CN107465292B - 气浮发电机与电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提出的气浮发电机与电动机，两者具有气浮轴承结构，该气浮轴承由气浮轴套、轴承外圈和密封盖构成，具有结构配合紧密、体积灵活的特点，从径向出气口流出的高压气体，在气浮轴与气浮轴承之间形成一层气膜，使得气浮轴在转动时不与气浮轴承发生摩擦。由于本发明在气浮轴承结构上的改进，使得气浮轴的转速可达10000r/min以上。

Description

气浮发电机与电动机

技术领域

本发明涉及到电机领域，特别是涉及到一种气浮发电机与电动机。

背景技术

气浮轴承是气体轴承的常见形式之一，气浮轴承由于运转速度高、回转精度高、润滑洁净环保、摩擦阻力小等优点，逐渐被广泛应用于精密加工行业、低温压缩行业、食品工业、医疗卫生行业、核工业、航空航天等领域。但是气浮轴承运行时必须有一专用压缩气源，一旦气源出现故障停气，气浮轴承将彻底损坏。在气浮轴承启动时，必须先开启压缩气源，当压力达到一定值时才可启动。在气浮轴承停止工作时，气源必须延时关闭。这种苛刻的要求使得在特殊场合使用气浮轴承受到了极大的限制。

高速轴承应用已非常广泛，如电主轴行业。但是高速轴承对使用环境要求较高，如润滑、冷却等。最大缺陷是不能长期工作，寿命有限。

现有发电机常用的轴承有四种类型，即滚动轴承、滑动轴承、关节轴承和含油轴承。然而现有发电机的轴承容易磨损，且转速不高。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种气浮发电机与电动机，解决当前发电机及电动机的轴承容易磨损，且转速不高的问题。

