磁悬浮高速永磁电机的自散热转轴的制作方法

本发明涉及一种大功率超高速永磁电机，特别涉及大功率超高速永磁电机内部的自散热转轴。

背景技术：

如图1所示，是现有大功率超高速永磁电机的结构原理图，转轴1通过推力轴承2、磁悬浮轴承3以及辅助轴承4与机座5可转动地连接，转轴1外周侧位置的机座5上还固定有定子6，定子6上的绕组通电，可驱动转轴1旋转而输出转矩。

如图2、图3所示，所述转轴1外套有若干个磁钢11，磁钢11之间用隔磁桥12隔开，磁钢11外侧用碳纤维套或非磁性金属套13固定。

随着永磁电机的功率加大，所述转轴1的半径也随之增大，因而磁钢11受到的离心力也呈几何级数地增大，为了防止磁钢11甩出去，所述碳纤维套或非磁性金属套13的厚度也必然要增大，散热能力却下降了。更严重的是，定子6产生的谐波磁场能够穿过碳纤维套或非磁性金属套13，使得磁钢11发热，导致磁钢11因温度太高导致性能下降甚至退磁，功率越大的电机越是如此。

现有大功率超高速永磁电机，普遍配备了外置风机7，用于对电机进行降温，然而由于磁钢11位于转轴1内部，外置风机7并无法将气流吹送到转轴1处，事实上根本冷却不到磁钢11。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种磁悬浮高速永磁电机的自散热转轴，解决现有技术无法对磁钢进行有效降温的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种磁悬浮高速永磁电机的自散热转轴，其特征在于：所述转轴的一端沿轴向形成有盲孔形式的通风孔，所述通风孔的内侧端又通过若干个斜向出风孔连通至所述转轴表面；

所述定子与转轴之间存在间隙，所述斜向出风孔的出口位于所述间隙的一侧。

作为优选，所述转轴外表面上成型有与转轴呈一体结构的扇叶，所述扇叶凸出于转轴圆柱表面，所述扇叶位于转轴与定子形成间隙、且与所述转轴通风孔入口相同的一侧并能够向所述转轴与定子之间的间隙送风。

作为优选，所述扇叶凸出于转轴圆柱表面3-6mm。

作为优选，所述扇叶凸出于转轴圆柱表面4-5mm。

作为优选，所述扇叶长度方向与转轴的轴向呈一定角度倾斜地布置。

作为优选，所述角度介于23-30度之间。

与现有技术相比较，采用上述技术方案的本发明具有的优点在于：在转轴旋转工作时，位于斜向通风孔中的空气在旋转离心力的作用下，从出口甩出，导致所述通风孔内处于负压，从而将冷空气从所述通风孔的外端吸入，吸收装置内侧的热量，同时，从斜向通风孔的出口甩出的空气向外侧流动，换热冷却后，回流到通风孔的外端再被吸入。如此可以在转轴的内部直接对转子表面的磁钢进行冷却，从而能够有效地解决高速磁悬浮电机磁钢散热不好的问题。

本发明进一步在转轴通风孔的外端一侧设有扇叶，因为是将扇叶一体成型于转轴表面，在高速旋转下，扇叶直接可以对转子和定子之间间隙进行强风冷却，结合转轴中心的通风孔的作用如此循环往复，保证转轴内部及其表面的磁钢的温度处于安全范围内。

附图说明

图1是现有大功率超高速永磁电机的结构原理图；

图2、图3分别是现有大功率超高速永磁电机的转轴平面示意图及其横向剖视图；

图4是本发明提供的自散热转轴所应用的磁悬浮高速永磁电机的结构原理图；

图5、图6分别是本发明提供的磁悬浮高速永磁电机的自散热转轴的平面示意图与纵向剖视图。

附图标记说明：转轴1、1’；磁钢11；隔磁桥12；碳纤维套或非磁性金属套13；扇叶15；推力轴承2、磁悬浮轴承3；辅助轴承4；机座5；定子6；外置风机7；通风孔8；斜向出风孔81；通风槽91；回风通道92；间隙h；角度k。

具体实施方式

如图4所示，本发明提供一种自散热转轴，应用于磁悬浮高速永磁电机上，该磁悬浮高速永磁电机包括机座5、转轴1’与定子6，其中：所述的转轴1’即为本发明所述的自散热转轴。

如图5、图6所示，本发明所述转轴1’的一端沿轴向还形成有盲孔形式的通风孔8，所述通风孔8的内侧端又通过3-6个斜向出风孔81连通至所述转轴1’表面。如图5、图6所示，本发明所述转轴1’外表面上成型有与转轴1’呈一体结构的扇叶15，所述扇叶15凸出于转轴1’圆柱表面3-6mm(优选4-5mm)，扇叶15长度方向与转轴1’的轴向呈一定角度k倾斜地布置，所述角度k介于23-30度之间。

在本实施例中，所述斜向出风孔81的出口与所述扇叶15分别位于所述间隙h的两侧，即扇叶15于通风孔8的入口的同一侧；如此设计形成最佳的换热循环，所述定子6与机座5之间还预留有通风槽91。

如图4所示，在转轴1’的通风孔8的尾端的轴承座上设有回风通道92，回风通道92连通电机腔体内部和转轴通风孔8的尾端入口，用于将经冷却的风输送至通风孔8中。

如图4所示，由于定子6与转轴1’之间必然存在间隙h，在转轴1’旋转工作时，位于所述间隙h一侧的扇叶15将向所述间隙h送风，使得位于间隙h处的热空气被吹到间隙h另一侧，从而将磁钢11所产生的热量及时带走，起到对磁钢11降温的作用。

如图4所示，在转轴1’旋转工作时，位于斜向通风孔8中的空气在旋转离心力的作用下，从出口甩出，导致所述通风孔8内处于负压，从而将冷空气从所述通风孔8的外端吸入，吸收装置内侧的热量，同时，从斜向通风孔8的出口甩出的空气向外侧流动，通过所述通风槽91后换热冷却后，一部分回流到所述风扇位置，继续从所述间隙h中穿过而带走转轴1’外侧的热量，如此循环往复，对转轴1’及其表面的磁钢11进行冷却。另一部分经设在转轴1’尾端的轴承座上的回风通道92回流到转轴1’通风孔8的进风口端,如此循环,从转轴1’内部对其表面的磁钢11进行冷却。

以上实施例仅仅是对本发明进行示范说明，而非限制本技术的保护范围，本领域技术人员能够在上述实施例的基础上，进行常规的修改或替换，但这些修改或替换仍然应当属于本技术的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种磁悬浮高速永磁电机的自散热转轴，所述转轴的一端沿轴向形成有盲孔形式的通风孔，所述通风孔的内侧端又通过若干个斜向出风孔连通至所述转轴表面；所述定子与转轴之间存在间隙，所述斜向出风孔的出口位于所述间隙的一侧。在转轴旋转工作时，位于斜向通风孔中的空气在旋转离心力的作用下，从出口甩出，导致所述通风孔内处于负压，从而将冷空气从所述通风孔的外端吸入，吸收装置内侧的热量，同时，从斜向通风孔的出口甩出的空气向外侧流动，换热冷却后，回流到通风孔入口一端，如此循环往复，有效地实现对转轴及其表面的磁钢进行冷却的目的。

技术研发人员：马贤好;尚栋;蔡磊
受保护的技术使用者：苏州保邦电气有限公司
技术研发日：2017.12.06
技术公布日：2019.06.14