一種基于圓錐氣體潤滑軸承的高速電的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于圓錐氣體潤滑軸承的高速電機，解決了傳統(tǒng)高速電機中軸承發(fā)熱、能耗高、壽命短以及容易轉(zhuǎn)軸抱死失效等問題。本實用新型高速電機中的轉(zhuǎn)子采用圓錐氣體軸承支撐，潤滑方式為靜壓潤滑，節(jié)流形式為小孔節(jié)流。通過向電機兩端的供氣孔提供高壓氣體，可以很方便的實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)子跟靜子的完全隔離。圓錐支撐面可提供對轉(zhuǎn)子軸向及徑向的聯(lián)合支撐，實現(xiàn)了兩個軸承支撐轉(zhuǎn)子的緊湊結(jié)構(gòu)，降低了軸承的摩擦系數(shù)，增加了電機的整機效率，簡化了氣體軸承結(jié)構(gòu)，提高了轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)精度。
【專利說明】—種基于圓錐氣體潤滑軸承的高速電機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種基于圓錐氣體潤滑軸承的高速電機。

【背景技術(shù)】
[0002]高速電機的應(yīng)用非常廣泛，可用于空調(diào)或冰箱的離心式壓縮機、混合動力汽車的渦輪增壓，還可以用于一些重要設(shè)施的備用電源，或作為獨立電源或小型電站，彌補集中式供電的不足等。
[0003]高速電機的轉(zhuǎn)速通常達到10000r/min以上。目前市場上主流高速電機采用的是陶瓷滾子軸承。陶瓷軸承具有耐高溫、耐磨、耐腐蝕、抗磁電絕緣、高轉(zhuǎn)速等特性。但陶瓷軸承的摩擦系數(shù)較大，故在運轉(zhuǎn)過程中發(fā)熱大、能耗高，不利于轉(zhuǎn)速的提高。
[0004]以氣體(主要是以空氣或工質(zhì)氣體)作為潤滑劑的軸承稱為氣體軸承。氣體潤滑軸承可以實現(xiàn)高速度的運轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)動線速度可達100m/S或更高，這可以滿足高速電機的要求；由于氣體的黏度系數(shù)很小，氣體潤滑軸承的摩擦系數(shù)劑摩擦功耗非常低；氣體軸承的氣膜可以將轉(zhuǎn)子和定子完全隔開，幾乎不會產(chǎn)生磨損；氣體軸承的加工精度很高，其轉(zhuǎn)子和定子之間的間隙在微米量級，因此氣體軸承的回轉(zhuǎn)精度非常高，旋轉(zhuǎn)時的徑向跳動量可達亞微米量級，并且這種高回轉(zhuǎn)精度可以長期保持。
[0005]氣體潤滑軸承是支撐高速電機中轉(zhuǎn)子的最佳選擇。
[0006]現(xiàn)有申請公開的專利中，已有將氣體潤滑軸承應(yīng)用于高速電機的先例。但其支撐方式是徑向軸承和推力軸承來分別限制轉(zhuǎn)子的徑向基軸向運動。但這種支撐形式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通常需要三至四個軸承來支撐轉(zhuǎn)子，零件繁多，加工成本很高。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種基于圓錐氣體潤滑軸承的高速電機，即采用兩個圓錐軸承實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子徑向和軸向的聯(lián)合支撐。這樣，既可以利用氣體潤滑的低摩擦系數(shù)優(yōu)勢，又減少了軸承數(shù)目，使結(jié)構(gòu)更緊湊，并節(jié)省了加工成本。
實用新型內(nèi)容
[0008]根據(jù)成膜機制，氣體潤滑軸承分為動壓軸承和靜壓軸承兩類。前者是依靠轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的動力學(xué)效應(yīng)產(chǎn)生氣體潤滑膜；后者是外部高壓氣源提供高壓氣體而產(chǎn)生潤滑膜。
[0009]靜壓軸承的承載力不受轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速影響，氣膜剛度比較穩(wěn)定，本實用新型采用靜壓潤滑形式。
[0010]本實用新型其特征在于:采用兩個圓錐軸承相對安裝在同一含轉(zhuǎn)子軸上，整體結(jié)構(gòu)分為兩個部分:位于兩端的圓錐氣體軸承部分和位于中部的高速變頻電機部分。圓錐氣體軸承部分包括由軸承動端面5和軸承定端面6 ;軸承定端面6上加工有高壓氣腔1、節(jié)流孔2和密封套10。高速變頻電機部分包含轉(zhuǎn)子軸8、定子11、轉(zhuǎn)子12、冷卻水套13以及電機外殼14。電機外殼上有進氣孔16和排氣孔15 ;電機外殼上設(shè)有預(yù)高壓氣腔1相通的進氣孔16 ;排氣孔15是外殼連接電機內(nèi)部的一個通孔，氣體從高壓氣腔1流經(jīng)節(jié)流孔2。
