CN113757136B - 一种磁悬浮多级压缩机的散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多级压缩机领域，尤其涉及一种磁悬浮多级压缩机的散热系统。该压缩机包括电机筒、前轴承座、后轴承座和电机轴系；电机筒内孔固定嵌设有电机定子，电机轴系设置有驱动主轴，驱动主轴外壁固定套设有电机转子；电机筒还设置有导风部，导风部在径向外侧面和径向内侧面分别设置有上导风面和下导风面；后轴承座设置有轴向贯穿的多个第二通道；驱动主轴设置有轴向的第三通道和径向贯穿的第四通道，电机筒设置有径向贯穿的第五通道和第六通道；该压缩机内部分别形成第一散热通道、第二散热通道和第三散热通道，进而对内部的热量进行引导，提高了压缩机散热效率。

Description

一种磁悬浮多级压缩机的散热系统

技术领域

本发明涉及多级压缩机领域，尤其涉及一种磁悬浮多级压缩机的散热系统。

背景技术

多级压缩机，是指分级逐步提高气体压力的压缩机。工业用气体有时要求较高的压力，需要采取多级压缩，分级逐步提高气体的压力。随着所需压力的提高，压缩机的级数也增多。多级压缩机 广泛应用于石油化工、合成氨、尿素、空气分离和冷冻工程等方面。

中国发明专利申请（公开号CN104421188A，公开日：20150318）公开了一种多级离心压缩机及空调机组，多级离心压缩机包括动力部分及叶轮部分，动力部分包括电机，电机的轴包括轴的第一端与轴的第二端；叶轮部分包括N个叶轮，N大于等于2且小于10；N为双数时，轴的第一端与轴的第二端上的叶轮数量相等；N为单数时，轴的第一端上的叶轮数量比轴的第二端多一个；第一级叶轮置于轴的第一端上，与电机的距离最远；轴的第一端上其余的叶轮依次升序排列；第N级叶轮置于轴的第二端上，与电机的距离最近；轴的第二端上其余的叶轮依次降序排列；轴的第一端叶轮的出气口与轴的第二端叶轮的进气口通过连接管路连通，达到提高压比和能效的目的。

现有技术存在以下不足：传统的多级压缩机进行冷却时是在电机筒开散热孔，压缩机内部零件产生的热量通过各个零件之间的缝隙传导至散热孔进而将热量排出；而此种方式中，热量是沿着各个零件之间的缝隙自发传导至散热孔，没有散热通道对压缩机内部热量进行引导，降低了压缩机的散热效率。

发明内容

本发明的目的是：针对上述问题，提出在压缩机内部分别设置有第一散热通道、第二散热通道和第三散热通道对压缩机内部热量进行引导，进而提高压缩机散热效率的一种磁悬浮多级压缩机的散热系统。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种磁悬浮多级压缩机的散热系统，该压缩机包括电机筒、前轴承座、后轴承座和电机轴系；前轴承座和后轴承座分别固定在电机筒两端；电机筒内孔固定嵌设有电机定子，电机轴系设置有驱动主轴，驱动主轴外壁固定套设有与电机定子位置相对应的电机转子；电机筒还设置有导风部，导风部在径向外侧面和径向内侧面分别设置有上导风面和下导风面；后轴承座设置有轴向贯穿的多个第二通道；驱动主轴设置有轴向的第三通道和径向贯穿的第四通道，电机筒设置有径向贯穿的第五通道和第六通道；第二通道、电机转子与电机定子之间的间隙、上导风面与电机筒内壁之间的间隙和第五通道相互连通形成第一散热通道；第二通道、电机转子与电机定子之间的间隙、电机轴系与下导风面之间的间隙和第六通道相互连通形成第二散热通道；第三通道、第四通道和第六通道相互连通形成第三散热通道。

