高速永磁电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高速永磁电机，其包括电机壳和径向轴承座；转子通过左径向静压轴承、右径向静压轴承和轴向静压轴承支撑于所述电机壳和径向轴承座；左右径向静压轴承和轴向静压轴承均为由低粘度的气态和液态双相流体作为润滑介质的多孔材料静压轴承。本实用新型专利技术的高速永磁电机的低粘度双相流体的液相具有粘性系数低的特点，因而能够穿过多孔材料衬套，并在此过程中部分液体因减压而气化，部分液体到达轴承与转子之间的间隙。这部分低粘度双相流体的液体在沿轴向排出轴承的过程中继续气化，使间隙中的气量增加，提高了高速永磁电机的承载能力，并保留了静压气体轴承的位置精度。此外，低粘度双相流体的液态部分在气化过程同时冷却静压轴承和电机转子。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电机，尤其涉及一种高速永磁电机。
技术介绍
高速电机提供了一种新的直接驱动方式，避免了齿轮箱增速，减少了传动损失，在小微型机电设备上得到了广泛应用。高速永磁电机采用永磁体将转子的损失显著降低进一步提高了电机的效率。随着电机转速(10000RPM以上)和功率的同时提高(50KW以上)，受到电机转子材料强度的限制，高速永磁电机的尺寸必须减少，也就是电机的功率密度明显提高，单位体积的发热量增加，传统的在电机壳外部增加水套冷却的方式已难以有效冷却电机定子，而对转子的冷却则毫无办法。风冷的方式则需要增加定子与转子之间的间隙，允许通风量的增加，这不仅降低电机的效率，而且增加了通风的功耗。高转速对轴承提出了更加严格的要求：普通油膜滑动轴承随转速提高损失急剧增加，滚珠轴承受到转速限制，磁悬浮轴承虽没有摩擦损失，但起停状态轴心晃动大，难以应用于小型旋转机械。静压气浮轴承是现有轴承技术中同时具有高转速和高轴心位置精度的支撑结构。它有时被称为外部加压轴承(Externallypressurized bearings)，分为液体静压轴承(hydrostatic bearings)和气体静压轴承(aerostatic bearings)，它将高压流体充入轴承和载荷(如旋转轴)之间的间隙，形成高压油膜或气膜托起载荷。静压轴承的优点在于无论载荷是否静止或运动(旋转)，轴承和载荷都被油膜或气膜隔开，因此采用静压轴承的设备运行平稳，在机器起停和正常运行时几乎无摩擦。缺点是需要外部加压设备。虽然液体或气体都可以作为静压轴承的工作介质，但液体静压轴承和气体静压轴承在设计和结构上有着不可跨越的区别。液体轴承由于采用润滑油作为
工作介质，它的高密度和高粘性都要求较厚的油膜厚度，也就是轴承间隙较大。与此相反，气浮静压轴承的间隙非常小，常常不到液体静压轴承间隙的1/10。显然，如果液体静压轴承用气体供气，或气体静压轴承用液体供气，轴承都不会有承载能力。已经公开的专利技术中，常见的是采用液体静压径向轴承来提高径向承载力，采用气体推力轴承来满足轴向位置精度。这种结构需要设计复杂的密封机构避免液体润滑油或气化润滑油进入气体轴承阻塞气体通路。因此，有必要提供一种高功率高转速的高效永磁电机，既具有自身冷却功能又具有高旋转精度。
技术实现思路
