CN113746253A - 一种兼容水冷和风冷系统的磁悬浮电机外壳和电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁悬浮电机领域，尤其涉及一种兼容水冷和风冷系统的磁悬浮电机外壳和电机。该电机外壳包括电机筒、第一轴承座和第二轴承座；第一轴承座和第二轴承座分别固定在电机筒两端，电机筒设置有轴向贯穿的冷却通道和通气口，通气口两端分别与电机筒内孔和电机外部相连通；第一轴承座和第二轴承座都包括限位区、通风区和盲孔，限位区用于固定嵌设径向磁轴承；盲孔一端与通风区相连通，冷却通道两端分别与第一轴承座和第二轴承座的盲孔另一端相对齐。该电机外壳能够兼容风冷加水冷冷却和单独采用风冷冷却两种冷却方式，从而降低了加工复杂度和整个设备成本。

Description

一种兼容水冷和风冷系统的磁悬浮电机外壳和电机

技术领域

本发明涉及磁悬浮电机领域，尤其涉及一种兼容水冷和风冷系统的磁悬浮电机外壳和电机。

背景技术

随着科学技术的发展和生产的需求，磁悬浮高速电机已成为国际电工领域研究的热点之一。由于磁悬浮高速电机具有能量密度高、结构尺寸小、效率高等优点，目前已经广泛应用于微型燃气轮机、高速离心压缩机、分子泵、高速加工中心、飞轮储能等工业领域，并且其应用范围仍在不断扩大。

中国实用新型专利申请（公开号CN208874402U，公开日：20190517）公开了一种高散热性能的磁悬浮电机外壳，包括外壳本体，所述外壳本体的内侧中部设有磁悬浮电机，所述磁悬浮电机的一端设有联动轴，所述外壳本体的一侧设有侧部挡板，所述侧部挡板的底端设有底座，所述底座底端设有外壳支座，所述底座的顶端设有太阳光能板，所述太阳光能板的底部两端均设有固定块，所述太阳光能板的内侧设有光能转换板，所述外壳本体的另一侧设有法兰，所述法兰的一侧设有通风管，冷却液通过在液槽上进行循环流动进行冷却，在流动过程中，两侧的散热风扇能够对电机上热量进行加速发散，通过设置的内外散热板，进行很好的将热量进行散发，能够很好的对电机进行高效的散热，使得装置具有高散热性能。

现有技术存在以下不足：采用风冷加水冷冷却方式和单独采用风冷冷却方式时，两种不同冷却方式的电机筒、第一轴承座和第二轴承座不能通用，需要分别对电机筒、第一轴承座和第二轴承座重新设计模具并且分别加工；从而增加了加工复杂度，也提高了设备成本。

发明内容

本发明的目的是：针对上述问题，提出在电机筒内设置冷却通道，在第一轴承座和第二轴承座内设置盲孔；通过控制冷却通道是否与盲孔连通进而使得电机筒、第一轴承座和第二轴承座能够兼容风冷加水冷冷却和单独采用风冷冷却两种冷却方式，从而降低了加工复杂度和整个设备成本的一种兼容水冷和风冷系统的磁悬浮电机外壳和电机。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种兼容水冷和风冷系统的磁悬浮电机外壳，该电机外壳包括电机筒、第一轴承座和第二轴承座；第一轴承座和第二轴承座分别固定在电机筒两端，电机筒设置有轴向贯穿的冷却通道和通气口，通气口两端分别与电机筒内孔和电机外部相连通；第一轴承座和第二轴承座都包括限位区、通风区和盲孔，限位区用于固定嵌设径向磁轴承；盲孔一端与通风区相连通，冷却通道两端分别与第一轴承座和第二轴承座的盲孔另一端相对齐。

另外，本发明还公开了一种采用水冷和风冷的磁悬浮电机，该电机包括电机筒、第一轴承座、第二轴承座、电机轴和磁轴承装置；电机筒还设置有进水口和出水口，进水口和出水口的两端都分别与冷却通道和电机外部相连通，并且进水口和出水口分别用于连接进水装置和排水装置；通气口用于连接抽风机；第一轴承座和第二轴承座都设置有进气孔，进气孔两端分别与通风区和电机外部相连通。

