封装磁体组件、净化间隙旋转机器的方法及油/气设备描述的制作方法
【技术领域】
[0001]本文公开的主题的实施例大体上涉及封装磁体组件、净化磁体组件的封装壳体与机器、旋转机器的一部分之间的间隙的方法，和/或油/气设备。
[0002]此类磁体组件的典型应用为机器的磁性轴承部分。
【背景技术】
[0003]磁性轴承为使用磁悬浮来支承负载的轴承。
[0004]磁性轴承支承机器，而没有物理接触；例如，它们可使机器的旋转轴悬浮，且允许以很低的摩擦且没有机械磨损的相对运动。
[0005]磁性轴承包括由间隙分离的定子组件和转子组件，通常是空气间隙，且更通常是气隙；定子组件通常包括磁极片和线圈。例如，此类轴承从美国专利第5，095，237号获知。
[0006]将注意的是，旋转组件可为旋转机器的一部分，例如，旋转轴的轴颈。
[0007]磁性轴承服务于此类工业应用中，如，发电、石油炼制、机床操作和天然气管线。
[0008]在某些工业应用中，磁性轴承需要封装(本行业中常用的用语为〃罐装〃)，因为其构件可与例如腐蚀性流体如酸性气体接触；这意味着磁性轴承的定子组件通常布置在密封壳体内。例如，此类轴承从欧洲专利申请第EP1967286号、第EP1967287号、第EP1967288号和第EP1967289号中获知。
[0009]磁性轴承中常用的间隙相当小，例如，0.5mm。
[0010]由于转子与定子之间的相对运动，故间隙中的流体趋于从转子的原动件吸收功率，因此降低了机器的总体效率。吸收的功率大体上称为〃风阻损失"。吸收功率转变成热，热升高流体的温度，且因此升高转子和定子的周围表面的温度。
[0011]风阻损失与流体密度、轴承的轴向长度和转子与定子之间的间隙成线性比例；风阻损失还与轴承的转子半径的四次方和转速的三次方成比例；这意味着风阻损失随轴承尺寸且随旋转机器的速度增大。在〃油气〃应用中，风阻损失可容易地达到几千瓦的值。
[0012]由于磁性轴承具有操作温度极限以便确保可靠性、可用性、可维护性和与旋转机器的安全裕度，故风阻损失及其效果需要限制且保持在控制下。
[0013]为了解决这些问题，已经提出了在间隙中形成流体流。
[0014]无论如何，由于间隙的小尺寸，需要高压差来移动流体，且/或流体在间隙内相对较慢移动。
[0015]美国专利第7，315，101号中描述了基于特定空气流的使用冷却磁性轴承的解决方案；将注意的是，该磁性轴承并未封装。为了获得较大冷却效果由简单构造施加的磁性轴承设备，沿向后方向形成空气流的翅片设置在机器的旋转轴的后部和外径中；存在发电机，发电机将翅片旋转产生的空气流转换成压缩的涡流；冷却流由旋转轴的驱动力产生；冷却的风经由其穿过且在轴向上为长形的特定冷却风流动通路形成在机器的旋转轴中，更精确的是在机器的旋转轴与磁性轴承的转子组件(例如，见图1)之间，即，远离间隙。
[0016]将注意的是，磁性轴承可认作是磁性组件的特定实施例。例如，封装磁体组件从欧洲专利申请第EP2448088号和第EP2450585号获知。
【发明内容】
[0017]因此，存在的需要在于在净化间隙中的气体方面以及在冷却磁体组件方面性能改善的解决方案。
[0018]该需要对于封装磁性轴承特别显著，该轴承具有比其它磁体组件更多的设计约束。
[0019]本发明的第一方面为封装磁体组件。
[0020]根据其实施例，一种封装磁体组件包括至少一个磁极片和封装壳体；所述封装壳体的至少一部分邻近所述至少一个磁极片；至少一个凹口设在所述至少一部分旁边的所述封装壳体中，以用于形成流体流，其中所述至少一个凹口定形为以便于所述流体流。
[0021]此类封装磁体组件可得到不同应用:不但在磁性轴承中，而且例如在用于〃油气〃行业的电动机和发电机的转子和/或定子中。
[0022]下文中提出了一些有利的特征和变型。
[0023]封装磁体组件可包括至少两个磁极片；在此情况下，所述封装壳体的至少两部分分别邻近所述至少两个磁极片，且凹口设在所述封装壳体的所述至少两部分两者旁边的所述封装壳体中。
