一种采用一体式散热的磁悬浮空气压缩机及工作方法与流程

本发明涉及一种采用一体式散热的磁悬浮空气压缩机及工作方法，属于磁悬浮空气压缩机。

背景技术：

1、磁悬浮空气压缩机具有效率高、无机械摩擦、功耗小、噪声小、无需采用润滑油的优点；在纺织、化工、动力等工业领域中已成为必不可少的关键设备，是许多工业部门工艺流程中的核心设备。

2、磁悬浮电机作为磁悬浮空气压缩机的核心部件，在工作时会产生大量的热量，尤其是磁悬浮电机中定子、转子、径向磁轴承、轴向磁轴承都会产生热量。为保证磁悬浮电机的正常运行，通常设置冷却装置进行冷却。常用的冷却方式使用外置风扇，对磁悬浮电机进行风冷。但是大功率高速磁悬浮电机对外置风扇的要求较高，散热效果并不理想，同时也增加设计的复杂程度。

3、因此，亟需一种具有高效散热方式的磁悬浮空气压缩机。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种采用一体式散热的磁悬浮空气压缩机，该结构采用自吸式风冷，针对各个部件的温升特点，设置了两个冷却风道分别进行散热；并且无需使用散热风扇，缩小了机柜的尺寸，对磁悬浮空气压缩机的散热效果显著。

2、同时还提供了上述磁悬浮空气压缩机的工作方法。

3、本发明的技术方案为：

4、一种采用一体式散热的磁悬浮空气压缩机,包括磁悬浮电机和机柜，

5、磁悬浮电机包括转子和依次套设在转子上的前径向磁轴承、定子、后径向磁轴承、轴向磁轴承，转子的一端安装有第一叶轮，第一叶轮的外部套装有第一蜗壳；第一叶轮用于对气体进行一级压缩；转子的另一端安装有第二叶轮，第二叶轮的外部套装有第二蜗壳；第二叶轮用于对气体进行二级压缩；第一蜗壳与第二蜗壳相连通；

6、机柜包括相互连通的第一腔体和第二腔体，磁悬浮电机设置在第一腔体中；

7、磁悬浮电机设置有第一进风口、第二进风孔、第一出风口和第二出风口，在第一叶轮产生的负压作用下，冷却风经过第一进风口进入前冷却风道，流经定子、转子、前径向磁轴承，最后由第一出风口排出，实现对定子、转子、前径向磁轴承的冷却；

8、在第一叶轮产生的负压作用下，冷却风经过第二进风孔进入后冷却风道，流经推力盘的散热风道、转子、后径向磁轴承、定子，最后由第二出风口排出，实现对轴向磁轴承、后径向磁轴承、定子、转子的冷却。

9、根据本发明优选的，第一腔体与第二腔体之间设置有第一隔板；

10、磁悬浮电机与第一隔板之间设置有第一风道管和第二风道管；第一风道管与第一进风口相连通，第二风道管与第二进风孔相连通。第一腔体与第二腔体之间仅仅通过第一风道管和第二风道管相连通，如此设计能够保证外界的冷却风先进入到磁悬浮电机的机腔内部对电机进行冷却。第二腔体作为一个进气廊道，能够增加第一风道管和第二风道管的进气量。同时，腔体中的过滤棉等装置对外界气体进行过滤，减少灰尘和其他杂质进入到电机。

11、根据本发明优选的，定子包括定子铁芯和绕设在定子铁芯上的线圈，定子铁芯的外侧分别设置有第一支架和第二支架，第一支架和第二支架的一端固定在定子铁芯的外侧，第一支架和第二支架的另一端固定在机壳的内部，并且第一支架上设置有若干个第四通风孔，使得由第一进风口进入的冷却风只能向磁悬浮电机的机腔的前端流动，保证磁悬浮电机前端的定子、前径向磁轴承的散热效果。

12、根据本发明优选的，机壳上设置有第一进风口，并且第一进风口位于第一支架和第二支架之间相应的位置。

13、根据本发明优选的，后径向磁轴承设置在后径向磁轴承座的内部，后径向磁轴承座与机壳相连接；

14、轴向磁轴承座与后径向磁轴承座相连接，轴向磁轴承设置在轴向磁轴承座的内部，并且轴向磁轴承座上开设有若干个第二进风孔。

15、根据本发明优选的，轴向磁轴承座的外部设置有环状进风筒，用于形成环形风道，从而将后冷却风道中的冷却风导入到第二进风孔中；从而实现对轴向磁轴承周向的均匀散热。

16、根据本发明优选的，第二腔体设置有进气门板，进气门板上设置有过滤网，保证冷却风的清洁。

17、根据本发明优选的，前径向磁轴承设置在前径向磁轴承座的内部，前径向磁轴承座与机壳相连接；前径向磁轴承座上设置有通风通道，在前冷却风道中，冷却风经过通风通道后，由第一出风口排出。

18、根据本发明优选的，所述散热风道开设在推力盘的内部，转子转动带动推力盘转动产生离心力，使得冷却风经过散热风道后的压力增大。该设置能够有效解决轴向磁轴承的散热问题，并且散热风道的设计模拟了三元流叶轮的流线形状，有利于冷却风在后散热风道中流动。

