CN116538110B - 一种磁悬浮空气压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁悬浮空气压缩机，包括磁悬浮电机，在磁悬浮电机内部，转子的两端分别与第一叶轮和第二叶轮相连接，第一叶轮的外部设置有第一蜗壳，第二叶轮的外部设置有第二蜗壳；第一蜗壳的进气端与进气管道相连通，磁悬浮电机的机壳上开设有第一出风口、第二出风口，第一出风口、第二出风口均与进气管道相连通，从而在机壳内部产生负压环境；第一出风口、第二出风口中均设置有挡环，用于引流，实现对第一磁轴承部件、第二磁轴承部件的冷却。本发明通过将机壳与空气压缩机的进气管道相连通，使得机壳内部产生负压环境；通过挡环的导流作用，实现对磁轴承部件的充分散热，有效解决了磁悬浮空气压缩机内部组件的散热不充分问题。

Description

一种磁悬浮空气压缩机

技术领域

本发明涉及一种磁悬浮空气压缩机，属于空气压缩机的冷却领域。

背景技术

空气压缩机的压缩方式包括一级压缩方式和二级压缩方式，二级压缩产生的压力高。相较于传统的双螺杆二级压缩空压机***，磁悬浮空气压缩机二级压缩***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。

磁悬浮空气压缩机在工作过程中，尤其是磁悬浮电机中定子、转子以及磁轴承都会产生热量，但是目前的散热方式不能更有效的实现内部组件的散热，特别对径向磁轴承、位移传感器和轴向磁轴承的散热不够充分，影响磁悬浮空气压缩机的稳定运行。

因此，对于磁悬浮空气压缩机的散热问题仍然是亟需解决的一大问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种磁悬浮空气压缩机，该空气压缩机通过将机壳与空气压缩机的进气管道相连通，使得机壳内部产生负压环境，通过挡环的导流作用，实现对径向磁轴承、位移传感器以及轴向磁轴承的充分散热，有效解决了磁悬浮空气压缩机内部组件的散热不充分问题。

本发明的技术方案为：

一种磁悬浮空气压缩机，包括磁悬浮电机，磁悬浮电机包括转子和依次套设在转子外部的第一磁轴承部件、定子、第二磁轴承部件；

转子的两端分别与第一叶轮和第二叶轮相连接，第一叶轮的外部设置有第一蜗壳，第二叶轮的外部设置有第二蜗壳；

第一蜗壳的进气端与进气管道相连通，磁悬浮电机的机壳上开设有第一出风口、第二出风口、第一进风口和第二进风口，第一出风口、第二出风口均与进气管道相连通，从而在机壳内部产生负压环境，实现对磁悬浮电机的冷却；第一出风口、第二出风口中均设置有挡环，用于引流，实现对第一磁轴承部件、第二磁轴承部件的冷却。

根据本发明优选的，在第一出风口、第二出风口与进气管道之间设置有第一连接管，所述第一连接管上设置有第一换热器。

根据本发明优选的，所述进气管道包括相互连通的第一进气管道、渐变管道和第二进气管道，第一进气管道的直径小于第二进气管道的直径，第一连接管与第二进气管道相连通。

根据本发明优选的，第一磁轴承部件包括轴向磁轴承、第一径向位置传感器和第一径向磁轴承，轴向磁轴承、第一径向位置传感器和第一径向磁轴承依次设置在第一叶轮与定子之间。

根据本发明优选的，所述第一径向磁轴承固定在第一径向磁轴承座上，轴向磁轴承固定在轴向磁轴承座上，可以选择将轴向磁轴承座固定在第一径向磁轴承座的内侧，第一径向磁轴承座固定在机壳的内侧；

第一径向磁轴承座上开设有第一散热通道，第一散热通道包括相互连通的第一散热孔、第二散热孔和第三散热孔，第一散热孔和第二散热孔与转子的径向方向平行，第三散热孔与第一散热孔、第二散热孔相垂直；第一散热孔开设在第一径向位置传感器与第一径向磁轴承之间，第二散热孔开设在第一径向位置传感器与轴向磁轴承之间；

轴向磁轴承座上开设有第四散热通孔；第四散热通孔贯穿轴向磁轴承座；

在负压吸力的作用下，风由第一进风口吸入，在挡环的导流下，进入第三散热孔，一部分风进入第一散热孔，再经过第一径向磁轴承与第一径向位移传感器的间隙，进入到靠近第一出风口处开设的第一散热孔，再经过第三散热孔，经过挡环的导流，最后进入到第一出风口中；

