[發明專利]帶散熱翅片的軸向磁軸承基座及帶有該基座的軸向磁軸承

有效

• 申請號: 201310228979.3
• 申請日: 2013-06-08
• 公開（公告）號: CN103423303A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 劉興男;于溯源;楊國軍;趙晶晶;時振剛
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04;F16C37/00
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

技術領域

本發明涉及一種帶散熱翅片的軸向磁軸承及其基座，屬于電磁軸承技術領域。

背景技術

電磁軸承系統有別于傳統的機械軸承，其通過電磁力將轉子懸浮，定轉子之間有一定氣隙。電磁軸承具有無摩擦、不需油脂潤滑、轉速高、易于控制等優點，在一些特殊場合有無可比擬的優勢。在一些重載場合，要求磁軸承具有較高的承載能力，除了增大磁極面積、繞線匝數等手段，往往還需要磁軸承線圈中通過較大電流，這勢必產生較高的熱量。如果不能有效冷卻，磁軸承線圈溫度降急劇升高，絕緣材料有可能燒毀，導致短路等嚴重后果。

磁軸承可以通過引入冷卻風等手段降溫，但有些條件下通風設備的安裝條件有限，無法依靠外界冷卻磁軸承。有時候限于加工條件，也很難將磁軸承本身加工成易于散熱的結構。

發明內容

為了解決現有技術中的技術問題，本發明提供一種帶散熱翅片的軸向磁軸承基座，能夠有效提高軸向磁軸承的散熱能力，適合在大電流條件下使用。

所采用的技術方案是：一種帶散熱翅片的軸向磁軸承基座，在軸向磁軸承基座的背面固定有散熱翅片，散熱翅片可有效增大散熱面積，可提高軸向磁軸承的散熱能力，適合大電流條件下應用。

散熱翅片可分組設置，并在軸向磁軸承基座背面沿環向等間距對稱布置，以避免影響磁場的磁對稱性。

散熱翅片設置為多組，一般設置為偶數組，根據軸向此軸承的尺寸及其所需的散熱面積可設置為6組、8組、12組等。

所使用的散熱翅片為銅質或鋁質等不導磁材料。

所使用的散熱翅片通過焊接、螺栓連接或粘貼等形式固定在軸向磁軸承基座背面。

本發明還提供一種帶散熱翅片的軸向磁軸承，帶有上述任意一種帶散熱翅片的軸向磁軸承基座。所述軸向磁軸承既可以用于立式磁軸承系統，也可以用于臥式磁軸承系統。

本發明由于采用上述技術方案，能夠有效提高軸向磁軸承的散熱能力，適合在大電流條件下使用。

附圖說明

圖1是本發明軸向磁軸承的剖面圖（局部）。

圖2是本發明軸向磁軸承基座背面結構圖。

圖3是本發明直板狀散熱翅片的截面圖。

圖4是本發明階梯狀散熱翅片的截面圖。

其中：軸向磁軸承基座1、固定在基座背面的散熱翅片2、線圈3。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明的技術方案進行詳細描述。

實施例：參照圖1、圖2，在軸向磁軸承基座1的背面焊接8組銅質散熱翅片2，8組散熱翅片2沿環向等間距對稱布置在軸向磁軸承基座1背面。為了減小軸承基座1與銅質散熱翅片2的接觸熱阻，可采用特殊的表面處理和焊接方式。當需要較大承載力，即線圈3中通入教大電流時，線圈3產生較大熱量，通過銅質或鋁質散熱翅片2，這些熱量較快的傳遞到環境中，提高了軸向磁軸承的散熱能力，降低了線圈3溫度，避免出現絕緣材料燒毀、短路等嚴重事故。

此外，為了確保良好的散熱效果，發明人經過多次精密的實驗，對散熱翅片的設計形式也進行了優化。圖3是翅片部分的局部放大示意圖。如圖3所示，散熱翅片的高度H和厚度D1的比值H/D1為5/1-10/1。申請人發現，如果D1/H數值過低難以具有良好散熱效果，而數值過高不僅浪費材料增加成本，也會造成散熱效果反而降低（申請人經過分析，認為此原因可能是由于過高的D1/H會影響空氣對流效率降低）。同時，相鄰翅片軸線間的距離D2和散熱翅片的厚度D1的滿足比值(D2-D1)/D1優選為6/1-1/3.以上數值也是基于申請人發現(D2-D1)/D1如果太大由于表面積增加有限，散熱效果不佳，而(D2-D1)/D1如果太小也會導致空氣對流效率變低從而反而降低散熱效果。

或者，如圖4所示，散熱翅片沿縱向截面具有階梯，采用此設計在進一步增大散熱表面的同時可以改善空氣循環。此時，翅片的高度H和翅片的底部厚度D1的比值H/D1的范圍為4/1至8/1，相鄰散熱翅片軸線間的距離D2和散熱翅片底部厚度D1滿足比值(D2-D1)/D1范圍為4/1至1/4.優選的，散熱翅片上具有N級階梯（N>=3），從翅片底端到翅片頂端每一級翅片均勻變薄，下一級翅片比上一級翅片變薄100%*D2/N.如圖4中N=4有4級階梯，翅片底部厚度即第一級翅片厚度是D2，第二級比第一級變薄100%*D2/4=25%*D2，則第二級厚度是75%的D2，以此類推，第三級厚度是50%的D2，最后一級是25%的D2.

顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。