作为优选，多个第二通道沿着圆周方向分布。

作为优选，后轴承座外侧固定设置有散热底座，散热底座内侧端面固定设置有散热风扇，散热风扇用于对电机筒内部进行散热。

作为优选，散热底座设置有轴向贯穿并且与外界相连通的第一通道，并且第一通道分别与第二通道和第三通道相连通。

作为优选，驱动主轴外壁还套设有主轴轴承，并且驱动主轴设置有驱动磁钢；多个驱动磁钢沿着圆周方向固定设置在驱动主轴上，并且相邻驱动磁钢的N极和S极在径向反方向设置；电机轴系还设置多个从动轴系，从动轴系包括从动主轴、从动轴承、从动磁钢和叶轮，多个从动轴系的从动主轴沿着圆周方向分布在驱动主轴外侧；多个从动磁钢沿着圆周方向固定设置在从动主轴上，并且相邻从动磁钢的N极和S极在径向反方向设置；多个从动磁钢的位置与驱动磁钢的位置相对应，并且驱动磁钢的数量与不同从动轴系的从动磁钢的数量之比与驱动主轴与相应从动轴系的增速比相同；前轴承座外侧设置有蜗壳，叶轮固定在从动主轴一端，并且多个从动轴系的叶轮分别位于蜗壳相应的压缩通道内。

作为优选，前轴承座设置有多个从动轴承孔，后轴承座设置有主动轴承孔；主轴轴承位于主动轴承孔内并且套设在驱动主轴一端，从动轴承包括第一从动轴承和第二从动轴承；第一从动轴承位于从动轴承孔内并且套设在从动主轴一端，第二从动轴承的内圈套设在从动主轴另一端，第二从动轴承的外圈与驱动主轴另一端外壁相贴合。

作为优选，主轴轴承与后轴承座之间设置有波形弹簧，波形弹簧两端分别与主轴轴承外侧端面和后轴承座内侧相应端面相贴合；波形弹簧用于对主轴轴承进行预紧防止其轴向窜动。

作为优选，前轴承座在内侧端面设置有散热筋，散热筋用于对电机筒内部进行散热。

作为优选，从动主轴的从动磁钢外壁固定套设有碳纤维护套，碳纤维护套用于防止从动磁钢受到损坏。

本发明采用上述技术方案的一种磁悬浮多级压缩机的散热系统的优点是：

压缩机在工作时，外部的冷却风分别通过第一散热通道、第二散热通道和第三散热通道分别对压缩机内部热量进行引导，进而将电机轴系和电机定子等压缩机内部零件产生的热量沿着多个散热通道带出压缩机；从而提高了压缩机的散热效率，避免压缩机内部零件因过热而损坏。

附图说明

图1为磁悬浮多级压缩机的结构示意图。

图2为第一散热通道、第二散热通道和第三散热通道的结构示意图。

图3、图4为前轴承座的结构示意图。

图5为多级压缩机转子系统的结构示意图。

图6、图7分别为转子系统A-A剖面和B-B剖面的结构示意图。

图8为叶轮的结构示意图。

图9为电机筒的结构示意图。

图10、图11为后轴承的结构示意图。

图12、图13为蜗壳的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

实施例1

一种磁悬浮多级压缩机的散热系统，该压缩机包括电机筒12、前轴承座13、后轴承座14和电机轴系20；前轴承座13和后轴承座14分别固定在电机筒12两端；电机筒12内孔固定嵌设有电机定子11，电机轴系20设置有驱动主轴21，驱动主轴21外壁固定套设有与电机定子11位置相对应的电机转子23；电机筒12还设置有导风部15，导风部15在径向外侧面和径向内侧面分别设置有上导风面151和下导风面152；后轴承座14设置有轴向贯穿的多个第二通道62；驱动主轴21设置有轴向的第三通道63和径向贯穿的第四通道64，电机筒12设置有径向贯穿的第五通道65和第六通道66；第二通道62、电机转子23与电机定子11之间的间隙、上导风面151与电机筒12内壁之间的间隙和第五通道65相互连通形成第一散热通道；第二通道62、电机转子23与电机定子11之间的间隙、电机轴系20与下导风面152之间的间隙和第六通道66相互连通形成第二散热通道；第三通道63、第四通道64和第六通道66相互连通形成第三散热通道。压缩机在工作时，外部的冷却风分别通过第一散热通道、第二散热通道和第三散热通道分别对压缩机内部热量进行引导，进而将电机轴系20和电机定子11等压缩机内部零件产生的热量沿着多个散热通道带出压缩机；从而提高了压缩机的散热效率，避免压缩机内部零件因过热而损坏。

