CN114362434A - 一种磁悬浮转子及其浸没式液冷结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁悬浮转子及其浸没式液冷结构，其中磁悬浮转子上的浸没式液冷结构包括壳体和转动设置于壳体内部的护套，护套内侧转动设置有定子，所述壳体内部位于定子两侧均设置有磁悬浮轴承，所述壳体内部围绕着定子和磁悬浮轴承布置有导流空腔；挡板、护套、第一滑块和第二滑块围合成一相对密封的空腔，此时当第一滑块和第二滑块继续靠近时，可以对此空腔内部的冷却液进行加压，从而通过挡板上的排水孔排出，而由于挡板上的排水孔孔径较小，因此通过排水孔排出的冷却液呈细小的水柱，有利于增加冷却液与定子之间的接触面积，另一方面，由于冷却液被雾化，因此吸热效率更快，从而可以在短时间内对定子进行快速散热。

Description

一种磁悬浮转子及其浸没式液冷结构

技术领域

本发明涉及磁悬浮电机冷却技术领域，特别涉及一种磁悬浮转子及其浸没式液冷结构。

背景技术

电机的冷却通常有风冷和液冷两种方式，其中液冷换热效率高、功耗小，所以在大功率电机上应用较多。但是由于液体的粘度比空气大1000倍左右，不能将高速旋转的转子浸没在液体中进行冷却，所以液冷电机大多数采用水套结构。

中国发明专利CN105337452A公开了一种磁悬浮电机中隔离转子的浸没式液冷结构，包括机充、磁悬浮轴承、转子和定子，磁悬浮轴承和定子分别支承于机充内，转子穿设于磁悬浮轴承内和定子内，其还包括流体容器和护套，护套为一端开口，另一端密闭的桶状结构，护套套设于转子与磁悬浮轴承之间以及转子与定子之间，护套的开口端伸于机充外与流体容器相连，且护套的内腔与流体容器的内腔相贯通，转子的左端伸于流体容器的内腔中，机充上且位于磁悬浮轴承一侧和定子一侧分别设有冷却液流道，机壳壁上设有进液口和出液口，进液口和出液口均与冷却液流道相连通：本发明散热面积大，散热好，转子不接触冷却液，不会发生磨擦损耗，转子不会受到冷却液的腐蚀。

但是该设备针对转子采用浸没式液冷的方式进行散热，在实际使用时需要大量的冷却液在通道内部流动才能对转子和定子进行良好的散热，而大量的冷却液在通道内部流动时导致设备内部的压力较大，并且对冷却液消耗也是巨大的，因此在同等量冷却液的使用情况下，上述方案对定子和转子的散热效率较低。

因此，有必要提供一种磁悬浮转子及其浸没式液冷结构解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁悬浮转子上的浸没式液冷结构，以解决上述背景技术中现有设备针对转子采用浸没式液冷的方式进行散热，在实际使用时需要大量的冷却液在通道内部流动才能对转子和定子进行良好的散热，而大量的冷却液在通道内部流动时导致设备内部的压力较大，并且对冷却液消耗也是巨大的，因此在同等量冷却液的使用情况下，上述方案对定子和转子的散热效率较低的问题。

基于上述思路，本发明提供如下技术方案：包括壳体和转动设置于壳体内部的护套，护套内侧转动设置有转子，所述壳体内部位于定子两侧均设置有磁悬浮轴承，所述壳体内部围绕着定子和磁悬浮轴承布置有导流空腔，在壳体的外侧壁上布置有与导流空腔相连通的进液口和排液口，所述护套外侧壁上开设有多个呈环形阵列分布的滑槽，所述滑槽内部滑动设置有第一滑块和第二滑块，而在护套外侧面位于滑槽的中间位置固定设置有挡板，挡板上设置有多个细小的排水孔；

所述滑槽内部设置有往复丝杆，而第一滑块和第二滑块均通过往复丝杆上的滚珠螺母副与其相连接，所述往复丝杆的一端穿过护套并延伸至壳体的外侧，其延伸至壳体外部的一端固定连接有齿轮，而壳体靠近齿轮的一侧面上固定连接有与齿轮相啮合的齿圈。

作为本发明进一步的方案：所述第一滑块的顶部固定连接有第一限位板，所述第二滑块的顶部固定连接有第二限位板，第一限位板和第二限位板上设置有凹槽，凹槽内部固定设置有限位条。

