轴向磁悬浮轴承、磁悬浮旋转机械的制作方法

本发明属于磁悬浮轴承设计，具体涉及一种轴向磁悬浮轴承、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，本发明提供一种轴向磁悬浮轴承、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，所述第一定子铁芯内构造有由所述第一内磁极的内环壁贯通至所述第一外磁极的外环壁的第一冷却流道，且所述第一冷却流道流经所述第一绕组与所述推力盘之间的第一空间，所述第二定子铁芯内构造有由所述第二内磁极的内环壁贯通至所述第二外磁极的第二冷却流道，且所述第二冷却流道流经所述第二绕组与所述推力盘之间的第二空间。

3、在一些实施方式中，所述第一冷却流道具有多条，多条所述第一冷却流道环绕所述推力盘的圆周方向间隔设置，所述第二冷却流道具有多条，多条所述第二冷却流道环绕所述推力盘的圆周方向间隔设置。

4、在一些实施方式中，所述第一冷却流道包括贯通所述第一内磁极内外环壁的第一内通孔以及贯通所述第一外磁极内外环壁的第一外通孔；所述第二冷却流道包括贯通所述第二内磁极内外环壁的第二内通孔以及贯通所述第二外磁极内外环壁的第二外通孔。

5、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，第一外通孔不处于所述第一盖板部上，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，所述第二外通孔不处于所述第二盖板部上。

6、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，所述第一冷却流道与所述第二冷却流道由所述冷却腔连通。

7、本发明还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为上述的轴向磁悬浮轴承，冷却气流能够经由所述第一冷却流道、第二冷却流道中的一个进入所述轴向磁悬浮轴承内并经由所述第一冷却流道、第二冷却流道中的另一个流出所述轴向磁悬浮轴承。

8、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。

9、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。

10、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。

11、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。

12、本发明提供的一种轴向磁悬浮轴承、磁悬浮旋转机械具有如下有益效果：

13、在第一轴向定子组件及第二轴向定子组件内分别设置延各自的径向内外贯通的第一冷却流道及第二冷却流道，从而将轴承之外的冷却气流引导至轴承内部，并能够进入前述第一空间及第二空间，如此实现对轴承内的绕组、定子铁芯以及推力盘的高效冷却，由于构造了冷却流道，定子铁芯磁极与推力盘之间的气隙宽度可以设计的更小，而无需如现有技术中那样为了保证冷却气流经由气隙进入进行冷却而保持较大的气隙宽度或者在磁极/推力盘端面上形成流通结构，同时进入气隙内的冷却气流更少，能够保证轴承轴向可靠出力。

技术特征：

1.一种轴向磁悬浮轴承，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)，其特征在于，所述第一定子铁芯(21)内构造有由所述第一内磁极(212)的内环壁贯通至所述第一外磁极(211)的外环壁的第一冷却流道，且所述第一冷却流道流经所述第一绕组(22)与所述推力盘(4)之间的第一空间，所述第二定子铁芯(31)内构造有由所述第二内磁极(312)的内环壁贯通至所述第二外磁极(311)的第二冷却流道，且所述第二冷却流道流经所述第二绕组(32)与所述推力盘(4)之间的第二空间。

2.根据权利要求1所述的轴向磁悬浮轴承，其特征在于，所述第一冷却流道具有多条，多条所述第一冷却流道环绕所述推力盘(4)的圆周方向间隔设置，所述第二冷却流道具有多条，多条所述第二冷却流道环绕所述推力盘(4)的圆周方向间隔设置。

3.根据权利要求1所述的轴向磁悬浮轴承，其特征在于，所述第一冷却流道包括贯通所述第一内磁极(212)内外环壁的第一内通孔(51)以及贯通所述第一外磁极(211)内外环壁的第一外通孔(52)；所述第二冷却流道包括贯通所述第二内磁极(312)内外环壁的第二内通孔(53)以及贯通所述第二外磁极(311)内外环壁的第二外通孔(54)。

4.根据权利要求3所述的轴向磁悬浮轴承，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)，第一外通孔(52)不处于所述第一盖板部(2111)上，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)，所述第二外通孔(54)不处于所述第二盖板部(3111)上。

5.根据权利要求1所述的轴向磁悬浮轴承，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，所述第一冷却流道与所述第二冷却流道由所述冷却腔连通。

6.一种磁悬浮旋转机械，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)为权利要求1至5中任一项所述的轴向磁悬浮轴承，冷却气流能够经由所述第一冷却流道、第二冷却流道中的一个进入所述轴向磁悬浮轴承内并经由所述第一冷却流道、第二冷却流道中的另一个流出所述轴向磁悬浮轴承。

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。

8.根据权利要求6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。

9.根据权利要求7或8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)。

10.根据权利要求9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。

技术总结
本发明提供一种轴向磁悬浮轴承、磁悬浮旋转机械，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及第一绕组，第二轴向定子组件包括第二定子铁芯及第二绕组，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，第一定子铁芯内构造有由第一内磁极的内环壁贯通至第一外磁极的外环壁的第一冷却流道，且第一冷却流道流经第一绕组与推力盘之间的第一空间，第二定子铁芯内构造有由第二内磁极的内环壁贯通至第二外磁极的第二冷却流道，且第二冷却流道流经第二绕组与推力盘之间的第二空间。本发明能够有效冷却轴承内部结构。

技术研发人员：代文豪,龚高,杨佳丰,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：2024/11/28