多个第二通道62沿着圆周方向分布。后轴承座14外侧固定设置有散热底座5，散热底座5内侧端面固定设置有散热风扇51，散热风扇51用于对电机筒12内部进行散热。

散热底座5设置有轴向贯穿并且与外界相连通的第一通道61，并且第一通道61分别与第二通道62和第三通道63相连通。

驱动主轴21外壁还套设有主轴轴承22，并且驱动主轴21设置有驱动磁钢24；多个驱动磁钢24沿着圆周方向固定设置在驱动主轴21上，并且相邻驱动磁钢24的N极和S极在径向反方向设置；电机轴系20还设置多个从动轴系3，从动轴系3包括从动主轴31、从动轴承32、从动磁钢33和叶轮34，多个从动轴系3的从动主轴31沿着圆周方向分布在驱动主轴21外侧；多个从动磁钢33沿着圆周方向固定设置在从动主轴31上，并且相邻从动磁钢33的N极和S极在径向反方向设置；多个从动磁钢33的位置与驱动磁钢24的位置相对应，并且驱动磁钢24的数量与不同从动轴系3的从动磁钢33的数量之比与驱动主轴21与相应从动轴系3的增速比相同；前轴承座13外侧设置有蜗壳4，叶轮34固定在从动主轴31一端，并且多个从动轴系3的叶轮34分别位于蜗壳4相应的压缩通道内。工作时，电机定子11通电后驱动电机转子23转动进而带动驱动主轴21转动；驱动磁钢24跟随驱动主轴21转动并且通过驱动多个从动轴系3的从动磁钢33同时带动多个从动轴系3的从动主轴31转动；多个从动轴系3的叶轮34同时转动对待压缩流体进行多级压缩完成工作过程。而此种方式中，与齿轮箱增速相比：驱动主轴21上的驱动磁钢24通过磁力同时驱动多个从动轴系3的从动主轴31，即不需要设置齿轮箱就可以实现对多个从动轴系3的驱动，减小了整个设备的体积；并且采用磁力驱动时，不需要使用油液对其进行润滑，减少了维护设备的过程。与高速电机直驱相比：每个从动主轴31上只需要固定一个叶轮34，即从动主轴31只需要较短的长度就可以带动叶轮34转动；而在高速转动时较短长度的从动主轴31结构较稳定不容易产生共振，从而提高了从动主轴31的临界转速；而且，每个从动主轴31只带动一个总重量较轻的叶轮34时其负载较小，从动主轴31高速转动时不容易产生共振；从而进一步提高了从动主轴31的临界转速，进而降低了叶轮压缩部位的体积，提高了整个设备的压缩比。

前轴承座13设置有多个从动轴承孔131，后轴承座14设置有主动轴承孔141；主轴轴承22位于主动轴承孔141内并且套设在驱动主轴21一端，从动轴承32包括第一从动轴承321和第二从动轴承322；第一从动轴承321位于从动轴承孔131内并且套设在从动主轴31一端，第二从动轴承322的内圈套设在从动主轴31另一端，第二从动轴承322的外圈与驱动主轴21另一端外壁相贴合。主轴轴承22和第一从动轴承321分别对驱动主轴21外侧和从动主轴31外侧进行硬支撑，第二从动轴承322对驱动主轴21内侧和从动主轴31内侧进行软支撑从而实现同时对驱动主轴21和从动主轴31的支撑。

主轴轴承22与后轴承座14之间设置有波形弹簧221，波形弹簧221两端分别与主轴轴承22外侧端面和后轴承座14内侧相应端面相贴合；波形弹簧221用于对主轴轴承22进行预紧防止其轴向窜动。

前轴承座13在内侧端面设置有散热筋132，散热筋132用于对电机筒12内部进行散热。

从动主轴31的从动磁钢33外壁固定套设有碳纤维护套331，碳纤维护套331用于防止从动磁钢33受到损坏。

Claims (8)

