CN113328538A - 定子组件及磁悬浮电机 - Google Patents
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Abstract
本申请总体来说涉及电机技术领域,具体而言,涉及一种定子组件及磁悬浮电机,磁悬浮电机安装有该定子组件,定子组件包括壳体、分隔件及定子,分隔件连接所述壳体,并与壳体合围形成安装腔,定子安装于安装腔,所述壳体开设有与所述安装腔连通的第一流通孔及第二流通孔,以供冷却介质流入及流出所述安装腔,本申请方案中,定子组件设置有安装腔,定子安装于安装腔内,通过第一流通孔向安装腔内通入冷却介质,使定子浸泡在冷却介质中,实现对定子多方位冷却,提高定子冷却效果,安装腔内的冷却介质不会对转子运转造成影响,避免冷却介质与转子接触,造成转子的转矩增大,影响电机的效率。
Description
技术领域
本申请涉及电机技术领域,具体而言,涉及一种定子组件及磁悬浮电机。
背景技术
磁悬浮电机是通过磁悬浮轴承提供电磁力克服转子自身重量,使转子处于悬浮状态,具有无摩擦损耗、寿命长、可靠性高等特点。
但由于磁悬浮电机功率密度大,散热空间有限,导致其热量难以有效的散发。定子由于冲片的涡流损耗与密集的线圈,是电机中发热最严重的部位之一,现有的冷却结构大多数都是采用壳体开设蜗旋流道对定子进行冷却,冷却能力有限。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本申请内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征,更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为了解决现有定子冷却效果差的技术问题,本申请的主要目的在于,提供一种定子组件及磁悬浮电机。
为实现上述发明目的,本申请采用如下技术方案:
一种定子组件,包括:
壳体,形成有面向转子侧的安装腔,所述壳体开设有与所述安装腔连通的第一流通孔及第二流通孔,以供冷却介质流入及流出所述安装腔;以及,
定子,安装于所述安装腔内。
进一步的,在本申请的一些实施例中,还具有一个分隔件,连接所述壳体,所述分隔件与所述壳体之间形成所述安装腔。
进一步的,在本申请的一些实施例中,上述定子与所述安装腔之间具有环绕所述定子的冷却流道。
进一步的,在本申请的一些实施例中,上述冷却流道包括第一冷却段、第二冷却段、第三冷却段及第四冷却段;
所述第一冷却段位于所述定子的外周侧,所述第二冷却段位于所述定子轴向的一侧,所述第四冷却段位于所述定子轴向的另一侧,所述第三冷却段位于所述定子的内周侧。
进一步的,在本申请的一些实施例中,上述第一冷却段连通所述第一流通孔,所述第二冷却段和所述第四冷却段分别与所述第二流通孔连通。
进一步的,在本申请的一些实施例中,上述壳体包括壳体、第一端盖及第二端盖,所述第一端盖位于所述定子轴向的一端,所述第二端盖位于所述定子轴向的另一端,所述分隔件分别与所述第一端盖和所述第二端盖密封连接,所述第一端盖、第二端盖、壳体及分隔件合围形成所述安装腔。
进一步的,在本申请的一些实施例中,上述第一流通孔开设于所述壳体,所述第一端盖和所述第二端盖分别开设有所述第二流通孔。
进一步的,在本申请的一些实施例中,上述第一流通孔及所述第二流通孔设置在所述安装腔上部。
进一步的,在本申请的一些实施例中,上述分隔件呈筒状结构,所述分隔件的内周侧合围形成转子腔,所述壳体对应所述转子腔开设有轴孔。
进一步的,在本申请的一些实施例中,上述轴孔的径向截面轮廓小于所述转子腔的径向截面轮廓。
一种磁悬浮电机,安装有上述定子组件。
由上述技术方案可知,本申请的定子组件及磁悬浮电机优点和积极效果在于:
定子组件设置有安装腔,定子安装于安装腔内,通过第一流通孔向安装腔内通入冷却介质,使定子浸泡在冷却介质中,实现对定子多方位冷却,提高定子冷却效果,安装腔内的冷却介质不会对转子运转造成影响,避免冷却介质与转子接触,造成转子的转矩增大,影响电机的效率。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本发明的实施例,并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据一示例性实施方式示出的一种磁悬浮电机显示有定子组件的示意图。
图2是根据一示例性实施方式示出的一种定子组件显示有安装腔和转子腔的示意图。
图3是根据一示例性实施方式示出的一种定子组件的图2中局部放大示意图。
图4是根据一示例性实施方式的一种定子组件的壳体示意图。
图5是根据一示例性实施方式示出的一种定子组件的分隔件示意图。
