專利名稱：具有改進軸承潤滑的機器的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有改進軸承潤滑的機器。
更特別地，本發明涉及具有改進軸承潤滑的機器，該機器主要由外殼和配設在軸上的轉子構成，所述軸通過油潤滑軸承以可旋轉方式配設在上述外殼中。
已知幾種用于潤滑這種軸承的方法，例如油浴潤滑、油循環系統、噴油潤滑、油滴方法、油霧潤滑和所謂的少油潤滑。
根據應用，會選擇特定的潤滑方法，藉此很重要的一點是找出如下的平衡一方面有足夠的油用來聚集以保證在滾動元件和軸承環之間不存在接觸，另一方面不容許存在比嚴格所需更多的油以避免附加的軸承損失，而這還會造成軸承溫度升高。
例如在螺旋壓縮機的情況下，這就會造成一個問題，即由于壓縮生成熱，所以轉子被加熱，并且相關轉子的這種加熱經由轉軸和該轉軸的軸承散發到環境中，因此軸承就被加熱。
電動機和發電機也會出現這種現象，藉此軸承被經由轉軸的熱損失而加熱。
軸承的這種加熱會導致過早的磨損，更特別地是輥子元件和軸承的軸承環的過早磨損，因為升溫對潤滑油的粘度有負面影響，并且該粘度不足以按照足夠的方式聚集潤滑膜。
為了避免這種問題，目前是將過量的油導向軸承，藉此該油用作軸承的冷卻液體，因此軸承的溫度可以保持在所需極限內。
然而，油的所述過量使用是不利的，因為隨著軸承中出現的油的轉動，會存在附加的不希望的軸承損失，并且該軸承損失在高旋轉速度時會變得特別明顯，這會同樣導致軸承的低效率，并因此導致機器總體上的低效率。
尤其是在非常緊湊的高速電動機的情形下，會發生所述現象，因為由于電機軸中的機械和電損失導致的熱量僅能經由有限的表面耗散。
軸承被加熱的另一個缺點是軸承罩通常必須由耐高溫的特殊材料制成，而這種材料很昂貴。
當使用具有角接觸的球軸承時，軸承損失的問題會由于該類軸承的泵送操作而進一步提高。
從US6,579,078中已知一種離心壓縮機，該離心壓縮機由高速電動機驅動并且軸承安裝在外殼中，藉此，滑動軸承的潤滑油也用來冷卻軸承。
US6,579,078的基本思想是將冷卻油導引通過滑動軸承以冷卻和潤滑軸承并且使用過量的油進入軸承以流動到軸上并且因此冷卻后者。
軸承的過量潤滑導致另外的損失，并且此外冷卻油還在該軸承中被加熱，因此由所述油沖洗的軸將更低效地冷卻。
然而，這些附加的冷卻方法效率不高并且需要附加的措施，在這種情形下為壓縮空氣注射，從而避免進入轉子和定子之間的空間。本發明旨在改正一個或幾個上述和其它缺點。
為此，本發明涉及具有改進軸承潤滑的機器，該機器主要由外殼和軸上配設的轉子構成，該軸通過油潤滑軸承以可旋轉方式配設在上述外殼中，藉此在外殼中配設了潤滑管道以向軸承來回供給和釋放油，并且藉此它配設有冷卻通道以供給和釋放冷卻劑，該冷卻通道在轉子和上述軸承之間與軸相對敞口。
本發明的優點是不必將過量的油發送至軸承以冷卻軸承，因此油的該數量可以優化以聚集足夠的潤滑膜，這樣就會很強烈地降低軸承損失。
另一個優點是由于冷卻劑直接注射在軸上，所以從轉子到軸承的熱流動就會中斷，因此就會有減小的熱流流向軸承，同樣由此還會延長軸承的壽命，因為油的粘度不會受到軸承溫度的影響。
軸承較低溫度的附加優點是標準的軸承罩可以用于軸承，因此可以降低軸承的成本價格。
依照本發明的優選特征，轉軸與冷卻通道相對配設了一個或幾個凹槽。
這提供了冷卻劑和軸之間的接觸表面增大的主要優點，這會相當大地改進軸的冷卻。
在一個優選實施例中，上述冷卻通道延伸穿過墊片，該墊片在上述凹槽的兩側設置有指向該軸的密封唇。
其優點是不必采取附加的措施就可以防止油進入轉子和定子之間。
