本發(fā)明涉及磁懸浮軸承,具體涉及一種磁懸浮軸承和磁懸浮旋轉(zhuǎn)機械。
背景技術(shù):
1、目前磁懸浮旋轉(zhuǎn)機械散熱主要是外置冷卻設(shè)備,通常是外置冷卻風(fēng)機、水冷系統(tǒng)以及換熱器等,設(shè)備維護(hù)的成本高、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)復(fù)雜、增加安全隱患?;蛘咭载?fù)壓的形式,從磁懸浮旋轉(zhuǎn)機械內(nèi)吸風(fēng)引導(dǎo)熱量流出,不能更有效的實現(xiàn)內(nèi)部組件的散熱,特別對軸向磁軸承的散熱不夠充分,影響磁懸浮空氣壓縮機的穩(wěn)定運行。
2、軸向磁軸承實現(xiàn)轉(zhuǎn)軸的軸向移動,轉(zhuǎn)軸上就必不可少需要一個軸向受力部件就是推力盤,而軸向磁軸承與推力盤材料為純鐵實心結(jié)構(gòu),自身損耗比較大,導(dǎo)熱性能一般且空間狹小,如未有效冷卻則發(fā)熱嚴(yán)重。通常情況下為了避免軸向磁軸承溫升過高,往往會在外部施加強迫風(fēng)冷對磁軸承進(jìn)行散熱,冷卻風(fēng)由外部輸入,通過軸承定子與推力盤之間的縫隙,對軸向磁軸承進(jìn)行散熱,但是散熱效率不高。
3、由于現(xiàn)有技術(shù)中的旋轉(zhuǎn)機械內(nèi)部的磁懸浮軸承存在冷卻散熱效果不佳等技術(shù)問題,因此本發(fā)明研究設(shè)計出一種磁懸浮軸承和磁懸浮旋轉(zhuǎn)機械。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、因此,本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的旋轉(zhuǎn)機械內(nèi)部的磁懸浮軸承存在冷卻散熱效果不佳的缺陷,從而提供一種磁懸浮軸承和磁懸浮旋轉(zhuǎn)機械。
2、為了解決上述問題,本發(fā)明提供一種磁懸浮軸承,其包括:
3、軸向定子一、軸向定子二和推力盤,所述磁懸浮軸承的軸向方向上,所述推力盤設(shè)置于所述軸向定子一和所述軸向定子二之間,所述推力盤上從其軸向一端面至軸向另一端面貫穿設(shè)置有推力盤通風(fēng)孔,所述軸向定子一包括徑向外側(cè)部一和徑向內(nèi)側(cè)部一,所述徑向外側(cè)部一與所述徑向內(nèi)側(cè)部一在所述軸向定子一的徑向方向間隔設(shè)置,且二者之間形成線圈槽一,所述線圈槽一中設(shè)置線圈一;
4、所述推力盤通風(fēng)孔包括從所述推力盤的軸向一端面朝所述推力盤內(nèi)部延伸的第一推力盤進(jìn)風(fēng)孔、和從所述推力盤的軸向另一端面朝所述推力盤內(nèi)部延伸的第二推力盤進(jìn)風(fēng)孔,所述第一推力盤進(jìn)風(fēng)孔的位于所述推力盤內(nèi)部的一端、與所述第二推力盤進(jìn)風(fēng)孔的位于所述推力盤內(nèi)部的一端連通,連通后再通過推力盤出風(fēng)孔連通至所述推力盤的外周,所述第一推力盤進(jìn)風(fēng)孔位于所述推力盤的軸向一端面的一端在軸向方向與所述線圈槽一的位置相對,且所述第一推力盤進(jìn)風(fēng)孔的所述一端與所述軸向定子一的磁極位置不相對。
5、在一些實施方式中,
6、還包括蓋板一,所述蓋板一位于所述軸向定子一與所述推力盤之間,且所述蓋板一的軸向一端面與所述軸向定子一的所述徑向外側(cè)部一相接,所述蓋板一的軸向另一端面與所述推力盤相對;
7、所述軸向定子一的所述磁極位置包括所述蓋板一與所述推力盤相對的部分、和所述徑向內(nèi)側(cè)部一與所述推力盤相對的部分,所述蓋板一與所述徑向內(nèi)側(cè)部一之間具有通風(fēng)凹槽一,所述第一推力盤進(jìn)風(fēng)孔與所述通風(fēng)凹槽一在軸向方向相對,且所述通風(fēng)凹槽一的徑向方向的尺寸大于等于所述第一推力盤進(jìn)風(fēng)孔的徑向尺寸。
8、在一些實施方式中,
9、在所述推力盤的任意徑向截面內(nèi),所述軸向定子一的磁路流經(jīng)位置截面積=推力盤與所述軸向定子一相對部分的徑向截面積-推力盤通風(fēng)孔截面積-推力盤出風(fēng)孔截面積≥所述軸向定子一的磁極位置截面積。
