CN101702544B - 可倾瓦轴承内置式电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可倾瓦轴承内置式电机，包括电机箱体、电机主轴、前端盖总成、后端盖总成、电机定子和电机转子，所述电机转子套设于电机主轴上，所述电机定子套设于电机箱体内，所述电机主轴置于电机定子内，所述电机定子的两端均设有密封板，所述密封板套设于电机主轴外，并与电机箱体和电机定子固定连接，所述前端盖总成包括前法兰、及支承于前法兰与电机主轴之间的前可倾瓦轴承，前法兰固定于电机箱体前端，所述后端盖总成包括后法兰、及支承于后法兰与电机主轴之间的后可倾瓦轴承，后法兰固定于电机箱体后端。该可倾瓦轴承内置式电机具有结构简单紧凑、轴向跨度短、轴系临界转速高的优点。

Description

可倾瓦轴承内置式电机

技术领域

本发明涉及机械制造领域，尤其涉及采用可倾瓦轴承作为支撑的大功率高速电机。

背景技术

大型高速大功率旋转机械设备广泛应用于国防、冶金、矿山、化工等领域，如各类大型风机、透平压缩机、船舶动力系统和离心压缩机等。大型高速旋转机械设备在我国国民经济中占有极其重要的地位。

传统的高速大功率旋转机械设备，多采用传动系统(皮带传动、齿轮箱传动等)实现增速，动力源多为普通电机。采用这一类传动方式的旋转机械设备允许的最高工作转速较低，由于传动系统复杂，工作时振动噪声大，故障点多，维修较复杂，特别是不利于实现无级调速，能量消耗高，工作效率低。

为了实现无级调速、节能降耗，提高旋转机械的极限工作转速，大型高速大功率旋转机械设备的发展趋势是，直接采用变频电源驱动的高速电机作为动力源，取代传统的普通电机和增速箱系统。这种高速电机是集成了机械、电气、控制、电力电子和新材料等各种先进技术的高度机电一体化的产品。其特点在于，将电机的功能与传统的齿轮箱等传动系统从结构上融为一体，省去了复杂的中间传动环节，具有调速范围宽、转动惯量小、能量消耗少、工作效率高、易于实现无级调速和精密控制等优点。随着现代装备制造业向高速度、高效率、低能耗、高自动化方向不断发展，高速大功率电机的技术提升和结构创新显得越来越迫切。

应用于国防、冶金、化工和矿山等领域的大型旋转设备要求电机具备高转速、大功率和长期工作可靠等特点(如高炉风机驱动电机和化工领域工艺流程中的功率100KW、转速10000rpm的电机常常24小连续工作，连续工作周期长达几个月)。目前电机采用的轴承主要有空气轴承、滚动轴承、磁悬浮轴承和液体滑动轴承等，电机的应用往往受轴承工作性能所制约。空气轴承允许的工作转速极高，但是刚度有限，只适合于功率较小的高速电机。滚动轴承结构简单，更换维修方便，但是由于存在接触磨损，精度寿命有限，不适合连续长期高速工作的场合。特别是对于承受较大轴向载荷的高速电机，由于轴承滚动体离心力大，轴承强度受到威胁，且由于重载摩擦发热严重，滚动型止推轴承很容易烧毁，其工作寿命不能满足长时间工作的需求。磁悬浮轴承可以实现高转速运转，且不存在接触磨损，但是由于其控制系统复杂，目前在国内工程领域应用很少。

相比于前述各类轴承，液体滑动轴承在大功率电机中应用很普遍。液体滑动轴承又包括动压轴承、静压轴承和动静压轴承。静压轴承和动静压轴承通常应用于转速较低而主轴回转精度较高的场合，如机床主轴电机。这一类旋转机械系统精度高，刚度高，寿命长，但是由于高油压条件下摩擦发热严重，允许的极限速度较小。动压轴承是目前大功率高速电机中普遍采用的轴承结构，包括固定瓦动压轴承和可倾瓦轴承。相比于固定瓦动压轴承，可倾瓦轴承轴承稳定性高，特别适合于高速场合。

