一种气悬浮电机和压缩机制造技术

本发明专利技术提供一种气悬浮电机和压缩机，气悬浮电机包括：转子

【技术实现步骤摘要】
一种气悬浮电机和压缩机


[0001]本专利技术涉及电机
，具体涉及一种气悬浮电机和压缩机
。

技术介绍

[0002]高速电机因其具有功率密度大
、
效率高
、
体积小和传动可靠等技术特点，在高速机床
、
高速离心压缩机
、
燃料电池
、
鼓风机等领域具有广泛的应用前景
。
如燃料电池领域，在对反应所需空气的压缩时，高速电机可以保证空压机的大压比性能，从而减小燃料电池电堆尺寸
、
降低电堆成本
。
虽然高速电机在很多领域具有得天独厚的优势而具有非常广泛的应用前景，但电机的高速化也给电机的发展带来了新的技术难题和挑战
。
[0003]一方面，高速将导致电机的机械和电器损耗增加，发热量增加，具体表现为高频电磁场使得高速电机的铜损
、
铁损
、
涡流损耗增大，转子高速旋转时产生的风摩损耗较大，导致电机运行时温升较高
。
更高的运行温度也将导致高速电机有旋转系统发生热致失稳和永磁体发生不可逆退磁的风险
。
另一方面，高速电机的转速往往在几万转甚至十几万每分钟，超过了常规轴承的转速极限，而箔片气浮轴承的承载能力与转子转速成正比，转速越高，产生的气膜压力越大，承载能力越强，理论上对转子转速没有限制，在高转速下具有广泛的应用前景
。
但气悬浮轴承制造和装配精度高
、
轴承与轴颈/>/
止推盘之间间隙小，这能使得高速电机结构更加紧凑的同时也导致散热更加困难，在实际应用中，箔片轴承极易由于散热设计的不足而发生不可逆破坏
。
基于上述原因，高速电机内部冷却系统的设计，已成为行业内亟需解决的技术难题
。
[0004]由于现有技术中的高速电机在高速运行时，止推盘与轴向箔片气浮轴承之间
、
轴颈与径向箔片气浮轴承之间会形成高压气膜，这能为高速转子提供足够的轴向和径向承载力
。
但与此同时，高压气膜的存在使得冷却气体难以进入轴承内部，轴承箔片无法得到有效的冷却，轴承箔片在高温工况下容易发生不可控的热变形，从而导致系统存在运行的不稳定甚至气悬浮箔片轴承的破坏等技术问题，因此本专利技术研究设计出一种气悬浮电机和压缩机
。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的高速电机在高速运行时由于高压气膜的存在使得冷却气体难以进入轴承内部，导致系统存在运行的不稳定甚至气悬浮箔片轴承的破坏的缺陷，从而提供一种气悬浮电机和压缩机
。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供一种气悬浮电机，其包括：
[0007]转子
、
第一径向轴承座
、
止推盘
、
第一扩压器
、
第一径向轴承
、
第一轴向轴承和第二轴向轴承，所述第一径向轴承座位于所述转子的部分轴段的外周，所述第一径向轴承设置于所述转子的外周与所述第一径向轴承座的内周之间，以对所述转子进行径向支承；所述第一扩压器位于所述转子的部分轴段的外周，且沿着所述转子的轴向，所述止推盘位于所述第一扩压器与所述第一径向轴承座之间，沿着所述轴向，所述第一轴向轴承设置于所述
第一扩压器与所述止推盘之间，所述第二轴向轴承设置于所述止推盘与所述第一径向轴承座之间，以能对所述转子进行止推；
[0008]所述第一扩压器内部具有流通通道，能够引入冷却气体到达所述第一轴向轴承的与所述第一扩压器相接的轴向一侧端面，并对所述第一轴向轴承冷却和提供用于支承的气体
。
[0009]在一些实施方式中，
[0010]所述第一扩压器上开设有扩压器进气口
、
第一导气槽
、
导气通道和第二导气槽，所述扩压器进气口能够引入外部的冷却气体，所述第一导气槽连通于所述扩压器进气口与所述导气通道之间，以能将气体通过所述第一导气槽输送至所述导气通道中，所述导气通道朝所述第一扩压器的径向内侧的方向延伸至能与所述第二导气槽连通，所述第二导气槽朝向所述第一轴向轴承并能将冷却气体输送至所述第一扩压器与所述第一轴向轴承相接的轴向端面，以对所述第一轴向轴承冷却和提供用于支承的气体
。
[0011]在一些实施方式中，
[0012]所述扩压器进气口从所述第一扩压器的轴向一侧端面沿轴向方向延伸至其内部，所述扩压器进气口的径向位置位于所述第一导气槽的径向外周，所述第一导气槽为环形槽，其径向外周的一处位置与所述扩压器进气口相接并连通，所述导气通道从所述第一扩压器的径向外周沿径向方向延伸至所述第一扩压器的内部，所述导气通道的径向方向的一处位置通过沿轴向延伸的导气入口与所述第一导气槽连通，所述导气通道的径向内端通过沿轴向延伸的导气出口与所述第二导气槽连通
