采用空气动压箔片轴承进行支撑的高速永磁电机制造技术

本发明专利技术公开了一种采用空气动压箔片轴承进行支撑的高速永磁电机，包括：2个第一气悬浮轴承；2个第二气悬浮轴承；其中，每个所述第一气悬浮轴承均包括轴承座，所述轴承座的内侧设置有与其相配合的筒状波箔层及筒状平箔层，以在电机转子旋转时在轴承内形成自然的空气动压承载气膜，实现对电机转子的空气动压箔片轴承支撑。本发明专利技术提供一种采用空气动压箔片轴承进行支撑的高速永磁电机，其转速可从6000rpm到90000rpm，电机功率可从150w到200kw，加工制造、装配较为简单，无需润滑油系统及额外的空气供给系统，成本低廉，可广泛应用在多类高速旋转透平机械中，较好地解决了上述轴承支撑的高速电机存在的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在高速永磁电机情况下的轴承。更具体地说，本专利技术涉及一种用在高速永磁电机情况下的采用空气动压箔片轴承进行支撑的高速永磁电机。
技术介绍
动压气体轴承按照限制转子位移的方向不同，分为动压气体径向轴承与动压气体止推轴承，其中动压气体径向轴承限制转子径向位移并承担来自径向的载荷，而动压气体止推轴承限制转子轴向位移并承担来自轴向的载荷。高速永磁电机的转速一般每分钟高达几万甚至是几十万转，与普通的电机相比较，去除机械传动装置，以减小设备体积，节约维护成本，提高运行精度与运行效率，具有功率密度大、转动惯量小、重量轻、响应快速等优点，使其在许多领域得到了广泛的应用。但是，要想更好地发挥高速永磁电机的高速特性，必须要解决高速电机的支撑问题。常用高速永磁电机支撑轴承主要有高精密机械轴承、磁悬浮轴承、空气静压轴承、油润滑的滑动轴承等，高精度机械轴承存在加工装配及其精密、使用寿命短、需要定期添加润滑油等问题；磁悬浮轴承存在结构复杂、控制复杂、可靠性较差、加工与装配精度较高等问题；空气静压轴承需要额外的气源装置，同时加工、装配精度很高等问题；油润滑的滑动轴承也存在油密封与泄露、加工与装配精度较高问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种采用空气动压箔片轴承进行支撑的高速永磁电机，其将空气动压轴承与高速永磁电机的定转子结合起来，形成一种空气动压箔片轴承支撑的高速永磁电机，其转速可从6000rpm到90000rpm，电机功率可从150w到200kw，加工制造、装配较为简单，无需润滑油系统及额外的空气供给系统，成本低廉，可广泛应用在多类高速旋转透平机械中，较好地解决了上述轴承支撑的高速电机存在的问题。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种采用空气动压箔片轴承进行支撑的高速永磁电机，其特征在于，包括：与电机转子的径向方向相配合的2个第一气悬浮轴承；与电机转子的轴向方向相配合的2个第二气悬浮轴承；其中，每个所述第一气悬浮轴承均包括轴承座，所述轴承座的内侧设置有与其相配合的筒状波箔层及筒状平箔层，以在电机转子旋转时在轴承内形成自然的空气动压承载气膜，实现对电机转子的空气动压箔片轴承支撑。优选的是，其中，每个所述第二气悬浮轴承均包括止推轴承座，以及与其相配合的止推轴承；其中，所述止推轴承包括环状衬底，以及设置在其上的波箔层和平箔层，所述止推轴承的外边缘设置有多个固定部。优选的是，其中，所述波箔层包括至少三个设置在底衬上，且呈扇形结构的第一波箔片；所述平箔层包括设置在底衬上，并与第一波箔片相配合的第一平箔片。优选的是，其中，所述筒状波箔层、筒状平箔层均具有一延伸出其各自本体的固定端部。优选的是，其中，每个所述筒状波箔层均由第二波箔片围合而成；所述第二波箔片包括多个连续的弧形凸起，且两两相邻的弧形凸起之间具有一过渡部，且所述固定端部与第二波箔片之间具有一第一延伸部。优选的是，其中，每个所述筒状平箔层均由第二平箔片围合而成；所述第二平箔片与固定端部之间配置有第二延伸部和弧形过渡部。优选的是，其中，所述筒状波箔层、筒状平箔层、波箔层和平箔层均被配置为采用GH145或铍青筒材料。优选的是，其中，每个所述第二气悬浮轴承还包括与止推轴承座及止推轴承相配合的等高环。优选的是，其中，所述电机转子包括设置其旋转主轴前端或后端的止推盘，所述电机转子外侧采用过盈配合的方式设置有磁钢，所述磁钢被配置为表贴式结构或内插式结构。优选的是，其中，还包括电机外壳和电机内壳；所述电机外壳与电机内壳之间设置有蜂窝状的减振层，所述减振层的内部孔隙中分别设置有柔性的格栅过滤网，所述格栅过滤网被设置为具有一曲面结构。本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术将空气动压轴承与高速永磁电机的定转子结合起来，形成一种空气动压箔片轴承支撑的高速永磁电机，其转速可从6000rpm到90000rpm，电机功率可从150w到200kw，加工制造、装配较为简单，无需润滑油系统及额外的空气供给系统，成本低廉，可广泛应用在多类高速旋转透平机械中，较好地解决了上述轴承支撑的高速电机存在的问题。