另一部分风进入第二散热孔，经过轴向磁轴承与第一径向位移传感器的间隙、第四散热通孔，再进入到靠近第一出风口处开设的第四散热通孔、第二散热孔，再经过第三散热孔，经过挡环的导流，由到第一出风口吸出；

还有一部风由第一进风口吸入，在挡环的导流下，经过第一径向磁轴承与定子的间隙，最后由第一出风口吸出。

根据本发明优选的，第二磁轴承部件包括第二径向磁轴承和第二径向位置传感器，第二径向磁轴承和第二径向位置传感器依次设置在第二叶轮与定子之间。

根据本发明优选的，所述第二径向磁轴承固定在第二径向磁轴承座上，第二径向磁轴承座与机壳、第二蜗壳相连接；

第二径向磁轴承座上开设有第二散热通道，第二散热通道包括相互连通的第五散热孔和第六散热孔，第五散热孔为通孔，第六散热孔开设在第二径向磁轴承和第二径向位置传感器之间；

在负压吸力的作用下，风由第二进风口吸入，在挡环的导流下，进入第五散热孔，一部分风进入第六散热孔，再经过第二径向磁轴承与第二径向位移传感器的间隙，进入到靠近第二出风口处开设的第六散热孔，再经过第五散热孔，经过挡环的导流，由第二出风口吸出；另一部分风经过第五散热孔后，再经过第二径向位移传感器远离第一径向磁轴承的侧面，进入到靠近第二出风口处开设的第五散热孔，经过挡环的导流，由第二出风口吸出；

还有一部风由第二进风口吸入后，在挡环的导流下，经过第二径向磁轴承与定子之间的间隙、转子与定子之间的间隙，最后经过第一径向磁轴承与定子之间的间隙，最后由第二出风口吸出。

根据本发明优选的，第一出风口、第一进风口开设在第一径向磁轴承与定子之间，第二出风口、第二出风口开设在第二径向磁轴承与定子之间。

根据本发明优选的，挡环的横截面为L型，挡环的外圈还设置有两个固定板，用于固定在第一出风口或第二出风口中，挡环的内圈固定在第一径向磁轴承座或第二径向磁轴承座上，使得在进风管道的负压环境下一部风风从第一散热通道或第二散热通道中流过。

本发明的有益效果为：

1.本发明通过将机壳与磁悬浮空气压缩机的进气管道相连通，使得机壳内部产生负压环境，在负压吸力的作用下，风有第一进风口或第二进风口进入，再由第一出风口或第二出风口排出，无需设置外置风扇或同轴风扇，因此能够缩短转子的长度，减少磁悬浮空气压缩机的体积，同时这种散热方式更加节能环保。

2.通过挡环的导流作用，实现对径向磁轴承、位移传感器以及轴向磁轴承的充分散热，有效解决了磁悬浮空气压缩机内部组件的散热不充分问题。同时也能实现对磁悬浮空气压缩机内部的转子、定子的充分散热，有利于磁悬浮空气压缩机的高效稳定的运行。

附图说明

图1为本发明提供的一种磁悬浮空气压缩的整机结构示意图。

图2为本发明提供的一种磁悬浮空气压缩的主机结构示意图。

图3为图2中A区域的局部放大图。

图4为图2中B区域的局部放大图。

图5为本发明提供的挡环的结构示意图。

图6为本发明提供的挡环的A-A的界面示意图。

1、转子，2、定子，3、第一径向磁轴承，4、第二径向磁轴承，5、轴向磁轴承，6、第一叶轮，7、第二叶轮，8、第一蜗壳，9、第二蜗壳，10、进气管道，11、第一换热器，12、挡环，13、第一出风口，14、第二出风口，15、第一径向磁轴承座，16、第二径向磁轴承座，17、轴向磁轴承座，18、第一径向位移传感器，19、第二径向位移传感器，20、第二换热器，21、第一进风口，22、第二进风口，23、机柜，24、固定板，25、第二散热孔，26、第一散热孔，27、第三散热孔，28、第五散热孔，29、第六散热孔。