。
[0013]在一些实施方式中，
[0014]所述第二导气槽设置于所述第一扩压器的朝向所述第一轴向轴承的轴向端面上，并朝远离所述第一轴向轴承的方向凹陷形成，所述第二导气槽为多个，多个所述第二导气槽沿所述第一扩压器的周向方向间隔设置；所述导气通道也为多个，多个所述导气通道沿所述第一扩压器的周向方向间隔设置，且所述导气通道与所述第二导气槽一一对应且连通设置
。
[0015]在一些实施方式中，
[0016]在所述第一扩压器的轴向端面的投影面内，所述第二导气槽的形状为
Z
型导气槽，包括导气槽外周段
、
导气槽内周段和连通段，所述导气槽外周段位于所述导气槽内周段的外周，所述连通段连通于所述导气槽外周段和所述导气槽内周段之间；且所述导气槽外周段沿周向方向延伸第一预设长度，所述导气槽内周段沿周向方向延伸第二预设长度
。
[0017]在一些实施方式中，
[0018]所述第一轴向轴承沿所述轴向贯穿设置有轴向轴承第一进气口和轴向轴承第二进气口，所述轴向轴承第一进气口和所述轴向轴承第二进气口的径向位置均不超出所述止推盘的径向边缘的位置，所述轴向轴承第一进气口位于所述轴向轴承第二进气口的径向外侧，所述第一轴向轴承与所述止推盘在轴向上存在间隙，以能通过所述轴向轴承第一进气口和所述轴向轴承第二进气口将气体输送至所述第一轴向轴承和所述止推盘之间，用于冷却所述第一轴向轴承和所述止推盘
。
[0019]在一些实施方式中，
[0020]当在所述第一扩压器的轴向端面的投影面内，所述第二导气槽的形状为
Z
型导气
槽，包括导气槽外周段
、
导气槽内周段和连通段时，所述第一轴向轴承沿所述轴向贯穿设置有第一轴向轴承镂空结构，所述第一轴向轴承镂空结构位于所述轴向轴承第一进气的径向外侧，所述轴向轴承第一进气口和轴向轴承第二进气口均与所述第二导气槽的连通段相对且连通，所述导气槽外周段与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种气悬浮电机，其特征在于：包括：转子
(3)、
第一径向轴承座
(4)、
止推盘
(12)、
第一扩压器
(8)、
第一径向轴承
(6)、
第一轴向轴承
(10)
和第二轴向轴承
(11)
，所述第一径向轴承座
(4)
位于所述转子
(3)
的部分轴段的外周，所述第一径向轴承
(6)
设置于所述转子
(3)
的外周与所述第一径向轴承座
(4)
的内周之间，以对所述转子
(3)
进行径向支承；所述第一扩压器
(8)
位于所述转子
(3)
的部分轴段的外周，且沿着所述转子
(3)
的轴向，所述止推盘
(12)
位于所述第一扩压器
(8)
与所述第一径向轴承座
(4)
之间，沿着所述轴向，所述第一轴向轴承
(10)
设置于所述第一扩压器
(8)
与所述止推盘
(12)
之间，所述第二轴向轴承
(11)
设置于所述止推盘
(12)
与所述第一径向轴承座
(4)
之间，以能对所述转子
(3)
进行止推；所述第一扩压器
(8)
内部具有流通通道，能够引入冷却气体到达所述第一轴向轴承
(10)
的与所述第一扩压器
(8)
相接的轴向一侧端面，并对所述第一轴向轴承
(10)
冷却和提供用于支承的气体
。2.
根据权利要求1所述的气悬浮电机，其特征在于：所述第一扩压器
(8)
上开设有扩压器进气口
(801)、
第一导气槽
(802)、
导气通道
(803)
和第二导气槽
(806)
，所述扩压器进气口
(801)
能够引入外部的冷却气体，所述第一导气槽
(802)
连通于所述扩压器进气口
(801)
与所述导气通道
(803)
之间，以能将气体通过所述第一导气槽
(802)
输送至所述导气通道
(803)
中，所述导气通道
(803)
朝所述第一扩压器
(8)
的径向内侧的方向延伸至能与所述第二导气槽
(806)
连通，所述第二导气槽
(806)
朝向所述第一轴向轴承
(10)
并能将冷却气体输送至所述第一扩压器
(8)
与所述第一轴向轴承
(10)
相接的轴向端面，以对所述第一轴向轴承
(10)
冷却和提供用于支承的气体
。3.
根据权利要求2所述的气悬浮电机，其特征在于：所述扩压器进气口
(801)
从所述第一扩压器
(8)
的轴向一侧端面沿轴向方向延伸至其内部，所述扩压器进气口
(801)
的径向位置位于所述第一导气槽