作为优选，电机筒与第一轴承座之间、电机筒与第二轴承座之间都设置有密封圈，并且密封圈位于冷却通道外侧。

作为优选，第一轴承座和第二轴承座外侧分别固定设置有第一扩压器和第二扩压器，第一扩压器和第二扩压器分别用于将第一轴承座和第二轴承座的通风区外侧密封。

作为优选，进水口和出水口都连接设置有管接头，进水口和出水口都通过管接头分别与进水装置和排水装置相连接。

作为优选，磁轴承装置包括径向磁轴承和轴向磁轴承；两个径向磁轴承分别固定在第一轴承座和第二轴承座的限位区，并且电机轴在与径向磁轴承相对应的位置设置有径向轴承转子；轴向磁轴承包括前轴向轴承、后轴向轴承和推力盘，推力盘固定套设在电机轴上，前轴向轴承和后轴向轴承分别位于推力盘前后侧。

作为优选，第一扩压器和第二扩压器上分别固定有保护轴承座，电机轴两端分别套设有多个保护轴承；保护轴承外圈与保护轴承座过盈配合，保护轴承内圈与电机轴间隙配合。

另外，本发明还公开了一种采用进风冷却的磁悬浮电机，该电机包括电机筒、第一轴承座、第二轴承座、电机轴和磁轴承装置；第一轴承座和第二轴承座的盲孔被打通并且分别与冷却通道两端相连通；第二轴承座外侧固定设置有通气端盖，通气端盖设置有第一通道，第一通道与通风区相连通；电机轴一端固定设置有叶轮，叶轮位于第一通道内并且用于将外部的风吸入电机内部。

另外，本发明还公开了一种采用抽风冷却的磁悬浮电机，该电机包括电机筒、第一轴承座、第二轴承座、电机轴和磁轴承装置；第一轴承座的盲孔被打通并且与冷却通道一端相连通；第二轴承座外侧固定设置有通气端盖，通气端盖设置有第一通道，第一通道与通风区相连通；电机轴一端固定设置有叶轮，叶轮位于第一通道内并且用于将电机内部的风抽出至外部。

作为优选，电机轴端面设置有螺纹内孔，叶轮设置有螺钉孔，螺钉穿过叶轮的螺钉孔并且与电机轴的螺纹内孔相旋合将叶轮固定至电机轴上。

本发明采用上述技术方案的一种兼容水冷和风冷系统的磁悬浮电机外壳和电机的优点是：

当采用风冷加水冷的冷却方式时，冷却通道用做水冷通道；此时在电机筒加工出与冷却通道相连通的进水口和出水口并且分别与进水装置和排水装置相连接，在第一轴承座和第二轴承座上加工出分别与外界和通风区相连通的进气孔，通气口与抽风机相连通；进水装置将水通过进水口输入至冷却通道将电机定子产生的热量带走，而后由出水口排出至排水装置；同时，风沿着进气孔进入至通风区并且沿着电机内部磁轴承装置等零件的缝隙流动，在与电机内部进行热交换后流动至通气口并且被抽风机抽走。当采用进风冷却方式时，冷却通道用做风冷通道；此时将第一轴承座和第二轴承座的盲孔都打通，第一轴承座和第二轴承座的盲孔分别与冷却通道两端相连通；同时，在第二轴承座的通风区设置叶轮对电机内部进行鼓风。叶轮将外部的风吸入通风区，而后经过通风区沿着电机内部磁轴承装置等零件的缝隙流动并且对电机内部进行冷却后流动至通气口排出，同时经过通风区沿着第二轴承座打通后的盲孔流动至冷却通道，而后经过第一轴承座打通后的盲孔和电机内部磁轴承装置等零件的缝隙对电机内部进行冷却后流动至通气口排出。当采用抽风冷却方式时，冷却通道用做风冷通道；此时将第一轴承座的盲孔打通，第一轴承座的盲孔与冷却通道一端相连通；同时，在第二轴承座的通风区设置叶轮对电机内部进行抽风。叶轮对电机内部进行抽风时，风从通气口进入电机，而后依次经过冷却通道、第一轴承座打通后的盲孔和电机内部磁轴承装置等零件的缝隙流动并且对电机内部进行冷却后流动至通风区，最后被叶轮抽走从而实现对电机的抽风冷却。由上可知，电机筒、第一轴承座和第二轴承座在采用不同的冷却方式时，只需要对电机筒、第一轴承座和第二轴承座进行微小改动就可以使之分别适用不同的冷却方式，而不需要按照两种冷却方式重新对其进行设计及加工；从而降低了加工复杂度，也降低了整个设备的成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为采用水冷和风冷的磁悬浮电机的结构示意图。

