一种基于内置水道的磁轴承座的磁悬浮空气压缩机的制作方法

1.本发明涉及一种基于内置水道的磁轴承座的磁悬浮空气压缩机，属于磁悬浮空气压缩机技术领域。


背景技术：

2.相较于传统的双螺杆压缩空压机系统，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。
3.对于磁悬浮空气压缩机来说，散热仍然是亟需解决的问题。现有的磁悬浮空气压缩机设计中，蜗壳需要固定在背板上，背板再与径向磁轴承座相连接。但是如此设计会增加转子的长度，降低转子的临界转速。此外，叶轮在高速运转时会导致蜗壳内的气体温度升高，影响整个空气压缩机的压缩比；并且，也会导致径向磁轴承座温度升高，影响径向磁轴承和位移传感器的散热，导致温度过高。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于内置水道的磁轴承座的磁悬浮空气压缩机，在磁悬浮空气压缩机中设置前磁轴承座，将蜗壳直接安装在前磁轴承座上；并在前磁轴承座上内置水道，从而解决了蜗壳内气体温度较高和传热的问题；同时前磁轴承座和背板结合的设计缩短了转轴的长度，提高了转子的临界转速。
5.本发明的技术方案为：一种基于内置水道的磁轴承座的磁悬浮空气压缩机，包括机壳、转子、定子、第一磁轴承组件和第二磁轴承组件；机壳内部套设有转子，转子的第一端与一级叶轮相连接，一级叶轮的套设在第一蜗壳内部；转子的第二端与二级叶轮相连接，二级叶轮的套设在第二蜗壳内部，并且第一蜗壳与第二蜗壳相连通；转子的外部由第一端到第二端之间依次套设有第一磁轴承组件、定子和第二磁轴承组件；第一蜗壳与机壳之间设置有前磁轴承座，所述第一磁轴承组件固定在前磁轴承座的内部，第一蜗壳和机壳均与前磁轴承座相连接；前磁轴承座的内部开设有水道，用于对一级叶轮和第一蜗壳进行散热；机壳与第二蜗壳之间依次设置有后磁轴承座和后背板，第二蜗壳与后磁轴承座、后背板均相连接；所述第二磁轴承组件固定在后磁轴承座的内部。
6.根据本发明优选的，前磁轴承座包括第一支撑板和第一支撑座，并且第一支撑板和第一支撑座为一体成型的结构，第一支撑座用于固定第一径向磁轴承和第一径向位移传感器，第一支撑板用于固定第一叶轮、前保护轴承，并对一级叶轮进行密封，第一支撑板的前、后支撑面分别为第一安装面和第二安装面；
第一蜗壳固定在第一支撑板的第一安装面上，第一支撑板的内部开设有水道，所述水道包括相互连通的第一水道和第二水道，第一水道靠近一级叶轮出气端，第一水道用于对一级叶轮散热；第二水道靠近第一蜗壳，第二水道用于对第一蜗壳散热；外接水管通过进水口进入到第一水道，对一级叶轮进行冷却，然后再进入到第二水道，对第一蜗壳进行冷却。
7.根据本发明优选的，水道的进水口和出水口均开设在第一支撑板的第二安装面上，并且第二安装面与第一安装面相对设置在第一支撑板的两侧。
8.根据本发明优选的，第一水道中水的流动方向与第二水道中水的流动方向相反，以免对一级叶轮和第一蜗壳的散热不均匀，影响产品的强度性能。
9.根据本发明优选的，第一支撑座上开设有第二出风口和第二进风口，使得经过机壳的进风口进入的风能够更好的对第一磁轴承组件进行冷却。
10.根据本发明优选的，第一磁轴承组件包括第一径向位移传感器和第一径向磁轴承，第二磁轴承组件包括第二径向位移传感器、第二径向磁轴承和轴向磁轴承，第二径向位移传感器、第二径向磁轴承和轴向磁轴承固定在后磁轴承座的内部。
11.根据本发明优选的，所述轴向磁轴承与后背板之间还设置有后保护轴承座，所述后保护轴承座的内部套设有后保护轴承。当转子回落的时候，保护轴承能够对转子起到保护作用，避免转子造成损伤，影响转子的使用寿命。
12.根据本发明优选的，所述机壳上开设有若干个第一进风口和第一出风口，并且第一进风口位于定子与后磁轴承座之间的间隙；第一出风口位于定子与前磁轴承座之间的间隙，或与第二出风口、第二进风口的位置相适应。
