CN104377873B - 电机主轴、电机及离心压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电机主轴、电机及离心压缩机，所述电机主轴包括轴主体，该轴主体具有主体段和由轴承支承的轴承段，还包括套设于所述轴承段外周的由金属材料制成的套筒以及设置于所述套筒与所述轴主体之间的绝缘结构。本发明所提供的电机主轴由于采用了上述结构，能有效预防主轴轴电流对电机轴承的腐蚀作用，而且，由于套筒与电机轴承接触，不易磨损，使用寿命长，可用于使用滑动轴承的高速电机(转速可达20000rmp)。将该电机主轴应用在离心压缩机中，不仅省去端盖绝缘所带来油路润滑困扰，也可绕开电机轴承冷却困扰，使整个电机结构变得紧凑，简单。
Description
技术领域
本发明涉及电机，特别是涉及一种电机主轴、具有其的电机及具有其的离心压缩机。
背景技术
轴电流是轴电压通过电机主轴、轴承、定子机座或辅助装置构成闭合回路产生的。在正常情况下，电动机的轴电压较低，轴承内的润滑油膜能起到绝缘作用，不会产生轴电流。但当轴电压较高，或电机起动瞬间油膜未稳定形成时，轴电压将使润滑油膜放电击穿形成回路产生轴电流。轴电流局部放电能量释放产生的高温，可以融化轴承内圈、外圈或滚珠上许多微小区域，并形成凹槽，从而产生噪声、振动，若不能及时发现处理将导致轴承失效，对生产带来极大影响。
目前，预防轴电流的方式主要有以下几种：
1、轴承绝缘方式，该方式主要针对滚动轴承，对于使用滑动轴承的高速电机，轴电流预防主要靠端盖绝缘实现；
2、端盖绝缘方式，该方式需电机前后两端都具备绝缘措施，因此成本较高。
3、电机主轴绝缘方式，在电机主轴的电机非驱动端的轴承段上固定套装绝缘套。此种绝缘方式由于绝缘套采用非金属材料制成，且绝缘套直接与轴承接触，不仅容易磨损，使用寿命短；而且，绝缘套与轴承之间的摩擦阻力大，无法用于使用滑动轴承的高速电机。
发明内容
针对上述现有技术现状，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电机主轴，其能有效预防主轴轴电流对电机轴承的腐蚀作用，且使用寿命长，可用于使用滑动轴承的高速电机，使电机结构简单。本发明所要解决的另一个技术问题在于，提供一种具有该电机主轴的电机及离心压缩机。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种电机主轴，包括轴主体，该轴主体具有主体段和由轴承支承的轴承段，还包括套设于所述轴承段外周的由金属材料制成的套筒以及设置于所述套筒与所述轴主体之间的绝缘结构。
在其中一个实施例中，所述套筒和所述绝缘结构设置于所述轴主体的位于电机非驱动端的所述轴承段上。
在其中一个实施例中，所述轴承段的外径小于所述主体段的外径，所述绝缘结构包括设置于所述套筒内周面与所述轴承段外周面之间的绝缘层。
在其中一个实施例中，所述绝缘层由2-8层层压板卷绕而成。
在其中一个实施例中，每层所述层压板的厚度为0.2mm-0.3mm。
在其中一个实施例中，相邻两层所述层压板首尾两端之间的接缝相互错开。
在其中一个实施例中，所述层压板的材料为环氧玻璃、环氧树脂或酚醛。
在其中一个实施例中，所述层压板的表面涂敷有绝缘漆。
在其中一个实施例中，所述绝缘层的外周套设有金属预紧套，所述套筒采用热套或冷压的方式套装在所述预紧套上。
在其中一个实施例中，所述预紧套上设置有沿轴向方向延伸的槽缝，且该槽缝的在预紧套装入方向上的前端敞开、后端闭合。
在其中一个实施例中，所述绝缘结构还包括设置于所述套筒的端面与所述主体段的端面之间的绝缘隔板。
本发明所提供的一种电机，包括电机定子、电机转子及电机轴承，所述电机转子具有电机主轴，该电机主轴支承在所述电机轴承上，所述电机主轴为上述的电机主轴，所述电机轴承支承在所述电机主轴的套筒的外周。
在其中一个实施例中，所述电机轴承为滑动轴承。
本发明所提供的一种离心压缩机，包括叶轮和电机，所述电机包括电机定子、电机转子及电机轴承，所述电机转子具有电机主轴，该电机主轴支承在所述电机轴承上，且该电机主轴与所述叶轮连接，所述电机主轴为上述的电机主轴，所述电机轴承支承在所述电机主轴的套筒的外周。
