[发明专利]带有新型风冷结构的磁悬浮高速电机

说明书

技术领域

本发明涉及磁悬浮高速电机技术领域，具体涉及一种带有新型风冷结构的 磁悬浮高速电机。

背景技术

在现有技术中，磁悬浮高速电机具有效率高、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、磁轴承处过高温升会使得磁轴 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。冷却电机的空气在电机-冷却器 内部循环保证系统的密封性，达到防潮防爆防尘防腐的目的。

现有技术中，有风冷结构如图2所示，冷却空气从绕组一端吹入另一端吹 出，只有少量空气吹过磁悬浮轴承的一侧。该类冷却结构不能有效地对磁悬浮 轴承进行冷却，将导致磁悬浮轴承温升过高，控制精度下降，影响电机稳定运 行。

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有如图3所示，冷却空气从一段磁轴承吹入，经 过磁轴承后吹过定子与转子之间气隙，最后通过另一端磁轴承吹出。该类冷却 结构虽然能直接对两端的磁轴承进行冷却，但由于冷却空气需要两次通过磁轴 承，而磁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轴承时温度已经很高，对出风端磁轴 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。

更进一步的风冷结构技术有如图4所示，冷却空气从绕组一端吹入，先分 成两路，一路经过进风侧磁轴承吹出；一路经定子与转子之间气隙后从另一端 绕组处出风口或经另一侧磁轴承排出，亦存同时从这两处排出的结构。该类风 冷结构虽然能对磁轴承进行冷却，但电机出风口有两到三处且分别位于磁轴承 两侧，几乎无法与冷却系统配合安装。

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。

发明内容

本发明针对当前磁悬浮高速电机冷却过程中存在的问题，提供了一种带有 新型风冷结构的磁悬浮高速电机，包括机壳、定子、定子绕组、转子、磁悬浮 轴承，定子、定子绕阻、转子、磁悬浮轴承均安装于电机的机壳内，机壳上设 置了进风口、出风口，而进风口、出风口可以是若干个。优选的是，进风口和 出风口各一个，位于同一平面，这样便于与冷却器进行配合。电机机壳定子绕 组两端对应处分别设置进风口、出风口，且如果按照优选方案进风口与出风口 仅有一个，那么他们最好位于同一平面内。进风口、出风口通过多道冷却风路 进行连通，至少有一道冷却风路用于冷却定子绕组、转子和定子，进风口进来 的冷却空气可以通过冷却风路吹过定子绕组、转子与定子之间气隙由出风口排 出，实现冷却定子绕组、转子和定子的目的；至少一道冷却风路为风冷旁路， 用于冷却磁悬浮轴承；风冷旁路具有将磁悬浮轴承的两端连通的连通部，进风 口与进风端磁悬浮轴承内侧连通，出风口与出风端磁悬浮轴承内侧连通，两端 磁悬浮轴承外侧由风冷旁路连通部相连通。从进风口进入的冷却空气流过进风 端磁悬浮轴承进入风冷旁路连通部，尔后再通过风冷旁路的连通部流向出风端 磁悬浮轴承，吹过出风端磁悬浮轴承后经出风口排出。通过设置风冷旁路使得 冷却空气可以并联地吹过磁悬浮轴承与电机定子、定子绕组与转子，降低了磁 悬浮轴承与电机定子、转子等部件的温升，保障磁悬浮电机安全稳定运行。并 且本发明采用并联风路极大地减小了电机内部的流阻，使得风冷配套风机的功 率可以大大减小，降低了配套风冷设备的成本。此外如果本发明只有一个进风 口与一个出风口，且位于同一平面，可以极大地降低了与冷却系统配合安装的 难度。

进一步，所述的风冷旁路为设置在所述机壳上的管道。