在具有依照本發明的改進軸承潤滑的機器的應用實施例中，上述冷卻通道連接到上述潤滑管道上，這樣潤滑油還充當用于軸的冷卻劑。
這就提供了僅僅需要提供一個外部液壓回路的優點，這使得結構總體上很緊湊、相對廉價和簡單。
在大多數優選實施例中，還會在其中冷卻液體注射到上述軸和軸承上的位置之間配設熱屏障，藉此該熱屏障由不良熱導體的材料層構成。
這樣，就將從軸流向軸承的熱量最小化，并且可以延長軸承的壽命。
如果具有改進軸承潤滑的機器是電動機或發電機，冷卻通道在密封外殼的軸承蓋中延伸，并且電線圈的繞組端部包裝在導熱材料中，例如導熱糊或環氧或硅樹脂，導熱材料圍繞端部噴射并且與上述軸承蓋接觸。
通過向軸承板(軸承蓋？)提供冷卻，還可以沿軸向方向從繞組端部散熱，這對封閉的永磁電動機至關重要。
為了更好地解釋本發明的特征，將參照附圖將具有依照本發明的改進軸承潤滑的機器的下列優選實施例僅僅作為一個實例進行描述，其中
圖1是形式為電動機的機器的一部分的剖面圖，它配設有依照本發明的改進軸承潤滑；
圖2至5表示依照圖1的具有改進的軸承潤滑的電動機的變體。
圖1表示電動機1的一部分，更特別地是這樣一個電動機1的軸端，它主要包括外殼2，外殼2具有護套3，護套3通過軸承蓋4密封在所示的遠端。
在上述外殼2中在軸6上配設了轉子5，軸6通過軸承7以旋轉方式配設在上述外殼2中，軸承7配設在上述軸承蓋4中所示的另一個遠端處。
在這種情形下，每個軸承7包括內環8和外環9，在它們中間設置有輥子元件10，且在這種情形下為球。
在軸承7之間配設了間隔套11，間隔套11由兩個同心環12和13構成，其中內環12配設在軸6上并且外環13配設在軸承蓋4上。
在軸承蓋4中還配設了潤滑管道14和分開的冷卻通道15，藉此每個潤滑管道14經由間隔套11的上述外環13中的開口16敞口，并且在空間17中與內環12相對，空間17在上述軸承7之間軸向延伸并且在間隔套11的上述同心環12和13之間徑向延伸。
圍繞軸6配設了墊片18，墊片18設置有壓在上述軸承蓋4上的直立的側壁19并且設置有指向軸6的兩個密封唇20，密封唇20連接到軸6上且具有非常小的間隙并且位于彼此相距一段距離處。
在上述墊片18中還在上述密封唇20之間并且在轉子5和上述軸承7之間的位置中配設了通道21，通道21在軸6的對面敞口。
軸承蓋4中的上述冷卻通道15連接到墊片18的通道21上并且因此形成單個連續的冷卻通道15-21。
在上述密封唇20之間在軸6中與墊片18的通道21相對配設了凹槽22。
上述冷卻通道21優選依照軸6的旋轉方向在軸6上它們的出口處沿切向指向軸6。
上述潤滑管道14是傳統潤滑管路23的一部分，這以圖中的虛線表示并且設置有具有潤滑油的貯存器24和液壓泵25。
上述冷卻通道15-21在這種情形下是冷卻回路26的一部分，冷卻回路26還遠離液壓泵25和貯存器24包括冷卻設備27。
在軸承蓋4中在底部設置了通道28，通道28連接到外殼2的內部空間。
這種具有改進軸承潤滑的電動機1的工作非常簡單并且如下所述。
當電動機1啟動時，轉子5被驅動并且轉軸6的軸承7通過潤滑管路23潤滑，藉此泵25從貯存器24中吸出潤滑油并且將該潤滑油經由潤滑管道14和軸承7之間的空間17指向軸承7。
潤滑油輸送因此能夠以很大的精確性調節，這樣潤滑膜就聚集至期望的程度。
當冷卻回路26中的泵25打開時，在這種情形下，冷卻油從貯存器24中吸入并且經由冷卻設備27和第一冷卻通道15-21而在密封唇20之間注射到軸6上。
冷卻油優選依照對軸6的旋轉方向而注射。