本发明提出了一种气浮发电机，包括气浮轴承、端盖、气浮轴、定位片、转子组、定子芯片组、机壳；

所述定子芯片组安装于所述机壳内，通过嵌设于所述机壳内部的限位槽进行固定，所述定子芯片组中部具有空腔，；

所述转子组安装于所述气浮轴中部，并通过两个所述定位片固定，所述气浮轴穿过所述定子芯片组的空腔，并使所述转子组的位置与所述定子芯片组的位置相对应；

所述气浮轴承外侧中部具有一凸缘，凸缘上设置有螺纹孔，所述气浮轴承通过螺纹连接固定于所述端盖上；

所述气浮轴安装于两只所述气浮轴承内，气浮轴与气浮轴承之间采用间隙配合；

所述气浮轴承包括气浮轴套、轴承外圈、密封盖，所述气浮轴套嵌套于所述轴承外圈内，并通过密封盖固定并密闭，使得所述气浮轴套与所述轴承外圈之间形成高压空腔；

所述轴承外圈设置有进气口，与所述高压空腔连通；

所述气浮轴套呈空心圆柱状，包括一条或多条气道，所述气浮轴套的侧平面均匀设置有多个轴向气孔，所述轴向气孔分别连通所述高压空腔与所述气道；

气浮轴套的外圆侧面设置有多个径向气孔，所述气浮轴套与所述轴承外圈之间还形成了第二空腔，所述第二空腔通过所述径向气孔使各个气道连通；

所述气浮轴套内圆侧面均匀设置有多个径向出气口，与所述气道连通，所述径向出气口的直径小于所述气道的直径。

优选地，所述气浮轴与气浮轴承之间的间隙为0.5-100μm。

优选地，所述气浮轴与气浮轴承之间的间隙为10μm。

优选地，所述进气口设置有单向阀门，使气体单向地从进气口流入高压空腔。

优选地，所述高压空腔的工作压力为4～10MPa。

优选地，所述高压空腔的工作压力为6MPa。

优选地，所述气道的直径为3～5mm。

优选地，所述气道的直径为4mm。

优选地，所述径向出气口的直径为0.3～0.5mm。

本发明还提出了一种气浮电动机，包括气浮轴承、端盖、气浮轴、定位片、转子组、定子芯片组、机壳；

所述定子芯片组安装于所述机壳内，通过嵌设于所述机壳内部的限位槽进行固定，所述定子芯片组中部具有空腔，；

所述转子组安装于所述气浮轴中部，并通过两个所述定位片固定，所述气浮轴穿过所述定子芯片组的空腔，并使所述转子组的位置与所述定子芯片组的位置相对应；

所述气浮轴承外侧中部具有一凸缘，凸缘上设置有螺纹孔，所述气浮轴承通过螺纹连接固定于所述端盖上；

所述气浮轴安装于两只所述气浮轴承内，气浮轴与气浮轴承之间采用间隙配合；

所述气浮轴承包括气浮轴套、轴承外圈、密封盖，所述气浮轴套嵌套于所述轴承外圈内，并通过密封盖固定并密闭，使得所述气浮轴套与所述轴承外圈之间形成高压空腔；

所述轴承外圈设置有进气口，与所述高压空腔连通；

所述气浮轴套呈空心圆柱状，包括一条或多条气道，所述气浮轴套的侧平面均匀设置有多个轴向气孔，所述轴向气孔分别连通所述高压空腔与所述气道；

气浮轴套的外圆侧面设置有多个径向气孔，所述气浮轴套与所述轴承外圈之间还形成了第二空腔，所述第二空腔通过所述径向气孔使各个气道连通；

所述气浮轴套内圆侧面均匀设置有多个径向出气口，与所述气道连通，所述径向出气口的直径小于所述气道的直径。

本发明提出的气浮发电机与电动机，两者具有气浮轴承结构，该气浮轴承由气浮轴套、轴承外圈和密封盖构成，具有结构配合紧密、体积灵活的特点，从径向出气口流出的高压气体，在气浮轴与气浮轴承之间形成一层气膜，使得气浮轴在转动时不与气浮轴承发生摩擦。由于本发明在气浮轴承结构上的改进，使得气浮轴的转速可达10000r/min以上。

附图说明

图1为本发明气浮发电机一实施例的分解结构示意图；

图2为本发明气浮发电机一实施例气浮轴套的立体结构示意图；

图3为本发明气浮发电机一实施例气浮轴承的剖面结构示意图；

图4为本发明气浮发电机一实施例的剖面结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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。

参照图1-4，本发明提出了一种气浮发电机，包括气浮轴承2、端盖3、气浮轴6、定位片4、转子组8、定子芯片组7、机壳1；

所述定子芯片组7安装于所述机壳1内，通过嵌设于所述机壳1内部的限位槽进行固定，所述定子芯片组7中部具有空腔，；

所述转子组8安装于所述气浮轴6中部，并通过两个所述定位片4固定，所述气浮轴6穿过所述定子芯片组7的空腔，并使所述转子组8的位置与所述定子芯片组7的位置相对应；

所述气浮轴承2外侧中部具有一凸缘，凸缘上设置有螺纹孔，所述气浮轴承2通过螺纹连接固定于所述端盖3上；

所述气浮轴6安装于两只所述气浮轴承2内，气浮轴6与气浮轴承2之间采用间隙配合；

所述气浮轴承2包括气浮轴套、轴承外圈、密封盖，所述气浮轴套嵌套于所述轴承外圈内，并通过密封盖固定并密闭，使得所述气浮轴套与所述轴承外圈之间形成高压空腔26；

所述轴承外圈设置有进气口25，与所述高压空腔26连通；

所述气浮轴套呈空心圆柱状，包括一条或多条气道23，所述气浮轴套的侧平面均匀设置有多个轴向气孔21，所述轴向气孔21分别连通所述高压空腔26与所述气道23；

气浮轴套的外圆侧面设置有多个径向气孔22，所述气浮轴套与所述轴承外圈之间还形成了第二空腔27，所述第二空腔27通过所述径向气孔22使各个气道23连通；

所述气浮轴套内圆侧面均匀设置有多个径向出气口24，与所述气道23连通，所述径向出气口24的直径小于所述气道23的直径。

本实施例中，气浮发电机的主体结构包括机壳1、气浮轴6、气浮轴承2、转子组8、定子芯片组7。定子芯片组7安装于机壳1内，通过两侧的端盖3进行固定。定子芯片组7中部具有空腔结构，带有转子组8的气浮轴6从中穿过。机壳1内设置有限位槽或限位凸起，定子芯片组7通过限位槽或限位凸起，固定于机壳1内。在气浮轴6中部安装有转子组8，转子组8内部具有多个槽位，用以放置永磁体5。当转子组8内部的槽位，放置好永磁体5后，通过左右两侧的定位片4固定转子组8在轴上的位置。气浮轴6的两端穿过气浮轴承2，轴体由气浮轴承2支撑。气浮轴承2安装在端盖3上。

定子芯片组7上缠绕有线圈，并有相应的引线接口与线圈连接。引线接口通过外部的导线与用电器连接。本发明实施例需与适配的高压空压机搭配使用。

本发明实施例的改进点主要在气浮轴承2结构部分，其他部分的结构就不在此赘述。

本发明实施例的气浮轴承2主要由气浮轴套、轴承外圈、密封盖组成。如图1中所示的气浮轴承2仅显示为轴承外圈的外部结构。轴承外圈上具有一进气孔25。

参照图2-4，气浮轴套的立体结构如图2所示，呈圆筒状。气浮轴套内部有一条或多条气道23，气浮轴套嵌套于轴承外圈内，并通过密封盖进行固定。气浮轴套上具有侧平面上的轴向气孔21，外圆侧面上的径向气孔22，内圆侧面上的径向出气口24。轴向气孔21，径向气孔22，径向出气口24与气道23连通。