图3-5为采用水冷和风冷的磁悬浮电机的电机筒的结构示意图。

图6为采用进风冷却的磁悬浮电机的结构示意图。

图7-8为采用进风冷却的磁悬浮电机的电机筒的结构示意图。

图9为采用抽风冷却的磁悬浮电机的结构示意图。

图10、图11为采用抽风冷却的磁悬浮电机的未打通盲孔时的第一轴承座的结构示意图。

图12为采用抽风冷却的磁悬浮电机的第二轴承座的结构示意图。

L-气体流动方向、10-通道连接槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

实施例1

如图1所示的一种兼容水冷和风冷系统的磁悬浮电机外壳，该电机外壳包括电机筒1、第一轴承座2和第二轴承座3；第一轴承座2和第二轴承座3分别固定在电机筒1两端，电机筒1设置有轴向贯穿的冷却通道11和通气口14，通气口14两端分别与电机筒1内孔和电机外部相连通；第一轴承座2和第二轴承座3都包括限位区21、通风区22和盲孔23，限位区21用于固定嵌设径向磁轴承；盲孔23一端与通风区22相连通，冷却通道11两端分别与第一轴承座2和第二轴承座3的盲孔23另一端相对齐。此种方式中，当采用风冷加水冷的冷却方式时，冷却通道11用做水冷通道；此时在电机筒1加工出与冷却通道11相连通的进水口和出水口并且分别与进水装置和排水装置相连接，在第一轴承座2和第二轴承座3上加工出分别与外界和通风区22相连通的进气孔，通气口14与抽风机相连通；进水装置将水通过进水口输入至冷却通道11将电机定子产生的热量带走，而后由出水口排出至排水装置；同时，风沿着进气孔进入至通风区22并且沿着电机内部磁轴承装置等零件的缝隙流动，在与电机内部进行热交换后流动至通气口14并且被抽风机抽走。当采用进风冷却方式时，冷却通道11用做风冷通道；此时将第一轴承座2和第二轴承座3的盲孔23都打通，第一轴承座2和第二轴承座3的盲孔23分别与冷却通道11两端相连通；同时，在第二轴承座3的通风区22设置叶轮对电机内部进行鼓风。叶轮将外部的风吸入通风区22，而后经过通风区22沿着电机内部磁轴承装置等零件的缝隙流动并且对电机内部进行冷却后流动至通气口14排出，同时经过通风区22沿着第二轴承座3打通后的盲孔23流动至冷却通道11，而后经过第一轴承座2打通后的盲孔23和电机内部磁轴承装置5等零件的缝隙对电机内部进行冷却后流动至通气口14排出。当采用抽风冷却方式时，冷却通道11用做风冷通道；此时将第一轴承座2的盲孔23打通，第一轴承座2的盲孔与冷却通道11一端相连通；同时，在第二轴承座3的通风区22设置叶轮对电机内部进行抽风。叶轮对电机内部进行抽风时，风从通气口14进入电机，而后依次经过冷却通道11、第一轴承座2打通后的盲孔23和电机内部磁轴承装置等零件的缝隙流动并且对电机内部进行冷却后流动至通风区22，最后被叶轮抽走从而实现对电机的抽风冷却。由上可知，电机筒1、第一轴承座2和第二轴承座3在采用不同的冷却方式时，只需要对电机筒1、第一轴承座2和第二轴承座3进行微小改动就可以使之分别适用不同的冷却方式，而不需要按照两种冷却方式重新对其进行设计及加工；从而降低了加工复杂度，也降低了整个设备的成本。

如图2-5所示，一种采用水冷和风冷的磁悬浮电机，该电机包括电机筒1、第一轴承座2、第二轴承座3、电机轴4和磁轴承装置5；电机筒1还设置有进水口12和出水口13，进水口12和出水口13的两端都分别与冷却通道11和电机外部相连通，并且进水口12和出水口13分别用于连接进水装置和排水装置；通气口14用于连接抽风机；第一轴承座2和第二轴承座3都设置有进气孔24，进气孔24两端分别与通风区22和电机外部相连通。对电机进行冷却时，进水装置将水通过进水口12输入至冷却通道11将电机定子产生的热量带走，而后由出水口13排出至排水装置；同时，风沿着进气孔24进入至通风区22并且沿着电机内部磁轴承装置5等零件的缝隙流动，在与电机内部进行热交换后流动至通气口14并且被抽风机抽走。