但是，可倾瓦轴承工作油量较大，如直接将可倾瓦轴承安装在电机箱体上则极易因为油量大进入电机定转子内部，造成电机定转子的污染，因此，目前国内采用可倾瓦轴承的电机，均采用轴承和电机箱体分离的结构，即分为电机定转子模块、左轴承模块和右轴承模块三个独立部分，三个部分彼此相隔一定距离并分别固定于同一平板底座上，主轴中间固定有电机转子，两端分别由左右轴承与主轴之间的油膜支撑。这种类型的高速电机，结构不紧凑，占用空间大，进行加工时必须将前轴承座、后轴承座和电机座一起固定于安装平板后一起加工，才能保证轴孔的同心度；由于轴向分离布置，轴向尺寸大，对所加工的机床要求规格也大；同时，由于轴向跨度大，导致主轴系统的临界转速降低，该结构不适合推广应用于高速电机领域。采用上述将轴承与电机定转子分离结构的可顷瓦轴承式高速电机，由于存在上述缺陷，导致目前未能在大型高速旋转机械领域得到充分广泛的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单紧凑、轴向跨度短、轴系临界转速高的可倾瓦轴承内置式电机。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种可倾瓦轴承内置式电机，包括电机箱体、电机主轴、前端盖总成、后端盖总成、电机定子和电机转子，所述电机转子套设于电机主轴上，所述电机定子套设于电机箱体内，所述电机主轴置于电机定子内，其特征在于：所述电机定子的两端均设有密封板，所述密封板套设于电机主轴外，并与电机箱体和电机定子固定连接，所述前端盖总成包括前法兰、及支承于前法兰与电机主轴之间的前可倾瓦轴承，前法兰固定于电机箱体前端，所述后端盖总成包括后法兰、及支承于后法兰与电机主轴之间的后可倾瓦轴承，后法兰固定于电机箱体后端。

所述密封板包括固定环和密封环，所述固定环通过紧固件与电机箱体和电机定子固定连接，所述密封环装设于固定环的内孔中，并套设于电机主轴上，固定环内径大于电机转子外径。

所述固定环的中心孔为阶梯孔，所述密封环上设有止推台阶，密封环的止推台阶与固定环的阶梯孔配合，并通过紧固件连接。

所述一件密封板上装设有压力气体喷嘴，另一件密封板上开设有排气口。

与现有技术相比，本发明的优点在于：在电机定子的两端均设有密封板，该密封板使电机定、转子所处的空间形成与外部隔开的独立空间，可避免可倾瓦轴承的供排油系统产生的油雾进入电机定、转子所处的空间，防止油雾污染电机定、转子，消除直接将可倾瓦轴承系统装设于电机箱体上的影响，使可倾瓦轴承内置式电机得以实现；将轴承法兰装设于电机箱体上时，可以通过止推口作径向定位，有利于保证轴承法兰的轴承安装孔与电机箱体上电机定子安装孔之间的同轴度，不仅使采用可倾瓦轴承支承主轴的电机大大简化，整体结构更加紧凑，而且节省了材料和加工成本；更重要的是使电机系统轴向跨度缩短，轴系临界转速升高，电机性能得到优化，便于在机械制造领域得到充分、广泛地应用。密封板由固定环和密封环组成，且固定环内径大于电机转子外径，因此，安装电机时可以在电机定子装入电机箱体内后用固定环对电机定子作轴向和周向的定位，再装入电机主轴和电机转子，最后安装密封环进行密封，这样使电机的安装更为方便，有利于提高安装精度。在一件密封板上装设有压力气体喷嘴，另一件密封板上开设有排气口，从而可以向由两密封板和电机定子围成的空间内通入气体，使其内部的空气保持一定压力，实现对电机定转子的气密封保护。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中各标号表示：