其中,附图标记说明如下:
100-壳体;200-转子;300-定子;400-分隔件;
110-第一端盖;120-第二端盖;130-第一密封件;140-第二密封件;150-安装腔;160-转子腔;180-第一流通孔;190-第二流通孔;
151-第一冷却段;152-第二冷却段;153-第三冷却段;154-第四冷却段;151’1-第一冷却出口;
310-线圈。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围,因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作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。
磁悬浮电机是通过磁悬浮轴承提供电磁力克服转子自身重量,使转子处于悬浮状态,具有无摩擦损耗、寿命长、可靠性高等特点。但由于磁悬浮电机功率密度大,散热空间有限,导致其热量难以有效的散发,定子由于冲片的涡流损耗与密集的线圈,是电机中发热严重的部位之一,现有的冷却结构大多数都是采用壳体开设蜗旋流道对定子进行冷却,冷却能力有限。
为了解决现有定子300冷却效果差,影响磁悬浮电机使用稳定性的技术问题,本申请提供一种定子组件及磁悬浮电机,其中,磁悬浮电机安装有该定子组件,定子组件设置有安装腔150,定子300安装于安装腔150内,通过第一流通孔180向安装腔150内通入冷却介质,使定子300浸泡在冷却介质中,实现对定子300多方位冷却,提高定子300冷却效果,安装腔150内的冷却介质不会对转子200运转造成影响,避免冷却介质与转子200接触,造成转子200的转矩增大,影响电机的效率。
结合图1-5所示,本申请实施例中,定子组件包括壳体100、分隔件400及定子300,分隔件400连接所述壳体100,并与所述壳体100 合围形成安装腔150,定子300安装于所述安装腔150,壳体100包括第一端盖110、第二端盖120及壳体,第一端盖110位于所述定子300轴向的一端,所述第二端盖120位于所述定子300轴向的另一端,所述分隔件400分别与所述第一端盖110和所述第二端盖120密封连接,所述第一端盖110、第二端盖120、壳体及分隔件400合围形成所述安装腔150。为了减小分隔件400对磁力走向的影响,本申请实施例中分隔件400采用导磁材料。
定子组件包括设置在壳体100内的安装腔150和转子腔160,安装腔150和转子腔160独立设置,即安装腔150内的冷却介质无法直接流向转子腔160,定子300安装于安装腔150,转子200安装于转子腔 160。
转子腔160呈柱状结构,转子腔160的横截面轮廓呈圆形,安装腔150环绕转子腔160设置,安装腔150的径向截面轮廓呈环形,安装腔150与转子腔160同轴设置,保证转子200与定子300装配后同轴。且转子腔160不会通入冷却介质,这样冷却介质不会影响转子转动。
定子300安装于安装腔150内,冷却流道形成于所述定子300与所述安装腔150的内壁之间,且冷却流道从所述定子300的外周侧延伸至所述定子300的内周侧。具体的,定子300开设有轴孔,定子300 的径向截面轮廓呈环形,定子300径向截面形成的环状轮廓定义为第一轮廓,安装腔150径向截面形成的环状轮廓定义为第二轮廓,第一轮廓的内径大于第二轮廓的内径,从而使定子300的内周侧与安装腔 150的侧壁之间具有间隙,安装腔150轴向方向的长度大于定子300 轴向方向的长度,本申请实施例中,冷却流道包括第一冷却段151、第二冷却段152、第三冷却段153及第四冷却段154,其中,所述第一冷却段151设置于所述定子300的外周侧与所述安装腔150的内壁之间,所述第二冷却段152设置于所述定子300的端侧与所述安装腔150的内壁之间,所述第三冷却段153设置于所述定子300的内周侧与所述安装腔150的内壁之间,保证冷却介质从定子300的外侧开始流动,最终环绕定子300,实现对定子300多方位冷却,提高定子300冷却效果。
本申请实施例中,由于定子300需要固定安装在安装腔150内,因此,将定子300的外周侧与安装腔150的内壁过盈配合,为了实现对定子300外周侧的散热,如图3所示,安装腔150的内壁具有轴向延伸的螺旋槽,即,在壳体100的内壁开设轴向延伸的螺旋槽,在满足定子300安装的情况下,实现了在定子300外周侧与安装腔150的内壁之间具有第一冷却段151,当定子300安装于安装腔150后,第一冷却段151呈螺旋状环绕于定子300的外周侧,充分对定子300的外周侧进行散热,同时保证定子300转配的稳定性。