具体实施方式

下面将以图示揭露本申请的若干个实施方式，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，构成本申请的一部分说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及说明是用来解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，除非单独定义指出的方向以外，本文中涉及到的上、下、左、右等方向均是以本申请实施例图2所示的上、下、左、右等方向为准，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应随之改变。本申请使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。此外，在本公开各个实施例中，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以互相结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求保护的范围之内。

实施例1

本实施例提供一种磁悬浮空气压缩机，如图1和图2所示，磁悬浮空气压缩机包括机柜23和设置在机柜23中的磁悬浮电机、第一叶轮6、第一蜗壳8、第二叶轮7、第二蜗壳9、第一换热器11、第二换热器20，磁悬浮电机包括转子1和依次套设在转子1外部的第一磁轴承部件、定子2、第二磁轴承部件；

转子1的两端分别与第一叶轮6和第二叶轮7相连接，第一叶轮6的外部设置有第一蜗壳8，第二叶轮7的外部设置有第二蜗壳9；第一蜗壳8与第二蜗壳9相连通，并且在第一蜗壳8与第二蜗壳9之间设置有第二换热器20。

第一蜗壳8的进气端与进气管道10相连通，磁悬浮电机的机壳上开设有第一出风口13、第二出风口14、第一进风口21和第二进风口22，第一出风口13、第二出风口14均与进气管道10相连通，从而在机壳内部产生负压环境，实现对磁悬浮电机的冷却；第一出风口13、第二出风口14中均设置有挡环12，用于引流，实现对第一磁轴承部件、第二磁轴承部件的冷却。

磁悬浮空气压缩机的工作方法为：外界气体经过机柜23上的设置的进风口进入到机柜23内部，经过进气管道10、集流器进入到第一蜗壳8的进气口，经过第一叶轮6实现一级压缩，然后由第一蜗壳8的出气口输出，然后一级压缩后的气体先经过第一换热器11，降低气体二级压缩前气体的温度，再进入到第二蜗壳9，经过第二叶轮7实现二级压缩，然后由输气管道输送都机柜23的外部，到达使用环境中。由于进气管道10处呈现负压环境，使得机壳内部呈现负压环境，在负压环境的作用下，冷却风由第一进风口21、第二进风口22进入，实现对磁悬浮电机中转子1、定子2的冷却，挡环12能够对吸入的风起到分流的作用，实现对第一磁轴承部件、第二磁轴承部件的冷却。

实施例2

本实施例提供一种磁悬浮空气压缩机，与实施例1的区别之处在于：

如图2所示，在第一出风口13、第二出风口14与进气管道10之间设置有第一连接管，第一连接管上设置有第一换热器11。由于从机壳内部的吸出风具有一定的温度，为了防止从机壳内部的吸出风影响第一蜗壳8的进气温度，通过设置第一换热器11能够有效避免对一级压缩气体进气温度的影响。

实施例3

本实施例提供一种磁悬浮空气压缩机，与实施例2的区别之处在于：

如图2所示，进气管道10包括相互连通的第一进气管道10、渐变管道和第二进气管道10，第一进气管道10的直径小于第二进气管道10的直径，第一连接管与第二进气管道10相连通。由于磁悬浮空气压缩机产生的热量较大，为了达到预期的自吸冷却的效果，通过设置第一进气管道10、渐变管道的设计，能够增加一级进气流量，提升自吸冷却的吸力。

实施例4

本实施例提供一种磁悬浮空气压缩机，与实施例1的区别之处在于：

第一磁轴承部件包括轴向磁轴承5、第一径向位置传感器和第一径向磁轴承3，轴向磁轴承5、第一径向位置传感器和第一径向磁轴承3依次设置在第一叶轮6与定子2之间。

实施例5

本实施例提供一种磁悬浮空气压缩机，与实施例4的区别之处在于：

如图2所示，第一径向磁轴承3固定在第一径向磁轴承座15上，轴向磁轴承5固定在轴向磁轴承座17上，可以选择将轴向磁轴承座17固定在第一径向磁轴承座15的内侧，第一径向磁轴承座15固定在机壳的内侧；风在电机内部的流动方向可以参考图2中的箭头的指向。

如图3所示，第一径向磁轴承座15上开设有第一散热通道，第一散热通道包括相互连通的第一散热孔26、第二散热孔25和第三散热孔27，第一散热孔26和第二散热孔25与转子1的径向方向平行，第三散热孔27与第一散热孔26、第二散热孔25相垂直；第一散热孔26开设在第一径向位置传感器与第一径向磁轴承3之间，第二散热孔25开设在第一径向位置传感器与轴向磁轴承5之间；