1、电机箱体                                  2、电机主轴

3、前端盖总成                                4、后端盖总成

5、电机定子                                  6、电机转子

7、密封板                                    8、压力气体喷嘴

9、排气口                                    31、前法兰

32、前可倾瓦轴承                             41、后法兰

42、后可倾瓦轴承                             71、固定环

72、密封环

具体实施方式

如图1所示，本发明的可倾瓦轴承内置式电机，包括电机主轴2、前端盖总成3、后端盖总成4、电机定子5、电机转子6和长方体状的电机箱体1，电机转子6套设于电机主轴2上，电机定子5套设于电机箱体1内，电机主轴2置于电机定子5内，电机定子5的两端均设有密封板7，密封板7套设于电机主轴2外，并与电机箱体1和电机定子5固定连接，前端盖总成3包括前法兰31和支承于前法兰31与电机主轴2之间的前可倾瓦轴承32，前法兰31固定于电机箱体1前端，后端盖总成4包括后法兰41和支承于后法兰41与电机主轴2之间的后可倾瓦轴承42，后法兰41固定于电机箱体1后端，前法兰31、后法兰41与电机箱体1的内孔可以整体加工，对机床规格要求较低，可降低加工成本。在电机定子5的两端所设的密封板7使电机定转子所处的空间形成与外部隔开的独立空间，可避免可倾瓦轴承的供排油系统产生的油雾进入电机定转子所处的空间，防止油雾污染电机定转子，消除直接将可倾瓦轴承系统装设于电机箱体1上的影响，使可倾瓦轴承内置式电机得以实现；将轴承法兰装设于电机箱体1上时，可以通过止推口作径向定位，有利于保证轴承法兰的轴承安装孔与电机箱体1上电机定子安装孔之间的同轴度，这不仅使采用可倾瓦轴承支承主轴的电机大大简化，整体结构更加紧凑，而且节省了材料和加工成本；更重要的是使电机系统轴向跨度缩短，轴系临界转速升高，电机性能得到优化，便于在机械制造领域得到充分、广泛地应用。本实施例中，密封板7包括固定环71和密封环72，固定环71通过紧固件与电机箱体1和电机定子5固定连接，密封环72套设于电机主轴2外，固定环71的中心孔为阶梯孔，密封环72上设有止推台阶，密封环72的止推台阶与固定环71的阶梯孔配合，并通过紧固件连接，固定环71内径大于电机转子6外径，因此，安装电机时可以在电机定子5装入电机箱体1内后用固定环71对电机定子5作轴向和周向的定位，再装入电机主轴2和电机转子6，最后安装密封环72进行密封，这样使电机的安装更为方便，有利于提高安装精度。本实施例中，位于电机箱体1前端密封板7的固定环71上装设有压力气体喷嘴8，位于电机箱体1后端密封板7的固定环71上开设有排气口9，从而可以向由两密封板7和电机定子5围成的空间内通入气体，使其内部的空气保持一定压力，实现对电机定转子的气密封保护。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的原理的前提下，还可以作出若干等同变换，这些等同变换均应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种可倾瓦轴承内置式电机，包括电机箱体(1)、电机主轴(2)、前端盖总成(3)、后端盖总成(4)、电机定子(5)和电机转子(6)，所述电机转子(6)套设于电机主轴(2)上，所述电机定子(5)套设于电机箱体(1)内，所述电机主轴(2)置于电机定子(5)内，其特征在于：所述电机定子(5)的两端均设有密封板(7)，所述密封板(7)套设于电机主轴(2)外，并与电机箱体(1)和电机定子(5)固定连接，所述前端盖总成(3)包括前法兰(31)、及支承于前法兰(31)与电机主轴(2)之间的前可倾瓦轴承(32)，前法兰(31)固定于电机箱体(1)前端，所述后端盖总成(4)包括后法兰(41)、及支承于后法兰(41)与电机主轴(2)之间的后可倾瓦轴承(42)，后法兰(41)固定于电机箱体(1)后端。

2.根据权利要求1所述的可倾瓦轴承内置式电机，其特征在于：所述密封板(7)包括固定环(71)和密封环(72)，所述固定环(71)通过紧固件与电机箱体(1)和电机定子(5)固定连接，所述密封环(72)装设于固定环(71)的内孔中，并套设于电机主轴(2)外，固定环(71)内径大于电机转子(6)外径。

3.根据权利要求2所述的可倾瓦轴承内置式电机，其特征在于：所述固定环(71)的中心孔为阶梯孔，所述密封环(72)上设有止推台阶，密封环(72)的止推台阶与固定环(71)的阶梯孔配合，并通过紧固件连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的可倾瓦轴承内置式电机，其特征在于：所述一件密封板(7)上装设有压力气体喷嘴(8)，另一件密封板(7)上开设有排气口(9)。

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