结合图1-3所示,本申请实施例中,第二冷却段152位于定子300 轴向方向的一端,第四冷却段154位于定子300轴向方向的另一端,第一冷却段151和第三冷却段153分别沿定子300的轴向方向延伸,第一冷却段151与第二冷却段152连通,第二冷却段152与第三冷却段153连通,第三冷却段153与第四冷却段154连通。
本申请实施例中,冷却介质为冷却液,为了保证冷却介质顺利流入及流出冷却腔,定子组件还包括开设于壳体100的第一流通孔180 和第二流通,第一流通孔180和第二流通孔190分别连通冷却流道,所述第一流通孔180及所述第二流通孔190设置在所述转子200的同一侧,且所述第一流通孔180位于所述定子300的周侧,所述第二流通孔190位于所述定子300的轴侧。
本申请实施例中,第一流通孔180连通第一冷却段151,第二流通孔190设置有两个,其中,第三冷却段153和第四冷却段154分别连通有一个第二流通孔190,在使用过程中,第一流通孔180作为冷却流道的进液口,第二流通孔190作为冷却流道的出液口,在冷却介质完成换热后,两个第二流通孔190的设置可方便冷却介质流出冷却流道,相比于设置一个第二流通孔190,向冷却流道内注入冷却介质需要的压力更小。以图1视图为正视基准,第二流通孔190的高度低于第一冷却段151内上壁面的高度,方便冷却介质流出冷却流道,提高冷却效果。
本申请实施例中,磁悬浮电机水平放置,磁悬浮电机的转轴横向延伸,进一步的,为了实现更好的冷却效果,第一冷却段151包括第一冷却进口和第一冷却出口151’1,第一连通口连通于第一冷却进口,第一冷却出口151’1连通第二冷却段152,本申请实施例中,第一冷却出口151’1与第二流通孔190分别设置于转子200的相对两侧,如图1所示,第一流通孔180和第二流通孔190分别位于转子200的上侧,第一冷却出口151’1位于转子200的下侧,第一冷却段151中的冷却介质从下至上进入第二冷却段152,第一冷却出口151’1与第二流通孔190分别设置于转子200的相对两侧,可避免出现第一冷却段 151流出的冷却介质直接从第二流通孔190排出,使冷却介质与定子 300充分进行换热。
本申请实施例中,结合图2和图5所示,分隔件400设置于所述壳体100内,所述分隔件400呈筒状结构,所述分隔件400的外周侧与所述壳体100的内壁合围形成所述安装腔150,所述分隔件400的内周侧合围形成所述转子腔160,第一端盖110和第二端盖120分别安装于壳体100内,所述第一端盖110和所述第二端盖120分别开设有用于与转子200配合的轴孔,轴孔与转子腔160连通,所述轴孔的径向截面轮廓小于所述转子腔160的径向截面轮廓,在磁悬浮电机的转子 200运转失稳掉落时,第一端盖110和第二端盖120能起到一定的支撑作用,进而保护磁悬浮电机的定子300、轴承等零部件,减少保护轴承的压力。
为了保证分隔件400的稳定性,分隔件400轴向方向的两端伸出于定子300,第一端盖110和第二端盖120分别开设有用于安装分隔件 400的环形槽,分隔件400嵌入环形槽内,环形槽内安装有第二密封件 140,保证分隔件400与第一端盖110之间及分隔件400与第二端盖120 之间连接的紧密性,保证安装腔150的密封性,避免冷却介质与转子 200接触,造成转子200的转矩增大,影响电机的效率。
如图1和图3,磁悬浮电机安装有上述定子组件,转子200安装于定子300内,壳体100包括壳体、第一端盖110和第二端盖120,第一端盖110和第二端盖120分别通过螺钉安装于壳体,且第一端盖110 与壳体之间和第二端盖120与壳体之间均设置有第一密封件130,保证安装腔的密封性,分隔件400穿设于定子300的轴孔设置,第一端盖 110、第二端盖120、分隔件400及壳体的合围形成安装腔150,分隔件400为筒状,转子腔160由分隔件400的内侧壁合围形成。
定子300安装在安装腔150内,转子200安装于转子腔160内,壳体的内壁开设轴向延伸的螺旋槽,定子300与壳体过盈配合,定子 300的外周侧与螺旋槽合围形成第一冷却段151,定子300的内周侧与分隔件400的外周侧之间间隙形成第三冷却段153,定子300轴向方向的两端分别伸出有线圈310,定子300轴向方向的一端与第一端盖110 之间的间隙形成第二冷却段152,定子300轴向方向的另一端与第二端盖120之间的间隙形成第四冷却段154。壳体在第一冷却段151远离第二冷却段152的一侧开设有第一流通孔180,第一流通孔180径向延伸设置,第一端盖110和第二端盖120分别开设有一个第二流通孔190。