电机筒1与第一轴承座2之间、电机筒1与第二轴承座3之间都设置有密封圈，并且密封圈位于冷却通道11外侧以防止冷却通道11中的水泄漏。

第一轴承座2和第二轴承座3外侧分别固定设置有第一扩压器31和第二扩压器32，第一扩压器31和第二扩压器32分别用于将第一轴承座2和第二轴承座3的通风区22外侧密封。进水口12和出水口13都连接设置有管接头121，进水口12和出水口13都通过管接头121分别与进水装置和排水装置相连接。

磁轴承装置5包括径向磁轴承51和轴向磁轴承52；两个径向磁轴承51分别固定在第一轴承座2和第二轴承座3的限位区21，并且电机轴4在与径向磁轴承51相对应的位置设置有径向轴承转子；径向磁轴承51通过控制径向轴承转子进而实现电机轴4的径向支撑限位；轴向磁轴承52包括前轴向轴承521、后轴向轴承522和推力盘523，推力盘523固定套设在电机轴4上，前轴向轴承521和后轴向轴承522分别位于推力盘523前后侧。前轴向轴承521和后轴向轴承522通过控制推力盘523进而实现电机轴4的轴向限位。

第一扩压器31和第二扩压器32上分别固定有保护轴承座311，电机轴4两端分别套设有多个保护轴承312；保护轴承312外圈与保护轴承座311过盈配合，保护轴承312内圈与电机轴4间隙配合。当电机突然断电或者停机时，径向磁轴承51和轴向磁轴承52失去磁力不能对电机轴4进行支撑限位，此时电机轴4下落并且与保护轴承312内圈相接触被保护轴承312支撑；从而避免电机突然断电或者停机时电机轴4突然下落引起径向磁轴承51和轴向磁轴承52等重要零件的损坏。

如图6-8所示，一种采用进风冷却的磁悬浮电机，该电机包括电机筒1、第一轴承座2、第二轴承座3、电机轴4和磁轴承装置5；第一轴承座2和第二轴承座3的盲孔23被打通并且分别与冷却通道11两端相连通；第二轴承座3外侧固定设置有通气端盖6，通气端盖6设置有第一通道61，第一通道61与通风区22相连通；电机轴4一端固定设置有叶轮41，叶轮41位于第一通道61内并且用于将外部的风吸入电机内部。对电机进行冷却时，叶轮41将外部的风吸入通风区22，而后经过通风区22沿着电机内部磁轴承装置5等零件的缝隙流动并且对电机内部进行冷却后流动至通气口14排出，同时经过通风区22沿着第二轴承座3打通后的盲孔23流动至冷却通道11，而后经过第一轴承座2打通后的盲孔23和电机内部磁轴承装置5等零件的缝隙对电机内部进行冷却后流动至通气口14排出。

如图9-12所示，一种采用抽风冷却的磁悬浮电机，该电机包括电机筒1、第一轴承座2、第二轴承座3、电机轴4和磁轴承装置5；第一轴承座2的盲孔23被打通并且与冷却通道11一端相连通；第二轴承座3外侧固定设置有通气端盖6，通气端盖6设置有第一通道61，第一通道61与通风区22相连通；电机轴4一端固定设置有叶轮41，叶轮41位于第一通道61内并且用于将电机内部的风抽出至外部。叶轮41对电机内部进行抽风时，风从通气口14进入电机，而后依次经过冷却通道11、第一轴承座2打通后的盲孔23和电机内部磁轴承装置5等零件的缝隙流动并且对电机内部进行冷却后流动至通风区22，最后被叶轮41抽走从而实现对电机的抽风冷却。

电机轴4端面设置有螺纹内孔，叶轮41设置有螺钉孔，螺钉穿过叶轮41的螺钉孔并且与电机轴4的螺纹内孔相旋合将叶轮41固定至电机轴4上。

Claims (10)

1.一种兼容水冷和风冷系统的磁悬浮电机外壳，其特征在于，该电机外壳包括电机筒（1）、第一轴承座（2）和第二轴承座（3）；第一轴承座（2）和第二轴承座（3）分别固定在电机筒（1）两端，电机筒（1）设置有轴向贯穿的冷却通道（11）和通气口（14），通气口（14）两端分别与电机筒（1）内孔和电机外部相连通；第一轴承座（2）和第二轴承座（3）都包括限位区（21）、通风区（22）和盲孔（23），限位区（21）用于固定嵌设径向磁轴承；盲孔（23）一端与通风区（22）相连通，冷却通道（11）两端分别与第一轴承座（2）和第二轴承座（3）的盲孔（23）另一端相对齐。

