一种磁悬浮电机的制作方法

本发明涉及磁悬浮电机转子散热，尤其涉及一种磁悬浮电机。

背景技术：

1、与传统的使用滚动轴承、滑动轴承的电机相比，磁悬浮电机采用电磁力实现对转子的无接触支承，由于不存在物理接触，转子可以达到很高的转速，具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长等优点，特别适用于高速、真空等特殊环境中，在航天器稳定控制、飞轮储能、离心压缩机等领域得到广泛应用。

2、磁悬浮电机在运转过程中，电机和磁轴承的转子会产生热量，仅依靠磁悬浮电机的自然冷却，容易出现转子高温现象，尤其是随着磁悬浮电机技术的发展，电机转速逐渐增高，为了降低转子风摩损耗，磁悬浮电机内部通常会抽真空，而高真空环境阻断了转子的散热通道，导致转子产生的热量很难通过对流或辐射传导出去。而且随着磁悬浮电机功率的提升，电机和磁轴承转子产生的热量逐渐增加，电机或磁轴承转子散热不良情况下，将出现电机或磁轴承性能下降甚至是高温失磁等问题，因此真空环境下转子的散热问题成为制约磁悬浮电机技术发展的关键因素。

3、现有技术中，对磁悬浮电机转子在真空条件下散热的方案，主要依靠中空转轴内的气－液相变冷却介质在冷却端和发热端的循环，实现转子热量的吸收和释放，该散热方案需要复杂的相变冷却介质密封技术(如磁流体密封等)，避免相变冷却工质泄露到真空腔中。另外，现有技术中，还有方案是通过中空转轴内冷却液的流动循环，实现转子的冷却，该转子散热方案冷却液与转轴接触面积小，散热效率较低，不适用于大功率磁悬浮电机转子散热。

4、由于真空环境下磁悬浮电机转子散热难题，容易导致磁钢高温失磁，限制了磁悬浮电机功率的提升。因此，如何提供一种磁悬浮电机，来更好的对磁悬浮电机转子进行散热，是本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供了一种磁悬浮电机，其结构简单、可靠性高、散热效率高，可以有效解决磁悬浮电机转子在真空环境下的散热难题。

2、一种磁悬浮电机，其包括真空壳体、转轴、电机转子、电机定子、磁轴承、冷却机组；

3、所述转轴可转动设置于所述真空壳体内，所述电机转子固定于所述转轴上；

4、所述电机定子固定于所述真空壳体上；

5、所述真空壳体内的底部设置有储液池，所述储液池中储存有液体介质；

6、所述转轴内形成有中空通道，所述转轴上部形成有喷液孔，所述转轴伸入液体介质的一端连接旋转体以汲取液体介质至所述中空通道内，经所述喷液孔将液体介质喷出至所述壳体内壁并回流至所述储液池；所述真空壳体的壁体上开设有冷却水道；冷却机组与冷却水道连通，用以冷却真空壳体；所述磁轴承设置于所述真空壳体内。

7、优选的，所述磁轴承包括包括径向磁轴承，所述径向磁轴承位于所述真空壳体内，所述径向磁轴承设有两个，分别位于电机的轴向两侧，且所述径向磁轴承的转子固定于所述转轴上，所述径向磁轴承的定子固定于所述真空壳体上。

