CN215344291U - 一种磁悬浮电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种磁悬浮电机，包括外壳、定子和转子，转子上设有推力盘和散热叶轮，推力盘上设有叶片；磁悬浮电机内设有第一冷却通道和第二冷却通道，散热叶轮位于第一冷却通道内，叶片位于第二冷却通道内。转子旋转时带动推力盘和散热叶轮转动，散热叶轮搅动气体，在第一冷却通道内形成气流，推力盘上的叶片搅动气体，在第二冷却通道内形成气流。第一冷却通道和第二冷却通道内的气体流经各零件，与这些零件之间发生热交换，从而持续、有效地对这些零件进行冷却降温，避免出现定子烧毁、转子与其它零件刮蹭等情况。

Description

一种磁悬浮电机

技术领域

本实用新型涉及电机领域，尤其涉及一种磁悬浮电机。

背景技术

磁悬浮电机在运行过程中，其内部的定子和磁轴承通有电流，会散发热量，转子快速旋转也会产生热量。如果仅靠磁悬浮电机自然冷却，那么会出现磁悬浮电机温度过高的情况。

一方面，定子在温度过高时可能会烧毁。另一方面，磁轴承和转子受热后会发生膨胀，使得磁轴承与转子之间、定子与转子之间的气隙减小，容易发生刮蹭，导致转子失稳甚至跌落，进而导致磁悬浮电机报废。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种磁悬浮电机。

本实用新型提供如下技术方案：

一种磁悬浮电机，包括外壳、定子和转子，所述转子上设有推力盘和散热叶轮，所述推力盘上设有叶片；

所述磁悬浮电机内设有第一冷却通道和第二冷却通道，所述散热叶轮位于所述第一冷却通道内，所述叶片位于所述第二冷却通道内。

作为对所述磁悬浮电机的进一步可选的方案，所述外壳上设有第一径向磁轴承、第二径向磁轴承、第一轴向磁轴承和第二轴向磁轴承，所述第二轴向磁轴承位于所述推力盘背向所述定子的一侧，且位于所述第一冷却通道的进风端；

所述第一冷却通道包括开设于所述推力盘上的第一通风孔、开设于所述第一轴向磁轴承上的第二通风孔、位于所述转子与所述第二径向磁轴承之间的气隙、位于所述转子与所述定子之间的气隙以及位于所述转子与所述第一径向磁轴承之间的气隙。

作为对所述磁悬浮电机的进一步可选的方案，所述第一冷却通道还包括开设于所述第二轴向磁轴承内沿的第一导流槽。

作为对所述磁悬浮电机的进一步可选的方案，所述转子上设有导流端盖，所述导流端盖位于所述第一冷却通道的进风端。

作为对所述磁悬浮电机的进一步可选的方案，所述外壳上设有第一轴向磁轴承和第二轴向磁轴承，所述第二轴向磁轴承位于所述推力盘背向所述定子的一侧，且位于所述第二冷却通道的进风端；

所述第二冷却通道包括开设于所述第二轴向磁轴承上的第三通风孔、开设于所述外壳上的第四通风孔、开设于所述外壳与所述定子之间的第五通风孔以及开设于所述外壳上的第六通风孔。

作为对所述磁悬浮电机的进一步可选的方案，所述第二冷却通道还包括开设于所述第二轴向磁轴承上的第二导流槽，所述第二导流槽与所述第三通风孔背向所述定子的一端连通。

作为对所述磁悬浮电机的进一步可选的方案，所述推力盘和所述散热叶轮均套设于所述转子上，所述转子上设有台阶面，所述转子靠近所述散热叶轮的一端穿设有锁紧螺钉，所述锁紧螺钉使所述推力盘和所述散热叶轮抵持于所述台阶面上以将所述推力盘和所述散热叶轮固定于所述转子上。

作为对所述磁悬浮电机的进一步可选的方案，所述锁紧螺钉的螺纹旋向与所述转子的旋转方向相反。

作为对所述磁悬浮电机的进一步可选的方案，所述推力盘上穿设有插销，所述插销沿所述转子的轴向设置，并穿入所述转子。

作为对所述磁悬浮电机的进一步可选的方案，所述散热叶轮与所述推力盘一体成型。

本实用新型的实施例具有如下有益效果：

转子旋转时带动推力盘和散热叶轮转动，散热叶轮搅动气体，在第一冷却通道内形成气流，推力盘上的叶片搅动气体，在第二冷却通道内形成气流。第一冷却通道和第二冷却通道内的气体流经定子、转子等零件，与这些零件之间发生热交换，从而持续、有效地对这些零件进行冷却降温，避免出现定子烧毁、转子与其它零件刮蹭等情况。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例1提供的一种磁悬浮电机的整体结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例1提供的一种磁悬浮电机的局部结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例1提供的一种磁悬浮电机中推力盘的正视图；