与现有技术相比，本发明所提供的电机主轴由于采用了上述结构，能有效预防主轴轴电流对电机轴承的腐蚀作用，而且，由于套筒与电机轴承接触，不易磨损，使用寿命长，可用于使用滑动轴承的高速电机(转速可达20000rmp)。将该电机主轴应用在离心压缩机中，不仅省去端盖绝缘所带来油路润滑困扰，也可绕开电机轴承冷却困扰，使整个电机结构变得紧凑，简单。
附图说明
图1为本发明其中一个实施例中的电机主轴及具有该电机主轴的电机的结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大示意图；
图3为图1中的预紧套的主视结构示意图；
图4为图1中的预紧套的剖视结构示意图；
图5为本发明的离心压缩机的电机主轴的支撑结构示意图。
以上各图中，10、电机主轴；11、轴主体；11a、轴承段；11b、主体段；12、套筒；13、绝缘层；14、绝缘隔板；15、预紧套；15a、槽缝；20、电机转子；30、电机定子；40、电机轴承；50、叶轮。
具体实施方式
下面参考附图并结合实施例对本发明进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下各实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明其中一个实施例中，提供一种电机主轴10，如图1、2所示，电机主轴10包括轴主体11、套筒12和绝缘结构，所述轴主体11具有主体段11b和由电机轴承40支承的轴承段11a。所述套筒12由金属材料制成，该套筒12套设于所述轴承段11a的外周。所述绝缘结构设置在所述套筒12与所述轴主体11之间，使所述套筒12和所述轴主体11相互绝缘。本实施例中的电机主轴10由于采用了上述结构，能有效预防主轴轴电流对电机电机轴承40的腐蚀作用，而且，由于套筒12与电机轴承40接触，不易磨损，使用寿命长，可用于使用滑动电机轴承40的高速电机(转速可达2000rmp)。
如图5所示，电机主轴10的支撑点有两个，分别是驱动端支撑点O1和非驱动端支撑点O2，电机主轴10、电机轴承40电流回路在两个支撑点O1、O2之间产生，因此只需要在其中一个支撑点做绝缘就可以预防轴电流的腐蚀作用，经过试验证明一端绝缘方式可以满足使用要求。较优地，为了加工方便，所述套筒12和所述绝缘结构设置于所述轴主体11的位于电机非驱动端的所述轴承段11a上。当然，对于齿轮传动式离心压缩机，因为齿轮接触导电，所以必须对两个支撑都做绝缘，电机主轴10的结构更复杂。
较优地，所述轴承段11a的外径小于所述主体段11b的外径，这样轴承段11a与主体段11b之间形成台阶，方便在轴承段11a上装配套筒12和绝缘结构。较优地，所述绝缘结构包括设置于所述套筒12内周面与所述轴承段11a外周面之间的绝缘层13，通过绝缘层13实现套筒12与轴承段11a之间的绝缘。较优地，所述绝缘层13由2-8层环氧玻璃、环氧树脂或酚醛等的层压板卷绕而成，每层所述层压板的厚度优选为0.2mm-0.3mm，为了增加绝缘效果，所述层压板的表面涂敷有绝缘漆。较优地，相邻两层所述层压板首尾两端之间的接缝相互错开，以实现可靠绝缘。
由于层压板材料的特性，整个绝缘层13包裹面存在很大的弹性应力，为了方便装配，较优地，绝缘层13的外周套设有金属预紧套15，通过预紧套15进行预紧，预紧套15结构如图3、4所示。优选地，所述预紧套15上设置有沿轴向方向延伸的槽缝15a，且该槽缝15a的在预紧套15装入方向上的前端敞开、后端闭合。槽缝15a主要是为了保证预紧套15具有较大的弹性变形量，以方便预紧套15套入绝缘层13外周。由于该绝缘结构是由多层层压板卷绕而成，可以有一定的压缩空间，在金属预紧套15的作用下，多层层压板卷绕而成的绝缘结构内部张力更大，使得固定更牢固，而且一旦外层的层压板出现破损，因多层结构的缘故也不会影响绝缘效果。