[0024]所述凹口可为长形的；在此情况下，所述封装壳体的所述至少两部分在相对于所述长形凹口的不同侧上。
[0025]封装磁体组件可包括多个磁极片；所述封装壳体的多个部分可邻近所述磁极片。
[0026]封装磁体组件可构造成与另一个相同或类似的封装磁体组件关联或附接。
[0027]所述至少一个磁极片可为永磁体的一部分或附接到永磁体上。
[0028]所述至少一个磁极片可为电磁体的一部分或附接到电磁体上。
[0029]封装磁体组件可构造为旋转的封装磁体组件。
[0030]封装磁体组件可构造为非旋转的封装磁体组件。
[0031]封装磁体组件可为定子转子组件的构件。
[0032]封装磁体组件可为从外侧向内的定子转子组件的构件，S卩，由定子作用的转子设置在由定子至少部分地限定的腔内的组件。
[0033]封装磁体组件可为从内测向外的定子转子组件的构件；即，作用于转子的定子设置在至少部分地由转子限定的腔内的组件。
[0034]封装磁体组件可为轴向定子转子组件的构件，S卩，封装磁体组件及其磁性构件以非平行方式关于转子的轴线排列(例如，正交于转子的轴线)的组件。
[0035]封装磁体组件可为径向定子转子组件的构件，即，封装磁体组件和其磁性互补物以平行方式关于转子的轴线排列的组件。
[0036]本发明的第二方面(其可认作是第一方面的应用)为封装磁性轴承。
[0037]根据其实施例，一种封装磁性轴承包括多个磁极片和封装壳体；封装壳体的多个部分邻近磁极片；至少一个凹口设在至少一部分旁边的封装壳体中来用于形成流体流，其中所述至少一个凹口定形为以便于所述流体流。
[0038]下文中提出了一些有利的特征和变型。
[0039]所述流体流通常为用于尤其用于高转速的磁性轴承的气流。
[0040]有利的是，多个凹口设在所述壳体部分旁边的所述封装壳体中来用于形成流体流。
[0041]所述凹口的总面积通常为所述多个部分的总面积的大约0.3到大约0.7倍之间；以此方式，甚至在存在凹口的情况下也可确保对可旋转部分的良好支承；作为优选，所述凹口为所述多个壳体部分的总面积的大约0.5倍。
[0042]所述多个磁极片可布置成圆形。
[0043]所述多个磁极片可沿径向延伸。
[0044]所述封装壳体可包括所述壳体部分的圆筒形套筒。
[0045]所述多个壳体部分通常由8到32个壳体部分构成；有利的是，所述多个壳体部分由16到24个壳体部分之间构成；更有利的是，所述多个壳体部分由大约20个壳体部分构成。
[0046]所述凹口通常小于大约4.0mm ;有利的是，所述凹口的深度在大约1.5mm到大约3.5mm之间；更有利的是，所述凹口的深度为大约2.5mm。
[0047]所述封装壳体可包括具有大约0.4_到大约1.0之间的厚度的金属片；有利的是，所述封装壳体包括具有大约0.5mm的厚度的金属片。
[0048]所述凹口可由弯曲的金属片构成；有利的是，所述弯曲的金属片具有大约0.5mm到大约1.5mm之间的金属片的弯曲半径。
[0049]封装磁性轴承还可包括线圈支承件；有利的是，所述凹口邻近所述线圈支承件。
[0050]有利的是，所述凹口具有用于便于所述流体流入所述凹口中的倾斜入口 ；所述倾斜入口可由具有半径的圆构成，该半径大致大于或等于0.6和所述凹口的液压直径之间的乘积。
[0051]所述封装壳体可包括入口凸缘；在此情况下，所述输入凸缘可具有环带形状，且所述圆可位于所述环带的内圆处。
[0052]有利的是，所述凹口可具有用于便于所述流体流出所述凹口的倾斜出口 ；所述倾斜出口可由具有半径的圆构成，半径大致大于或等于0.6与所述凹口的液压直径之间的乘积。
[0053]所述封装壳体可包括输出凸缘；在此情况下，所述输出凸缘可具有环带形状，且所述圆可位于所述环带的内圆处。
[0054]所述封装壳体通常由树脂填充。
[0055]本发明的第三方面为净化磁性轴承的封装壳体与可旋转的部分之间的间隙的方法。
[0056]根据其实施例，一种净化磁体组件的封装壳体与机器的一部分之间的间隙的方法；该方法包括以下步骤:
将至少一个凹口设在间隙附近的封装壳体中，