[实用新型]一种基于圆锥气体润滑轴承的高速电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于圆锥气体润滑轴承的高速电机。

背景技术

高速电机的应用非常广泛，可用于空调或冰箱的离心式压缩机、混合动力汽车的涡轮增压，还可以用于一些重要设施的备用电源，或作为独立电源或小型电站，弥补集中式供电的不足等。

高速电机的转速通常达到10000r/min以上。目前市场上主流高速电机采用的是陶瓷滚子轴承。陶瓷轴承具有耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗磁电绝缘、高转速等特性。但陶瓷轴承的摩擦系数较大，故在运转过程中发热大、能耗高，不利于转速的提高。

以气体(主要是以空气或工质气体)作为润滑剂的轴承称为气体轴承。气体润滑轴承可以实现高速度的运转，其转动线速度可达100m/s或更高，这可以满足高速电机的要求；由于气体的黏度系数很小，气体润滑轴承的摩擦系数剂摩擦功耗非常低；气体轴承的气膜可以将转子和定子完全隔开，几乎不会产生磨损；气体轴承的加工精度很高，其转子和定子之间的间隙在微米量级，因此气体轴承的回转精度非常高，旋转时的径向跳动量可达亚微米量级，并且这种高回转精度可以长期保持。

气体润滑轴承是支撑高速电机中转子的最佳选择。

现有申请公开的专利中，已有将气体润滑轴承应用于高速电机的先例。但其支撑方式是径向轴承和推力轴承来分别限制转子的径向基轴向运动。但这种支撑形式结构复杂，通常需要三至四个轴承来支撑转子，零件繁多，加工成本很高。

为解决上述问题，本发明公开了一种基于圆锥气体润滑轴承的高速电机，即采用两个圆锥轴承实现对转子径向和轴向的联合支撑。这样，既可以利用气体润滑的低摩擦系数优势，又减少了轴承数目，使结构更紧凑，并节省了加工成本。

实用新型内容

根据成膜机制，气体润滑轴承分为动压轴承和静压轴承两类。前者是依靠转子高速旋转的动力学效应产生气体润滑膜；后者是外部高压气源提供高压气体而产生润滑膜。

静压轴承的承载力不受转子转速影响，气膜刚度比较稳定，本实用新型采用静压润滑形式。

本实用新型其特征在于：采用两个圆锥轴承相对安装在同一含转子轴上，整体结构分为两个部分：位于两端的圆锥气体轴承部分和位于中部的高速变频电机部分。圆锥气体轴承部分包括由轴承动端面5和轴承定端面6；轴承定端面6上加工有高压气腔1、节流孔2和密封套10。高速变频电机部分包含转子轴8、定子11、转子12、冷却水套13以及电机外壳14。电机外壳上有进气孔16和排气孔15；电机外壳上设有预高压气腔1相通的进气孔16；排气孔15是外壳连接电机内部的一个通孔，气体从高压气腔1流经节流孔2。

本实用新型采用两个圆锥轴承相对安装在同一含转子轴上，整体结构可以分为两个部分：位于两端的圆锥气体轴承部分和位于中部的高速变频电机部分。圆锥气体轴承部分包括由轴承动端面5和轴承定端面6；轴承动端面5上布置有配重孔3、第一安装孔4和第二安装7。轴承定端面6上加工有高压气腔1、节流孔2和密封套10。高速变频电机部分包含转子轴8、定子11、转子12、冷却水套13以及电机外壳14。本实用新型外部还设有进气孔16和排气孔15；电机外壳上设有预高压气腔1相通的进气孔16；排气孔15是外壳连接电机内部的一个通孔，气体从高压气腔1流经节流孔2。本实用新型具有以下技术效益：

1.由于采用了摩擦力极小的气体润滑轴承，大大降低了摩擦系数，从而有效的降低了电机运转过程中在轴承上的能量损耗，增加了电机的使用寿命；

2.由于空气是不断循环的，因此避免了电机长时间运转中发热问题；

3.相对于现有的气体轴承，采用两个圆锥轴承实现了对转子的径向及轴向的联合支撑，结构更紧凑；支撑面的数目由4个减少至2个，降低了加工过程中的精度要求，且轴承间隙可以通过轴向的微调来保证，工艺性更好。

4.圆锥轴承具有自动调心功能，可使转子的回转精度更高。

附图说明

图1为本实用新型所述高速电机的剖面图。

图2为本实用新型所述高速电机的产品外形图。

图3为A向视图。

图中，1——高压气腔；2——节流孔，3——配重孔，4——第一安装孔，5——轴承动端面，6——轴承定端面，7——第二安装孔，8——转子轴，9——装配孔，10——密封套，11——定子，12——转子，13——冷却水套，14——电机外壳。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型提供了一种气体润滑高速电机。电机的转子在两端采用圆锥静压气体轴承支撑，即共有两个圆锥轴承，每个圆锥轴承单独供气，节流孔形式采用小孔节流。