冷却介质从第一流通孔180进入安装腔150,冷却介质先经过一圈圈涡旋状的第一冷却段151,冷却介质在第一冷却段151对定子300 的外周侧进行冷却,然后冷却介质从第一冷却段151的第一冷却出口 151’1进入第二冷却段152,由于,定子300的两端侧及内周侧分别与安装腔150的内壁存在间隙,因此,进入第二冷却段152的冷却介质在安装腔150内扩散、沉积,使定子300浸泡在冷却介质中,对定子300进行全方位冷却,然后从第一端盖110和第二端盖120上的第二流通孔190流出安装腔150。
本申请实施例还提供一种磁悬浮电机,磁悬浮电机安装有上述定子组件,磁悬浮电机横向放置。
综上,本申请提供一种定子组件及磁悬浮电机,定子组件包括壳体、分隔件400及定子300,分隔件400、第一端盖110及第二端盖120 与壳体合围形成安装腔150,定子300安装于安装腔150内形成定子 300整体冷却,通冷却介质时定子300整体浸泡在冷却介质中,冷却流道形成于所述定子300与所述安装腔150的内壁之间,且冷却流道从所述定子300的外周侧延伸至所述定子300的内周侧。具体的,定子 300开设有轴孔,定子300的径向截面轮廓呈环形,定子300径向截面形成的环状轮廓定义为第一轮廓,安装腔150径向截面形成的环状轮廓定义为第二轮廓,第一轮廓的内径大于第二轮廓的内径,从而使定子300的内周侧与安装腔150的侧壁之间具有间隙,安装腔150轴向方向的长度大于定子300轴向方向的长度,本申请实施例中,冷却流道包括第一冷却段151、第二冷却段152、第三冷却段153及第四冷却段154,其中,所述第一冷却段151设置于所述定子300的外周侧与所述安装腔150的内壁之间,所述第二冷却段152设置于所述定子300 的端侧与所述安装腔150的内壁之间,所述第三冷却段153设置于所述定子300的内周侧与所述安装腔150的内壁之间。
需要说明的是,在本文中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明总的发明构思的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (11)
1.一种定子组件,其特征在于,包括:
壳体(100),形成有面向转子侧的安装腔(150),所述壳体(100)开设有与所述安装腔(150)连通的第一流通孔(180)及第二流通孔(190),以供冷却介质流入及流出所述安装腔(150);以及,
定子(300),安装于所述安装腔(150)内。
2.如权利要求1所述的定子组件,其特征在于,还具有一个分隔件(400),连接所述壳体(100),所述分隔件(400)与所述壳体(100)之间形成所述安装腔(150)。
3.如权利要求1所述的定子组件,其特征在于,所述定子(300)与所述安装腔(150)之间具有环绕所述定子(300)的冷却流道。
4.如权利要求3所述的定子组件,其特征在于,所述冷却流道包括第一冷却段(151)、第二冷却段(152)、第三冷却段(153)及第四冷却段(154);
所述第一冷却段(151)位于所述定子(300)的外周侧,所述第二冷却段(152)位于所述定子(300)轴向的一侧,所述第四冷却段(154)位于所述定子(300)轴向的另一侧,所述第三冷却段(153)位于所述定子(300)的内周侧。
5.如权利要求4所述的定子组件,其特征在于,所述第一冷却段(151)连通所述第一流通孔(180),所述第二冷却段和所述第四冷却段(154)分别与所述第二流通孔(190)连通。
6.如权利要求2所述的定子组件,其特征在于,所述壳体(100)包括壳体、第一端盖(110)及第二端盖(120),所述第一端盖(110)位于所述定子(300)轴向的一端,所述第二端盖(120)位于所述定子(300)轴向的另一端,所述分隔件(400)分别与所述第一端盖(110)和所述第二端盖(120)密封连接,所述第一端盖(110)、第二端盖(120)、壳体及分隔件(400)合围形成所述安装腔(150)。
7.如权利要求6所述的定子组件,其特征在于,所述第一流通孔(180)开设于所述壳体,所述第一端盖(110)和所述第二端盖(120)分别开设有所述第二流通孔(190)。
8.如权利要求1至7任一项所述的定子组件,其特征在于,所述第一流通孔(180)及所述第二流通孔(190)设置在所述安装腔(150)上部。
9.如权利要求2所述的定子组件,其特征在于,所述分隔件(400)呈筒状结构,所述分隔件(400)的内周侧合围形成转子腔(160),所述壳体(100)对应所述转子腔(160)开设有轴孔。
10.如权利要求9所述的定子组件,其特征在于,所述轴孔的径向截面轮廓小于所述转子腔(160)的径向截面轮廓。
11.一种磁悬浮电机,其特征在于,安装有权利要求1-10任一项所述的定子组件。
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