轴向磁轴承座17上开设有第四散热通孔；第四散热通孔贯穿轴向磁轴承座17；

需要说明的是，本申请中，第一径向磁轴承座15上开设有第一散热通道的数量与第一径向磁轴承3中磁极的数量相同。

在负压吸力的作用下，风由第一进风口21吸入，在挡环12的导流下，进入第三散热孔27，一部分风进入第一散热孔26，再经过第一径向磁轴承3与第一径向位移传感器18的间隙，进入到靠近第一出风口13处开设的第一散热孔26，再经过第三散热孔27，经过挡环12的导流，最后进入到第一出风口13中；

另一部分风进入第二散热孔25，经过轴向磁轴承5与第一径向位移传感器18的间隙、第四散热通孔，再进入到靠近第一出风口13处开设的第四散热通孔、第二散热孔25，再经过第三散热孔27，经过挡环12的导流，由到第一出风口13吸出；

还有一部风由第一进风口21吸入，在挡环12的导流下，经过第一径向磁轴承3与定子2的间隙，最后由第一出风口13吸出。

实施例6

本实施例提供一种磁悬浮空气压缩机，与实施例1的区别之处在于：

第二磁轴承部件包括第二径向磁轴承4和第二径向位置传感器，第二径向磁轴承4和第二径向位置传感器依次设置在第二叶轮7与定子2之间。

实施例7

本实施例提供一种磁悬浮空气压缩机，与实施例6的区别之处在于：

第二径向磁轴承4固定在第二径向磁轴承座16上，第二径向磁轴承座16与机壳、第二蜗壳9相连接；

如图4和图2所示，风在电机内部的流动方向可以参考图2中的箭头的指向，第二径向磁轴承座16上开设有第二散热通道，第二散热通道包括相互连通的第五散热孔28和第六散热孔29，第五散热孔28为通孔，第六散热孔29开设在第二径向磁轴承4和第二径向位置传感器之间；

在负压吸力的作用下，风由第二进风口22吸入，在挡环12的导流下，进入第五散热孔28，一部分风进入第六散热孔29，再经过第二径向磁轴承4与第二径向位移传感器19的间隙，进入到靠近第二出风口14处开设的第六散热孔29，再经过第五散热孔28，经过挡环12的导流，由第二出风口14吸出；另一部分风经过第五散热孔28后，再经过第二径向位移传感器19远离第一径向磁轴承3的侧面，进入到靠近第二出风口14处开设的第五散热孔28，经过挡环12的导流，由第二出风口14吸出；

还有一部风由第二进风口22吸入后，在挡环12的导流下，经过第二径向磁轴承4与定子2之间的间隙、转子1与定子2之间的间隙，最后经过第一径向磁轴承3与定子2之间的间隙，最后由第二出风口14吸出。

实施例8

本实施例提供一种磁悬浮空气压缩机，与实施例1的区别之处在于：

第一出风口13、第一进风口21开设在第一径向磁轴承3与定子2之间，第二出风口14、第二出风口14开设在第二径向磁轴承4与定子2之间。可以选择将第一出风口13、第一进风口21相对设置在机壳的圆周上，第二出风口14、第二进风口22相对设置在机壳的圆周上，从而能够充分实现对第二磁轴承部件、第一磁轴承部件的散热。

实施例9

本实施例提供一种磁悬浮空气压缩机，与实施例5或实施例7的区别之处在于：

如图5和图6所示，挡环12的横截面为L型，挡环12的外圈还设置有两个固定板24，用于固定在第一出风口13或第二出风口14中，挡环12的内圈固定在第一径向磁轴承座15或第二径向磁轴承座16上，使得在进风管道的负压环境下一部风风从第一散热通道或第二散热通道中流过。

上述说明示出并描述了本申请的优选实施方式，但如前对象，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施方式的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文对象构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种磁悬浮空气压缩机，其特征在于，包括磁悬浮电机，磁悬浮电机包括转子和依次套设在转子外部的第一磁轴承部件、定子、第二磁轴承部件；

