高速永磁电动机及其冷却系统的制作方法

本发明涉及电机，特别涉及高速永磁电动机及其冷却系统。

背景技术：

1、透平是将流体介质中蕴有的能量转换成机械功的机器，又称涡轮。风机包括容积式、透平式和其它式三大类，透平式也称叶片式，是应用最广、数量最多的风机。为了提高风机的功率，一般会用到永磁同步电机来输出高转速。永磁同步电机是具有高效率、高功率因数、高转矩密度、小外形和重量、快速响应等特点。但由于转子与定子磁场同步旋转，常忽略转子中的涡流损耗，涡流损耗可能引起很高的温升，从而引起永磁体退磁。因此给高速永磁电动机配装冷却系统很必要。

2、公开号为：cn102611248a所述的两级换热器冷却的永磁同步电动机，由转子部件、出气端盖部件、机座部件、进气端盖部件和防水帽组成。进气端盖部件上有进气口，进气口连接压缩气源，采用压缩气体为冷却介质。压缩气体从进气端盖部件、转子部件和出气端盖部件流过，作为一级换热器的螺旋换热管把永磁体磁钢和转子磁轭所产生的热量传导到转轴上，转轴的螺旋凹槽与芯轴组成二级换热器，由压缩气体把热量带至电动机之外，压缩气体经出气端盖部件的喷嘴孔喷射至文氏管中，在气道盖板与散热片组成的气道中，产生一次诱导气流和二次诱导气流，对机座部件进行冷却，把定子绕组产生的定子铜损和定子铁芯产生的定子铁损的热量也带至电动机之外。

3、基于上述技术特征，出现的问题在于：现有技术中，装有冷却介质用于液冷的螺旋换热管处于封闭状态，当高速永磁电动机产生大量热并超出冷却介质的吸热总量时，由于冷却介质无法更换，就会失去冷却能力，此时极易导致散热效能大幅降低，使电动机损坏。为了保证电动机不被损坏，要么长时间使用一段时间后关停电动机，由此极易影响工作效率；要么使螺旋换热管与外部装有冷却介质的箱体连通，并通过泵系统不断的更换螺旋换热管内的冷却介质，由此将大大增加使用和制造成本降低经济效益。

4、因此，通过高速永磁电动机及其冷却系统来解决上述问题很有必要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供高速永磁电动机及其冷却系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：高速永磁电动机，包括后端盖和前端盖，所述后端盖和前端盖之间固定配装电机外壳，所述电机外壳内转动安装内部中空的转子转轴，所述转子转轴转动穿过后端盖和前端盖；所述转子转轴上设置两个五自由度电磁轴承，其中一个五自由度电磁轴承与后端盖固定连接，另一个五自由度电磁轴承与前端盖固定连接；所述电机外壳内固定设置定子，所述转子转轴上固定设置转子，定子套设在转子上，定子和转子磁传动配合，用于驱动转子转动。

3、优选的，所述定子包括第一束线环、线圈和第二束线环；所述第一束线环和第二束线环均固定设置在电机外壳内，所述第一束线环与第二束线环固定连接；所述线圈缠绕在第一束线环和第二束线环上形成电磁绕组，电磁绕组套设在转子外部。

4、优选的，所述电机外壳上固定设置接线盒，所述线圈与接线盒相连接；两个五自由度电磁轴承均与接线盒相连接。

5、优选的，所述转子包括壳体和永磁体，所述壳体固定套设在转子转轴上，所述永磁体固定设置在壳体上。

6、高速永磁电动机的冷却系统，所述冷却系统用于高速永磁电动机的散热，包括液冷组件、抽液组件和风冷组件；液冷组件安装于壳体内，抽液组件安装于转子转轴内，风冷组件安装于后端盖；所述后端盖上固定设置罩盖，所述罩盖罩设在转子转轴上；所述罩盖既与转子转轴转动连接，又与转子转轴的内部连通；风冷组件的进气端设置在罩盖上，风冷组件的出气端设置在前端盖上；液冷组件的进液端设置在转子转轴上，液冷组件的出液端设置在罩盖上；所述前端盖内开设储液腔，所述前端盖上固定连接第一进液管，所述第一进液管与储液腔连通；抽液组件的抽液端与储液腔连通，抽液组件的排液端与液冷组件的进液端连接，用于推动冷却液从冷却组件的进液端流入最后从出液端流出；抽液组件与风冷组件气传动配合，用于驱动抽液组件间歇性抽液。

7、优选的，所述风冷组件包括作为进气端的进气管和作为出气端的排气孔，所述进气管与罩盖固定连通，所述排气孔开设于前端盖盖体内并且连通电机外壳内外部；所述转子转轴的轴体上开设第三通孔，所述后端盖的盖体内开设第二通孔、进气腔和第一通孔；所述第二通孔间歇性连通第三通孔，所述第二通孔连通进气腔，所述第一通孔连通进气腔和电机外壳内部。