图4示出了本实用新型实施例1提供的一种磁悬浮电机中推力盘的侧视图；

图5示出了本实用新型实施例1提供的一种磁悬浮电机在另一实施方式中散热叶轮的结构示意图；

图6示出了本实用新型实施例2提供的一种磁悬浮电机中推力盘的正视图；

图7示出了本实用新型实施例2提供的一种磁悬浮电机中推力盘的侧视图。

主要元件符号说明：

100-外壳；110-本体；111-第五通风孔；120-第一安装座；121-第六通风孔；122-第一径向传感器；130-第二安装座；131-第四通风孔；132-第二径向传感器；200-定子；300-转子；310-导流端盖；320-锁紧螺钉；400-第一径向磁轴承；500-第二径向磁轴承；600-第一轴向磁轴承；610-第二通风孔；700-第二轴向磁轴承；710-第一导流槽；720-第三通风孔；730-第二导流槽；800-推力盘；810-叶片；820-第一通风孔；830-插销；900-散热叶轮。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请参阅图1，本实施例提供一种磁悬浮电机，特别是一种带有风冷散热结构的磁悬浮高速电机。磁悬浮电机包括外壳100、定子200和转子300，定子200与外壳100固定连接，转子300则与外壳100转动配合。

请一并参阅图1和图2，转子300上设有推力盘800和散热叶轮900，且推力盘800的边沿设有叶片810。当转子300旋转时，推力盘800和散热叶轮900随之转动。推力盘800上的叶片810和散热叶轮900同时搅动气体，形成气流，对磁悬浮电机内部的各个零件进行风冷散热。

具体地，外壳100由本体110、第一安装座120和第二安装座130组成。本体110呈筒状，其轴线水平，定子200固定在本体110的内侧壁上。第一安装座120和第二安装座130分别位于本体110两端，与本体110栓接或者焊接固定。

具体地，第一安装座120上固定有第一径向磁轴承400，第二安装座130上固定有第二径向磁轴承500，转子300的两端分别从第一径向磁轴承400和第二径向磁轴承500内穿过。

磁悬浮电机工作时，第一径向磁轴承400和第二径向磁轴承500内通有电流，产生磁场，转子300则在磁力作用下悬浮，不与定子200、第一径向磁轴承400和第二径向磁轴承500直接接触。

进一步地，第一安装座120上还固定有第一径向传感器122，第一径向传感器122位于第一径向磁轴承400背向定子200的一侧。第二安装座130上还固定有第二径向传感器132，第二径向传感器132位于第二径向磁轴承500背向定子200的一侧。

第一径向传感器122和第二径向传感器132分别对转子300两端部的位置进行监测，磁悬浮电机的控制系统借此判断转子300的姿态，以便及时调整通入第一径向磁轴承400和第二径向磁轴承500的电流，进而对转子300的姿态进行调整。

具体地，第二安装座130上还固定有第一轴向磁轴承600和第二轴向磁轴承700，第一轴向磁轴承600位于第二径向传感器132背向第二径向磁轴承500的一侧，第二轴向磁轴承700则位于第一轴向磁轴承600背向第二径向磁轴承500的一侧。

推力盘800位于第一轴向磁轴承600和第二轴向磁轴承700之间，磁悬浮电机工作时，第一轴向磁轴承600和第二轴向磁轴承700内通有电流，产生磁场，并向推力盘800施加磁力。通过调整电流大小，可以改变推力盘800所受合力的大小和方向，以抵消转子300所受的轴向力，使转子300沿轴向保持平衡。

具体地，转子300靠近第二安装座130的一端的侧壁上成型有台阶面，端面上穿设有锁紧螺钉320。推力盘800和散热叶轮900均套设在转子300上，推力盘800与台阶面相抵，散热叶轮900与推力盘800背向台阶面的一侧相抵，锁紧螺钉320则与散热叶轮900背向推力盘800的一侧相抵。

旋进锁紧螺钉320，使推力盘800直接抵持于台阶面上，使散热叶轮900通过推力盘800间接抵持于台阶面上，即可同时沿转子300的轴向和径向将推力盘800和散热叶轮900锁紧，使推力盘800和散热叶轮900均于转子300固定连接。

进一步地，锁紧螺钉320的螺纹旋向由转子300的旋转方向决定，且锁紧螺钉320的螺纹旋向与转子300的旋转方向相反。当转子300带动推力盘800和散热叶轮900旋转时，推力盘800和散热叶轮900所受的摩擦力部分传递至锁紧螺钉320上，使锁紧螺钉320有进一步旋紧的趋势，从而保证推力盘800与转子300之间、散热叶轮900与转子300之间的稳定连接。