8、优选的，所述磁轴承包括还包括位于所述真空壳体内的推力磁轴承，所述推力磁轴承的转子固定于所述转轴上，所述推力磁轴承的定子固定于所述真空壳体上。

9、优选的，还包括位于所述转轴两端的保护轴承，所述保护轴承转动安装在所述转轴与所述真空壳体之间，用以在静止或失稳状态下支撑所述电机转子。

10、优选的，所述旋转体固定于所述转轴的底部，并浸没于所述液体介质中；所述旋转体上开设有与所述中空通道连通的汲取槽。

11、优选的，所述汲取槽包括螺旋槽及连通孔；

12、所述螺旋槽数量为两个，呈中心对称螺旋状设置于所述旋转体上；

13、所述连通孔沿轴向设置，并分别与所述螺旋槽、所述中空通道连通。

14、优选的，所述旋转体呈圆锥状。

15、优选的，所述真空壳体的内壁上开设有多条上下贯通的半圆形沟槽，与所述磁轴承定子、所述电机定子装配后形成回油通道。

16、优选的，所述冷却水道呈螺旋状设置。

17、优选的，所述冷却水道的开设区域对应所述喷液孔并延伸至所述储液池设置。

18、与现有技术相比，本发明提供的磁悬浮电机，其包括真空壳体、转轴、电机转子、电机定子、磁轴承、冷却机组；所述转轴可转动设置于所述真空壳体内，所述电机转子固定于所述转轴上，所述电机定子固定于所述真空壳体上；所述真空壳体内的底部设置有储液池，所述储液池中储存有液体介质；所述转轴内形成有中空通道，所述转轴上部形成有喷液孔；所述转轴伸入液体介质的一端连接旋转体以汲取液体介质至所述中空通道内，经所述喷液孔将液体介质喷出至所述壳体内壁并回流至所述储液池；所述真空壳体的壁体上开设有冷却水道；冷却机组与冷却水道连通，用以冷却真空壳体；所述磁轴承设置于所述真空壳体内。所述磁悬浮电机通过所述转轴运转时所述旋转体汲取所述液体介质至所述中空通道内，通过转轴上端开设的喷液孔，将所述液体介质向外喷出，所述液体介质在重力作用下能重新流回所述储液池中形成循环。通过所述液体介质在所述转轴、所述真空壳体之间的循环，将转子产生的热量传导到所述真空壳体上，实现内部冷却循环；通过所述冷却液在所述真空壳体、所述冷却机组之间的循环，实现外部冷却循环；通过内部冷却循环、外部冷却循环之间的联合作用，将磁悬浮电机和磁轴承转子产生的热量传导到真空壳体外部，实现转子的有效冷却。

技术特征：

1.一种磁悬浮电机，其特征在于，包括真空壳体、转轴、电机转子、电机定子、磁轴承、冷却机组；所述转轴可转动设置于所述真空壳体内，所述电机转子固定于所述转轴上，所述电机定子固定于所述真空壳体上；所述真空壳体内的底部设置有储液池，所述储液池中储存有液体介质；所述转轴内形成有中空通道，所述转轴上部形成有喷液孔；所述转轴伸入液体介质的一端连接旋转体以汲取液体介质至所述中空通道内，经所述喷液孔将液体介质喷出至所述壳体内壁并回流至所述储液池；所述真空壳体的壁体上开设有冷却水道；冷却机组与冷却水道连通，用以冷却真空壳体；所述磁轴承设置于所述真空壳体内。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮电机，其特征在于，所述磁轴承包括径向磁轴承，所述径向磁轴承设有两个，分别位于电机的轴向两侧，且所述径向磁轴承的转子固定于所述转轴上，所述径向磁轴承的定子固定于所述真空壳体上。

3.根据权利要求2所述的磁悬浮电机，其特征在于，所述磁轴承还包括位于所述真空壳体内的推力磁轴承，所述推力磁轴承的转子固定于所述转轴上，所述推力磁轴承的定子固定于所述真空壳体上。

4.根据权利要求1所述的磁悬浮电机，其特征在于，还包括位于所述转轴两端的保护轴承，所述保护轴承转动安装在所述转轴与所述真空壳体之间。

5.根据权利要求1至4任一项所述的磁悬浮电机，其特征在于，所述旋转体固定于所述转轴的底部，并浸没于所述液体介质；所述旋转体上开设有与所述中空通道连通的汲取槽。

6.根据权利要求5所述的磁悬浮电机，其特征在于，所述旋转体呈圆锥状。

7.根据权利要求5所述的磁悬浮电机，其特征在于，所述汲取槽包括螺旋槽及连通孔；所述螺旋槽数量为两个，呈中心对称螺旋状设置于所述旋转体上；所述连通孔沿轴向设置，并分别与所述螺旋槽、所述中空通道连通。

8.根据权利要求1所述的磁悬浮电机，其特征在于，所述真空壳体的内壁上开设有多条上下贯通的半圆形沟槽，与所述磁轴承定子、所述电机定子装配后形成回油通道。

9.根据权利要求1所述的磁悬浮电机，其特征在于，所述冷却水道呈螺旋状设置，所述冷却水道的开设区域对应所述喷液孔并延伸至所述储液池设置。

技术总结
本发明提供了一种磁悬浮电机，其包括真空壳体、转轴、电机转子、电机定子、磁轴承、冷却机组；转轴内形成有空腔，上部形成有喷液孔，转动设置于真空壳体内；真空壳体内的底部储存有液体介质，转轴伸入液体介质的一端连接旋转体以汲取液体介质至空腔内，经喷液孔将液体介质喷出至壳体内壁，转子产生的热量经液体介质传导到真空壳体；真空壳体的壁体上开设有冷却水道；冷却机组与冷却水道连通，用以冷却真空壳体。与现有技术相比，本发明的磁悬浮电机具有结构简单、换热方式可靠、散热效率高等优点，可以有效解决电机转子在真空环境下的散热难题。

技术研发人员：梅荣海,闫晓凡,郭四洲,李智超,孙大南
受保护的技术使用者：中车株洲电机有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24