13.根据本发明优选的，机壳的外部还设置有风筒，所述风筒设置在第一进风口的外侧。
14.本发明的有益效果为：1.本发明提供了一种内置水道的新型的磁轴承座结构，该结构取消了蜗壳的固定背板，将蜗壳直接安装在前磁轴承座上。该发明采用内置水道的结构解决了蜗壳内气体温度较高和传热的问题，同时前磁轴承座和背板结合的设计缩短了转轴的长度提高了转子的临界转速。
15.2.本发明通过外置风扇提供风冷实现对第一磁轴承组件和第二磁轴承组件的冷却，同时在前磁轴承座中设置水道实现对一级压缩部件的冷却，通过水冷和风冷的方式相结合满足了磁悬浮空气压缩机对散热的要求。
附图说明
16.图1为本发明提供的磁悬浮空气压缩机的剖面示意图。
17.图2为为本发明提供的磁悬浮空气压缩机的机壳的结构示意图。
18.图3为本发明提供的前磁轴承座的结构示意图。
19.图4为图3中d-d方向的剖面示意图。
20.图5 为前磁轴承座的立体结构示意图。
21.图6为前磁轴承座中水道的结构示意图。
22.1、一级叶轮，2、第一蜗壳，3、前磁轴承座，4、机壳，5、转子，6、定子，7、风筒，8、后磁轴承座，9、轴向磁轴承，10、后保护轴承座，11、第二蜗壳，12、第二径向磁轴承，13、第二径向位移传感器，14、第一径向磁轴承，15、第一径向位移传感器，16、第一水道，17、第二水道，18、第一进风口，19、第一出风口，20、第二进风口，21、第二出风口，22、后背板，23、二级叶轮，24、进水口，25、出水口,26、第一支撑板，27、第一支撑座，28、第一安装面，29、第二安装面。
具体实施方式
23.下面将以图示揭露本技术的若干个实施方式，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，构成本技术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。
24.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、右等方向均是以本技术实施例图1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。本技术使用的“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。
25.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。
26.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。
27.实施例1本实施例提供一种基于内置水道的磁轴承座的磁悬浮空气压缩机，如图1所示，包括机壳4、转子5、定子6、第一磁轴承组件和第二磁轴承组件；机壳4内部套设有转子5，转子5的第一端与一级叶轮1相连接，一级叶轮1的套设在第一蜗壳2内部；转子5的第二端与二级叶轮23相连接，二级叶轮23的套设在第二蜗壳11内部，并且第一蜗壳2与第二蜗壳11相连通；转子5的外部由第一端到第二端之间依次套设有第一磁轴承组件、定子6和第二磁轴承组件；第一蜗壳2与机壳4之间设置有前磁轴承座3，第一磁轴承组件固定在前磁轴承座3的内部，第一蜗壳2固定在前磁轴承座3的一侧，机壳4与前磁轴承座3的另一侧相连接；前磁轴承座3的内部开设有水道，用于对一级叶轮1和第一蜗壳2进行散热；机壳4与第二蜗壳11之间依次设置有后磁轴承座8和后背板22，第二蜗壳11与后磁轴承座8、后背板22相连接；第二磁轴承组件固定在后磁轴承座8的内部。
28.在本发明提供的空气压缩机结构中，前磁轴承座3不仅起到前背板的作用，用于固