作为本发明进一步的方案：所述壳体顶部固定连接有电机，所述电机输出端固定连接有传动轴，所述传动轴和护套之间套设有皮带。

作为本发明进一步的方案：所述护套的外侧面上开设有圆孔，所述圆孔内部转动设置有转轴，所述转轴的外圆周面上固定连接有叶轮。

作为本发明进一步的方案：所述的一种磁悬浮转子上的浸没式液冷结构，所述护套外圆周面上设置有拉绳，所述拉绳一端与护套外圆周面一端处的第一限位板相固定，所述拉绳的另一端与护套外圆周面另一端且与第一限位板相错开的第二限位板相固定，所述拉绳从转轴处经过并缠绕转轴。

作为本发明进一步的方案：所述转轴的底端设置有卷簧，所述卷簧设置于转轴和护套之间。

作为本发明进一步的方案：所述拉绳设置为多个，多个所述拉绳呈环形阵列分布于护套外圆周面上。

一种磁悬浮转子，应用上述浸没式液冷结构对磁悬浮转子进行散热。

本发明的有益效果：当第一滑块和第二滑块在滑槽内部相互靠近时，能够同步带动其顶部的第一限位板和第二限位板相互靠近，当第一滑块和第二滑块滑动至挡板底部时，此时挡板、护套、第一滑块和第二滑块围合成一相对密封的空腔，此时当第一滑块和第二滑块继续靠近时，可以对此空腔内部的冷却液进行加压，从而通过挡板上的排水孔排出，而由于挡板上的排水孔孔径较小，因此通过排水孔排出的冷却液呈细小的水柱，有利于增加冷却液与定子之间的接触面积，另一方面，由于冷却液被雾化，因此吸热效率更快，从而可以在短时间内对定子进行快速散热，散热效率较高，通过此结构进行散热时，可以在导流空腔内部通入较少的冷却液，通过上述结构进行雾化，可以达到对定子和转子进行散热效果，有利于减小设备内部的压力，并且也节约了冷却液的用量，有利于冷却液持续可循环的利用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的导流空腔结构示意图；

图3是本发明的第一限位板、第二限位板和拉绳连接结构示意图；

图4是本发明的齿轮与齿条啮合结构示意图；

图5是本发明的第一限位板与第二限位板靠近时结构示意图；

图6是本发明图4的C处放大结构示意图；

图7是本发明的卷簧结构示意图；

图8是本发明图4的B处放大结构示意图；

图9是本发明图3的A处放大结构示意图；

图10是本发明的左视图。

图中：1、壳体；2、皮带；3、电机；4、齿圈；5、齿轮；6、转子；7、进液口；8、排液口；9、定子；10、磁悬浮轴承；11、护套；12、导流空腔；13、往复丝杆；14、第二限位板；15、转轴；16、拉绳；17、第一滑块；18、第二滑块；19、第一限位板；20、滑槽；21、限位条；22、卷簧；23、叶轮；24、排水孔；25、挡板。

具体实施方式

如图1-2所示，一种磁悬浮转子上的浸没式液冷结构，包括壳体1和转动设置于壳体1内部的护套11，护套11内侧转动设置有转子6，转子6与护套11内壁之间存在一定间隙，而壳体1内部中间位置设置有定子9，同时，在壳体1内部位于定子9两侧均设置有磁悬浮轴承10，为了便于对定子9、转子6和磁悬浮轴承10进行散热，在壳体1内部围绕着定子9和磁悬浮轴承10布置有导流空腔12，在壳体1的外侧壁上布置有与导流空腔12相连通的进液口7和排液口8，使得外部的冷却液能够通过进液口7进入到导流空腔12内部，进而在导流空腔12内部流动对定子9和磁悬浮轴承10进行散热，同时对在导流空腔12内部流动的冷却液也从护套11的外侧壁上流过，因此通过对护套11进行散热，也间接地对护套11进行散热。

进一步地，为了提高冷却液对护套11的散热效率，在护套11外侧壁上开设有多个呈环形阵列分布的滑槽20，当冷却液在护套11的外侧面上流动时经过滑槽20可以增加冷却液与护套11之间的接触面积，从而提高对护套11的散热效率，有利于加速对转子6的散热。

如图3-8、10所示，在滑槽20内部的滑动设置有第一滑块17和第二滑块18，而在护套11外侧面位于滑槽20的中间位置固定设置有挡板25，挡板25上设置有多个细小的排水孔24，而滑槽20内部设置有往复丝杆13，而第一滑块17和第二滑块18均通过往复丝杆13上的滚珠螺母副与其相连接，从而使得往复丝杆13转动可以带动第一滑块17和第二滑块18在滑槽20内部往复移动，而往复丝杆13的一端穿过护套11并延伸至壳体1的外侧，其延伸至壳体1外部的一端固定连接有齿轮5，而壳体1靠近齿轮5的一侧面上固定连接有齿圈4，齿圈4与齿轮5相啮合，当齿轮5跟随护套11同步转动时，齿轮5能够与齿圈4相互啮合，从而带动齿轮5自转，进而带动往复丝杆13转动，有利于带动第一滑块17和第二滑块18在滑槽20相互靠近或者远离。

