一种超高速电机制造技术

本发明专利技术公开了一种超高速电机，其包括电机壳体、转子、定子、2个径向轴承、1个止推轴承及內轴和外轴，所述径向轴承为槽式动压气体径向轴承，所述止推轴承为混合式动压气体止推轴承，所述转子套设在內轴的中部，2个径向轴承分别套设在位于转子左、右端的外轴上，所述止推轴承套设在右端的外轴上、并位于右端径向轴承的外端侧。本发明专利技术可实现在气浮状态下的超高速稳定运转，针对相同功率要求，可使电机的体积显著减小实现微型化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是涉及一种超高速电机，属于高精密机械

技术介绍
高速电机通常是指转速超过10000r/min的电机，它们具有以下优点：一是由于转速高，所以电机功率密度高，而体积远小于功率普通的电机，可以有效的节约材料；二是可与原动机相连，取消了传统的减速机构，传动效率高，噪音小；三是由于高速电机转动惯量小，所以动态响应快。但随着对高速电机功率等级和转速要求的不断提高，普通的机械球轴承已经不能满足大功率高速电机的使用要求。而气浮轴承以其摩擦损耗小、高温稳定性好、可靠性高、振动小、不需要润滑油、不受转轴尺寸限制等一系列优点，已经逐渐成为工业界和学术界关注的热点，已应用于航空、航天领域。目前现有的高速电机所用气浮轴承主要有：可倾瓦式、槽式和箔片式三种，虽然可倾瓦式气浮轴承具有自调性能，能在更小的气膜间隙范围内安全工作，对热变形、弹性变形等不敏感，且加工精度易得到保证等优点，但其轴瓦结构比较复杂，安装工艺复杂，从不适合工业化应用；虽然箔片式动压气体径向轴承具有弹性支承，可使轴承相应获得一定的承载能力和缓和冲击振动的能力，但由于箔片轴承一般采用的是金属箔片，不仅材料制造技术和加工工艺技术上还存在一些难题，而且轴承的阻尼值不能很大提高，导致轴承的刚性不够，轴承的临界转速较低，在高速运转时容易失稳甚至卡死；虽然槽式动压气体径向轴承具有较好的稳定性，在高速下，其静态承载能力较其它形式的轴承大，但目前的槽式动压气体径向轴承具有高刚性，抗冲击能力不够好及载荷能力不够大，不能实现较大载荷下的高速运转。因目前的气浮轴承技术还存在上述种种问题，以致现有的高速电机还存在如下问题：1、转速仍然有限，目前只能实现最高5万转的转速；2、不能长期运行：因高速运转产生的热量不能有效导出，以致连续工作时间不能很长；3、高速运转的稳定性不佳，以致实际运行效率达不到理想目标；4、结构仍然较复杂，体积较大，不能满足当今微型化发展要求。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种可稳定运行的超高速电机。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种超高速电机，包括电机壳体、转子、定子、2个径向轴承、1个止推轴承及內轴和外轴；其特征在于：所述径向轴承为槽式动压气体径向轴承，包括轴承外套和轴承内套；所述止推轴承为混合式动压气体止推轴承，包括两个侧盘以及夹设在两个侧盘之间的中盘，在每个侧盘与中盘之间均设有箔型弹性件；所述转子套设在內轴的中部，2个径向轴承分别套设在位于转子左、右端的外轴上，所述止推轴承套设在右端的外轴上、并位于右端径向轴承的外端侧。作为一种实施方案，所述的超高速电机还包括左径向轴承套和左轴承室端盖，所述左轴承室端盖与左径向轴承套相连接，所述左径向轴承套与电机壳体相连接。作为一种实施方案，所述的超高速电机还包括右径向轴承套、右轴承室端盖、散热风扇和风扇壳体，所述风扇壳体与右轴承室端盖相连接，所述右轴承室端盖与右径向轴承套相连接，所述右径向轴承套与电机壳体相连接，所述散热风扇套设在位于右轴承室端盖与风扇壳体之间的內轴上。