定第一蜗壳2并对一级叶轮1实现密封，还用于固定前保护轴承；此外，前磁轴承座3还用于固定第一径向位移传感器15和第一径向磁轴承14；本发明提供的前磁轴承座3将多个组件的功能进行集合，从而简化了设计，方便组装。同时，通过在前磁轴承座3上设置水道，能够有效解决一级叶轮1和第一蜗壳2的散热问题。
29.磁悬浮空气压缩机的工作原理为：外界气体经过集流器进入到第一蜗壳2，在一级叶轮1的压缩下，实现一级压缩，压缩后的气体经过第一蜗壳2排出到磁悬浮空气压缩机的外部，再经过磁悬浮空气压缩机另一端设置的集流器进入到第二蜗壳11，在二级叶轮23的压缩下，实现二级压缩，压缩后的气体经过第二蜗壳11排出到磁悬浮空气压缩机的外部，输出到待用的场景。
30.磁悬浮空气压缩机在工作时，在机壳4外部安装的散热风扇提供冷却风，冷却风经过第一进风口18进入电机。一部分风沿着定子6、转子5的气隙流到磁悬浮电机的前端；风由定子与第一径向磁轴承14之间的间隙流出，再由第一出风口18流出，实现对定子6、转子5和第一径向磁轴承14的冷却。电机的第一磁轴承组件设置单独的风道进行散热，第二出风口21、第二进风口20设置在前磁轴承座3上，沿着定子6、转子5的气隙过来的风经过前磁轴承座3的第二出风口21进入，再由第二出风口21排出，最后经过机壳4上的第一出风口19传到磁悬浮电机的外部，实现第一径向磁轴承14和第一径向位移传感器15的散热。
31.另一部分风量经过第一径向磁轴承14的气隙、及第二径向位移传感器13与转子5之间的气隙传到磁悬浮电机的后端，经过轴向磁轴承9座和后保护轴承座10传到电机外部。该风道实现了对第二径向磁轴承12、轴承磁轴承和第二径向位移传感器13的散热。另外，前磁轴承座3中设置有第一水道16和第二水道17，分别实现对一级叶轮1和第一蜗壳2的散热。因此，通过水冷和风冷相结合，实现了对磁悬浮空压机中各个部件的充分冷却。
32.实施例2本实施例提供一种基于内置水道的磁轴承座的磁悬浮空气压缩机，与实施例1的区别之处在于：如图3和图4所示，前磁轴承座3包括第一支撑板26和第一支撑座27，并且第一支撑板26和第一支撑座27为一体成型的结构，第一支撑座27用于固定第一径向磁轴承14和第一径向位移传感器15，第一支撑板26用于固定第一叶轮、前保护轴承并对一级叶轮1进行密封；第一支撑座27可以是圆筒形状的结构。
33.第一蜗壳2固定在第一支撑板26的第一安装面28上，第一支撑板26的内部开设有水道，水道包括相互连通的第一水道16和第二水道17，第一水道16靠近一级叶轮1出气端，第一水道16用于对一级叶轮1散热，并且再第一安装面28上设置有密封凹槽，用于对一级叶轮1进行密封；第二水道17靠近第一蜗壳2，第二水道17用于对第一蜗壳2散热；外接水管通过进水口24进入到第一水道16，对一级叶轮1进行冷却，然后再进入到第二水道17，对第一蜗壳2进行冷却。
34.现有的散热方式主要针对转子5、磁轴承的散热，但是对于空气压缩机来说，一级压缩的过程中，叶轮和蜗壳产生的热量较大，不仅影响输出一级压缩气体的温度，也会导致第一径向位移传感器15和第一径向磁轴承14的温度升高，影响空压机的精确控制，该设计能够对一级叶轮1和第一蜗壳2进行有效散热，进而提升空压机的压缩效率。
35.实施例3
本实施例提供一种基于内置水道的磁轴承座的磁悬浮空气压缩机，与实施例2的区别之处在于：如图3和图5所示，水道的进水口24和出水口25均开设在第一支撑板26的第二安装面29上，并且第二安装面29与第一安装面28相对设置在第一支撑板26的两侧。
