磁悬浮旋转机械的制作方法

本发明属于磁悬浮旋转机械设计，具体涉及一种磁悬浮旋转机械。

背景技术：

1、目前磁悬浮鼓风机散热主要是外置冷却设备，例如外置冷却风机、水冷系统以及换热器等，设备维护的成本高、结构系统复杂、增加安全隐患，或者以负压的形式，从鼓风机内吸风引导热量流出，不能更有效的实现内部组件的散热，特别对轴向磁轴承的散热不够充分，影响磁悬浮鼓风机的稳定运行。

2、轴向磁轴承实现转轴的轴向移动，转轴上就必不可少需要一个轴向受力部件就是推力盘，而轴向磁轴承与推力盘材料为纯铁实心结构，自身损耗比较大，导热性能一般且空间狭小，如未有效冷却则发热严重。通常情况下为了避免轴向磁轴承温升过高，往往会在外部施加强迫风冷对磁轴承进行散热，冷却风由外部输入，通过轴承定子与推力盘之间的缝隙，对轴向磁轴承进行散热，但是散热效率不高。

技术实现思路

1、因此，本发明提供一种磁悬浮旋转机械，能够解决现有技术中的磁悬浮旋转机械内的轴向磁轴承发热严重、散热效率低的技术问题。

2、为了解决上述问题，本发明提供一种磁悬浮旋转机械，包括转轴以及用于限定所述转轴的轴向位移的轴向磁悬浮轴承，所述轴向磁悬浮轴承包括外筒，所述外筒的中心通孔内组装有第一轴向定子组件、第二轴向定子组件及推力盘，所述第一轴向定子组件包括第一定子铁芯以及组装于所述第一定子铁芯上的第一绕组，所述第二轴向定子组件包括第二定子铁芯以及组装于所述第二定子铁芯上的第二绕组，所述推力盘处于所述第一定子铁芯的磁极与所述第二定子铁芯的磁极之间，所述第一定子铁芯的磁极包括第一外磁极与第一内磁极，所述第二定子铁芯的磁极包括第二外磁极与第二内磁极，所述第一外磁极及第二外磁极的磁极端面上形成有外过流凹槽，所述第一内磁极及第二内磁极的磁极端面上形成有内过流凹槽，各所述外过流凹槽及内过流凹槽皆沿着所述推力盘的径向延伸；冷却气流能够依次经由一侧的定子铁芯内的内过流凹槽、外过流凹槽进入所述轴向磁悬浮轴承内并依次经由另一侧的定子铁芯内的外过流凹槽、内过流凹槽流出所述轴向磁悬浮轴承。

3、在一些实施方式中，所述转轴的第一端连接鼓风涡轮，所述转轴的第二端连接冷却叶轮，所述冷却气流由所述冷却叶轮引入和/或引自所述鼓风涡轮处。

4、在一些实施方式中，所述转轴的第一端连接鼓风涡轮，所述转轴内具有由其第二端端面朝向所述第一端延伸的引气通道，所述冷却气流由所述转轴在旋转过程中依靠离心力经由所述引气通道引入。

5、在一些实施方式中，所述磁悬浮旋转机械还包括筒体，所述筒体内组装有能够驱动所述转轴旋转的电机定子，所述筒体与所述电机定子位置相应的区域内形成有定子冷却流道。

6、在一些实施方式中，所述筒体内还形成有水冷却流道，所述水冷却流道环绕所述定子冷却流道的外侧设置。

7、在一些实施方式中，所述转轴上还套装有辅助散热风叶，两个所述辅助散热风叶分别处于所述电机定子的两端位置。

8、在一些实施方式中，所述电机定子与所述冷却叶轮之间的所述转轴上还套装有径向磁悬浮轴承，所述冷却叶轮引入的冷却气流还在所述辅助散热风叶的驱动下进入所述径向磁悬浮轴承后流出。

9、在一些实施方式中，所述第一外磁极包括沿着所述推力盘的径向向内延伸的第一盖板部，所述第二外磁极包括沿着所述推力盘的径向向内延伸的第二盖板部，所述外过流凹槽处于所述第一盖板部及所述第二盖板部上。