本技术目的是提供一种高速永磁电机，其采用制冷剂气液两相静压轴承，能够通过气体和液体两种状态的流体在静压轴承中形成气膜，从而提高静压气浮轴承的承载能力；而且当液体气化时，能吸收大量的热，也能对电机转子和轴承进行冷却。本技术解决技术问题采用如下技术方案：一种高速永磁电机，其包括电机壳和径向轴承座；所述电机壳包括壳体部和端盖部；所述壳体部呈圆筒状，所述端盖部设置于所述壳体部的左端，并封闭所述壳体部左端的开口；所述径向轴承座固定于所述壳体部的右端，并封闭所述壳体部右端的开口；所述电机壳内可转动地设置有转子；所述径向轴承座中沿左右方向开设有右通孔，所述径向轴承座的右通孔的内壁面上开设有右气液槽，而且所述右通孔内设置有右径向静压轴承的右多孔材料衬套，所述转子的右端设置于所述右多孔材料衬套内；所述端盖部中沿左右方向开设有左通孔，所述端盖部的左通孔的内壁面上开设有左气液槽，而且所述左通孔内设置有左径向静压轴承的左多孔材料衬套，所述转子的左端设置于所述左多孔材料衬套内；所述转子的左端还通过轴向静压轴承支撑于所述端盖部上；所述左径向静压轴承、右径向静压轴承和轴向静压轴承均为由低粘度的气
态和液态双相流体作为润滑介质的多孔材料静压轴承。可选的，所述高速永磁电机还包括定子，所述定子位于所述转子和壳体部之间，所述定子由硅钢片和线圈组成，所述线圈缠绕于所述硅钢片上；所述壳体部的内壁面上形成有环形槽，所述环形槽的轴心线与所述壳体部的轴心线重合，且所述硅钢片的左右方向的宽度大于所述环形槽左右方向上的宽度，所述硅钢片安装于所述壳体部的内壁，并覆盖所述环形槽，由此在所述硅钢片和所述电机壳内壁面之间形成空腔。可选的，所述壳体部上还开设有用于低粘度双相流体进入的进入通道和用于低粘度双相流体排出的排出通道；所述进入通道与所述环形槽连通；所述排出通道与冷凝器连接；所述壳体部上还开设有左冷却通道和右冷却通道；所述左冷却通道的一端与所述进入通道连通，另一端连通于所述定子左侧的容置空间；所述右冷却通道的一端与所述进入通道连通，另一端连通于所述定子右侧的容置空间。可选的，所述径向轴承座上开设有右气体通道，所述右气体通道与所述右气液槽连通；所述端盖部上开设有左气体通道，所述左气体通道与所述左气液槽连通。可选的，所述轴向静压轴承位于所述左径向静压轴承的左侧。可选的，所述轴向静压轴承包括两个推力轴承、调整环和推力盘；所述推力轴承均包括碟形座和多孔材质环；所述碟形座上开设有容置槽，所述多孔材质环设置于所述容置槽内；且所述多孔材质环内开设有流体通道；所述碟形座内开设有气体通道；所述气体通道与所述流体通道连通；所述两个推力轴承的多孔材质环相对设置，所述调整环位于所述两个推力轴承的蝶形座之间；所述推力盘固定于所述转子上，并位于所述两个推力轴承的多孔材质环之间。可选的，所述流体通道从所述多孔材质环的圆周面沿其径向向内延伸。可选的，所述高速永磁电机还包括右密封，所述右密封固定于所述径向轴承座上；所述右密封为密封件或密封环。可选的，所述高速永磁电机还包括左密封，所述左密封固定于所述端盖部上，且所述左密封为密封环，所述转子的左端从所述密封环内穿出，所述密封环与所述电机的转子密封接触。可选的，所述高速永磁电机还包括制冷剂循环系统，所述制冷剂循环系统
包括加热罐、冷凝器和泵；所述加热罐用于加热润滑介质，形成高温高压饱和气体；所述加热罐的气体出口分别与所述左径向静压轴承的左气液槽、右径向静压轴承的右气液槽以及轴向静压轴承的气体通道连通；高温高压饱和气体在所述左径向静压轴承、右径向静压轴承和轴向静压轴承气体通道中部分液化；所述排出通道与所述冷凝器连通；所述泵的抽吸口与所述冷凝器连通，排出口与所述加热罐的进液口连通。本技术具有如下有益效果：本技术的高速永磁电机，通过左径向静压轴承、右径向静压轴承和轴向静压轴承对转子进行支撑，且采用低粘度双相流体作为润滑介质，流体穿过多孔材料衬套时压力降低，低粘度双相流体的气相穿过多孔材料衬套，与现已公开的多孔材料气体静压轴承一样，在轴承与转子之间形成间隙，隔开轴承与转子。低粘度双相流体的液相具有粘性系数低的特点，因而能够穿过多孔材料衬套，并在此过程中部分液体因减压而气化，部分液体到达轴承与转子之间的间隙，并在沿轴向排出轴承的过程中继续气化，使间隙中的气量增加，阻碍气体通过多孔材料衬套，因而降低了压力损失，提高了静压轴承的承载能力，并保留了静压气体轴承的位置精度。