一种单向旋转永磁高速电机及其双向空气轴承制造技术

本发明专利技术涉及的是一种单向旋转永磁高速电机，包括电机转子、电机定子、电机壳体、前轴承机构、后轴承机构和轴向止推机构；前轴承机构和后轴承机构都开有至少一圈径向节流孔和至少一圈偏斜节流孔，同圈径向节流孔绕电机转子的中心轴均匀分布，同圈偏斜节流孔也绕电机转子的中心轴均匀分布，径向节流孔沿电机转子的径向设置，偏斜节流孔与电机转子的直径具有一偏斜角，偏斜角的偏斜方向为电机转子旋转方向；电机壳体设有气道，气道延伸至前轴承机构、后轴承机构和轴向止推机构。本发明专利技术给以转子径向支撑力，还能给予转子切向推力，有利于转子转速的增加。本发明专利技术的轴承机构承载力可提高30‑50％，转子的转速也能提升30‑50％。

A Unidirectional Rotating Permanent Magnet High Speed Motor and Its Two-way Air Bearing

The invention relates to a unidirectional rotating permanent magnet high-speed motor, which comprises a motor rotor, a motor stator, a motor shell, a front bearing mechanism, a rear bearing mechanism and an axial thrust mechanism; both the front bearing mechanism and the rear bearing mechanism have at least one ring of radial throttle holes and at least one ring of skewed throttle holes, and the same ring radial throttle holes are uniformly distributed around the central axis of the motor rotor, and the same ring skewed joint. The flow holes are evenly distributed around the central axis of the motor rotor. The radial throttle holes are arranged along the radial direction of the motor rotor. The diameters of the skewed throttle holes and the motor rotor have a skewed angle. The skewed direction of the skewed angle is the rotation direction of the motor rotor. The motor shell is equipped with an air passage, which extends to the front bearing mechanism, the rear bearing mechanism and the axial thrust mechanism. The invention provides the radial support force of the rotor, and can also give the tangential thrust of the rotor, which is beneficial to the increase of the rotate speed of the rotor. The bearing capacity of the bearing mechanism of the present invention can be increased by 30 50%, and the rotate speed of the rotor can also be increased by 30 50%.