19、根据本发明优选的，第一叶轮的进气口设置有集流器，所述集流器的进气端设置有换热器。

20、上述采用一体式散热的磁悬浮空气压缩机的工作方法，包括：

21、磁悬浮电机工作时，转子带动第一叶轮旋转，使得磁悬浮电机的机腔中形成负压，在负压作用下，第二腔体中的冷却风直接进入到磁悬浮电机的前冷却风道和后冷却风道；

22、在前冷却风道中，冷却风经过第一进风口进入到磁悬浮电机的机腔中，经过定子与机壳的间隙，定子与前径向磁轴承之间的间隙、前径向磁轴承与转子的间隙、前径向磁轴承的侧面、最后由第一出风口排出；

23、在后冷却风道中，冷却风经过第二进风孔进入到磁悬浮电机的机腔中，经过轴向磁轴承的侧面，然后进入推力盘上设置的散热风道，再经过轴向磁轴承与转子之间的间隙、后径向磁轴承与转子之间的间隙、后径向磁轴承与定子之间的间隙，最后由第二出风口排出；从而实现对磁悬浮电机的散热；

24、由第一出风口和第二出风口排出的风先进入到第一叶轮中进行一级压缩，然后经过第一涡轮，再传输至第二叶轮二级压缩，经过第二蜗壳，最后输出经过二级压缩的气体。

25、本发明的有益效果为：

26、1.本发明提供的磁悬浮空气压缩机利用叶轮旋转产生的负压，使外界的风不断吸入磁悬浮电机中，形成风冷循环。该结构无需使用散热风扇，电机结构简单，减少成本；叶轮旋转产生的负压对电机散热效果优于使用散热风扇的散热效果。同时，缩小了机柜的空间尺寸，使用场合更为广泛。

27、2.针对不同部件的散热特点，设置了前冷却风道和后冷却风道，对于定子、转子和前径向磁轴承产生的热量经由前冷却风道排出；对于轴向磁轴承、后径向磁轴承、定子、转子产生的热量，由后冷却风道排出，如此设计能够保证各个主要部件的散热效果。

28、3.本发明对电机定子设置了冷却风道，散热效果优良，针对大功率电机的定子散热效果尤为明显。

29、4.不同的冷却风道的进风口与机柜中的进气腔体通过风道管相连接，能够有效保证电机腔内的进风温度，避免电机腔内的散热风再次进入到电机腔体内部。

30、5.在磁悬浮电机中设置带有散热风道的推力盘，所述推力盘在转子旋转的带动下，在离心力的作用下，增加冷却风的压力，提升对轴向磁轴承的线圈的散热效果。

技术特征：

1.一种采用一体式散热的磁悬浮空气压缩机,其特征在于，包括磁悬浮电机和机柜，

2.根据权利要求1所述的一种采用一体式散热的磁悬浮空气压缩机,其特征在于，第一腔体与第二腔体之间设置有第一隔板；

3.根据权利要求2所述的一种采用一体式散热的磁悬浮空气压缩机,其特征在于，定子包括定子铁芯和绕设在定子铁芯上的线圈，定子铁芯的外侧分别设置有第一支架和第二支架，第一支架和第二支架的一端固定在定子铁芯的外侧，第一支架和第二支架的另一端固定在机壳的内部，并且第一支架上设置有若干个第四通风孔。

4.根据权利要求3所述的一种采用一体式散热的磁悬浮空气压缩机,其特征在于，机壳上设置有第一进风口，并且第一进风口位于第一支架和第二支架之间相应的位置。

5.根据权利要求2所述的一种采用一体式散热的磁悬浮空气压缩机,其特征在于，后径向磁轴承设置在后径向磁轴承座的内部，后径向磁轴承座与机壳相连接；

6.根据权利要求5所述的一种采用一体式散热的磁悬浮空气压缩机,其特征在于，轴向磁轴承座的外部设置有环状进风筒，用于形成环形风道，从而将后冷却风道中的冷却风导入到第二进风孔中。

7.根据权利要求1所述的一种采用一体式散热的磁悬浮空气压缩机,其特征在于，前径向磁轴承设置在前径向磁轴承座的内部，前径向磁轴承座与机壳相连接；前径向磁轴承座上设置有通风通道，在前冷却风道中，冷却风经过通风通道后，由第一出风口排出。

8.根据权利要求1所述的一种采用一体式散热的磁悬浮空气压缩机,其特征在于，所述散热风道开设在推力盘的内部，转子转动带动推力盘转动产生离心力，使得冷却风经过散热风道后的压力增大。

9.根据权利要求1所述的一种采用一体式散热的磁悬浮空气压缩机,其特征在于，第一叶轮的进气口设置有集流器，集流器的进气端设置有换热器。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的的磁悬浮空气压缩机的工作方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明涉及一种采用一体式散热的磁悬浮空气压缩机及工作方法,在第一叶轮产生的负压作用下，冷却风经过第一进风口进入前冷却风道，流经定子、转子、前径向磁轴承，最后由第一出风口排出，实现对定子、转子、前径向磁轴承的冷却；冷却风经过第二进风孔进入后冷却风道，流经轴向磁轴承、转子、后径向磁轴承、定子，最后由第二出风口排出，实现对轴向磁轴承、后径向磁轴承、定子、转子的冷却。本发明利用叶轮旋转产生的负压，使外界的风不断吸入磁悬浮电机中，形成风冷循环。该结构无需使用散热风扇，电机结构简单，减少成本；第一叶轮旋转产生的负压对电机散热效果优于使用散热风扇的散热效果。同时，缩小了机柜的空间尺寸，使用场合更为广泛。技术研发人员：王迎雪,李大同,刘晋,吴炎,王念铠受保护的技术使用者：山东华东风机有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29