(802)
的径向外周，所述第一导气槽
(802)
为环形槽，其径向外周的一处位置与所述扩压器进气口
(801)
相接并连通，所述导气通道
(803)
从所述第一扩压器
(8)
的径向外周沿径向方向延伸至所述第一扩压器
(8)
的内部，所述导气通道
(803)
的径向方向的一处位置通过轴向延伸的导气入口
(804)
与所述第一导气槽
(802)
连通，所述导气通道
(803)
的径向内端通过沿轴向延伸的导气出口
(805)
与所述第二导气槽
(806)
连通
。4.
根据权利要求2所述的气悬浮电机，其特征在于：所述第二导气槽
(806)
设置于所述第一扩压器
(8)
的朝向所述第一轴向轴承
(10)
的轴向端面上，并朝远离所述第一轴向轴承
(10)
的方向凹陷形成，所述第二导气槽
(806)
为多个，多个所述第二导气槽
(806)
沿所述第一扩压器
(8)
的周向方向间隔设置；所述导气通道
(803)
也为多个，多个所述导气通道
(803)
沿所述第一扩压器
(8)
的周向方向间隔设置，且所述导气通道
(803)
与所述第二导气槽
(806)
一一对应且连通设置
。5.
根据权利要求2所述的气悬浮电机，其特征在于：在所述第一扩压器
(8)
的轴向端面的投影面内，所述第二导气槽
(806)
的形状为
Z
型导气槽，包括导气槽外周段
(807)、
导气槽内周段
(807
’
)
和连通段，所述导气槽外周段
(807)
位于所述导气槽内周段
(807
’
)
的外周，所述连通段连通于所述导气槽外周段
(807)
和所述导气槽内周段
(807
’
)
之间；且所述导气槽外周段
(807)
沿周向方向延伸第一预设长度，所述导
气槽内周段
(807
’
)
沿周向方向延伸第二预设长度
。6.
根据权利要求1‑5中任一项所述的气悬浮电机，其特征在于：所述第一轴向轴承
(10)
沿所述轴向贯穿设置有轴向轴承第一进气口
(102)
和轴向轴承第二进气口
(102
’
)
，所述轴向轴承第一进气口
(102)
和所述轴向轴承第二进气口
(102
’
)
的径向位置均不超出所述止推盘
(12)
的径向边缘的位置，所述轴向轴承第一进气口
(102)
位于所述轴向轴承第二进气口
(102
’
)
的径向外侧，所述第一轴向轴承
(10)
与所述止推盘
(12)
在轴向上存在间隙，以能通过所述轴向轴承第一进气口
(102)
和所述轴向轴承第二进气口
(102
’
)
将气体输送至所述第一轴向轴承
(10)
和所述止推盘
(12)
之间，用于冷却所述第一轴向轴承
(10)
和所述止推盘
(12)。7.
根据权利要求6所述的气悬浮电机，其特征在于：当在所述第一扩压器
(8)
的轴向端面的投影面内，所述第二导气槽
(806)
的形状为
Z
型导气槽，包括导气槽外周段
(807)、
导气槽内周段
(807
’
)
和连通段时，所述第一轴向轴承
(10)
沿所述轴向贯穿设置有第一轴向轴承镂空结构
(103)
，所述第一轴向轴承镂空结构
(103)
位于所述轴向轴承第一进气口
(102)
的径向外侧，所述轴向轴承第一进气口
(102)
和轴向轴承第二进气口
(102
’
)
均与所述第二导气槽
(806)
的连通段相对且连通，所述导气槽外周段
(807)
与第一轴向轴承镂空结构
(103)
相对且连通，所述第一轴向轴承镂空结构
(103)
与所述第一轴向轴承
(10)
的拱箔段连通，用于对所述第一轴向轴承
(10)
提供用于支承的气体；所述第一轴向轴承镂空结构
(103)
的径向位置超出所述止推盘
(12)
的径向外边缘位置，以能通过所述第一轴向轴承镂空结构
(103)
向所述第二轴向轴承
(11)
输送冷却气体
。8.
根据权利要求1所述的气悬浮电机，其特征在于：所述第一径向轴承座
(4)
的朝向所述第二轴向轴承
(11)
的轴向端面上开设有第三导气槽
(401)
，所述第三导气槽
(401)
朝着远离所述第二轴向轴承
(11)
的方向凹陷形成；所述第二轴向轴承
(11)
沿所述轴向贯穿设置有轴向轴承第三进气口
(104)
和轴向轴承第四进气口
(104
’
)
，所述轴向轴承第三进气口
(104)
和所述轴向轴承第四进气口
(104

【专利技术属性】
技术研发人员：胡余生，陈彬，贾金信，林诗翔，苏久展，薛家宁，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：