10、在一些實施方式中,
11、所述徑向內(nèi)側(cè)部一上與所述通風(fēng)凹槽一相對的位置開設(shè)有軸向定子內(nèi)環(huán)孔一,使得所述軸向定子內(nèi)環(huán)孔一與所述通風(fēng)凹槽一連通,進(jìn)一步通過所述第一推力盤進(jìn)風(fēng)孔連通至所述推力盤出風(fēng)孔,進(jìn)氣氣流依次通過所述軸向定子內(nèi)環(huán)孔一、所述通風(fēng)凹槽一和所述第一推力盤進(jìn)風(fēng)孔流至所述推力盤出風(fēng)孔。
12、在一些實施方式中,
13、沿著所述推力盤的軸向方向,所述第一推力盤進(jìn)風(fēng)孔為其延伸方向與所述推力盤的軸線并不平行的斜孔結(jié)構(gòu),從所述推力盤的軸向一端面朝其軸向另一端面的觀察方向,所述推力盤的旋轉(zhuǎn)方向為朝第一旋轉(zhuǎn)方向,所述第一推力盤進(jìn)風(fēng)孔從軸向一端面至軸向另一端面的延伸方向朝著第二旋轉(zhuǎn)方向,且所述第二旋轉(zhuǎn)方向與所述第一旋轉(zhuǎn)方向相反。
14、在一些實施方式中,
15、所述第一推力盤進(jìn)風(fēng)孔為多個,多個所述第一推力盤進(jìn)風(fēng)孔沿著所述推力盤的周向方向間隔布置,且每個所述第一推力盤進(jìn)風(fēng)孔從軸向一端面至軸向另一端面的延伸方向均朝著第二旋轉(zhuǎn)方向,均與所述推力盤的所述第一旋轉(zhuǎn)方向相反。
16、在一些實施方式中,
17、所述軸向定子二包括徑向外側(cè)部二和徑向內(nèi)側(cè)部二,所述徑向外側(cè)部二與所述徑向內(nèi)側(cè)部二在所述軸向定子二的徑向方向間隔設(shè)置,且二者之間形成線圈槽二,所述線圈槽二中設(shè)置線圈二,所述第二推力盤進(jìn)風(fēng)孔位于所述推力盤的軸向另一端面的一端在軸向方向與所述線圈槽二的位置相對,且所述第二推力盤進(jìn)風(fēng)孔的所述一端與所述軸向定子二的磁極位置不相對。
18、在一些實施方式中,
19、還包括蓋板二,所述蓋板二位于所述軸向定子二與所述推力盤之間,且所述蓋板二的軸向一端面與所述軸向定子二的所述徑向外側(cè)部二相接,所述蓋板二的軸向另一端面與所述推力盤相接;
20、所述軸向定子二的所述磁極位置包括所述蓋板二與所述推力盤相接的部分、和所述徑向內(nèi)側(cè)部二與所述推力盤相接的部分,所述蓋板二與所述徑向內(nèi)側(cè)部二之間具有通風(fēng)凹槽二,所述第二推力盤進(jìn)風(fēng)孔與所述通風(fēng)凹槽二在軸向方向相對,且所述通風(fēng)凹槽二的徑向方向的尺寸大于等于所述第二推力盤進(jìn)風(fēng)孔的徑向尺寸。
21、在一些實施方式中,
22、在所述推力盤的每個徑向截面內(nèi),所述軸向定子二的磁路流經(jīng)位置截面積=推力盤與所述軸向定子二相對部分的徑向截面積-推力盤通風(fēng)孔截面積-推力盤出風(fēng)孔截面積≥所述軸向定子二的磁極位置截面積。
23、在一些實施方式中,
24、所述徑向內(nèi)側(cè)部二上與所述通風(fēng)凹槽二相對的位置開設(shè)有軸向定子內(nèi)環(huán)孔二,使得所述軸向定子內(nèi)環(huán)孔二與所述通風(fēng)凹槽二連通,進(jìn)一步通過所述第二推力盤進(jìn)風(fēng)孔連通至所述推力盤出風(fēng)孔,進(jìn)氣氣流依次通過所述軸向定子內(nèi)環(huán)孔二、所述通風(fēng)凹槽二和所述第二推力盤進(jìn)風(fēng)孔流至所述推力盤出風(fēng)孔。
25、在一些實施方式中,
26、沿著所述推力盤的軸向方向,所述第二推力盤進(jìn)風(fēng)孔為其延伸方向與所述推力盤的軸線并不平行的斜孔結(jié)構(gòu),從所述推力盤的軸向另一端面朝其軸向一端面的觀察方向,所述推力盤的旋轉(zhuǎn)方向為朝第三旋轉(zhuǎn)方向,所述第二推力盤進(jìn)風(fēng)孔從軸向另一端面至軸向一端面的延伸方向朝著第四旋轉(zhuǎn)方向,且所述第四旋轉(zhuǎn)方向與所述第三旋轉(zhuǎn)方向相反。
27、在一些實施方式中,