作为优选方案，在电机壳体的内壁周侧开设有若干开口槽，在电机壳体的端面开设有若干通气孔，所述开口槽与通气孔相连通，以利于气体的导入和导出，一方面实现快速散热排气，另一面实现对轴承室内进行空气补给。作为优选方案，在左轴承室端盖的周侧开设有若干排气孔，在风扇壳体的外端面上开设有若干进气孔。作为优选方案，所述轴承内套的外圆周面和两端面均具有规则形状的槽式花纹。作为进一步优选方案，所述轴承内套的一端面的槽式花纹与另一端面的槽式花纹形成镜像对称，以及外圆周面的槽式花纹的轴向轮廓线与两端面的槽式花纹的径向轮廓线均形成一一对应并相互交接。作为进一步优选方案，所述轴承内套的外圆周面的槽式花纹中的轴向高位线与两端面的槽式花纹中的径向高位线均相对应、并在端面圆周倒角前相互交接；外圆周面的槽式花纹中的轴向中位线与两端面的槽式花纹中的径向中位线均相对应、并在端面圆周倒角前相互交接；外圆周面的槽式花纹中的轴向低位线与两端面的槽式花纹中的径向低位线均相对应、并在端面圆周倒角前相互交接。作为优选方案，所述轴承内套与轴承外套间的配合间隙为0.003～0.008mm。作为优选方案，在所述轴承外套的两端设有止环。作为优选方案，所述中盘的两端面均设有规则形状的槽式花纹，且一端面的槽式花纹与另一端面的槽式花纹形成镜像对称。作为优选方案，在所述中盘的外圆周面也设有槽式花纹，且外圆周面的槽式花纹的形状与两端面的槽式花纹的形状相同，以及外圆周面的槽式花纹的轴向轮廓线与两端面的槽式花纹的径向轮廓线均形成一一对应并相互交接。作为进一步优选方案，中盘的外圆周面的槽式花纹中的轴向高位线与两端面的槽式花纹中的径向高位线均相对应、并在端面圆周倒角前相互交接；外圆周面的槽式花纹中的轴向中位线与两端面的槽式花纹中的径向中位线均相对应、并在端面圆周倒角前相互交接；外圆周面的槽式花纹中的轴向低位线与两端面的槽式花纹中的径向低位线均相对应、并在端面圆周倒角前相互交接。作为进一步优选方案，在与中盘相配合的箔型弹性件的配合面上设有耐磨涂层。作为进一步优选方案，所述箔型弹性件与中盘的配合间隙为0.003～0.008mm。作为进一步优选方案，所述箔型弹性件的至少一端固定在对应侧盘的内端面上。作为进一步优选方案，每个侧盘上的箔型弹性件为多个，且沿侧盘的内端面均匀分布。作为进一步优选方案，固定在一个侧盘上的箔型弹性件与固定在另一个侧盘上的箔型弹性件形成镜像对称。作为进一步优选方案，在侧盘的内端面设有用于固定箔型弹性件的卡槽。作为一种实施方案，所述的箔型弹性件由波箔和平箔组成，所述波箔的弧形凸起顶端与平箔相贴合。作为另一种实施方案，所述的箔型弹性件由波箔和平箔组成，所述波箔的波拱间过渡底边与平箔相贴合。作为又一种实施方案，所述的箔型弹性件由两个平箔组成。上述的槽式花纹均为叶轮形状。上述的箔型弹性件优选经过表面热处理。作为优选方案，所述转子包括转子底座、磁钢和磁钢保护套，所述转子底座套设在內轴上，所述磁钢套设在转子底座的中心部，所述磁钢保护套套设在磁钢上。作为优选方案，所述定子包括铁芯和绕组，所述铁芯固定在位于转子上方的电机壳体的内壁上，所述绕组设置在铁芯上。作为优选方案，所述铁芯包括由若干冲片上下叠置形成的定子叠片和固定在定子叠片两侧的端压板。作为进一步优选方案，所述冲片呈圆环形，在环形部间隔设有多个杯状穿孔，所述穿孔的杯口部封闭，杯脚的底部开口。作为优选方案，所述绕组为三相星型连接，中心线不引出，只引出A、B、C三个端头。作为进一步优选方案，每相绕组为2个线圈，每个线圈由漆包铜线连续绕制而成。