36.具体的，第一水道16可以为环形水道，第二水道17也为环形水道，水由进水口24进入，经过第一水道16，完成对一级叶轮1的散热后，再进入到第二水道17，完成对第一蜗壳2的散热后，水最后由出水口25排出。即先经过内侧一级叶轮1密封处，其次经过第一蜗壳2高温处，最后经过出水口25完成水道循环冷却。由于一级叶轮1密封处的温度小于第一蜗壳2高温处的温度，水流走向按照从低温区向高温区流动的原则，从而避免将第一蜗壳2产生的高温带到一级叶轮1处。
37.实施例4本实施例提供一种基于内置水道的磁轴承座的磁悬浮空气压缩机，与实施例2的区别之处在于：如图6所示，第一水道16中水的流动方向与第二水道17中水的流动方向相反，以免对一级叶轮1和第一蜗壳2的散热不均匀，影响产品的强度性能。
38.实施例5本实施例提供一种基于内置水道的磁轴承座的磁悬浮空气压缩机，与实施例2的区别之处在于：如图5所示，第一支撑座27的侧壁上开设有第二出风口21和第二进风口20，使得经过机壳4的进风口进入的风能够更好的对第一磁轴承组件进行冷却。具体的，第二出风口21和第二进风口20可以相对设置在第一支撑座27的侧壁上。
39.电机的第一磁轴承组件设置单独的风道进行散热，第二出风口21、第二进风口20设置在前磁轴承座3上，风经过前磁轴承座3的第二出风口21进入，再由第二出风口21排出，最后经过机壳4上的第一出风口19传到磁悬浮电机的外部，实现第一径向磁轴承14和第一径向位移传感器15的散热。
40.实施例6
41.本实施例提供一种基于内置水道的磁轴承座的磁悬浮空气压缩机，与实施例1的区别之处在于：第一磁轴承组件包括第一径向位移传感器15和第一径向磁轴承14，第二磁轴承组件包括第二径向位移传感器13、第二径向磁轴承12和轴向磁轴承9，第二径向位移传感器13、第二径向磁轴承12和轴向磁轴承9固定在后磁轴承座8的内部，或者后磁轴承座8的内部还套设有轴向磁轴承9座，轴向磁轴承9固定在在轴向磁轴承座的内部。
42.实施例7本实施例提供一种基于内置水道的磁轴承座的磁悬浮空气压缩机，与实施例1的区别之处在于：轴向磁轴承9与后背板22之间还设置有后保护轴承座10，后保护轴承座10的内部套设有后保护轴承。当转子5回落的时候，保护轴承能够对转子5起到保护作用，避免转子5造成损伤，影响转子5的使用寿命。
43.实施例8本实施例提供一种基于内置水道的磁轴承座的磁悬浮空气压缩机，与实施例1的区别之处在于：如图2所示，机壳4上开设有若干个第一进风口18和第一出风口19，并且第一进风口18位于定子6与后磁轴承座8之间的间隙，第一出风口19位于定子6与前磁轴承座3之间的间隙，或与第二出风口21、第二进风口20的位置相适应。
44.具体的，第一进风口18可以均匀的开设在机壳4的圆周上；第一出风口19的位置可以开设在定子6与前磁轴承座3之间的间隙，或者第一出风口19与前磁轴承座3上开设的第二出风口21、第二进风口20的位置相适应。如此设置的好处在于，能够使得一部分风从定子6与前磁轴承座3之间的间隙流出，实现对定子6、转子5的散热；另一部分风从第二进风口20进入，再由第二出风口21排出，实现对第一磁悬浮组件的冷却。
45.实施例9
46.本实施例提供一种基于内置水道的磁轴承座的磁悬浮空气压缩机，与实施例5的区别之处在于：机壳4的外部还设置有风筒7，风筒7设置在第一进风口18的外侧。风筒7起到导流的作用，使得风从风筒7入口进入后，沿着风筒7的圆周方向再经过第一进风口18进入到机壳4内部，从而对压缩机内部的部件进行散热。