28、所述第二推力盤進(jìn)風(fēng)孔為多個,多個所述第二推力盤進(jìn)風(fēng)孔沿著所述推力盤的周向方向間隔布置,且每個所述第二推力盤進(jìn)風(fēng)孔從軸向另一端面至軸向一端面的延伸方向均朝著第四旋轉(zhuǎn)方向,均與所述推力盤的所述第三旋轉(zhuǎn)方向相反。
29、在一些實施方式中,
30、所述第一推力盤進(jìn)風(fēng)孔、所述推力盤出風(fēng)孔和所述第二推力盤進(jìn)風(fēng)孔一一對應(yīng),形成為一組出風(fēng)單元,所述出風(fēng)單元為多組,多組所述出風(fēng)單元沿所述推力盤的周向方向間隔設(shè)置。
31、在一些實施方式中,
32、所述推力盤在滿足磁飽和時磁路流通面積的軸向?qū)挾茸钚閚,所述推力盤出風(fēng)孔的軸向孔徑=所述推力盤的軸向厚度-n。
33、在一些實施方式中,
34、所述軸向定子一和所述軸向定子二的外周還具有軸向定子三,所述軸向定子三的與所述推力盤的所述推力盤出風(fēng)孔相對的位置還設(shè)置有定子外環(huán)孔,能夠用于與所述推力盤出風(fēng)孔接通并朝外排氣。
35、本發(fā)明還提供一種磁懸浮旋轉(zhuǎn)機械,其包括前述的磁懸浮軸承。
36、本發(fā)明提供的一種磁懸浮軸承和磁懸浮旋轉(zhuǎn)機械具有如下有益效果:
37、1.本發(fā)明通過在推力盤上開設(shè)的推力盤通風(fēng)孔和推力盤出風(fēng)孔,推力盤通風(fēng)孔包括從所述推力盤的軸向一端面朝所述推力盤內(nèi)部延伸的第一推力盤進(jìn)風(fēng)孔、和從所述推力盤的軸向另一端面朝所述推力盤內(nèi)部延伸的第二推力盤進(jìn)風(fēng)孔,能夠通過高轉(zhuǎn)速實現(xiàn)自身主動吸風(fēng)換熱,增加通入的氣體流量,加速推動軸向磁軸承冷卻,可主動冷卻推力盤自身并增加冷卻流量加速軸向線圈散熱,提高對磁懸浮軸承的冷卻散熱效果,并且將第一推力盤進(jìn)風(fēng)孔與所述軸向定子一的磁極位置不相對,能夠使得推力盤端面在正對軸向定子一的磁極位置處不打孔,使得冷卻空氣不能直接到達(dá)磁極間隙位置,能夠有效避免冷卻氣體和開孔對磁爐結(jié)構(gòu)造成影響,從而避免磁懸浮軸向支承力不足,實現(xiàn)對磁懸浮軸承的提高散熱冷卻的同時還能避免對磁懸浮磁路造成影響,保證具有足夠的磁懸浮支撐力,還能有效降低氣體作用力對軸向力的影響;本發(fā)明還優(yōu)選推力盤通風(fēng)孔設(shè)置于軸向上下磁極間正對于線圈處,孔徑大小≤軸向定子上下磁極徑向間距,能夠使得推力盤通風(fēng)孔進(jìn)一步有效避開磁極位置,進(jìn)一步避免對磁路造成影響,并且推力盤通風(fēng)孔與兩端通風(fēng)路徑相連通無遮擋,還能使得推力盤兩端氣流阻力小,流通性好。
38、2.本發(fā)明還進(jìn)一步通過在推力盤的任意徑向截面內(nèi),設(shè)置關(guān)系:所述軸向定子一的磁路流經(jīng)位置截面積=推力盤與所述軸向定子一相對部分的徑向截面積-推力盤通風(fēng)孔截面積-推力盤出風(fēng)孔截面積≥所述軸向定子一的磁極位置截面積,使得推力盤上的區(qū)別于磁極位置的其他磁路部分不會先于磁極位置出現(xiàn)磁場飽和,保證形成正常的磁通回路,保證磁懸浮支承力的持續(xù)有效的提供;本發(fā)明還通過將第一推力盤進(jìn)風(fēng)孔設(shè)置為從軸向一端面至軸向另一端面的延伸方向朝著第二旋轉(zhuǎn)方向,且所述第二旋轉(zhuǎn)方向與所述第一旋轉(zhuǎn)方向(推力盤的旋轉(zhuǎn)方向)相反,能夠通過轉(zhuǎn)子帶動推力盤高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生負(fù)壓將一端熱空氣吸出排入外部,增加通入的氣體流量,實現(xiàn)推力盤自身主動通風(fēng)換熱,加速氣體流動,節(jié)省了能耗,提高散熱性能的同時還提高了能效;同時配合軸向定子線圈槽內(nèi)帶的通風(fēng)凹槽一和軸向定子內(nèi)環(huán)孔一(多個氣體流通路徑),能夠進(jìn)一步加速軸向定子線圈槽空腔氣體流動,實現(xiàn)軸向線圈與推力盤的有效自主散熱。