CN106787388B - 一种用于轴向磁通电机的轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于轴向磁通电机的轴承，包括多个呈周向排布的轴承单元，每个轴承单元包括轴承滚轮和轴承底座，轴承底座用于与轴向磁通电机的定子连接，轴承滚轮与轴向磁通电机的转子接触，轴承滚轮能够绕着轴承底座旋转，且轴承单元的排布圆周的切线方向与轴承滚轮的滚动方向相同，使得转子能够正常转动，同时转子的轴向力能够通过轴承滚轮传递至定子及轴向磁通电机的底座，可以消除轴向不平衡力对转子的影响，转子轴向不平衡力产生的倾覆力矩由周向布置的轴承单元产生的力矩平衡，减小了转子在转动过程中的振动，增强了转子运行的稳定性，延长了使用寿命。

Description

一种用于轴向磁通电机的轴承

技术领域

本发明属于轴向磁通电机领域，更具体地，涉及一种用于轴向磁通电机的轴承。

背景技术

在风力发电、舰船牵引等需要大转矩的领域，永磁电机由于其效率高，得到了广泛的应用，相比于径向磁通的永磁电机，轴向磁通永磁电机由于其更加紧凑的结构，更短的轴向长度，更高的效率和转矩密度，更加适合于低速大转矩应用领域。但轴向磁通电机在加工制造与安装运行上面临众多挑战，严重阻碍了轴向磁通电机的推广与发展。大型轴向磁通电机由于其径向尺寸较大，当轴向磁通电机在安装时容易造成转子偏心而导致转子两侧的气隙不均匀，从而使其所受的电磁力不相等，造成转子偏心和变形，降低了转子的使用寿命。

专利201420716611.1公开了一种大轴向力电机的轴承结构，用于解决电机具有大的轴向力负载时容易导致轴承损坏，进而导致电机损坏的问题。如图1所示，为该大轴向力电机的轴承结构的示意图，1-电机转轴，2-轴承内盖，3-端盖，4-对角接触轴承，5-轴承外盖，6-密封圈。端盖3的两侧分别固定安装轴承内盖2和轴承外盖5，端盖3，轴承内盖2，轴承外盖5与转轴1之间形成密闭的腔室，并串联安装有一对角接触轴承4，因此形成了一种能够承受较大轴向力的轴承装置。

上述技术方案提出了一种承受大轴向力的轴承结构，但是此结构对于转子直径较大的电机的效果不明显，因为此轴承结构只在转轴中心处加有轴承，若转子直径较大，在转子边缘部分的变形会很严重，而这种轴承无法起到支撑作用，因此对于加工误差导致的转子偏心带来的轴向不平衡力无法起到作用，应用范围有限。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种用于轴向磁通电机的轴承，旨在解决由于现有轴承安装于轴上导致对于大直径的轴向磁通电机转子偏心带来的轴向不平衡力无法起到作用。

为实现上述目的，本发明提供的一种用于轴向磁通电机的轴承，包括：

多个周向排列的轴承单元，每个轴承单元设有轴承滚轮和轴承底座；轴承滚轮相对于轴承底座转动，且轴承滚轮沿着轴承单元排列圆周的切线方向滚动；轴承滚轮用于与转子接触，轴承底座用于与定子连接。

多个轴承单元通过轴承滚轮与转子表面贴合，在转子转动的过程中，滚轮随之转动，减少了滚轮对转子的摩擦力，使得转子能够正常转动。当由于加工安装误差导致的转子偏心时，由于转子两侧的电磁力不平衡在转子上产生轴向不平衡力，由于轴承单元与转子接触，在转子上产生的轴向不平衡力传递到各轴承单元，各轴承单元的轴承底座与轴向磁通电机的定子连接，轴承单元将轴向不平衡力传递给定子，通过定子传递到轴向磁通电机底座，实现轴向不平衡力的平衡。由于轴向磁通电机的直径较大，轴向力产生大的倾覆力矩，由于轴承单元呈圆周排布，能够产生较大力矩，且方向与倾覆力矩相反，使得力矩平衡，从而减轻了转子的振动，增强了其运行的可靠性，延长了其使用寿命。

进一步地，轴承单元排列圆周直径根据轴向磁通电机的转子直径确定，轴向磁通电机的转子直径确定轴向磁通电机的转子轴向不平衡力产生的倾覆力矩，轴承单元排列圆周直径确定轴承单元产生的力矩，因此，能够有效的平衡轴向磁通电机的定子轴向不平衡力产生的倾覆力矩。

进一步地，轴承单元还包括轴承转轴，轴承底座上设有转轴孔，轴承滚轮安装于轴承转轴上，轴承转轴安装于轴承底座上的转轴孔中。

进一步地，轴承底座底部设有多个对称布置的通孔，用于与轴向磁通电机的定子连接。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：

