一种带有空水冷结构的磁悬浮高速永磁电机及冷却方法技术

本发明专利技术创造提供了一种带有空水冷结构的磁悬浮高速永磁电机，包括电机本体及其顶部的冷却器；电机本体的内部组件包括处于中心的转子，在转子外侧设置有定子、定子铁芯以及电机绕组；转子两端分别转动安装在相应侧的磁悬浮轴承上，磁悬浮轴承外侧设有磁悬浮轴承壳体；电机壳与定子之间留有过风通道；冷却器内设有冷却芯以及对应电机本体进风口的风机，该冷却器的抽风一侧与电机本体的出风口连通。本发明专利技术创造通过布置多条冷却风路，分别对电机本体内部组件各处进行散热，冷却风路相当于并联形式设计，减小了电机内部的流阻，大大降低了风冷过程中的压降，使得风冷配套风机的功率可以大幅减小，降低了配套风冷设备的成本。

A Maglev High Speed Permanent Magnet Motor with Air-Water Cooling Structure and Its Cooling Method

【技术实现步骤摘要】
一种带有空水冷结构的磁悬浮高速永磁电机及冷却方法
本专利技术创造属于电机制造设备
，尤其是涉及一种带有空水冷结构的磁悬浮高速永磁电机及冷却方法。
技术介绍
磁悬浮高速永磁电机具有效率高、功率密度大的特点，相应的损耗密度也比较大，电机各处温升都比较高。定子绕组处的过高温升将导致绕组绝缘失效、转子过高温升会导致永磁体退磁、磁悬浮轴承处过高温升会使得磁悬浮轴承控制精度下降。为保障电机安全稳定运行，需要针对磁悬浮高速电机的特点开发新型冷却结构。同时为了保证电机的防潮防爆防尘防腐性能，电机配套冷却系统通常采用电机空水冷却器或电机空空冷却器。此类冷却器进风口与电机出风口相连，冷却器出风口与电机进风口相连。现有技术中，有常规的空水冷结构中，冷却空气从绕组一端吸入另一端吹出，由于永磁电机转子结构比较特殊，电磁气隙虽然满足要求，但是由于转子磁钢外部需要有钛合金或者碳纤维护套，所以物理气隙会很小，故而只有少量空气通过定转子之间的间隙吹过磁悬浮轴承一侧及绕组另一侧。该冷却结构不能有效地对磁悬浮轴承和绕组进行冷却，将导致磁悬浮轴承温度过高，控制精度下降，绕组另一侧温升过高，绝缘失效。流体流过通道时由于与壁面摩擦、流动截面变化等都会造成流体压力损失，损失总和为压降。冷却系统配套风机压力和冷却系统总压降需相匹配。较大压降冷却系统需要配高压风机，而高压风机体积较大，成本较高，且风量相对不足。更进一步的风冷结构技术冷却空气从一端磁悬浮轴承吹入，经过磁悬浮轴承后吹过定子与转子之间气隙，最后通过另一端磁悬浮轴承吹出。该类冷却结构虽然能直接对两端的磁悬浮轴承进行冷却，但由于冷却空气需要两次通过磁悬浮轴承，而磁悬浮轴承的通风间隙又较小，导致整个风冷路径的压降非常大。这使得在现有风机型谱中很难找到相匹配的风机，且勉强能适应此种工况的风机普遍价格高昂。并且冷却空气最后吹过出风端磁悬浮轴承时温度已经很高，对出风端磁悬浮轴承的冷却效果不佳。并且电机的进风口出风口分别位于磁悬浮轴承两侧相距较远，极大地增加了与冷却系统配合安装的难度。还有空水冷结构的冷却空气从绕组一端吸入，先分成两路，一路经过进风侧磁悬浮轴承继续向下经过风冷旁路；一路经定子与转子之间气隙后冷却另一端绕组和磁悬浮轴承，然后经出风口回到风机再进行冷却。但因不同地理位置温度不同，另一侧绕组所需冷却风也不同，因此，在磁悬浮高速电机中，如何实现既对转子、定子冷却，又能对磁悬浮轴承进行冷却，是当前磁悬浮高速电机研发中面临的一个重要问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术创造旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提出一种带有空水冷结构的磁悬浮高速永磁电机及冷却方法。为达到上述目的，本专利技术创造的技术方案是这样实现的：一种带有空水冷结构的磁悬浮高速永磁电机，包括电机本体及其顶部的冷却器；所述电机本体包括内部组件和电机壳；所述内部组件包括处于中心的转子，在转子外侧设置有定子、定子铁芯以及电机绕组；所述转子两端转动安装于磁悬浮轴承，磁悬浮轴承外侧设有磁悬浮轴承壳体；所述电机本体下部的电机壳与定子之间留有过风通道；冷却器内设有冷却芯以及对应电机本体进风口的风机，该冷却器的抽风一侧与电机本体的出风口连通；每一侧的磁悬浮轴承内侧均设有一导流罩；所电机本体内设有若干冷却风路，其中：至少一条冷却风路依次经过进风口侧电机绕组处间隙、过风通道、出风口侧电机绕组处间隙；至少一条冷却风路经进风口直接从进风口侧电机绕组端穿过，至出风口处电机绕组端穿出后，与出风口连通；至少一条冷却风路通过进风口侧导流罩后，经磁悬浮轴承内穿过；至少一条冷却风路通过出风口侧导流罩后，经磁悬浮轴承内穿过。