[0011]本實用新型采用兩個圓錐軸承相對安裝在同一含轉(zhuǎn)子軸上，整體結(jié)構(gòu)可以分為兩個部分:位于兩端的圓錐氣體軸承部分和位于中部的高速變頻電機部分。圓錐氣體軸承部分包括由軸承動端面5和軸承定端面6 ;軸承動端面5上布置有配重孔3、第一安裝孔4和第二安裝7。軸承定端面6上加工有高壓氣腔1、節(jié)流孔2和密封套10。高速變頻電機部分包含轉(zhuǎn)子軸8、定子11、轉(zhuǎn)子12、冷卻水套13以及電機外殼14。本實用新型外部還設(shè)有進氣孔16和排氣孔15 ;電機外殼上設(shè)有預(yù)高壓氣腔1相通的進氣孔16 ;排氣孔15是外殼連接電機內(nèi)部的一個通孔，氣體從高壓氣腔1流經(jīng)節(jié)流孔2。本實用新型具有以下技術(shù)效益:
[0012]1.由于采用了摩擦力極小的氣體潤滑軸承，大大降低了摩擦系數(shù)，從而有效的降低了電機運轉(zhuǎn)過程中在軸承上的能量損耗，增加了電機的使用壽命；
[0013]2.由于空氣是不斷循環(huán)的，因此避免了電機長時間運轉(zhuǎn)中發(fā)熱問題；
[0014]3.相對于現(xiàn)有的氣體軸承，采用兩個圓錐軸承實現(xiàn)了對轉(zhuǎn)子的徑向及軸向的聯(lián)合支撐，結(jié)構(gòu)更緊湊；支撐面的數(shù)目由4個減少至2個，降低了加工過程中的精度要求，且軸承間隙可以通過軸向的微調(diào)來保證，工藝性更好。
[0015]4.圓錐軸承具有自動調(diào)心功能，可使轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)精度更高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型所述高速電機的剖面圖。
[0017]圖2為本實用新型所述高速電機的產(chǎn)品外形圖。
[0018]圖3為A向視圖。
[0019]圖中，1—高壓氣腔；2——節(jié)流孔，3——配重孔，4——第一安裝孔，5——軸承動端面，6——軸承定端面，7——第二安裝孔，8——轉(zhuǎn)子軸，9——裝配孔，10——密封套，11——定子，12——轉(zhuǎn)子，13——冷卻水套，14——電機外殼。

【具體實施方式】
[0020]如圖1、圖2所示，本實用新型提供了一種氣體潤滑高速電機。電機的轉(zhuǎn)子在兩端采用圓錐靜壓氣體軸承支撐，即共有兩個圓錐軸承，每個圓錐軸承單獨供氣，節(jié)流孔形式采用小孔節(jié)流。
[0021]高壓氣體(0.4?0.6MPa)從電機兩端的供氣孔16進入，在軸承定端面6上的高壓氣腔1中形成均壓。如圖1所示，軸承定端面布置有軸向均布的節(jié)流孔2，高壓氣體從高壓氣腔1流經(jīng)節(jié)流孔2，進入潤滑表面。由于潤滑氣體是高壓氣體，可對電機的轉(zhuǎn)動部分起到支撐作用，約束其軸向及徑向的運動。高壓氣體通過排氣孔15進入大氣。排氣孔15是外殼連接電機內(nèi)部的一個通孔，它是一個走線的口，同時高壓氣體也可以從這里排出。軸承動端面5上布置有配重孔3、第一安裝孔4和第二安裝7。
[0022]軸承轉(zhuǎn)子端5通過第二安裝孔7與轉(zhuǎn)子軸8連接起來。
[0023]定子11上有線圈，當(dāng)有電流通過時，由于電磁效應(yīng)，產(chǎn)生電磁場力，使得轉(zhuǎn)子12轉(zhuǎn)動，帶動與其固聯(lián)的轉(zhuǎn)子軸8及軸承轉(zhuǎn)子端5轉(zhuǎn)動。
[0024]這種圓錐軸承既可以給轉(zhuǎn)子提供徑向的支撐，又可以限制轉(zhuǎn)子的軸向移動，兩個軸承即可完全支撐轉(zhuǎn)子，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)簡化的目的；并且，圓錐軸承具有自動對心作用，可使轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)時保持很高的回轉(zhuǎn)精度。
【權(quán)利要求】
1.一種基于圓錐氣體潤滑軸承的高速電機，其特征在于:采用兩個圓錐軸承相對安裝在同一含轉(zhuǎn)子軸上，整體結(jié)構(gòu)分為兩個部分:位于兩端的圓錐氣體軸承部分和位于中部的高速變頻電機部分；圓錐氣體軸承部分包括由軸承動端面和軸承定端面；軸承定端面上加工有高壓氣腔、節(jié)流孔和密封套；高速變頻電機部分包含轉(zhuǎn)子軸、定子、轉(zhuǎn)子、冷卻水套以及電機外殼；電機外殼上有進氣孔和排氣孔；電機外殼上設(shè)有預(yù)高壓氣腔相通的進氣孔；排氣孔是外殼連接電機內(nèi)部的一個通孔，氣體從高壓氣腔流經(jīng)節(jié)流孔。
【文檔編號】H02K5/16GK204179804SQ201420509715
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】何立爽 申請人:何立爽