进一步地，在第一滑块17的顶部固定连接有第一限位板19，而第二滑块18的顶部固定连接有第二限位板14，第一限位板19和第二限位板14上设置有凹槽，凹槽内部固定设置有限位条21，相邻两个限位条21之间存在一定间隙，第一限位板19相对于护套11外面的距离要高于第二限位板14相对于滑套的距离，使得第一限位板19和第二限位板14相互靠近时，第二限位板14置于第一限位板19底部。

再进一步地，为了带动护套11转动，在壳体1的底部固定连接有基座，而基座上固定连接有电机3，电机3输出端固定连接有传动轴，而传动轴的外侧固定布置有带轮，带轮和护套11之间套设有皮带2，使得传动轴转动通过皮带2可以同步带动护套11转动。

具体使用时，通过电机3输出端带动传动轴转动，从而通过皮带2带动护套11转动，而护套11可以带动其外侧面上的往复丝杆13转动，通过往复丝杆13可以带动其一端的齿轮5转动，而齿轮5有壳体1上固定布置的齿圈4相啮合，从而促使齿轮5自转，通过齿轮5的自转可以带动往复丝杆13转动，而往复丝杆13可以带动第一滑块17和第二滑块18在滑槽20内部往复移动，即第一滑块17和第二滑块18在滑槽20内部相互靠近或相互远离。

当第一滑块17和第二滑块18在滑槽20内部相互靠近时，能够同步带动其顶部的第一限位板19和第二限位板14相互靠近，当第一滑块17和第二滑块18滑动至挡板25底部时，此时挡板25、护套11、第一滑块17和第二滑块18围合成一相对密封的空腔，此时当第一滑块17和第二滑块18继续靠近时，可以对此空腔内部的冷却液进行加压，从而通过挡板25上的排水孔24排出，而由于挡板25上的排水孔24孔径较小，因此通过排水孔24排出的冷却液呈细小的水柱，有的近似于雾状，当第一滑块17和第二滑块18在挡板25底部相互靠近时，第一限位板19和第二限位板14在挡板25顶部相互靠近，而第一限位板19和第二限位板14上均设置有限位条21，因此当第一限位板19和第二限位板14在挡板25上相互靠近时，限位条21会逐渐经过挡板25上的排水孔24，此时通过排水孔24排出的细小水柱被多个限位条21阻挡分隔，从而使得水柱的连续性被打断，进而被分隔成细小的水滴，而有的水柱在高压下击中限位条21会直接雾化小细小的水滴，而由于护套11处于旋转的状态，因此被雾化成细小水滴的冷却液在离心力的作用力会被甩到定子9的表面，从而可以加速对定子9的散热，在实际使用时，定子9和转子6工作时产热较大，而此结构相比于传统的液冷机构，将冷却液雾化成较小的水滴并通过离心力使其贴附在定子9的表面，一方面有利于增加冷却液与定子9之间的接触面积，另一方面，由于冷却液被雾化，因此吸热效率更快，从而可以在短时间内对定子9进行快速散热，散热效率较高。

综上所述，此结构进行散热时，可以在导流空腔12内部通入较少的冷却液，通过挡板25与第一限位板19和第二限位板14的配合可以将冷却液细化成较小的水滴并且进行雾化，可以达到对定子9和转子6进行散热效果，有利于减小设备内部的压力，并且也节约了冷却液的用量，有利于冷却液持续可循环的利用。

当第一滑块17和第二滑块18相互远离时，此时在导流空腔12内部的冷却液会补充至滑槽20内部位于挡板25底部，从而便于下一次第一滑块17和第二滑块18作业。

如图3、4、7、9所示，在护套11的外侧面上开设有圆孔，圆孔内部转动设置有转轴15，而转轴15的外圆周面上固定连接有叶轮23，如图3所示，在护套11外圆周面上布置且相互错开的第一限位板19和第二限位板14之间设置有拉绳16，拉绳16的两端分别与相互错开的第一限位板19和第二限位板14相互固定，拉绳16从转轴15处经过并缠绕转轴15，而转轴15的底端设置有卷簧22，卷簧22设置于转轴15和护套11之间，使得转轴15和护套11之间存在一定的扭矩。