【技术实现步骤摘要】
一种单向旋转永磁高速电机及其双向空气轴承
本专利技术涉及电机领域，尤其涉及的是一种单向旋转永磁高速电机及其空气轴承。
技术介绍
随着工业技术的不断发展，人们对电机的速度和精度要求越来越高，传统轴承已不能满足电机主轴的支承要求。气体轴承因其无接触的支承方式，摩擦和磨损小，易于获得，无粘度，无污染，因此其更能适应高速电机的需求，满足其更高转速，更佳精度，更长寿命的需求。如中国专利2011101376070公开了一种空气悬浮供气可调高速电机直驱鼓风机，包括压气机叶轮、永磁同步电机转子、电机定子、前径向空气轴承、后径向空气轴承、轴向止推空气轴承、涡壳和电机壳体，永磁同步电机转子的一端连接压气机叶轮，电机定子驱动永磁同步电机转子旋转，前径向空气轴承、后径向空气轴承、轴向止推空气轴承悬浮支撑永磁同步电机转子，涡壳设置在压气机叶轮外物，电机壳体位于电机定子、前径向空气轴承、后径向空气轴承、轴向止推空气轴承和永磁同步电机转子的外围。上述专利中，径向空气轴承主要向轴承间隙提供径向气体，使其在间隙形成具有一定承载和刚度的润滑气膜，其主要作用减小摩擦力，减小摩擦力对电机主轴转速的影响，并不能增强电机主轴的转速。另外，永磁电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，永磁体作为转子产生旋转磁场，电能转换效率高。现有电机直接采用整块的永磁体作为转子，材料成本高，散热性差，且由于刚性强，大大影响了其韧性，容易发生磨损。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种支撑力强、转速快、转换效率高的单向旋转永磁高速电机。为实现上述目的，本专利技术的技术解决方案是：一种单向旋转永磁高速电机，包括电机转子、电机定子、电机壳体、前轴承机构、后轴承机构和轴向止推机构；电机定子固定于电机壳体内；电机转子也位于电机壳体内且穿过电机定子；电机转子的前后端分别通过前轴承机构和后轴承机构支承于壳体；轴向止推机构穿套于电机转子后端且固定于电机壳体后端；电机转子为永磁电机转子；电机壳体设有气道，气道延伸至前轴承机构、后轴承机构和轴向止推机构；前轴承机构和后轴承机构都开有至少一圈径向节流孔和至少一圈偏斜节流孔，同圈径向节流孔绕电机转子的中心轴均匀分布，同圈偏斜节流孔也绕电机转子的中心轴均匀分布，径向节流孔沿电机转子的径向设置，偏斜节流孔与电机转子的直径具有一偏斜角，偏斜角的偏斜方向为电机转子旋转方向。优选的，前轴承机构和后轴承机构都采用双向空气轴承，双向空气轴承沿轴向分布有至少一圈偏斜节流孔和至少一圈径向节流孔。优选的，双向空气轴承包括有两圈偏斜节流孔和一圈径向节流孔，一圈径向节流孔位于两圈偏斜节流孔的中间。优选的，前轴承机构和后轴承机构都是由一个径向轴承和偏斜轴承，径向轴承分布有至少一圈径向节流孔，偏斜轴承分布有至少一圈偏斜节流孔。优选的，电机转子由一块磁钢、两块铝块、前电机轴组件、后电机轴组件和联轴套管构成，两块铝块对称设于磁钢的两侧，前电机轴组件和后电机轴组件通过卡接方式分别连接于两块铝块的端面，磁钢、铝块、前电机轴组件前端、后电机轴组件后端都套装于联轴套管内并且与联轴套管为过盈配合，前电机轴组件和后电机轴组件都具有径向外凸的截止台阶。优选的，电机壳体包括冷却套、外壳、前端盖和后端盖；冷却套嵌套于外壳内且它们的两端分别用前端盖和后端盖连接；前轴承机构、后轴承机构分别安装于前端盖和后端盖；外壳的中空部分为大径段、锥形段和小径段，大径段和小径段之间通过锥形段过渡；冷却套的一端嵌套于小径段，其余部分被限于大径段和锥形段；冷却套的侧壁外侧一体成型有螺旋肋条，螺旋肋条用于将冷却套和外壳之间的空间分隔成螺旋状的循环水道；外壳的侧壁成型有轴向设置的进液管和出液管，外壳侧壁的内侧开有进液通孔和出液通孔，外侧壁的外侧开有进液口和出液口，进液通孔和进液口都与进液管连通，出液通孔和出液孔都与出液管连通，进液通孔和出液通孔分别连通于循环水道的两端；外壳的外侧壁还开进气口，外壳的侧壁穿有轴向的轴向气道，前后端盖都开有径向气道，进气口连通至轴向气道，轴向气道两端分别与两侧的径向气道连通，径向气道延伸至双向空气轴承、径向轴承和/或偏斜轴承的外围。优选的，轴向止推机构包括由前至后设置的止推盘盖、前端面喷嘴座、止推盘、后端面喷嘴座和压盖；前后端面喷嘴座都开有轴向设置通气孔；前端面喷嘴座与止推盘盖之间形成有第一气腔，后端盖的径向气道与第一气腔连通；后端面喷嘴座与压盖也形成有第二气腔，第二气腔与外界连通；止推盘固定于电机转子的后端。本专利技术还公开了一种双向空气轴承。双向空气轴承沿轴向分布有至少一圈偏斜节流孔和至少一圈径向节流孔，径向节流孔沿电机转子的径向设置，偏斜节流孔与电机转子的直径具有一偏斜角，偏斜角的偏斜方向为电子转子旋转方向。进一步的，包括有两圈偏斜节流孔和一圈径向节流孔，一圈径向节流孔位于两圈偏斜节流孔之间。进一步的，一圈偏斜节流孔分布有3-12个偏斜节流孔，偏斜角为30-60°；一圈径向节流孔分布有3-12个径向节流孔。通过采用上述的技术方案，本专利技术的有益效果是：支承电机转子的轴承机构，除了有径向节流孔，用于形成气膜使转轴浮气；还有与电机转子旋转通向的偏斜节流孔，除了能够给以转轴径向支撑力，还能给予转轴切向推力，有利于转子转速的增加。通过上述设计，本专利技术的轴承机构承载力提高了30-50％，转子的转速也能提升30-50％。电机转子采用多段式结构，磁钢与电机轴组件之间被铝块隔开，铝块的硬度低于磁钢，两者相较，铝块具有“弹性”，有利于减小转子的震动，同时铝块散热性好，有利于电机转子的散热。冷却套一体成型有螺旋肋条，从而将冷却套和外壳的空间分隔为螺旋状的循环水道，结构简单，加工方便，有利于设备的快速组装，同时具有良好的冷却效果。而外壳的中空部采用多段构成，包括导向段、大径段、锥形段、小径段，有利于冷却套快速、准确地嵌套于外壳内，提高设备生产效率。附图说明图1为双向空气轴承的右视图；图2为双向空气轴承A和B处的剖视图；图3为双向空气轴承C处的剖视图；图4为双向空气轴承右下方的结构立体图；图5为实施例2、4、5的立体结构示意图；图6为实施3的立体结构示意图；图7为实施例2、4、5的剖视图；图8为实施例3的剖视图；图9为偏斜轴承的剖视图；图10为径向轴承的剖视图图11为实施例4-5电机转子的结构示意图；图12为冷却套的结构示意图；图13外壳的剖视图；图14为外壳的侧视图；图15为外壳l处的剖视图；主要附图标记说明：(11、偏斜节流孔；12、径向节流孔；2、电机转子；21、磁钢；22、铝块；23、前电机轴组件；24、后电机轴组件；25、联轴套管；26、截止台阶；3、电机定子；4、电机壳体；41、前端盖；42、后端盖；43、进气口；44、轴向气道；45、径向气道；46、外壳；461、导向段；462、大径段；463、锥形段；464、小径段；47、冷却套；471、螺旋肋条；472、限位槽；551、双向空气轴承；2、径向轴承；53、偏斜轴承；61、止推盘盖；62、前端面喷嘴座；63、止推盘；64、后端面喷嘴座；65、压盖；66、第一气腔；67、第二气腔；71、涡旋增压叶轮；72、离心机前罩；73涡壳；81、进液管；82、出液管；83、进液通孔；84、出液通孔；85、进液口；86、出液口)。具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单向旋转永磁高速电机，包括电机转子、电机定子、电机壳体、前轴承机构、后轴承机构和轴向止推机构；电机定子固定于电机壳体内；电机转子也位于电机壳体内且穿过电机定子；电机转子的前后端分别通过前轴承机构和后轴承机构支承于电机壳体；轴向止推机构穿套于电机转子后端且固定于电机壳体后端；电机转子为永磁电机转子；电机壳体设有气道，气道延伸至前轴承机构、后轴承机构和轴向止推机构；其特征在于：前轴承机构和后轴承机构都开有至少一圈径向节流孔和至少一圈偏斜节流孔，同圈径向节流孔绕电机转子的中心轴均匀分布，同圈偏斜节流孔也绕电机转子的中心轴均匀分布，径向节流孔沿电机转子的径向设置，偏斜节流孔与电机转子的直径具有一偏斜角，偏斜角的偏斜方向为电机转子旋转方向。