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术的一个实施例中采用空气动压箔片轴承进行支撑的高速永磁电机的截面结构示意图；图2为本专利技术的一个实施例中第一气悬浮轴承的截面结构示意图；图3为本专利技术的一个实施例中筒状波箔层的两种结构示意图；图4为本专利技术的一个实施例中筒状平箔层的结构示意图；图5为本专利技术的一个实施例中止推轴承的结构示意图；图6为本专利技术的一个实施例中波箔片的截面结构示意图图7为图6的局部放大结构示意图；其中，图1中各标号的分别为：1-电机定子；2-电机转子；3-右端径向支撑轴承；4-左端径向支撑轴承；5-电机内壳体；6-电机外壳体；7-右端支撑法兰；8-左端支撑法兰；9-止推盘；10-等厚环；11-左端止推轴承座；12-锁紧螺钉；具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。图1-4示出了根据本专利技术的一种采用空气动压箔片轴承进行支撑的高速永磁电机的实现形式，其中包括：与电机转子的径向方向相配合的2个第一气悬浮轴承3、4；与电机转子的轴向方向相配合的2个第二气悬浮轴承；其中，每个所述第一气悬浮轴承均包括轴承座15，所述轴承座的内侧设置有与其相配合的筒状波箔层16及筒状平箔层17，以在电机转子旋转时在轴承内形成自然的空气动压承载气膜，实现对电机转子的空气动压箔片轴承支撑。采用这种方案的高速电机主要结构包含：2个径向气悬浮轴承、2个轴向气悬浮止推轴承、电机定子1、电机转子2、支撑法兰7、8、电机外壳6等；动压气体轴承按照限制转子位移的方向不同，分为动压气体径向轴承与动压气体止推轴承，其中动压气体径向轴承限制转子径向位移并承担来自径向的载荷，而高速电机径向气悬浮轴承包含轴承座、径向波箔(图3)、径向平箔(图4)以及固定三者的其他小零件，径向波箔与径向平箔均可采用GH145或铍青铜材料；高速电机对电极定子的冷却可以采用水冷方式，也可以采用风冷形式，其采用这种方案使得其轴向上的支撑相对于电机定子和转子结合起来，进行了一体化的设计，使得其在电机转子旋转时在轴承内形成自然的空气动压承载气膜，其相对于现有技术来说，同时克服了高精度机械轴承存在加工装配及其精密、使用寿命短、需要定期添加润滑油的问题；磁悬浮轴承存在结构复杂、控制复杂、可靠性较差、加工与装配精度较高的问题；空气静压轴承需要额外的气源装置，同时加工、装配精度很高的问题；以及油润滑的滑动轴承也存在油密封与泄露、加工与装配精度较高问题，其通过将空气动压轴承与高速永磁电机的定转子结合起来，一体化设计，形成一种空气动压箔片轴承支撑的高速永磁电机，转速可从6000rpm到90000rpm，电机功率可从150w到200kw，加工制造、装配较为简单，无需润滑油系统及额外的空气供给系统，成本低廉，可广泛应用在多类高速旋转透平机械中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用空气动压箔片轴承进行支撑的高速永磁电机，其特征在于，包括：与电机转子的径向方向相配合的2个第一气悬浮轴承；与电机转子的轴向方向相配合的2个第二气悬浮轴承；其中，每个所述第一气悬浮轴承均包括轴承座，所述轴承座的内侧设置有与其相配合的筒状波箔层及筒状平箔层，以在电机转子旋转时在轴承内形成自然的空气动压承载气膜，实现对电机转子的空气动压箔片轴承支撑。

【技术特征摘要】
1.一种采用空气动压箔片轴承进行支撑的高速永磁电机，其特征在于，包括：与电机转子的径向方向相配合的2个第一气悬浮轴承；与电机转子的轴向方向相配合的2个第二气悬浮轴承；其中，每个所述第一气悬浮轴承均包括轴承座，所述轴承座的内侧设置有与其相配合的筒状波箔层及筒状平箔层，以在电机转子旋转时在轴承内形成自然的空气动压承载气膜，实现对电机转子的空气动压箔片轴承支撑。2.如权利要求1所述的采用空气动压箔片轴承进行支撑的高速永磁电机，其特征在于，每个所述第二气悬浮轴承均包括止推轴承座，以及与其相配合的止推轴承；其中，所述止推轴承包括环状衬底，以及设置在其上的波箔层和平箔层，所述止推轴承的外边缘设置有多个固定部。3.如权利要求2所述的采用空气动压箔片轴承进行支撑的高速永磁电机，其特征在于，所述波箔层包括至少三个设置在底衬上，且呈扇形结构的第一波箔片；所述平箔层包括设置在底衬上，并与第一波箔片相配合的第一平箔片。4.如权利要求1所述的采用空气动压箔片轴承进行支撑的高速永磁电机，其特征在于，所述筒状波箔层、筒状平箔层均具有一延伸出其各自本体的固定端部。5.如权利要求4所述的采用空气动压箔片轴承进行支撑的高速永磁电机，其特征在于，每个所述筒状波箔层均由第二波箔片围合而...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒行军，徐刚，肖永华，郑越青，蓝河，张连新，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51