进一步地，推力盘800上的叶片810在搅动气体形成气流的同时也会受到来自气体的反作用力，该作用力进一步传递至推力盘800上。为了保证推力盘800与转子300之间的稳定连接，在推力盘800上穿设有四根插销830。四根插销830均与转子300的轴向平行，并沿转子300的周向均匀分布，插销830的末端穿入台阶面。此时，推力盘800无法与转子300发生相对转动。

具体地，推力盘800上开设有第一通风孔820，第一轴向磁轴承600上开设有第二通风孔610。

其中，第一通风孔820的一端与第二轴向磁轴承700内围的区域连通，另一端则连通至第二通风孔610。第二通风孔610背向第一通风孔820的一端通过开设在第二径向传感器132上的通孔连通至第二径向磁轴承500与转子300之间的气隙，第二径向磁轴承500与转子300之间的气隙进一步连通至本体110与转子300之间的空腔。转子300与定子200之间的气隙两端均与本体110与转子300之间的空腔连通。第一径向磁轴承400与转子300之间的气隙的一端连通至本体110与转子300之间的空腔，另一端通过开设在第一径向传感器122和端盖上的通孔连通至磁悬浮电机外部。

此时，上述第二轴向磁轴承700内围、第一通风孔820、第二通风孔610、开设在第二径向传感器132上的通孔、第二径向磁轴承500与转子300之间的气隙、本体110与转子300之间的空腔、转子300与定子200之间的气隙、本体110与转子300之间的空腔、第一径向磁轴承400与转子300之间的气隙以及开设在第一径向传感器122和端盖上的通孔共同构成第一冷却通道，并以第二轴向磁轴承700内围作为第一冷却通道的进风口。散热叶轮900即位于第一冷却通道内，第二轴向磁轴承700环绕在散热叶轮900的外围。

当磁悬浮电机工作时，转子300带动散热叶轮900转动，散热叶轮900搅动气体，在第一冷却通道内形成气流。该气流流经第二轴向磁轴承700、推力盘800、第一轴向磁轴承600、第二径向磁轴承500、转子300、定子200和第一径向磁轴承400，对这些零件进行冷却降温，避免这些零件温度升高后发生热变形导致的转子300与第一径向磁轴承400之间、转子300与第二径向磁轴承500之间间隙缩小，降低转子300刮蹭的可能性，消除转子300失稳甚至跌落的隐患。

请一并参阅图2和图3，在本实施例中，推力盘800上的第一通风孔820设有八个，八个第一通风孔820沿推力盘800的周向均匀排列。

进一步地，第一冷却通道的进风口处还设置有第一导流槽710。第一导流槽710开设于第二轴向磁轴承700的内沿上，沿转子300的周向设置，且第一导流槽710的截面呈弧形。

第一导流槽710能够起到引流作用，有利于磁悬浮电机外部的气体进入第一冷却通道内。

请一并参阅图2和图4，进一步地，在本实施例中，散热叶轮900采用轴流式叶轮。转子300靠近第二安装座130的一端设置有导流端盖310，导流端盖310沿转子300轴向的一端与散热叶轮900贴合，与散热叶轮900焊接或者栓接固定。导流端盖310沿转子300轴向的另一端设置为球面，并在中部开设有避让槽，以便锁紧螺钉320穿入。

导流端盖310上的球面同样起到引流作用，与第一导流槽710相配合，引导磁悬浮电机外部的气体进入第一冷却通道内。

请参阅图5，在本申请的另一实施例中，散热叶轮900也可以采用离心式叶轮。

请再次参阅图2和图3，具体地，第二轴向磁轴承700上开设有第三通风孔720，第二安装座130上开设有第四通风孔131，本体110与定子200之间开设有第五通风孔111，第一安装座120上开设有第六通风孔121。

其中，第三通风孔720的一端与磁悬浮电机的外部连通，另一端则通过推力盘800的边沿与第二轴向磁轴承700之间的间隙连通至第四通风孔131。第四通风孔131背向第三通风孔720的一端连通至本体110与转子300之间的空腔。第五通风孔111的两端均与本体110与转子300之间的空腔连通。第六通风孔121的一端连通至本体110与转子300之间的空腔，另一端连通至磁悬浮电机外部。

此时，上述第三通风孔720、推力盘800的边沿与第二轴向磁轴承700之间的间隙、第四通风孔131、本体110与转子300之间的空腔、第五通风孔111、本体110与转子300之间的空腔以及第六通风孔121共同构成第二冷却通道，并以第三通风孔720作为第二冷却通道的进风口。叶片810设置在推力盘800的边沿上，即位于第二冷却通道内。

当磁悬浮电机工作时，转子300带动推力盘800转动，推力盘800上的叶片810搅动气体，在第二冷却通道内形成气流。该气流流经第二轴向磁轴承700、推力盘800、第二安装座130、定子200和第一安装座120，对第二轴向磁轴承700、推力盘800和定子200进行冷却降温，同时间接地带走第一轴向磁轴承600、第二径向磁轴承500和第一径向磁轴承400外沿的热量。