10、在一些实施方式中，垂直于所述推力盘的转轴的平面为径向平面，在所述径向平面上的投影，所述推力盘的外圆周壁的半径小于所述外过流凹槽的径向外槽壁的半径，且所述外过流凹槽的径向外槽壁的半径小于所述第一盖板部的外圆周壁的半径，所述外过流凹槽沿着所述推力盘的径向贯通所述第一外磁极或者第二外磁极的外环壁；所述内过流凹槽沿着所述推力盘的径向贯通所述第一内磁极或者第二内磁极的内外环壁。

11、在一些实施方式中，所述第一定子铁芯还包括处于所述第一外磁极与第一内磁极之间的第一定子轭部，所述第二定子铁芯还包括处于所述第二外磁极与第二内磁极之间的第二定子轭部，所述第一定子轭部具有凸出于所述第一外磁极的径向外环壁的第一外凸环，所述第二定子轭部具有凸出于所述第二外磁极的径向外环壁的第二外凸环，所述第一轴向定子组件经由所述第一外凸环组装于所述外筒内且所述第二轴向定子组件经由所述第二外凸环组装于所述外筒内以在所述第一外磁极与外筒之间及第二外磁极与外筒之间形成冷却腔，所述第一定子铁芯的外过流凹槽与所述第二定子铁芯的外过流凹槽由所述冷却腔连通。

12、本发明提供的一种磁悬浮旋转机械具有如下有益效果：

13、由于冷却叶轮及鼓风涡轮两者共用转轴，在磁悬浮旋转机械运转时，即可同步实现冷却叶轮的旋转，进而将外部空气引入磁悬浮旋转机械内，也即实现冷却叶轮由转轴的直驱，而无需针对轴承的冷却单独配置相应的冷却结构，无需单独针对冷却叶轮设置专门的控制器，控制逻辑简单，散热可靠性高，且能够一定程度上降低产品成本。

技术特征：

1.一种磁悬浮旋转机械，包括转轴(100)以及用于限定所述转轴(100)的轴向位移的轴向磁悬浮轴承(101)，其特征在于，所述轴向磁悬浮轴承(101)包括外筒(1)，所述外筒(1)的中心通孔内组装有第一轴向定子组件(2)、第二轴向定子组件(3)及推力盘(4)，所述第一轴向定子组件(2)包括第一定子铁芯(21)以及组装于所述第一定子铁芯(21)上的第一绕组(22)，所述第二轴向定子组件(3)包括第二定子铁芯(31)以及组装于所述第二定子铁芯(31)上的第二绕组(32)，所述推力盘(4)处于所述第一定子铁芯(21)的磁极与所述第二定子铁芯(31)的磁极之间，所述第一定子铁芯(21)的磁极包括第一外磁极(211)与第一内磁极(212)，所述第二定子铁芯(31)的磁极包括第二外磁极(311)与第二内磁极(312)，所述第一外磁极(211)及第二外磁极(311)的磁极端面上形成有外过流凹槽(51)，所述第一内磁极(212)及第二内磁极(312)的磁极端面上形成有内过流凹槽(52)，各所述外过流凹槽(51)及内过流凹槽(52)皆沿着所述推力盘(4)的径向延伸；冷却气流能够依次经由一侧的定子铁芯内的内过流凹槽(52)、外过流凹槽(51)进入所述轴向磁悬浮轴承内并依次经由另一侧的定子铁芯内的外过流凹槽(51)、内过流凹槽(52)流出所述轴向磁悬浮轴承。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮旋转机械，其特征在于，所述转轴(100)的第一端连接鼓风涡轮，所述转轴(100)的第二端连接冷却叶轮(103)，所述冷却气流由所述冷却叶轮(103)引入和/或引自所述鼓风涡轮处。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮旋转机械，其特征在于，所述转轴(100)的第一端连接鼓风涡轮，所述转轴(100)内具有由其第二端端面朝向所述第一端延伸的引气通道(1001)，所述冷却气流由所述转轴(100)在旋转过程中依靠离心力经由所述引气通道(1001)引入。