气浮轴承2工作时，高压气体由进气口25流入，进入高压空腔26，然后通过轴向气孔21进入最接近高压空腔26的气道23，一部分之间从该气道23的径向出气口24流出，另一部分经径向气孔22流入第二空腔27，再经径向气孔22—气道23—径向出气口24流出。这样，高压气体在气浮轴6与气浮轴承2之间形成气膜，固定了气浮轴6的位置。

气浮轴6与气浮轴承2之间的高压气膜，使得气浮轴6与气浮轴承2，保证了气浮轴6的高速地、低摩擦地、平稳地运转。而在气浮轴承2内部两侧的定位片4，均匀地承受了从气浮轴6与气浮轴承2之间缝隙溢出的气流产生的压力，保证了气浮轴6在轴向的稳定性。

可选的，所述气浮轴6与气浮轴承2之间的间隙为0.5-100μm，优选为10μm。

本实施例中，气浮轴6与气浮轴承2之间有较小的间隙。间隙过大，则气浮轴6与气浮轴承2之间无法形成稳定的气膜，间隙过小，则气流很难通过间隙，此时气浮轴6与气浮轴承2会产生较大摩擦。

可选的，所述进气口25设置有单向阀门，使气体单向地从进气口25流入高压空腔26。高压空腔26的工作压力为4～10Mpa，优选为6MPa。

本实施例中，进气口25设置有单向阀门，这样当发电机停止运转时，高压空腔26内的气体压力不会立即下降，而是缓慢地下降，减少了气浮轴6与气浮轴承2之间的磨损。同时可根据发电机的转速不同，设置适合的工作压力。

可选的，所述气道23的直径为3～5mm，优选为4mm。

本实施例中，气浮轴承2内部设置有多条气道23。气道23可设置为环形，这样既降低了加工的难度，也使得气流更为平稳。根据气浮轴承2结构不同，可设置不同条数的气道23。例如，可设置三条气道23，每条的直径为4mm。

可选的，所述径向出气口24的直径为0.3～0.5mm，优选为0.4mm。

本实施例中，气浮轴承2内圆侧面均匀设置有多个径向出气口24。径向出气口24根据气浮轴承2受压力的不同，进行不同的配置。

本发明实施例还提供了一种气浮电动机，包括气浮轴承、端盖、气浮轴、定位片、转子组、定子芯片组、机壳；

所述定子芯片组安装于所述机壳内，通过嵌设于所述机壳内部的限位槽进行固定，所述定子芯片组中部具有空腔，；

所述转子组安装于所述气浮轴中部，并通过两个所述定位片固定，所述气浮轴穿过所述定子芯片组的空腔，并使所述转子组的位置与所述定子芯片组的位置相对应；

所述气浮轴承外侧中部具有一凸缘，凸缘上设置有螺纹孔，所述气浮轴承通过螺纹连接固定于所述端盖上；

所述气浮轴安装于两只所述气浮轴承内，气浮轴与气浮轴承之间采用间隙配合；

所述气浮轴承包括气浮轴套、轴承外圈、密封盖，所述气浮轴套嵌套于所述轴承外圈内，并通过密封盖固定并密闭，使得所述气浮轴套与所述轴承外圈之间形成高压空腔；

所述轴承外圈设置有进气口，与所述高压空腔连通；

所述气浮轴套呈空心圆柱状，包括一条或多条气道，所述气浮轴套的侧平面均匀设置有多个轴向气孔，所述轴向气孔分别连通所述高压空腔与所述气道；

气浮轴套的外圆侧面设置有多个径向气孔，所述气浮轴套与所述轴承外圈之间还形成了第二空腔，所述第二空腔通过所述径向气孔使各个气道连通；

所述气浮轴套内圆侧面均匀设置有多个径向出气口，与所述气道连通，所述径向出气口的直径小于所述气道的直径。

本实施例中，气浮电动机与气浮发电机具有类似的结构，在此不再赘述。

本发明提出的气浮发电机与电动机，两者具有气浮轴承结构，该气浮轴承由气浮轴套、轴承外圈和密封盖构成，具有结构配合紧密、体积灵活的特点，从径向出气口流出的高压气体，在气浮轴与气浮轴承之间形成一层气膜，使得气浮轴在转动时不与气浮轴承发生摩擦。由于本发明在气浮轴承结构上的改进，使得气浮轴的转速可达10000r/min以上。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种气浮发电机，其特征在于，包括气浮轴承、端盖、气浮轴、定位片、转子组、定子芯片组、机壳；