当第一限位板19和第二限位板14相互远离时，可以将拉绳16的两端狭隘能够向两侧拉动，而拉绳16缠绕在转轴15上，因此当拉绳16被拉动时可以带动转轴15转动，进而带动转轴15上的叶轮23转动，通过转动的叶轮23可以对导流空腔12内部的冷却液进行搅拌，使得冷却液流动至定子9位置时流速降低，并且经过叶轮23的转动使得冷却液呈无序流动的状态，原本冷却液经过磁悬浮轴承10之后，冷却液的外层已经上升一定温度，而当冷却液流动至定子9处时，经过叶轮23的搅拌，使得冷却液内层的部分与定子9接触，从而可以更好地对定子9进行散热，散热效率更高。

当第一限位板19和第二限位板14相互靠近时，卷簧22带动转轴15转动，可以对拉绳16重新缠绕，从而有利于下一次使用。

工作原理：当第一滑块17和第二滑块18在挡板25底部相互靠近时，第一限位板19和第二限位板14在挡板25顶部相互靠近，而第一限位板19和第二限位板14上均设置有限位条21，因此当第一限位板19和第二限位板14在挡板25上相互靠近时，限位条21会逐渐经过挡板25上的排水孔24，此时通过排水孔24排出的细小水柱被多个限位条21阻挡分隔，从而使得水柱的连续性被打断，进而被分隔成细小的水滴，而有的水柱在高压下击中限位条21会直接雾化小细小的水滴，而由于护套11处于旋转的状态，因此被雾化成细小水滴的冷却液在离心力的作用力会被甩到定子9的表面，从而可以加速对定子9的散热，在实际使用时，定子9和转子6工作时产热较大，而此结构相比于传统的液冷机构，将冷却液雾化成较小的水滴并通过离心力使其贴附在定子9的表面，一方面有利于增加冷却液与定子9之间的接触面积，另一方面，由于冷却液被雾化，因此吸热效率更快。

Claims (8)

1.一种磁悬浮转子上的浸没式液冷结构，包括壳体和转动设置于壳体内部的护套，护套内侧转动设置有定子，所述壳体内部位于定子两侧均设置有磁悬浮轴承，其特征在于：所述壳体内部围绕着定子和磁悬浮轴承布置有导流空腔，在壳体的外侧壁上布置有与导流空腔相连通的进液口和排液口，所述护套外侧壁上开设有多个呈环形阵列分布的滑槽，所述滑槽内部滑动设置有第一滑块和第二滑块，而在护套外侧面位于滑槽的中间位置固定设置有挡板，挡板上设置有多个细小的排水孔；

所述滑槽内部设置有往复丝杆，而第一滑块和第二滑块均通过往复丝杆上的滚珠螺母副与其相连接，所述往复丝杆的一端穿过护套并延伸至壳体的外侧，其延伸至壳体外部的一端固定连接有齿轮，而壳体靠近齿轮的一侧面上固定连接有与齿轮相啮合的齿圈。

2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮转子上的浸没式液冷结构，其特征在于：所述第一滑块的顶部固定连接有第一限位板，所述第二滑块的顶部固定连接有第二限位板，第一限位板和第二限位板上设置有凹槽，凹槽内部固定设置有限位条。

3.根据权利要求1所述的一种磁悬浮转子上的浸没式液冷结构，其特征在于：所述壳体顶部固定连接有电机，所述电机输出端固定连接有传动轴，所述传动轴和护套之间套设有皮带。

4.根据权利要求2所述的一种磁悬浮转子上的浸没式液冷结构，其特征在于：所述护套的外侧面上开设有圆孔，所述圆孔内部转动设置有转轴，所述转轴的外圆周面上固定连接有叶轮。

5.根据权利要求4所述的一种磁悬浮转子上的浸没式液冷结构，其特征在于：所述护套外圆周面上设置有拉绳，所述拉绳一端与护套外圆周面一端处的第一限位板相固定，所述拉绳的另一端与护套外圆周面另一端且与第一限位板相错开的第二限位板相固定，所述拉绳从转轴处经过并缠绕转轴。

6.根据权利要求5所述的一种磁悬浮转子上的浸没式液冷结构，其特征在于：所述转轴的底端设置有卷簧，所述卷簧设置于转轴和护套之间。

7.根据权利要求5所述的一种磁悬浮转子上的浸没式液冷结构，其特征在于：所述拉绳设置为多个，多个所述拉绳呈环形阵列分布于护套外圆周面上。

8.一种磁悬浮转子，包括磁悬浮转子，其特征在于：应用上述如权利要求1-7任意一项所述的浸没式液冷结构对磁悬浮转子进行散热。

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