进一步地，第二冷却通道的进风口处还设置有第二导流槽730。第二导流槽730开设于第二轴向磁轴承700上，并与第三通风孔720背向定子200的一端连通。第二导流槽730沿转子300的周向设置，其截面呈弧形。

第二导流槽730能够起到引流作用，有利于磁悬浮电机外部的气体进入第二冷却通道内。

本实施例中的磁悬浮电机在工作过程中，其内部的定子200、转子300等零件得到充分地冷却降温，从而能够稳定运行。

首先，冷却降温借助推力盘800上的叶片810和散热叶轮900实现，无需外接散热风机，既降低了零件成本，又解放了磁悬浮电机顶部的空间，使磁悬浮电机的高度得到控制。

其次，推力盘800上设置叶片810后作为轴流叶轮使用，散热叶轮900充当推力盘800的锁紧件，第二轴向磁轴承700设置第一导流槽710后作为集流器使用，这些零件的功能多样，使磁悬浮电机的轴向长度得以缩减，有利于转子300转速的提升。

再次，推力盘800充当轴流叶轮，配合第二冷却通道对磁悬浮电机内部的零件进行散热，分担了散热叶轮900的压力，从而减小了对散热叶轮900风量的要求，使得散热叶轮900的体积可以缩减，最终减小了磁悬浮电机的整体体积。

最后，第一冷却通道和第二冷却通道内的气流分工明确，两股气流流经的零件均得到了充分的冷却，实现对磁悬浮电机内部各个零件无死角的冷却，甚至起到多角度叠加的冷却效果，充分保证了磁悬浮电机性能的稳定性。

实施例2

请一并参阅图6和图7，与实施例1的不同之处在于，在本实施例中，轴流式的散热叶轮900与推力盘800一体成型。将推力盘800和散热叶轮900做成一个零件，减小了磁悬浮电机的整体零件数，便于零件的储存、运输和装配。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种磁悬浮电机，其特征在于，包括外壳、定子和转子，所述转子上设有推力盘和散热叶轮，所述推力盘上设有叶片；

所述磁悬浮电机内设有第一冷却通道和第二冷却通道，所述散热叶轮位于所述第一冷却通道内，所述叶片位于所述第二冷却通道内。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮电机，其特征在于，所述外壳上设有第一径向磁轴承、第二径向磁轴承、第一轴向磁轴承和第二轴向磁轴承，所述第二轴向磁轴承位于所述推力盘背向所述定子的一侧，且位于所述第一冷却通道的进风端；

所述第一冷却通道包括开设于所述推力盘上的第一通风孔、开设于所述第一轴向磁轴承上的第二通风孔、位于所述转子与所述第二径向磁轴承之间的气隙、位于所述转子与所述定子之间的气隙以及位于所述转子与所述第一径向磁轴承之间的气隙。

3.根据权利要求2所述的磁悬浮电机，其特征在于，所述第一冷却通道还包括开设于所述第二轴向磁轴承内沿的第一导流槽。

4.根据权利要求2所述的磁悬浮电机，其特征在于，所述转子上设有导流端盖，所述导流端盖位于所述第一冷却通道的进风端。

5.根据权利要求1所述的磁悬浮电机，其特征在于，所述外壳上设有第一轴向磁轴承和第二轴向磁轴承，所述第二轴向磁轴承位于所述推力盘背向所述定子的一侧，且位于所述第二冷却通道的进风端；

所述第二冷却通道包括开设于所述第二轴向磁轴承上的第三通风孔、开设于所述外壳上的第四通风孔、开设于所述外壳与所述定子之间的第五通风孔以及开设于所述外壳上的第六通风孔。

6.根据权利要求5所述的磁悬浮电机，其特征在于，所述第二冷却通道还包括开设于所述第二轴向磁轴承上的第二导流槽，所述第二导流槽与所述第三通风孔背向所述定子的一端连通。

7.根据权利要求1所述的磁悬浮电机，其特征在于，所述推力盘和所述散热叶轮均套设于所述转子上，所述转子上设有台阶面，所述转子靠近所述散热叶轮的一端穿设有锁紧螺钉，所述锁紧螺钉使所述推力盘和所述散热叶轮抵持于所述台阶面上以将所述推力盘和所述散热叶轮固定于所述转子上。

8.根据权利要求7所述的磁悬浮电机，其特征在于，所述锁紧螺钉的螺纹旋向与所述转子的旋转方向相反。

9.根据权利要求1所述的磁悬浮电机，其特征在于，所述推力盘上穿设有插销，所述插销沿所述转子的轴向设置，并穿入所述转子。

10.根据权利要求1所述的磁悬浮电机，其特征在于，所述散热叶轮与所述推力盘一体成型。

Images