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：因本专利技术所提供的电机，是以气体作为轴承的润滑剂，因此不仅具有无污染、摩擦损失低、使用时间长、适用范围广、节能环保等诸多优点，而且采用所述结构，散热效果好，可保证长时间稳定运行；尤其是，因所述结构的空气轴承能实现在气浮状态下的超高速稳定运转(经测试，可达100,000～450,000rpm的极限转速)，因此针对相同功率要求，本专利技术可使电机的体积显著减小实现微型化，具有占用空间小、使用便捷等优点，对促进微型化高新技术的发展具有重要价值，相对于现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高速电机，包括电机壳体、转子、定子、2个径向轴承、1个止推轴承及內轴和外轴；其特征在于：所述径向轴承为槽式动压气体径向轴承，包括轴承外套和轴承内套；所述止推轴承为混合式动压气体止推轴承，包括两个侧盘以及夹设在两个侧盘之间的中盘，在每个侧盘与中盘之间均设有箔型弹性件；所述转子套设在內轴的中部，2个径向轴承分别套设在位于转子左、右端的外轴上，所述止推轴承套设在右端的外轴上、并位于右端径向轴承的外端侧。

【技术特征摘要】
2015.05.19 CN PCT/CN2015/079233;2015.05.19 CN PCT/1.一种超高速电机，包括电机壳体、转子、定子、2个径向轴承、1个止推轴承及內轴和外轴；其特征在于：所述径向轴承为槽式动压气体径向轴承，包括轴承外套和轴承内套；所述止推轴承为混合式动压气体止推轴承，包括两个侧盘以及夹设在两个侧盘之间的中盘，在每个侧盘与中盘之间均设有箔型弹性件；所述转子套设在內轴的中部，2个径向轴承分别套设在位于转子左、右端的外轴上，所述止推轴承套设在右端的外轴上、并位于右端径向轴承的外端侧。2.根据权利要求1所述的超高速电机，其特征在于：所述的超高速电机还包括左径向轴承套和左轴承室端盖，所述左轴承室端盖与左径向轴承套相连接，所述左径向轴承套与电机壳体相连接。3.根据权利要求1或2所述的超高速电机，其特征在于：所述的超高速电机还包括右径向轴承套、右轴承室端盖、散热风扇和风扇壳体，所述风扇壳体与右轴承室端盖相连接，所述右轴承室端盖与右径向轴承套相连接，所述右径向轴承套与电机壳体相连接，所述散热风扇套设在位于右轴承室端盖与风扇壳体之间的內轴上。4.根据权利要求3所述的超高速电机，其特征在于：在左轴承室端盖的周侧开设有若干排气孔，在风扇壳体的外端面上开设有若干进气孔。5.根据权利要求1所述的超高速电机，其特征在于：在电机壳体的内壁周侧开设有若干开口槽，在电机壳体的端面开设有若干通气孔，所述开口槽与通气孔相连通。6.根据权利要求1所述的超高速电机，其特征在于：在电机壳体的内壁周侧开设有若干开口槽，在电机壳体的端面开设有若干通气孔，所述开口槽与通气孔相连通。7.根据权利要求1所述的超高速电机，其特征在于：所述轴承内套的外圆周面和两端面均具有规则形状的槽式花纹。8.根据权利要求7所述的超高速电机，其特征在于：所述轴承内套的一端面的槽式花纹与另一端面的槽式花纹形成镜像对称，以及外圆周面的槽式花纹的轴向轮廓线与两端面的槽式花纹的径向轮廓线均形成一一对应并相互交接。9.根据权利要求8所述的超高速电机，其特征在于：所述轴承内套的外圆周面的槽式花纹中的轴向高位线与两端面的槽式花纹中的径向高位线均相对应、并在端面圆周倒角前相互交接；外圆周面的槽式花纹中的轴向中位线与两端面的槽式花纹中的径向中位线均相对应、并在端面圆周倒角前相互交接；外圆周面的槽式花纹中的轴向低位线与...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗立峰，
申请(专利权)人：罗立峰，
类型：发明
国别省市：上海;31