47.上述说明示出并描述了本技术的优选实施方式，但如前对象，应当理解本技术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技术的精神和范围，则都应在本技术所附权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种基于内置水道的磁轴承座的磁悬浮空气压缩机，其特征在于，包括机壳、转子、定子、第一磁轴承组件和第二磁轴承组件；机壳内部套设有转子，转子的第一端与一级叶轮相连接，一级叶轮的套设在第一蜗壳内部；转子的第二端与二级叶轮相连接，二级叶轮的套设在第二蜗壳内部，并且第一蜗壳与第二蜗壳相连通；转子的外部由第一端到第二端之间依次套设有第一磁轴承组件、定子和第二磁轴承组件；第一蜗壳与机壳之间设置有前磁轴承座，所述第一磁轴承组件固定在前磁轴承座的内部，第一蜗壳和机壳均与前磁轴承座相连接；前磁轴承座的内部开设有水道，用于对一级叶轮和第一蜗壳进行散热；机壳与第二蜗壳之间依次设置有后磁轴承座和后背板，第二蜗壳与后磁轴承座、后背板均相连接；所述第二磁轴承组件固定在后磁轴承座的内部。2.根据权利要求1所述的一种基于内置水道的磁轴承座的磁悬浮空气压缩机，其特征在于，前磁轴承座包括第一支撑板和第一支撑座，并且第一支撑板和第一支撑座为一体成型的结构，第一支撑座用于固定第一径向磁轴承和第一径向位移传感器，第一支撑板用于固定第一叶轮、前保护轴承，并对一级叶轮进行密封，第一支撑板的前、后支撑面分别为第一安装面和第二安装面；第一蜗壳固定在第一支撑板的第一安装面上，第一支撑板的内部开设有水道，所述水道包括相互连通的第一水道和第二水道，第一水道靠近一级叶轮出气端，第一水道用于对一级叶轮散热；第二水道靠近第一蜗壳，第二水道用于对第一蜗壳散热；外接水管通过进水口进入到第一水道，对一级叶轮进行冷却，然后再进入到第二水道，对第一蜗壳进行冷却。3.根据权利要求2所述的一种基于内置水道的磁轴承座的磁悬浮空气压缩机，其特征在于，水道的进水口和出水口均开设在第一支撑板的第二安装面上。4.根据权利要求2所述的一种基于内置水道的磁轴承座的磁悬浮空气压缩机，其特征在于，第一水道中水的流动方向与第二水道中水的流动方向相反。5.根据权利要求2所述的一种基于内置水道的磁轴承座的磁悬浮空气压缩机，其特征在于，第一支撑座上开设有第二出风口和第二进风口。6.根据权利要求1或5所述的一种基于内置水道的磁轴承座的磁悬浮空气压缩机，其特征在于，第一磁轴承组件包括第一径向位移传感器和第一径向磁轴承，第二磁轴承组件包括第二径向位移传感器、第二径向磁轴承和轴向磁轴承，第二径向位移传感器、第二径向磁轴承和轴向磁轴承固定在后磁轴承座的内部。7.根据权利要求6所述的一种基于内置水道的磁轴承座的磁悬浮空气压缩机，其特征在于，所述轴向磁轴承与后背板之间还设置有后保护轴承座，所述后保护轴承座的内部套设有后保护轴承。8.根据权利要求6所述的一种基于内置水道的磁轴承座的磁悬浮空气压缩机，其特征在于，所述机壳上开设有若干个第一进风口和第一出风口，并且第一进风口位于定子与后磁轴承座之间的间隙；第一出风口位于定子与前磁轴承座之间的间隙，或与第二出风口、第二进风口的位置相适应。
9.根据权利要求8所述的一种基于内置水道的磁轴承座的磁悬浮空气压缩机，其特征在于，机壳的外部还设置有风筒，所述风筒设置在第一进风口的外侧。

技术总结
本发明涉及一种基于内置水道的磁轴承座的磁悬浮空气压缩机，包括机壳，机壳内部套设有转子，第一蜗壳与机壳之间设置有前磁轴承座，所述第一磁轴承组件固定在前磁轴承座的内部，前磁轴承座的内部开设有水道，用于对一级叶轮和第一蜗壳进行散热；机壳与第二蜗壳之间依次设置有后磁轴承座和后背板，第二蜗壳与后磁轴承座、后背板相连接；所述第二磁轴承组件固定在后磁轴承座的内部。本发明在磁悬浮空气压缩机中设置前磁轴承座，将蜗壳直接安装在前磁轴承座上；并在前磁轴承座上内置水道，从而解决了蜗壳内气体温度较高和传热的问题；同时前磁轴承座和背板结合的设计缩短了转轴的长度，提高了转子的临界转速。提高了转子的临界转速。提高了转子的临界转速。


技术研发人员：王迎雪 李大同 刘晋 吴炎 杨耀鹏
受保护的技术使用者：山东华东风机有限公司
技术研发日：2023.07.12
技术公布日：2023/10/8