进一步，所述冷却器外壳顶部设有吊耳。进一步，所述磁悬浮轴承壳体上设有若干加强筋。进一步，所述过风通道内设有活塞阀，该活塞阀由设置在出风口处的温度传感器控制开度。进一步，电机外壳底部设置可拆卸的盖板，活塞阀安装在该盖板上。进一步，所述换热器采用换热芯可拆卸式结构换热器，并在换热器机壳上对应换热芯下方设置集水槽。进一步，所述集水槽下端开设通孔，在通孔处安装排水管，所述排水管中部设有集水腔，集水腔顶部安装有漏水报警器。进一步，所述导流罩包括内支撑环，在内支撑环外圆周面上均布设有若干隔板，隔板两侧分别设有第一侧板和第二侧板，且第一侧板与第二侧板间所形成的空腔由隔板分割成若干风腔；所述第一侧板与内支撑环闭合；所述第二侧板靠近相应的磁悬浮轴承一侧，其与内支撑环之间留有过风口。一种磁悬浮高速永磁电机的冷却方法，电机结构包括电机本体及其顶部的冷却器；所述电机本体包括内部组件和电机壳；所述内部组件包括处于中心的转子，在转子外侧设置有定子、定子铁芯以及电机绕组；所述转子两端分别转动安装在相应侧的磁悬浮轴承上，磁悬浮轴承外侧设有磁悬浮轴承壳体；在所述电机本体下部的电机壳与定子之间设置过风通道；同时布置经进风口侧电机绕组处间隙、过风通道以及出风口侧电机绕组处间隙的冷却风路；布置经进风口直接从进风口侧电机绕组端穿过，至出风口处电机绕组端的冷却风路；且分别布置从进风口侧磁悬浮轴承、以及从出风口侧磁悬浮轴承内穿过的冷却风路；各冷却风路并联布置。相对于现有技术，本专利技术创造具有以下优势：本专利技术创造通过布置多条冷却风路，分别对电机本体内部组件各处进行散热，且各冷却风路相当于并联形式设计，减小了电机内部的流阻，大大降低了风冷过程中的压降，使得风冷配套风机的功率可以大幅减小，降低了配套风冷设备的成本。附图说明构成本专利技术创造的一部分的附图用来提供对本专利技术创造的进一步理解，本专利技术创造的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术创造，并不构成对本专利技术创造的不当限定。在附图中：图1为本专利技术创造的结构剖视图；图2为本专利技术创造的外形图；图3为本专利技术创造的立体图；图4为本专利技术创造中导流罩的结构示意图；图5为本专利技术创造中导流罩与磁悬浮轴承定子配合时风向流动示意图；图6为本专利技术创造中排水管部分的结构示意图。附图标记说明：1-电机壳；2-转子；3-定子；4-定子铁芯；5-电机绕组；6-磁悬浮轴承；7-磁悬浮轴承壳体；8-过风通道；9-冷却芯；10-风机；11-进风口；12-出风口；13-出风口侧电机绕组处间隙；14-进风口侧电机绕组处间隙；15-吊耳；16-活塞阀；17-盖板；18-集水槽；19-排水管；20-集水腔；21-漏水报警器；22-内支撑环；23-隔板；24-第一侧板；25-第二侧板；26-风腔；27-过风口；28-导流罩；29-磁悬浮轴承定子；30-空间加热器。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本专利技术创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有空水冷结构的磁悬浮高速永磁电机，包括电机本体及其顶部的冷却器；所述电机本体包括内部组件和电机壳；所述内部组件包括处于中心的转子，在转子外侧设置有定子、定子铁芯以及电机绕组；所述转子两端分别转动安装在相应侧的磁悬浮轴承上，磁悬浮轴承外侧设有磁悬浮轴承壳体；其特征在于：所述电机本体下部的电机壳与定子之间留有过风通道；所述冷却器内设有冷却芯以及对应电机本体进风口的风机，该冷却器的抽风一侧与电机本体的出风口连通；每一侧的磁悬浮轴承内侧均设有一导流罩；所述电机本体内设有若干冷却风路，其中：至少一条冷却风路依次经过进风口侧电机绕组处间隙、过风通道、出风口侧电机绕组处间隙；至少一条冷却风路经进风口直接从进风口侧电机绕组端穿过，至出风口处电机绕组端穿出后，与出风口连通；至少一条冷却风路通过进风口侧导流罩后，经磁悬浮轴承内穿过；至少一条冷却风路通过出风口侧导流罩后，经磁悬浮轴承内穿过。