转子的两端分别与第一叶轮和第二叶轮相连接，第一叶轮的外部设置有第一蜗壳，第二叶轮的外部设置有第二蜗壳；

第一蜗壳的进气端与进气管道相连通，磁悬浮电机的机壳上开设有第一出风口、第二出风口、第一进风口和第二进风口，第一出风口、第二出风口均与进气管道相连通，从而在机壳内部产生负压环境，实现对磁悬浮电机的冷却；第一出风口、第二出风口中均设置有挡环，用于引流，实现对第一磁轴承部件、第二磁轴承部件的冷却；

第一磁轴承部件包括轴向磁轴承、第一径向位置传感器和第一径向磁轴承，轴向磁轴承、第一径向位置传感器和第一径向磁轴承依次设置在第一叶轮与定子之间；

所述第一径向磁轴承固定在第一径向磁轴承座上，轴向磁轴承固定在轴向磁轴承座上，轴向磁轴承座固定在第一径向磁轴承座的内侧；

第一径向磁轴承座上开设有第一散热通道，第一散热通道包括相互连通的第一散热孔、第二散热孔和第三散热孔，第一散热孔和第二散热孔与转子的径向方向平行，第三散热孔与第一散热孔、第二散热孔相垂直；第一散热孔开设在第一径向位置传感器与第一径向磁轴承之间，第二散热孔开设在第一径向位置传感器与轴向磁轴承之间；

轴向磁轴承座上开设有第四散热通孔；

在负压吸力的作用下，风由第一进风口吸入，在挡环的导流下，进入第三散热孔，一部分风进入第一散热孔，再经过第一径向磁轴承与第一径向位移传感器的间隙，进入到靠近第一出风口处开设的第一散热孔，再经过第三散热孔，经过挡环的导流，最后进入到第一出风口中；另一部分风进入第二散热孔，经过轴向磁轴承与第一径向位移传感器的间隙、第四散热通孔，再进入到靠近第一出风口处开设的第四散热通孔、第二散热孔，再经过第三散热孔，经过挡环的导流，由到第一出风口吸出；

还有一部分风由第一进风口吸入，在挡环的导流下，经过第一径向磁轴承与定子的间隙，最后由第一出风口吸出；

第二磁轴承部件包括第二径向磁轴承和第二径向位置传感器，第二径向磁轴承和第二径向位置传感器依次设置在第二叶轮与定子之间。

2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮空气压缩机，其特征在于，在第一出风口、第二出风口与进气管道之间设置有第一连接管，所述第一连接管上设置有第一换热器。

3.根据权利要求2所述的一种磁悬浮空气压缩机，其特征在于，所述进气管道包括相互连通的第一进气管道、渐变管道和第二进气管道，第一进气管道的直径小于第二进气管道的直径，第一连接管与第二进气管道相连通。

4.根据权利要求1所述的一种磁悬浮空气压缩机，其特征在于，所述第二径向磁轴承固定在第二径向磁轴承座上，第二径向磁轴承座与机壳、第二蜗壳相连接；

第二径向磁轴承座上开设有第二散热通道，第二散热通道包括相互连通的第五散热孔和第六散热孔，第五散热孔为通孔，第六散热孔开设在第二径向磁轴承和第二径向位置传感器之间；

在负压吸力的作用下，风由第二进风口吸入，在挡环的导流下，进入第五散热孔，一部分风进入第六散热孔，再经过第二径向磁轴承与第二径向位移传感器的间隙，进入到靠近第二出风口处开设的第六散热孔，再经过第五散热孔，经过挡环的导流，最后由第二出风口吸出；另一部分风经过第五散热孔后，再经过第二径向位移传感器远离第一径向磁轴承的侧面，进入到靠近第二出风口处开设的第五散热孔，经过挡环的导流，最后由第二出风口吸出；

还有一部风由第二进风口吸入后，在挡环的导流下，经过第二径向磁轴承与定子之间的间隙、转子与定子之间的间隙，最后经过第一径向磁轴承与定子之间的间隙，最后由第二出风口吸出。

5.根据权利要求1所述的一种磁悬浮空气压缩机，其特征在于，第一出风口、第一进风口开设在第一径向磁轴承与定子之间，第二进风口、第二出风口开设在第二径向磁轴承与定子之间。

6.根据权利要求1或4所述的一种磁悬浮空气压缩机，其特征在于，挡环的横截面为L型，挡环的外圈还设置有两个固定板，用于固定在第一出风口或第二出风口中，挡环的内圈固定在第一径向磁轴承座或第二径向磁轴承座上，使得在进风管道的负压环境下一部分风从第一散热通道或第二散热通道中流过。