2.一种采用水冷和风冷的磁悬浮电机，其特征在于，该电机包括电机筒（1）、第一轴承座（2）、第二轴承座（3）、电机轴（4）和磁轴承装置（5）；电机筒（1）、第一轴承座（2）和第二轴承座（3）如权利要求1所述；电机筒（1）还设置有进水口（12）和出水口（13），进水口（12）和出水口（13）的两端都分别与冷却通道（11）和电机外部相连通，并且进水口（12）和出水口（13）分别用于连接进水装置和排水装置；通气口（14）用于连接抽风机；第一轴承座（2）和第二轴承座（3）都设置有进气孔（24），进气孔（24）两端分别与通风区（22）和电机外部相连通。

3.根据权利要求2所述一种采用水冷和风冷的磁悬浮电机，其特征在于，电机筒（1）与第一轴承座（2）之间、电机筒（1）与第二轴承座（3）之间都设置有密封圈，并且密封圈位于冷却通道（11）外侧。

4.根据权利要求2所述一种采用水冷和风冷的磁悬浮电机，其特征在于，第一轴承座（2）和第二轴承座（3）外侧分别固定设置有第一扩压器（31）和第二扩压器（32），第一扩压器（31）和第二扩压器（32）分别用于将第一轴承座（2）和第二轴承座（3）的通风区（22）外侧密封。

5.根据权利要求2所述一种采用水冷和风冷的磁悬浮电机，其特征在于，进水口（12）和出水口（13）都连接设置有管接头（121），进水口（12）和出水口（13）都通过管接头（121）分别与进水装置和排水装置相连接。

6.根据权利要求2所述一种采用水冷和风冷的磁悬浮电机，其特征在于，磁轴承装置（5）包括径向磁轴承（51）和轴向磁轴承（52）；两个径向磁轴承（51）分别固定在第一轴承座（2）和第二轴承座（3）的限位区（21），并且电机轴（4）在与径向磁轴承（51）相对应的位置设置有径向轴承转子；轴向磁轴承（52）包括前轴向轴承（521）、后轴向轴承（522）和推力盘（523），推力盘（523）固定套设在电机轴（4）上，前轴向轴承（521）和后轴向轴承（522）分别位于推力盘（523）前后侧。

7.根据权利要求4所述一种采用水冷和风冷的磁悬浮电机，其特征在于，第一扩压器（31）和第二扩压器（32）上分别固定有保护轴承座（311），电机轴（4）两端分别套设有多个保护轴承（312）；保护轴承（312）外圈与保护轴承座（311）过盈配合，保护轴承（312）内圈与电机轴（4）间隙配合。

8.一种采用进风冷却的磁悬浮电机，其特征在于，该电机包括电机筒（1）、第一轴承座（2）、第二轴承座（3）、电机轴（4）和磁轴承装置（5）；电机筒（1）、第一轴承座（2）和第二轴承座（3）如权利要求1所述；第一轴承座（2）和第二轴承座（3）的盲孔（23）被打通并且分别与冷却通道（11）两端相连通；第二轴承座（3）外侧固定设置有通气端盖（6），通气端盖（6）设置有第一通道（61），第一通道（61）与通风区（22）相连通；电机轴（4）一端固定设置有叶轮（41），叶轮（41）位于第一通道（61）内并且用于将外部的风吸入电机内部。

9.一种采用抽风冷却的磁悬浮电机，其特征在于，该电机包括电机筒（1）、第一轴承座（2）、第二轴承座（3）、电机轴（4）和磁轴承装置（5）；电机筒（1）、第一轴承座（2）和第二轴承座（3）如权利要求1所述；第一轴承座（2）的盲孔（23）被打通并且与冷却通道（11）一端相连通；第二轴承座（3）外侧固定设置有通气端盖（6），通气端盖（6）设置有第一通道（61），第一通道（61）与通风区（22）相连通；电机轴（4）一端固定设置有叶轮（41），叶轮（41）位于第一通道（61）内并且用于将电机内部的风抽出至外部。

10.根据权利要求9所述一种采用抽风冷却的磁悬浮电机，其特征在于，电机轴（4）端面设置有螺纹内孔，叶轮（41）设置有螺钉孔，螺钉穿过叶轮（41）的螺钉孔并且与电机轴（4）的螺纹内孔相旋合将叶轮（41）固定至电机轴（4）上。

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