8、优选的，所述液冷组件包括螺旋管、作为进液端的第二进液管和作为出液端的出液管；所述第二进液管固定穿入到转子转轴内并且与抽液组件的排液端连接；所述螺旋管固定缠绕在转子转轴上，所述螺旋管的一端与第二进液管固定连通，另一端固定穿入到转子转轴内并且与出液管固定连通；所述出液管从罩盖穿出并且与罩盖密封转动连接。

9、优选的，所述罩盖上密封转动设置转动板，所述转动板贯穿罩盖的盖体并且固定连接外接管；所述出液管穿过转动板并且与转动板密封固定连接，所述出液管与外接管连通。

10、优选的，所述抽液组件包括活塞、固定板、弹簧和作为抽液端的抽水管；所述固定板和活塞均同轴密封内接于转子转轴内，所述固定板与转子转轴固定连接，所述活塞与转子转轴滑动配合并且与从进气管内进入的空气传动配合；所述弹簧位于固定板和活塞之间，并且一端与转子转轴固定连接，另一端与活塞固定连接；所述固定板靠近前端盖并且与抽水管固定连接，所述抽水管穿过固定板并且管内固定安装第一单向阀；所述抽水管与储液腔连通；所述转子转轴的轴体上开设作为排液端的出液孔，出液孔位于固定板和活塞之间并且靠近固定板，所述第二进液管插入到出液孔内并且密封连接转子转轴，所述第二进液管内固定安装第二单向阀。

11、优选的，所述转子转轴内固定设置固定环，所述固定环位于固定板和活塞之间并且靠近固定板，所述第二进液管位于固定环和固定板之间；所述弹簧远离活塞的端部与固定环固定连接。

12、本发明的技术效果和优点：

13、第一、本发明高速永磁电动机的冷却系统使用了风冷组件和液冷组件对电机内部进行散热，在散热过程中，风冷组件吹入电机内的压缩气体驱动抽液组件进行工作，将储液腔内的冷却液间歇性的推入到液冷组件内，整个过程无需更换液冷组件，如果需要增加冷却液直接从第一进液管加注即可，散热效能大幅提升，降低电动机的故障率；整个过程无需关停电机进行散热，提高工作效率；整个过程无需额外增加泵组件单独与液冷组件连接，经济效益高，制造和使用成本低。

14、第二、本发明高速永磁电动机的转子转轴使用了五自由度电磁轴承，确保能够高速转动，同时保证运行的稳定性。

技术特征：

1.高速永磁电动机，包括后端盖(1)和前端盖(2)，其特征在于：所述后端盖(1)和前端盖(2)之间固定配装电机外壳(10)，所述电机外壳(10)内转动安装内部中空的转子转轴(12)，所述转子转轴(12)转动穿过后端盖(1)和前端盖(2)；所述转子转轴(12)上设置两个五自由度电磁轴承(30)，其中一个五自由度电磁轴承(30)与后端盖(1)固定连接，另一个五自由度电磁轴承(30)与前端盖(2)固定连接；所述电机外壳(10)内固定设置定子，所述转子转轴(12)上固定设置转子，定子套设在转子上，定子和转子磁传动配合，用于驱动转子转动。

2.根据权利要求1所述的高速永磁电动机，其特征在于：所述定子包括第一束线环(13)、线圈(16)和第二束线环(17)；所述第一束线环(13)和第二束线环(17)均固定设置在电机外壳(10)内，所述第一束线环(13)与第二束线环(17)固定连接；所述线圈(16)缠绕在第一束线环(13)和第二束线环(17)上形成电磁绕组，电磁绕组套设在转子外部。

3.根据权利要求2所述的高速永磁电动机，其特征在于：所述电机外壳(10)上固定设置接线盒(9)，所述线圈(16)与接线盒(9)相连接；两个五自由度电磁轴承(30)均与接线盒(9)相连接。

4.根据权利要求3所述的高速永磁电动机，其特征在于：所述转子包括壳体(25)和永磁体(19)，所述壳体(25)固定套设在转子转轴(12)上，所述永磁体(19)固定设置在壳体(25)上。

