CN103322044B - 一种带有环形散热结构的轴向磁轴承 - Google Patents

一种带有环形散热结构的轴向磁轴承 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种带有环形散热结构的轴向磁轴承，包括轴向磁轴承基座、基座背面的环形散热结构和线圈，轴向磁轴承基座背面加工出环形散热翅片，可有效增大散热面积。本发明可提高轴向磁轴承的散热能力，适合大电流条件下应用。

Description

一种带有环形散热结构的轴向磁轴承
技术领域
本发明涉及一种带有环形散热结构的轴向磁轴承，属于电磁轴承技术领域。
背景技术
电磁轴承***通过电磁力将转子悬浮，具有无摩擦、转速高、易于控制等优点。在一些重载场合，要求磁轴承具有较高的承载能力，往往需要磁轴承线圈中通过较大电流，势必产生较高的热量。如果不能有效冷却，磁轴承线圈绝缘材料有可能烧毁，导致短路等严重后果。
磁轴承可以通过引入冷却风等手段降温，但有些条件下通风设备的安装条件有限，无法依靠外界冷却磁轴承，给磁轴承的设计带来困难。
发明内容
为了解决现有技术中的技术问题，本发明提供一种带有环形散热结构的轴向磁轴承，能够有效提高轴向磁轴承的散热能力，适合在大电流条件下使用。
本发明解决技术问题采用的技术方案是：一种带有环形散热结构的轴向磁轴承，包括轴向磁轴承基座、基座背面的环形散热结构和线圈，轴向磁轴承基座背面设置环形散热翅片，可有效增大散热面积。本发明可提高轴向磁轴承的散热能力，适合大电流条件下应用。该轴向磁轴承既可以用于立式磁轴承***，也可以用于卧式磁轴承***。
所述环形散热结构与轴向磁轴承基座一体成型，其可以在轴向磁轴承基座背面直接加工形成。
所述的环形散热结构是轴对称形式的，避免影响磁场的轴对称性。
所述环形散热结构可以采用环形散热翅片。
本发明由于采用上述技术方案，能够有效提高轴向磁轴承的散热能力，适合在大电流条件下使用。
附图说明
图1是本发明带有环形散热结构的轴向磁轴承的侧剖面图（局部）。
图2是本发明带有环形散热结构的轴向磁轴承的基座背面结构图。
图3是本发明直板状散热翅片的纵向截面图。
图4是本发明阶梯状散热翅片的纵向截面图。
其中：轴向磁轴承基座1、基座背面的环形散热结构2、线圈3。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
实施例：参照图1、图2，在轴向磁轴承基座1的背面加工出环形散热结构2，可以将其加工为散热翅片，可以设置为4层、5层、6层、7层或更多层，依据基座材料及所需的散热量而定，其可使轴承背部散热面积提高2倍以上。具体加工方法视基座材料特征而定。当需要较大承载力，即线圈3中通入教大电流时，线圈3产生较大热量，通过环形散热结构2，这些热量较快的传递到环境中，提高了轴向磁轴承的散热能力，降低了线圈3温度，避免出现绝缘材料烧毁、短路等严重事故。
为了确保良好的散热效果，发明人经过多次精密的实验，对散热翅片的设计形式也进行了优化。图3是翅片部分的纵向截面局部放大示意图。如图3所示，散热翅片的高度H和厚度D1的比值H/D1为4/1-8/1。申请人发现，如果D1/H数值过低难以具有良好散热效果，而数值过高不仅浪费材料增加成本，也会造成散热效果反而降低（申请人经过分析，认为此原因可能是由于过高的D1/H会影响空气对流效率降低）。同时，相邻翅片轴线间的距离D2和散热翅片的厚度D1的满足比值(D2-D1)/D1优选为4/1-1/4.以上数值也是基于申请人发现(D2-D1)/D1如果太大由于表面积增加有限，散热效果不佳，而(D2-D1)/D1如果太小也会导致空气对流效率变低从而反而降低散热效果。
或者，如图4所示，散热翅片沿纵向截面具有阶梯，采用此设计在进一步增大散热表面的同时可以改善空气循环。此时，翅片的高度H和翅片的底部厚度D1的比值H/D1的范围为3/1至6/1，相邻散热翅片轴线间的距离D2和散热翅片底部厚度D1满足比值(D2-D1)/D1范围为3/1至1/2.优选的，散热翅片上具有N级阶梯（N>=3），从翅片底端到翅片顶端每一级翅片均匀变薄，下一级翅片比上一级翅片变薄100%*D2/N.如图4中N=4有4级阶梯，翅片底部厚度即第一级翅片厚度是D2，第二级比第一级变薄100%*D2/4=25%*D2，则第二级厚度是75%的D2，以此类推，第三级厚度是50%的D2，最后一级是25%的D2.
显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种带有环形散热结构的轴向磁轴承，其包括轴向磁轴承基座(1)、线圈(3)，其特征是：轴向磁轴承基座(1)背面设置有环形散热结构(2)，可有效增大散热面积；所述环形散热结构(2)为环形散热翅片；所述的环形散热翅片是轴对称形式的，以避免影响磁场的轴对称性；所述的环形散热翅片设置为多层；所述环形散热翅片纵向截面为直板状，其高度H和厚度D1的比值H/D1的范围为4/1至8/1，相邻散热翅片轴线间的距离D2和散热翅片的厚度D1满足比值(D2-D1)/D1范围为4/1至1/4；或者所述的环形散热翅片纵向截面为阶梯状，其高度H和底部厚度D1的比值H/D1的范围为3/1至6/1，相邻散热翅片轴线间的距离D2和散热翅片底部厚度D1满足比值(D2-D1)/D1范围为3/1至1/2。
2.根据权利要求1所述的一种带有环形散热结构的轴向磁轴承，其特征是：所述环形散热结构(2)与轴向磁轴承基座(1)一体成型，或环形散热结构(2)在轴向磁轴承基座(1)背面直接加工形成。
3.根据权利要求1所述的一种带有环形散热结构的轴向磁轴承，其特征是：所述的环形散热翅片设置为5层。
4.根据权利要求1所述的一种带有环形散热结构的轴向磁轴承，其特征是：当所述的环形散热翅片纵向截面为阶梯状时，散热翅片一共具有N级阶梯，其中N>＝3，且从翅片底部到翅片顶部每一级翅片均匀变薄，下一级翅片比上一级翅片变薄100％*D2/N。
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