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，解決了傳統高速電機中軸承發熱、能耗高、壽命短以及容易轉軸抱死失效等問題。本實用新型高速電機中的轉子采用圓錐氣體軸承支撐，潤滑方式為靜壓潤滑，節流形式為小孔節流。通過向電機兩端的供氣孔提供高壓氣體，可以很方便的實現電機轉子跟靜子的完全隔離。圓錐支撐面可提供對轉子軸向及徑向的聯合支撐，實現了兩個軸承支撐轉子的緊湊結構，降低了軸承的摩擦系數，增加了電機的整機效率，簡化了氣體軸承結構，提高了轉子的回轉精度。
【專利說明】—種基于圓錐氣體潤滑軸承的高速電機
【技術領域】
[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】
[0002]高速電機的應用非常廣泛，可用于空調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、高轉速等特性。但陶瓷軸承的摩擦系數較大，故在運轉過程中發熱大、能耗高，不利于轉速的提高。
[0004]以氣體(主要是以空氣或工質氣體)作為潤滑劑的軸承稱為氣體軸承。氣體潤滑軸承可以實現高速度的運轉，其轉動線速度可達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很小，氣體潤滑軸承的摩擦系數劑摩擦功耗非常低；氣體軸承的氣膜可以將轉子和定子完全隔開，幾乎不會產生磨損；氣體軸承的加工精度很高，其轉子和定子之間的間隙在微米量級，因此氣體軸承的回轉精度非常高，旋轉時的徑向跳動量可達亞微米量級，并且這種高回轉精度可以長期保持。
[0005]氣體潤滑軸承是支撐高速電機中轉子的最佳選擇。
[0006]現有申請公開的專利中，已有將氣體潤滑軸承應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子的徑向基軸向運動。但這種支撐形式結構復雜，通常需要三至四個軸承來支撐轉子，零件繁多，加工成本很高。
[0007]為解決上述問題，本發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對轉子徑向和軸向的聯合支撐。這樣，既可以利用氣體潤滑的低摩擦系數優勢，又減少了軸承數目，使結構更緊湊，并節省了加工成本。
實用新型內容
[0008]根據成膜機制，氣體潤滑軸承分為動壓軸承和靜壓軸承兩類。前者是依靠轉子高速旋轉的動力學效應產生氣體潤滑膜；后者是外部高壓氣源提供高壓氣體而產生潤滑膜。
[0009]靜壓軸承的承載力不受轉子轉速影響，氣膜剛度比較穩定，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子軸上，整體結構分為兩個部分: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、節流孔2和密封套10。高速變頻電機部分包含轉子軸8、定子11、轉子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 ;電機外殼上設有預高壓氣腔1相通的進氣孔16 ;排氣孔15是外殼連接電機內部的一個通孔，氣體從高壓氣腔1流經節流孔2。
[0011]本實用新型采用兩個圓錐軸承相對安裝在同一含轉子軸上，整體結構可以分為兩個部分: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、節流孔2和密封套10。高速變頻電機部分包含轉子軸8、定子11、轉子12、冷卻水套13以及電機外殼14。本實用新型外部還設有進氣孔16和排氣孔15 ;電機外殼上設有預高壓氣腔1相通的進氣孔16 ;排氣孔15是外殼連接電機內部的一個通孔，氣體從高壓氣腔1流經節流孔2。本實用新型具有以下技術效益:
[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，從而有效的降低了電機運轉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的，因此避免了電機長時間運轉中發熱問題；
[0014]3.相對于現有的氣體軸承，采用兩個圓錐軸承實現了對轉子的徑向及軸向的聯合支撐，結構更緊湊；支撐面的數目由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來保證，工藝性更好。
[0015]4.圓錐軸承具有自動調心功能，可使轉子的回轉精度更高。
【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品外形圖。
[0018]圖3為A向視圖。
[0019]圖中，1—高壓氣腔；2——節流孔，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——轉子軸，9——裝配孔，10——密封套，11——定子，12——轉子，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，節流孔形式采用小孔節流。
[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流孔2，高壓氣體從高壓氣腔1流經節流孔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]軸承轉子端5通過第二安裝孔7與轉子軸8連接起來。
[0023]定子11上有線圈，當有電流通過時，由于電磁效應，產生電磁場力，使得轉子12轉動，帶動與其固聯的轉子軸8及軸承轉子端5轉動。
[0024]這種圓錐軸承既可以給轉子提供徑向的支撐，又可以限制轉子的軸向移動，兩個軸承即可完全支撐轉子，實現了結構簡化的目的；并且，圓錐軸承具有自動對心作用，可使轉子在高速旋轉時保持很高的回轉精度。
【權利要求】
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子軸上，整體結構分為兩個部分: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、節流孔和密封套；高速變頻電機部分包含轉子軸、定子、轉子、冷卻水套以及電機外殼；電機外殼上有進氣孔和排氣孔；電機外殼上設有預高壓氣腔相通的進氣孔；排氣孔是外殼連接電機內部的一個通孔，氣體從高壓氣腔流經節流孔。
【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 優先權日:2014年9月4日
【發明者】何立爽 申請人:何立爽