在軸6中與冷卻通道21-15相對配設的凹槽22確保軸6和冷卻油之間的熱交換表面擴大，并且因此提高從軸6傳遞至冷卻油的熱量。
接下來，加熱的冷卻油經由第二冷卻通道21-15被運回貯存器24。
由于軸6和密封唇20之間僅存在很小的間隙，所以僅有少量的潤滑油泄漏到外殼2的內部空間中。泄漏到該空間中的有限數量的冷卻油經由軸承蓋4中的通道28釋放。
因為潤滑油僅僅用來潤滑并且不會冷卻軸承7，所以可以限制潤滑油的輸送，這樣軸承損失就會極大地減少并且軸承7中的溫度也會受到限制，因此也會延長軸承7的壽命。
還可以使用除冷卻油之外的另一種冷卻劑來冷卻軸6，例如使用水或冷卻空氣。
圖2表示具有依照本發明的改進軸承潤滑的電動機1的變體，藉此軸承蓋4中的冷卻通道15連接到潤滑管道14上。
因此僅僅提供了一個液壓回路29，且潤滑油通過該液壓回路運送。另外，工作與上述實施例相似。
圖3表示圖2的變體，藉此在這種情形下，軸6在軸6的冷卻部分和軸承7之間設置有熱橋30，藉此軸6由幾個部分制成，即軸承安裝部分31和非軸承安裝部分32，藉此熱橋30由環33構成，環33由熱絕緣材料例如陶瓷材料制成，且環33配設在上述軸承安裝部分31和非軸承安裝部分32之間。
由熱絕緣材料制成的環形33可以確保阻止熱量由轉子5經由軸6流向軸承7，或者并非部分地，這樣軸承7中的溫度就會受到限制并且通過軸承7輸送的油就會減少并且可以防止軸承損失。
圖4表示依照圖3的實施例的變體，藉此，在這種情形下，熱橋30由襯套34構成，襯套34由熱絕緣材料制成，并且配設在軸6和軸承7之間。
同樣在這種情形下，會由于存在絕緣襯套34而限制從軸6流向軸承7的熱量。
圖5表示具有依照本發明的改進軸承潤滑的電動機1的另一個實施例。
與圖2相比，在本實施例中，在軸承蓋4中配設了另外兩個冷卻通道35，它們連接到上述軸承蓋4中的環形冷卻空間36上。軸承蓋4的這些附加的冷卻通道35可以例如也連接到潤滑管道14和冷卻通道15上。
在給出的實例中，電動機1是具有電線圈37的電動機，電線圈37的繞組端部38在遠端圍繞有導熱和電絕緣材料39，例如導熱糊，導熱糊劑圍繞上述繞組端部38噴射以填充繞組端部38與外殼2之間的空間，藉此該材料特別地與軸承蓋4接觸。
在這種情形下，電線圈37的熱量經由繞組端部38和導熱材料39傳遞到外殼2上。
冷卻流體通過附加的冷卻通道35并且通過封閉的環形冷卻空間36導引，它提供用來冷卻外殼2，尤其是軸承蓋4并且尤其是繞組端部38。
通過附加的冷卻通道35導引的冷卻劑提供用于從軸承蓋4并且特別是從繞組端部38的軸向熱耗散，藉此該熱耗散是或者可以是電動機或發電機的傳統徑向護套冷卻的補充。
附加的冷卻通道35還可以確保通過到軸承蓋4的熱傳導流動的來自軸承7的熱量通過附加冷卻通道35中的冷卻劑耗散，因此可以排除通過潤滑油對軸承7的直接冷卻，因此，可以降低軸承損失。
很清楚，作為通過附加的冷卻通道35導引的冷卻流體，可以使用冷卻油、水或任意其它適當的冷卻液，但是也可以使用氣體冷卻軸承蓋4。
當然，不能排除應用上述特征的組合以獲得軸承7的最佳冷卻，并且可以將通過軸承7輸送的潤滑油限制為以足夠的方式聚集潤滑膜所需的非常少的程度。
此外，本發明不僅可以應用到電動機1上，而且可以應用到任意其它機器上，只要該機器設置有一個或幾個油潤滑軸承，例如發電機和壓縮機。
本發明決不限于作為實施例并且在附圖中所示的實施例；與此相反，具有依照本發明的改進軸承潤滑的這種機器可以制造得具有各種形狀和尺寸而仍然留在本發明的范圍中。
權利要求