5.高速永磁电动机的冷却系统，其特征在于：所述冷却系统用于权利要求1-4任意一项高速永磁电动机的散热，包括液冷组件、抽液组件和风冷组件；液冷组件安装于壳体(25)内，抽液组件安装于转子转轴(12)内，风冷组件安装于后端盖(1)；所述后端盖(1)上固定设置罩盖(5)，所述罩盖(5)罩设在转子转轴(12)上；所述罩盖(5)既与转子转轴(12)转动连接，又与转子转轴(12)的内部连通；风冷组件的进气端设置在罩盖(5)上，风冷组件的出气端设置在前端盖(2)上；液冷组件的进液端设置在转子转轴(12)上，液冷组件的出液端设置在罩盖(5)上；所述前端盖(2)内开设储液腔(20)，所述前端盖(2)上固定连接第一进液管(3)，所述第一进液管(3)与储液腔(20)连通；抽液组件的抽液端与储液腔(20)连通，抽液组件的排液端与液冷组件的进液端连接，用于推动冷却液从冷却组件的进液端流入最后从出液端流出；抽液组件与风冷组件气传动配合，用于驱动抽液组件间歇性抽液。

6.根据权利要求5所述的冷却系统，其特征在于：所述风冷组件包括作为进气端的进气管(7)和作为出气端的排气孔(11)，所述进气管(7)与罩盖(5)固定连通，所述排气孔(11)开设于前端盖(2)盖体内并且连通电机外壳(10)内外部；所述转子转轴(12)的轴体上开设第三通孔(33)，所述后端盖(1)的盖体内开设第二通孔(31)、进气腔(14)和第一通孔(15)；所述第二通孔(31)间歇性连通第三通孔(33)，所述第二通孔(31)连通进气腔(14)，所述第一通孔(15)连通进气腔(14)和电机外壳(10)内部。

7.根据权利要求6所述的冷却系统，其特征在于：所述液冷组件包括螺旋管(26)、作为进液端的第二进液管(28)和作为出液端的出液管(32)；所述第二进液管(28)固定穿入到转子转轴(12)内并且与抽液组件的排液端连接；所述螺旋管(26)固定缠绕在转子转轴(12)上，所述螺旋管(26)的一端与第二进液管(28)固定连通，另一端固定穿入到转子转轴(12)内并且与出液管(32)固定连通；所述出液管(32)从罩盖(5)穿出并且与罩盖(5)密封转动连接。

8.根据权利要求7所述的冷却系统，其特征在于：所述罩盖(5)上密封转动设置转动板(8)，所述转动板(8)贯穿罩盖(5)的盖体并且固定连接外接管(6)；所述出液管(32)穿过转动板(8)并且与转动板(8)密封固定连接，所述出液管(32)与外接管(6)连通。

9.根据权利要求7所述的冷却系统，其特征在于：所述抽液组件包括活塞(18)、固定板(24)、弹簧(27)和作为抽液端的抽水管(21)；所述固定板(24)和活塞(18)均同轴密封内接于转子转轴(12)内，所述固定板(24)与转子转轴(12)固定连接，所述活塞(18)与转子转轴(12)滑动配合并且与从进气管(7)内进入的空气传动配合；所述弹簧(27)位于固定板(24)和活塞(18)之间，并且一端与转子转轴(12)固定连接，另一端与活塞(18)固定连接；所述固定板(24)靠近前端盖(2)并且与抽水管(21)固定连接，所述抽水管(21)穿过固定板(24)并且管内固定安装第一单向阀(23)；所述抽水管(21)与储液腔(20)连通；所述转子转轴(12)的轴体上开设作为排液端的出液孔，出液孔位于固定板(24)和活塞(18)之间并且靠近固定板(24)，所述第二进液管(28)插入到出液孔内并且密封连接转子转轴(12)，所述第二进液管(28)内固定安装第二单向阀(29)。

10.根据权利要求9所述的冷却系统，其特征在于：所述转子转轴(12)内固定设置固定环(22)，所述固定环(22)位于固定板(24)和活塞(18)之间并且靠近固定板(24)，所述第二进液管(28)位于固定环(22)和固定板(24)之间；所述弹簧(27)远离活塞(18)的端部与固定环(22)固定连接。

技术总结本发明涉及电机技术领域，公开了高速永磁电动机及其冷却系统，冷却系统包括液冷组件、抽液组件和风冷组件；液冷组件安装于壳体内，抽液组件安装于转子转轴内，风冷组件安装于后端盖；后端盖上固定设置罩盖，罩盖罩设在转子转轴上；风冷组件的进气端设在罩盖上，出气端设在前端盖上；液冷组件的进液端设在转子转轴上，液冷组件的出液端设在罩盖上；前端盖内开设储液腔并固定连接第一进液管，第一进液管和抽液组件的抽液端均与储液腔连通，抽液组件的排液端与液冷组件的进液端连接，用于推动冷却液流动；抽液组件与风冷组件气传动配合，用于驱动抽液组件间歇性抽液。本发明无需更换液冷组件、无需关停电机、无需额外增加泵组件单独与液冷组件连接。技术研发人员：周贤周,陈戍凯,顾俊豪受保护的技术使用者：上鼓透平风机启东有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29