4.根据权利要求2所述的磁悬浮旋转机械，其特征在于，还包括筒体(106)，所述筒体(106)内组装有能够驱动所述转轴(100)旋转的电机定子(105)，所述筒体(106)与所述电机定子(105)位置相应的区域内形成有定子冷却流道(1062)。

5.根据权利要求4所述的磁悬浮旋转机械，其特征在于，所述筒体(106)内还形成有水冷却流道(1063)，所述水冷却流道(1063)环绕所述定子冷却流道(1062)的外侧设置。

6.根据权利要求4所述的磁悬浮旋转机械，其特征在于，所述转轴(100)上还套装有辅助散热风叶(107)，两个所述辅助散热风叶(107)分别处于所述电机定子(105)的两端位置。

7.根据权利要求6所述的磁悬浮旋转机械，其特征在于，所述电机定子(105)与所述冷却叶轮(103)之间的所述转轴(100)上还套装有径向磁悬浮轴承(104)，所述冷却叶轮(103)引入的冷却气流还在所述辅助散热风叶(107)的驱动下进入所述径向磁悬浮轴承(104)后流出。

8.根据权利要求1所述的磁悬浮旋转机械，其特征在于，所述第一外磁极(211)包括沿着所述推力盘(4)的径向向内延伸的第一盖板部(2111)，所述第二外磁极(311)包括沿着所述推力盘(4)的径向向内延伸的第二盖板部(3111)，所述外过流凹槽(51)处于所述第一盖板部(2111)及所述第二盖板部(3111)上。

9.根据权利要求8所述的磁悬浮旋转机械，其特征在于，垂直于所述推力盘(4)的转轴的平面为径向平面，在所述径向平面上的投影，所述推力盘(4)的外圆周壁的半径小于所述外过流凹槽(51)的径向外槽壁的半径，且所述外过流凹槽(51)的径向外槽壁的半径小于所述第一盖板部(2111)的外圆周壁的半径，所述外过流凹槽(51)沿着所述推力盘(4)的径向贯通所述第一外磁极(211)或者第二外磁极(311)的外环壁；所述内过流凹槽(52)沿着所述推力盘(4)的径向贯通所述第一内磁极(212)或者第二内磁极(312)的内外环壁。

10.根据权利要求1所述的磁悬浮旋转机械，其特征在于，所述第一定子铁芯(21)还包括处于所述第一外磁极(211)与第一内磁极(212)之间的第一定子轭部(213)，所述第二定子铁芯(31)还包括处于所述第二外磁极(311)与第二内磁极(312)之间的第二定子轭部(313)，所述第一定子轭部(213)具有凸出于所述第一外磁极(211)的径向外环壁的第一外凸环，所述第二定子轭部(313)具有凸出于所述第二外磁极(311)的径向外环壁的第二外凸环，所述第一轴向定子组件(2)经由所述第一外凸环组装于所述外筒(1)内且所述第二轴向定子组件(3)经由所述第二外凸环组装于所述外筒(1)内以在所述第一外磁极(211)与外筒(1)之间及第二外磁极(311)与外筒(1)之间形成冷却腔，所述第一定子铁芯(21)的外过流凹槽(51)与所述第二定子铁芯(31)的外过流凹槽(51)由所述冷却腔连通。

技术总结
本发明提供一种磁悬浮旋转机械，包括转轴及轴向磁悬浮轴承，轴承包括外筒，外筒内组装有两个轴向定子组件及推力盘，第一轴向定子组件包括第一定子铁芯，第二轴向定子组件包括第二定子铁芯，推力盘处于两定子铁芯的磁极之间，第一定子铁芯的磁极包括第一外磁极与第一内磁极，第二定子铁芯的磁极包括第二外磁极与第二内磁极，第一外磁极及第二外磁极的磁极端面上形成有外过流凹槽，第一内磁极及第二内磁极的磁极端面上形成有内过流凹槽，冷却气流能够依次经由一侧的内过流凹槽、外过流凹槽进入轴承内并依次经由另一侧的外过流凹槽、内过流凹槽流出。本发明无需针对轴承的冷却单独配置相应的冷却结构，且能够有效冷却轴承内部结构。

技术研发人员：龚高,王飞,刘湛钦
受保护的技术使用者：珠海格力电器股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/16