1.一種具有改進的軸承潤滑的機器，所述機器主要由外殼(2)和軸(6)上設置的轉子(5)構成，所述軸(6)通過油潤滑軸承(7)以旋轉方式配設在上述外殼(2)中，藉此，在外殼(2)內部，配設了潤滑管道(14)以來回向軸承(7)供給和釋放油，其特征在于，它配設有冷卻通道(21-15)以供給和釋放冷卻劑，所述冷卻通道(21-15)與軸(6)相對在轉子(5)和上述軸承(7)之間的位置上敞口。
2.如權利要求1所述的具有改進軸承潤滑的機器，其特征在于，所述轉子(5)在與冷卻通道(21-15)相對的上述位置上設置有一個或幾個凹槽(22)。
3.如權利要求2所述的具有改進軸承潤滑的機器，其特征在于，所述冷卻通道(21-15)延伸穿過墊片(18)，所述墊片(18)在上述凹槽(22)的兩側上設置有指向軸(6)的密封唇(20)。
4.如權利要求3所述的具有改進軸承潤滑的機器，其特征在于，上述密封唇(20)和軸(6)之間的間隙非常小。
5.如權利要求3所述的具有改進軸承潤滑的機器，其特征在于，上述冷卻通道(21-15)在上述密封唇(20)之間敞口。
6.如權利要求5所述的具有改進軸承潤滑的機器，其特征在于，上述冷卻通道(21-15)在它們在軸(6)上的出口處切向指向軸(6)。
7.如權利要求6所述的具有改進軸承潤滑的機器，其特征在于，所述冷卻通道(21-15)定向成它們依照對軸(6)的旋轉方向而注射冷卻劑。
8.如權利要求1所述的具有改進軸承潤滑的機器，其特征在于，所述軸(6)在冷卻零件和軸承之間設置有熱橋(30)。
9.如權利要求8所述的具有改進軸承潤滑的機器，其特征在于，所述軸(6)由幾個部分即軸承安裝部分(31)和非軸承安裝部件(32)制成，藉此熱橋(30)由熱絕緣材料制成的環(33)形成，且所述環(33)配設在上述軸承安裝和非軸承安裝部分(31和32)之間。
10.如權利要求8所述的具有改進軸承潤滑的機器，其特征在于，所述熱橋(30)由熱絕緣材料制成的襯套(34)形成，且所述襯套(34)配設在軸(6)和軸承(7)之間。
11.如權利要求1所述的具有改進軸承潤滑的機器，其特征在于，上述冷卻通道(21-15)連接到上述潤滑管道(14)上。
12.如權利要求1所述的具有改進軸承潤滑的機器，其特征在于，所述潤滑管道(14)和冷卻通道(21-15)配設在作為外殼(2)的一部分的軸承蓋(4)中。
13.如權利要求12所述的具有改進軸承潤滑的機器，其特征在于，上述軸承蓋(4)設置有冷卻通道。
14.如權利要求13所述的具有改進軸承潤滑的機器，其特征在于，所述潤滑管道(14)、軸(6)的冷卻通道(21-15)和軸承蓋(4)的冷卻通道(35)彼此連接。
15.如權利要求12所述的具有改進軸承潤滑的機器，其特征在于，在所述機器為電動機(1)或發電機的情形下，所述電線圈(37)的繞組端部(38)裝在與上述軸承蓋(4)接觸的導熱材料(39)中。
全文摘要
一種具有改進軸承潤滑的機器，所述機器主要由外殼(2)和軸(6)上設置的轉子(5)構成，軸(6)通過油潤滑軸承(7)以旋轉方式配設在上述外殼(2)中，藉此，在外殼(2)內部，配設了潤滑管道(14)以來回向軸承(7)供給和釋放油，其特征在于，它配設有冷卻通道(21，15)以供給和釋放冷卻劑，所述冷卻通道(21，15)與軸(6)相對在轉子(5)和上述軸承(7)之間的位置上敞口。
文檔編號H02K5/173GK1942684SQ200580010960
公開日2007年4月4日 申請日期2005年2月17日 優先權日2004年2月23日
發明者K·G·H·費爾哈亨 申請人:艾拉斯科普庫空氣動力股份有限公司