[发明专利]电机

说明书

一种电机，包括：定子(1)，其具有支撑电定子(3)的定子主体(25)；以及转子(5)。转子(5)借助于包括形成径向气体轴承的径向轴承区段(17)和形成轴向气体轴承的轴向轴承区段(12)的轴承支撑，这些轴承区段的定子侧部分是彼此刚性连接并共同形成定子轴承结构的定子侧径向轴承部分和定子侧轴向轴承部分。定子侧径向轴承部分是衬套(18)，并且由冷却体(71)径向围绕，并且衬套(18)由包括导热填料(23)的弹性支撑件连接至冷却体(71)。

技术领域

本发明涉及电机领域，特别涉及具有气体轴承的高速电机。

背景技术

电动马达通常包括转子和定子，该定子包括支撑并容纳电定子和轴承的定子主体。轴承相对于定子主体的位置可以由定子主体的轴承法兰来限定。通常，存在通常位于定子的相对侧处的两个轴颈轴承，如图1a的布置所示(其中未示出定子主体)。在该情况下，轴承的对准精度主要由轴承法兰和定子主体的机加工精度限定。对于流体膜，并且特别是对于气体轴承，精确的对准至关重要，并且该布置通常需要特殊措施，诸如自对准或顺应性衬套安装，或机加工，例如组装后对轴承对的扩孔。可替代地，轴颈轴承可以布置在定子的同一侧上。该布置通常称为悬垂马达设计(图1b)。通过悬垂设计，两个轴颈轴承可以集成为单个部分，因此更容易实现精确的轴承对准。然而，该方法通常导致转子更长，并且因此转子的动态行为更关键。此外，由空气阻力引起的风阻损耗增加，对整体马达效率产生负面影响。

US 3'502'920公开了一种带有气隙轴承的开槽电机，其中，衬套位于定子和转子之间的磁隙中。衬套可以相对于定子弹性悬挂。它一方面限定了径向轴承，并且可以包括位于中心的推力轴承或推力块作为轴向轴承。为了组装机器，需要在轴向方向上分离转子。该设计不适用于高速马达。

WO 03/019753 A2示出了一种主轴马达，其中，转子在环氧树脂薄层内的定子中旋转，该环氧树脂薄层在定子中形成圆柱形的通孔，并用于限定径向轴承表面和轴向轴承表面二者。环氧树脂薄层直接耦合至定子壳体，并且壳体的任何热致变形都会立即影响轴承的几何形状。

US 2006/0061222 A1和US 2006/0186750 A1示出传统的空气轴承。

WO 2017/202941 A1公开了一种电机和相关联的转子，其通过借助于形成径向气体轴承的径向轴承区段和形成轴向气体轴承的轴向轴承区段支撑转子来解决上述问题，这些轴承区段的定子侧部分是彼此刚性连接并共同形成定子轴承结构的定子侧径向轴承部分和定子侧轴向轴承部分。定子侧径向轴承部分或定子侧轴向轴承部分刚性地安装到定子的其它部分，并且相应的其它部分被弹性支撑或根本不支撑。径向轴承区段的全部或一部分位于电定子与转子之间的磁隙中。显而易见的是，需要例如将来自风阻损耗(由转子在定子孔中的相对运动以及由轴承表面和空气轴承中的空气的相对运动引起)和电磁损耗的热量传递出转子和轴承。

发明内容

因此，本发明的一个可能的目的是创造一种克服上述缺点的上述类型的电机。

本发明的另一个可能目的是简化最初提到的类型的电机的设计。这可以改善机械稳定性、可制造性和机器质量。

这些目的中的至少一个是通过根据权利要求的电机实现的。

根据本发明的第一方面，电机包括：定子，其具有支撑电定子的定子主体；以及转子。转子借助于包括形成径向气体轴承的径向轴承区段和形成轴向气体轴承的轴向轴承区段的轴承来支撑，这些轴承区段的定子侧部分是彼此刚性连接并共同形成定子轴承结构的定子侧径向轴承部分和定子侧轴向轴承部分。其中，定子侧径向轴承部分是衬套，并且衬套由冷却体径向围绕，并且衬套由包括导热填料的弹性支撑件连接至冷却体。

通常，导热填料沿着存在径向轴承区段的衬套的轴向长度的区段与衬套和冷却体二者接触。

这允许有效地将热量传递出定子轴承结构，特别是传递出衬套。弹性支撑件允许例如通过热膨胀补偿定子部分的可能变形，并改善振动特性。