本实施例中的套筒12套设于预紧套15的外周，套筒12的内径＝轴承段11a外径+绝缘层13厚度+预紧套15厚度，套筒12外径按电机滑动轴承40内径公差配合选取。套筒12的厚度不得小于12mm，以保证套筒12具有一定的收紧力，保持装配完成后整个电机轴承40档位，轴承段11a外径不超差。由于装配完预紧套15后整个轴承段11a过盈量较大，需要将套筒12加热，采用热套的方式安装，也可以采用冷压的方式安装。
较优地，所述绝缘结构还包括设置于所述套筒12的端面与所述主体段11b的端面之间的绝缘隔板14，通过绝缘隔板14实现套筒12的端面与主体段11b的端面之间的绝缘。当然，如果套筒12的端面与主体段11b的端面之间的间距足够大，也可以省去绝缘隔板14。绝缘隔板14在安装绝缘层13之前装在轴承段11a上。
此时，待绝缘结构和套筒12装配完成后与轴承段11a一起精磨，达到与电机轴承40配合的安装尺寸。
本发明另一个实施例中，提供一种使用上述电机主轴10的电机，如图1所示，电机包括电机定子30、电机转子20及电机轴承40，所述电机转子20具有电机主轴10，该电机主轴10支承在所述电机轴承40上，所述电机主轴10为上述实施例中的电机主轴10，所述电机电机轴承40支承在所述电机主轴10的套筒12的外周。所述电机优选为永磁同步电机。所述电机轴承40优选为滑动轴承。
本发明另一个实施例中，提供一种使用上述电机主轴10的离心压缩机，包括叶轮50和电机，所述电机包括电机定子30、电机转子20及电机轴承40，所述电机转子20具有电机主轴10，该电机主轴10支承在所述电机轴承40上，且该电机主轴10与所述叶轮50连接，所述电机主轴10为上述实施例中的电机主轴10，所述电机电机轴承40支承在所述电机主轴10的套筒12的外周。本实施例中的离心压缩机，采用绝缘的电机主轴10，代替绝缘端盖和绝缘轴承，具有结构简单、成本低的优点。
本实施例中的离心压缩机优选为电机直驱式，压缩机叶轮50与电机主轴10直连。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种电机主轴，包括轴主体，该轴主体具有主体段和由轴承支承的轴承段，其特征在于，还包括固定地套设于所述轴承段外周的由金属材料制成的套筒以及设置于所述套筒与所述轴主体之间的绝缘结构，所述轴承段的外径小于所述主体段的外径，所述绝缘结构包括设置于所述套筒内周面与所述轴承段外周面之间的绝缘层，所述绝缘层由2-8层层压板卷绕而成，所述绝缘结构还包括设置于所述套筒的端面与所述主体段的端面之间的绝缘隔板。
2.根据权利要求1所述的电机主轴，其特征在于，所述套筒和所述绝缘结构设置于所述轴主体的位于电机非驱动端的所述轴承段上。
3.根据权利要求1所述的电机主轴，其特征在于，每层所述层压板的厚度为0.2mm-0.3mm。
4.根据权利要求1所述的电机主轴，其特征在于，相邻两层所述层压板首尾两端之间的接缝相互错开。
5.根据权利要求1所述的电机主轴，其特征在于，所述层压板的材料为环氧玻璃、环氧树脂或酚醛。
6.根据权利要求1所述的电机主轴，其特征在于，所述层压板的表面涂敷有绝缘漆。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电机主轴，其特征在于，所述绝缘层的外周套设有金属预紧套，所述套筒采用热套或冷压的方式套装在所述预紧套上。
8.根据权利要求7所述的电机主轴，其特征在于，所述预紧套上设置有沿轴向方向延伸的槽缝，且该槽缝的在预紧套装入方向上的前端敞开、后端闭合。
9.一种电机，包括电机定子、电机转子及电机轴承，所述电机转子具有电机主轴，该电机主轴支承在所述电机轴承上，其特征在于，所述电机主轴为根据权利要求1至8中任一项所述的电机主轴，所述电机轴承支承在所述电机主轴的套筒的外周。
10.根据权利要求9所述的电机，其特征在于，所述电机轴承为滑动轴承。
11.一种离心压缩机，包括叶轮和电机，所述电机包括电机定子、电机转子及电机轴承，所述电机转子具有电机主轴，该电机主轴支承在所述电机轴承上，且该电机主轴与所述叶轮连接，其特征在于，所述电机主轴为根据权利要求1至8中任一项所述的电机主轴，所述电机轴承支承在所述电机主轴的套筒的外周。
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