轴心的外部的导磁环，所述导磁环的外部套有磁钢，所述磁钢的两侧设有套在轴心外部的气体输送装置，所述轴心的侧壁上设有螺旋气道，所述止推盘的侧壁上设有与螺旋气道连通的节流孔，所述护套的侧壁上设有与螺旋气道连通的气孔。
2.如权利要求1所述的一种气浮转子散热结构，其特征在于：所述螺旋气道的间隙从叶轮向止推盘逐渐变大。
3.如权利要求1所述的一种气浮转子散热结构，其特征在于：所述止推盘的中部设有套在轴心外部的凸套，所述凸套的内部设有与螺旋气道连通的气腔，所述气腔与节流孔连通。
4.如权利要求1所述的一种气浮转子散热结构，其特征在于：所述气体输送装置包括套环，所述套环套在轴心的外部，套环的侧壁上设有与螺旋气道位置对应的螺旋气孔，套环的两端设有支撑盘。
5.如权利要求4所述的一种气浮转子散热结构，其特征在于：所述套环与护套之间形成均压腔，所述均压腔与气孔连通。
6.如权利要求1所述的一种气浮转子散热结构，其特征在于：所述轴心与叶轮之间设有间隙。
7.如权利要求1所述的一种气浮转子散热结构，其特征在于：所述导磁环与轴心之间、磁钢与导磁环之间均为固定连接。
8.如权利要求1所述的一种气浮转子散热结构，其特征在于：所述气孔的直径不大于0.1mm。
9.一种电机，其特征在于：包括权利要求1-8任一项所述一种气浮转子散热结构。
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