所述定子芯片组安装于所述机壳内，通过嵌设于所述机壳内部的限位槽进行固定，所述定子芯片组中部具有空腔；

所述转子组安装于所述气浮轴中部，并通过两个所述定位片固定，所述气浮轴穿过所述定子芯片组的空腔，并使所述转子组的位置与所述定子芯片组的位置相对应；

所述气浮轴承外侧中部具有一凸缘，凸缘上设置有螺纹孔，所述气浮轴承通过螺纹连接固定于所述端盖上；

所述气浮轴安装于两只所述气浮轴承内，气浮轴与气浮轴承之间采用间隙配合；

所述气浮轴承包括气浮轴套、轴承外圈、密封盖，所述气浮轴套嵌套于所述轴承外圈内，并通过密封盖固定并密闭，使得所述气浮轴套与所述轴承外圈之间形成高压空腔；

所述轴承外圈设置有进气口，与所述高压空腔连通；

所述气浮轴套呈空心圆柱状，包括一条或多条气道，所述气浮轴套的侧平面均匀设置有多个轴向气孔，所述轴向气孔分别连通所述高压空腔与所述气道；

气浮轴套的外圆侧面设置有多个径向气孔，所述气浮轴套与所述轴承外圈之间还形成了第二空腔，所述第二空腔通过所述径向气孔使各个气道连通；

所述气浮轴套内圆侧面均匀设置有多个径向出气口，与所述气道连通，所述径向出气口的直径小于所述气道的直径，其中，气浮轴承内部设置有多条气道，气道可设置为环形；所述气浮轴与气浮轴承之间的间隙为0.5-100μm；

当气浮轴承工作时，高压气体由进气口流入，进入高压空腔，然后通过轴向气孔进入高压空腔的气道，一部分气体从该气道的径向出气口流出，另一部分经径向气孔流入第二空腔，再经径向气孔—气道—径向出气口流出。

2.根据权利要求1所述的气浮发电机，其特征在于，所述气浮轴与气浮轴承之间的间隙为10μm。

3.根据权利要求1所述的气浮发电机，其特征在于，所述进气口设置有单向阀门，使气体单向地从进气口流入高压空腔。

4.根据权利要求1所述的气浮发电机，其特征在于，所述高压空腔的工作压力为4~10MPa。

5.根据权利要求4所述的气浮发电机，其特征在于，所述高压空腔的工作压力为6MPa。

6.根据权利要求1所述的气浮发电机，其特征在于，所述气道的直径为3~5mm。

7.根据权利要求6所述的气浮发电机，其特征在于，所述气道的直径为4mm。

8.根据权利要求1所述的气浮发电机，其特征在于，所述径向出气口的直径为0.3~0.5mm。

9.一种气浮电动机，其特征在于，包括气浮轴承、端盖、气浮轴、定位片、转子组、定子芯片组、机壳；

所述定子芯片组安装于所述机壳内，通过嵌设于所述机壳内部的限位槽进行固定，所述定子芯片组中部具有空腔；

所述转子组安装于所述气浮轴中部，并通过两个所述定位片固定，所述气浮轴穿过所述定子芯片组的空腔，并使所述转子组的位置与所述定子芯片组的位置相对应；

所述气浮轴承外侧中部具有一凸缘，凸缘上设置有螺纹孔，所述气浮轴承通过螺纹连接固定于所述端盖上；

所述气浮轴安装于两只所述气浮轴承内，气浮轴与气浮轴承之间采用间隙配合；

所述气浮轴承包括气浮轴套、轴承外圈、密封盖，所述气浮轴套嵌套于所述轴承外圈内，并通过密封盖固定并密闭，使得所述气浮轴套与所述轴承外圈之间形成高压空腔；

所述轴承外圈设置有进气口，与所述高压空腔连通；

所述气浮轴套呈空心圆柱状，包括一条或多条气道，所述气浮轴套的侧平面均匀设置有多个轴向气孔，所述轴向气孔分别连通所述高压空腔与所述气道；

气浮轴套的外圆侧面设置有多个径向气孔，所述气浮轴套与所述轴承外圈之间还形成了第二空腔，所述第二空腔通过所述径向气孔使各个气道连通；

所述气浮轴套内圆侧面均匀设置有多个径向出气口，与所述气道连通，所述径向出气口的直径小于所述气道的直径，其中，气浮轴承内部设置有多条气道，气道可设置为环形；所述气浮轴与气浮轴承之间的间隙为0.5-100μm；

当气浮轴承工作时，高压气体由进气口流入，进入高压空腔，然后通过轴向气孔进入高压空腔的气道，一部分气体从该气道的径向出气口流出，另一部分经径向气孔流入第二空腔，再经径向气孔—气道—径向出气口流出。