【技术特征摘要】
1.一种单向旋转永磁高速电机，包括电机转子、电机定子、电机壳体、前轴承机构、后轴承机构和轴向止推机构；电机定子固定于电机壳体内；电机转子也位于电机壳体内且穿过电机定子；电机转子的前后端分别通过前轴承机构和后轴承机构支承于电机壳体；轴向止推机构穿套于电机转子后端且固定于电机壳体后端；电机转子为永磁电机转子；电机壳体设有气道，气道延伸至前轴承机构、后轴承机构和轴向止推机构；其特征在于：前轴承机构和后轴承机构都开有至少一圈径向节流孔和至少一圈偏斜节流孔，同圈径向节流孔绕电机转子的中心轴均匀分布，同圈偏斜节流孔也绕电机转子的中心轴均匀分布，径向节流孔沿电机转子的径向设置，偏斜节流孔与电机转子的直径具有一偏斜角，偏斜角的偏斜方向为电机转子旋转方向。2.根据权利要求1所述单向旋转永磁高速电机，其特征在于：前轴承机构和后轴承机构都采用双向空气轴承，双向空气轴承沿轴向分布有至少一圈偏斜节流孔和至少一圈径向节流孔。3.根据权利要求2所述单向旋转永磁高速电机，其特征在于：双向空气轴承包括有两圈偏斜节流孔和一圈径向节流孔，一圈径向节流孔位于两圈偏斜节流孔的中间。4.根据权利要求1所述单向旋转永磁高速电机，其特征在于：前轴承机构和后轴承机构都是由一个径向轴承和偏斜轴承，径向轴承分布有至少一圈径向节流孔，偏斜轴承分布有至少一圈偏斜节流孔。5.根据权利要求1-4任一项所述单向旋转永磁高速电机，其特征在于：电机转子由一块磁钢、两块铝块、前电机轴组件、后电机轴组件和联轴套管构成，两块铝块对称设于磁钢的两侧，前电机轴组件和后电机轴组件通过卡接方式分别连接于两块铝块的端面，磁钢、铝块、前电机轴组件前端、后电机轴组件后端都套装于联轴套管内并且与联轴套管为过盈配合，前电机轴组件和后电机轴组件都具有径向外凸的截止台阶。6.根据权利要求5所述单向旋转永磁高速电机，其特征在于：电机壳体包括冷却套、外壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄俊锋，
申请(专利权)人：泉州鑫鸿海机械设备有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35