此外，低粘度双相流体的液态部分在气化过程同时冷却静压轴承和电机转子。附图说明图1为本技术的高速永磁电机的结构示意图；图2为本技术的径向轴承座的结构示意图；图3为本技术的高速永磁电机的结构示意图；图4为本技术的轴向静压轴承的结构示意图；图5为本技术的推力轴承的结构示意图；图中标记示意为：1-径向轴承座；2-壳体部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速永磁电机，其特征在于，包括电机壳和径向轴承座；所述电机壳包括壳体部和端盖部；所述壳体部呈圆筒状，所述端盖部设置于所述壳体部的左端，并封闭所述壳体部左端的开口；所述径向轴承座固定于所述壳体部的右端，并封闭所述壳体部右端的开口；所述电机壳内可转动地设置有转子；所述径向轴承座中沿左右方向开设有右通孔，所述径向轴承座的右通孔的内壁面上开设有右气液槽，而且所述右通孔内设置有右径向静压轴承的右多孔材料衬套，所述转子的右端设置于所述右多孔材料衬套内；所述端盖部中沿左右方向开设有左通孔，所述端盖部的左通孔的内壁面上开设有左气液槽，而且所述左通孔内设置有左径向静压轴承的左多孔材料衬套，所述转子的左端设置于所述左多孔材料衬套内；所述转子的左端还通过轴向静压轴承支撑于所述端盖部上；所述左径向静压轴承、右径向静压轴承和轴向静压轴承均为由低粘度的气态和液态双相流体作为润滑介质的多孔材料静压轴承。

【技术特征摘要】
1.一种高速永磁电机，其特征在于，包括电机壳和径向轴承座；所述电机壳包括壳体部和端盖部；所述壳体部呈圆筒状，所述端盖部设置于所述壳体部的左端，并封闭所述壳体部左端的开口；所述径向轴承座固定于所述壳体部的右端，并封闭所述壳体部右端的开口；所述电机壳内可转动地设置有转子；所述径向轴承座中沿左右方向开设有右通孔，所述径向轴承座的右通孔的内壁面上开设有右气液槽，而且所述右通孔内设置有右径向静压轴承的右多孔材料衬套，所述转子的右端设置于所述右多孔材料衬套内；所述端盖部中沿左右方向开设有左通孔，所述端盖部的左通孔的内壁面上开设有左气液槽，而且所述左通孔内设置有左径向静压轴承的左多孔材料衬套，所述转子的左端设置于所述左多孔材料衬套内；所述转子的左端还通过轴向静压轴承支撑于所述端盖部上；所述左径向静压轴承、右径向静压轴承和轴向静压轴承均为由低粘度的气态和液态双相流体作为润滑介质的多孔材料静压轴承。2.根据权利要求1所述的高速永磁电机，其特征在于，还包括定子，所述定子位于所述转子和壳体部之间，所述定子由硅钢片和线圈组成，所述线圈缠绕于所述硅钢片上；所述壳体部的内壁面上形成有环形槽，所述环形槽的轴心线与所述壳体部的轴心线重合，且所述硅钢片的左右方向的宽度大于所述环形槽左右方向上的宽度，所述硅钢片安装于所述壳体部的内壁，并覆盖所述环形槽，由此在所述硅钢片和所述电机壳内壁面之间形成空腔。3.根据权利要求2所述的高速永磁电机，其特征在于，所述壳体部上还开设有用于低粘度双相流体进入的进入通道和用于低粘度双相流体排出的排出通道；所述进入通道与所述环形槽连通；所述排出通道与冷凝器连接；所述壳体部上还开设有左冷却通道和右冷却通道；所述左冷却通道的一端与所述进入通道连通，另一端连通于所述定子左侧的容置空间；所述右冷却通道的一端与所述进入通道连通，另一端连通于所述定子右侧的容置空间。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾发华，袁鹏，宋节季，裴俊谱，冀伟星，李飞，
申请(专利权)人：杭州万辰机电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33