[實用新型]一種帶有空水冷結構的磁懸浮高速永磁電機

有效

• 申請號: 201920020891.5
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN209283026U
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 衣富成;沙宏磊;畢劉新;俞天野;魏慶;洪申平
• 申請（專利權）人: 天津飛旋高速電機科技有限公司
• 主分類號: H02K9/04
• 分類號: H02K9/04;H02K5/20;H02K9/19;H02K9/193;G08B21/18
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 楊慧玲

本實用新型創造提供了一種帶有空水冷結構的磁懸浮高速永磁電機，包括電機本體及其頂部的冷卻器；電機本體的內部組件包括處于中心的轉子，在轉子外側設置有定子、定子鐵芯以及電機繞組；轉子兩端分別轉動安裝在相應側的磁懸浮軸承上，磁懸浮軸承外側設有磁懸浮軸承殼體；電機殼與定子之間留有過風通道；冷卻器內設有冷卻芯以及對應電機本體進風口的風機，該冷卻器的抽風一側與電機本體的出風口連通。本實用新型創造通過布置多條冷卻風路，分別對電機本體內部組件各處進行散熱，冷卻風路相當于并聯形式設計，減小了電機內部的流阻，大大降低了風冷過程中的壓降，使得風冷配套風機的功率可以大幅減小，降低了配套風冷設備的成本。

技術領域

本發明創造屬于電機制造設備技術領域，尤其是涉及一種帶有空水冷結構的磁懸浮高速永磁電機。

背景技術

磁懸浮高速永磁電機具有效率高、功率密度大的特點，相應的損耗密度也比較大，電機各處溫升都比較高。定子繞組處的過高溫升將導致繞組絕緣失效、轉子過高溫升會導致永磁體退磁、磁懸浮軸承處過高溫升會使得磁懸浮軸承控制精度下降。為保障電機安全穩定運行，需要針對磁懸浮高速電機的特點開發新型冷卻結構。同時為了保證電機的防潮防爆防塵防腐性能，電機配套冷卻系統通常采用電機空水冷卻器或電機空空冷卻器。此類冷卻器進風口與電機出風口相連，冷卻器出風口與電機進風口相連。

現有技術中，有常規的空水冷結構中，冷卻空氣從繞組一端吸入另一端吹出，由于永磁電機轉子結構比較特殊，電磁氣隙雖然滿足要求，但是由于轉子磁鋼外部需要有鈦合金或者碳纖維護套，所以物理氣隙會很小，故而只有少量空氣通過定轉子之間的間隙吹過磁懸浮軸承一側及繞組另一側。該冷卻結構不能有效地對磁懸浮軸承和繞組進行冷卻，將導致磁懸浮軸承溫度過高，控制精度下降，繞組另一側溫升過高，絕緣失效。流體流過通道時由于與壁面摩擦、流動截面變化等都會造成流體壓力損失，損失總和為壓降。冷卻系統配套風機壓力和冷卻系統總壓降需相匹配。較大壓降冷卻系統需要配高壓風機，而高壓風機體積較大，成本較高，且風量相對不足。更進一步的風冷結構技術冷卻空氣從一端磁懸浮軸承吹入，經過磁懸浮軸承后吹過定子與轉子之間氣隙，最后通過另一端磁懸浮軸承吹出。該類冷卻結構雖然能直接對兩端的磁懸浮軸承進行冷卻，但由于冷卻空氣需要兩次通過磁懸浮軸承，而磁懸浮軸承的通風間隙又較小，導致整個風冷路徑的壓降非常大。這使得在現有風機型譜中很難找到相匹配的風機，且勉強能適應此種工況的風機普遍價格高昂。并且冷卻空氣最后吹過出風端磁懸浮軸承時溫度已經很高，對出風端磁懸浮軸承的冷卻效果不佳。并且電機的進風口出風口分別位于磁懸浮軸承兩側相距較遠，極大地增加了與冷卻系統配合安裝的難度。

還有空水冷結構的冷卻空氣從繞組一端吸入，先分成兩路，一路經過進風側磁懸浮軸承繼續向下經過風冷旁路；一路經定子與轉子之間氣隙后冷卻另一端繞組和磁懸浮軸承，然后經出風口回到風機再進行冷卻。但因不同地理位置溫度不同，另一側繞組所需冷卻風也不同，因此，在磁懸浮高速電機中，如何實現既對轉子、定子冷卻，又能對磁懸浮軸承進行冷卻，是當前磁懸浮高速電機研發中面臨的一個重要問題。

發明內容

有鑒于此，本發明創造旨在克服上述現有技術中存在的缺陷，提出一種帶有空水冷結構的磁懸浮高速永磁電機。

為達到上述目的，本發明創造的技術方案是這樣實現的：

一種帶有空水冷結構的磁懸浮高速永磁電機，包括電機本體及其頂部的冷卻器；所述電機本體包括內部組件和電機殼；所述內部組件包括處于中心的轉子，在轉子外側設置有定子、定子鐵芯以及電機繞組；所述轉子兩端轉動安裝于磁懸浮軸承，磁懸浮軸承外側設有磁懸浮軸承殼體；所述電機本體下部的電機殼與定子之間留有過風通道；

冷卻器內設有冷卻芯以及對應電機本體進風口的風機，該冷卻器的抽風一側與電機本體的出風口連通；每一側的磁懸浮軸承內側均設有一導流罩；

所電機本體內設有若干冷卻風路，其中：

至少一條冷卻風路依次經過進風口側電機繞組處間隙、過風通道、出風口側電機繞組處間隙；