1.一种磁悬浮多级压缩机的散热系统，其特征在于，该压缩机包括电机筒（12）、前轴承座（13）、后轴承座（14）和电机轴系（20）；前轴承座（13）和后轴承座（14）分别固定在电机筒（12）两端；电机筒（12）内孔固定嵌设有电机定子（11），电机轴系（20）设置有驱动主轴（21），驱动主轴（21）外壁固定套设有与电机定子（11）位置相对应的电机转子（23）；电机筒（12）还设置有导风部（15），导风部（15）在径向外侧面和径向内侧面分别设置有上导风面（151）和下导风面（152）；后轴承座（14）设置有轴向贯穿的多个第二通道（62）；驱动主轴（21）设置有轴向的第三通道（63）和径向贯穿的第四通道（64），电机筒（12）设置有径向贯穿的第五通道（65）和第六通道（66）；第二通道（62）、电机转子（23）与电机定子（11）之间的间隙、上导风面（151）与电机筒（12）内壁之间的间隙和第五通道（65）相互连通形成第一散热通道；第二通道（62）、电机转子（23）与电机定子（11）之间的间隙、电机轴系（20）与下导风面（152）之间的间隙和第六通道（66）相互连通形成第二散热通道；第三通道（63）、第四通道（64）和第六通道（66）相互连通形成第三散热通道；

驱动主轴（21）外壁还套设有主轴轴承（22），并且驱动主轴（21）设置有驱动磁钢（24）；多个驱动磁钢（24）沿着圆周方向固定设置在驱动主轴（21）上，并且相邻驱动磁钢（24）的N极和S极在径向反方向设置；电机轴系（20）还设置多个从动轴系（3），从动轴系（3）包括从动主轴（31）、从动轴承（32）、从动磁钢（33）和叶轮（34），多个从动轴系（3）的从动主轴（31）沿着圆周方向分布在驱动主轴（21）外侧；多个从动磁钢（33）沿着圆周方向固定设置在从动主轴（31）上，并且相邻从动磁钢（33）的N极和S极在径向反方向设置；多个从动磁钢（33）的位置与驱动磁钢（24）的位置相对应，并且驱动磁钢（24）的数量与不同从动轴系（3）的从动磁钢（33）的数量之比与驱动主轴（21）与相应从动轴系（3）的增速比相同；前轴承座（13）外侧设置有蜗壳（4），叶轮（34）固定在从动主轴（31）一端，并且多个从动轴系（3）的叶轮（34）分别位于蜗壳（4）相应的压缩通道内。

2.根据权利要求1所述一种磁悬浮多级压缩机的散热系统，其特征在于，多个第二通道（62）沿着圆周方向分布。

3.根据权利要求1所述一种磁悬浮多级压缩机的散热系统，其特征在于，后轴承座（14）外侧固定设置有散热底座（5），散热底座（5）内侧端面固定设置有散热风扇（51），散热风扇（51）用于对电机筒（12）内部进行散热。

4.根据权利要求3所述一种磁悬浮多级压缩机的散热系统，其特征在于，散热底座（5）设置有轴向贯穿并且与外界相连通的第一通道（61），并且第一通道（61）分别与第二通道（62）和第三通道（63）相连通。

5.根据权利要求1所述一种磁悬浮多级压缩机的散热系统，其特征在于，前轴承座（13）设置有多个从动轴承孔（131），后轴承座（14）设置有主动轴承孔（141）；主轴轴承（22）位于主动轴承孔（141）内并且套设在驱动主轴（21）一端，从动轴承（32）包括第一从动轴承（321）和第二从动轴承（322）；第一从动轴承（321）位于从动轴承孔（131）内并且套设在从动主轴（31）一端，第二从动轴承（322）的内圈套设在从动主轴（31）另一端，第二从动轴承（322）的外圈与驱动主轴（21）另一端外壁相贴合。

6.根据权利要求1所述一种磁悬浮多级压缩机的散热系统，其特征在于，主轴轴承（22）与后轴承座（14）之间设置有波形弹簧（221），波形弹簧（221）两端分别与主轴轴承（22）外侧端面和后轴承座（14）内侧相应端面相贴合；波形弹簧（221）用于对主轴轴承（22）进行预紧防止其轴向窜动。

7.根据权利要求1所述一种磁悬浮多级压缩机的散热系统，其特征在于，前轴承座（13）在内侧端面设置有散热筋（132），散热筋（132）用于对电机筒（12）内部进行散热。

8.根据权利要求1所述一种磁悬浮多级压缩机的散热系统，其特征在于，从动主轴（31）的从动磁钢（33）外壁固定套设有碳纤维护套（331），碳纤维护套（331）用于防止从动磁钢（33）受到损坏。