【技术特征摘要】
1.一种带有空水冷结构的磁悬浮高速永磁电机，包括电机本体及其顶部的冷却器；所述电机本体包括内部组件和电机壳；所述内部组件包括处于中心的转子，在转子外侧设置有定子、定子铁芯以及电机绕组；所述转子两端分别转动安装在相应侧的磁悬浮轴承上，磁悬浮轴承外侧设有磁悬浮轴承壳体；其特征在于：所述电机本体下部的电机壳与定子之间留有过风通道；所述冷却器内设有冷却芯以及对应电机本体进风口的风机，该冷却器的抽风一侧与电机本体的出风口连通；每一侧的磁悬浮轴承内侧均设有一导流罩；所述电机本体内设有若干冷却风路，其中：至少一条冷却风路依次经过进风口侧电机绕组处间隙、过风通道、出风口侧电机绕组处间隙；至少一条冷却风路经进风口直接从进风口侧电机绕组端穿过，至出风口处电机绕组端穿出后，与出风口连通；至少一条冷却风路通过进风口侧导流罩后，经磁悬浮轴承内穿过；至少一条冷却风路通过出风口侧导流罩后，经磁悬浮轴承内穿过。2.根据权利要求1所述的一种带有空水冷结构的磁悬浮高速永磁电机，其特征在于：所述冷却器外壳顶部设有吊耳。3.根据权利要求1所述的一种带有空水冷结构的磁悬浮高速永磁电机，其特征在于：所述磁悬浮轴承壳体上设有若干加强筋。4.根据权利要求1所述的一种带有空水冷结构的磁悬浮高速永磁电机，其特征在于：所述过风通道内设有活塞阀，该活塞阀由设置在出风口处的温度传感器控制开度。5.根据权利要求4所述的一种带有空水冷结构的磁悬浮高速永磁电机，其特征在于：所述电机外壳底部设置可拆卸的盖板...

【专利技术属性】
技术研发人员：衣富成，沙宏磊，毕刘新，俞天野，魏庆，洪申平，
申请(专利权)人：天津飞旋高速电机科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12