本发明提供的用于轴向磁通电机的轴承，采用多个轴承单元周向布置，每个轴承单元的轴承滚轮与转子接触，且轴承的滚轮转动方向与转子转动方向相同，能够使转子正常转动，转子上的轴向不平衡力可以通过轴承单元传递至定子，继而传递至轴向磁通电机底座，同时由于多个轴承单元呈周向分布，能够产生较大的力矩，可以平衡转子上轴向不平衡力产生的较大的倾覆力矩，可以有效解决轴向磁通电机的轴向不平衡力问题，减小了电机运行过程中的振动与噪声，同时对转子起到了保护作用，强化了转子的机械强度，延长了转子的使用寿命，同时轴承单元便于维护和更换，降低了维护成本。

附图说明

图1为现有技术中大轴向力电机轴承示意图；

图2为本发明提供的用于轴向磁通电机的轴承的结构示意图；

图3为轴承与轴向磁通电机定子安装示意图，示意图方向为从转子向定子方向的视图；

图4为轴承与轴向磁通电机定子安装示意图，示意图方向为从定子向转子方向的视图；

图5为本发明提供的用于轴向磁通电机的轴承与轴向磁通电机的转子安装配合图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图2为本发明提供的用于轴向磁通电机的轴承的结构示意图，轴承包括多个轴承单元，每个轴承单元包括轴承滚轮5、轴承转轴7以及轴承底座4，轴承滚轮5用于与轴向磁通电机的动子接触，轴承滚轮5安装于轴承转轴7上，轴承转轴7安装于轴承底座4的上转轴孔内，轴承底座4上设有多个对称布置的通孔6，通孔6用于与轴向磁通电机的定子连接。

图3为轴承与轴向磁通电机定子安装示意图，示意图方向为从转子向定子方向的视图，多个轴承单元1周向安装在轴向磁通电机的定子2上，且轴承滚轮的滚动方向与多个轴承单元排列圆周的切线方向相同。图4为轴承与轴向磁通电机定子安装示意图，示意图方向为从定子向转子方向的视图，为了清楚轴承单元与定子安装结构，将一轴承单元在图中省略，轴承单元穿过定子孔10，轴承单元中轴承底座通过螺栓安装在定子底座8，肋板3安装在定子2表面，起到固定定子盘，加强其机械强度的作用。

图5为轴承与转子安装配合图，为了清楚的表示轴承与转子安装，图中仅给出转子一侧的轴承，在转子另外一侧还有相同排布的轴承单元。从图5中轴承与转子安装的局部放大图可以看出，轴承滚动方向与定子旋转方向相同。

所有的轴承单元通过轴承滚轮与转子表面贴合，在转子转动的过程中，滚轮随之转动，减少了滚轮对转子的摩擦力，使得转子能够正常转动，当由于加工安装误差导致的转子偏心时，会导致转子两侧的电磁力不同，在转子上产生的轴向不平衡力，通过轴承单元的滚动轴承与转子接触，轴承单元的轴承底座与定子连接，将轴向不平衡力传递至定子，继而传递至轴向磁通电机的底座，平衡了转子轴向不平衡力同时由于轴承单元呈轴向排布，能够产生较大的力矩，平衡由定子轴向力产生的大的倾覆力矩，实现减轻了转子的振动，增强了其运行的可靠性，延长了其使用寿命。

轴承单元排列圆周直径根据轴向磁通电机的转子直径确定，由于轴向磁通电机的转子直径决定了轴向磁通电机的转子上轴向不平衡力产生的倾覆力矩的大小，当轴向磁通电机的转子直径较大时，需要将轴承单元排列圆周直径变大，以平衡倾覆力矩，当轴向磁通电机的转子直径较小时，轴承单元排列圆周直径也相应变小。

通过在轴向磁通电机定子圆周上布置本发明提出的轴承，在转子发生偏心时，通过轴承的支撑作用使转子在外边缘处也受到了支撑作用，防止转子变形。弥补了现有轴承只能在转子轴心出受力的缺陷。通过对轴承的受力分析，未加入本发明提出的轴承时，转子应力为46MPa，加入这种轴承后，转子应力降至24MPa，受力减小约50％。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于轴向磁通电机的轴承，其特征在于，包括：多个周向排列的轴承单元，每个轴承单元包括轴承滚轮(5)和轴承底座(4)；所述轴承滚轮(5)相对于所述轴承底座(4)转动，且所述轴承滚轮(5)沿着轴承单元排列圆周的切线方向滚动；每个轴承单元的所述轴承滚轮(5)用于与轴向磁通电机的转子接触，且所述轴承滚轮(5)的滚轮转动方向与转子转动方向相同，所述轴承底座(4)用于与轴向磁通电机的定子连接。

2.如权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述轴承单元排列圆周的直径根据所述轴向磁通电机的转子直径确定。

3.如权利要求1或2所述的轴承，其特征在于，所述轴承单元还包括轴承转轴(7)，所述轴承底座(4)上设有转轴孔，所述轴承滚轮(5)安装于轴承转轴(7)上，所述轴承转轴(7)安装于轴承底座(4)上的转轴孔中。

4.如权利要求3所述的轴承，其特征在于，所述轴承底座(4)底部设有多个对称布置的通孔(6)，用于与轴向磁通电机的定子连接。