CN108561536A - 一种高精度电机装置及精密设备 - Google Patents

Abstract

根据本发明所涉及的高精度电机装置及精密设备，高精度电机装置包括至少两个轴承，具有转动轴的电动机，转动轴水平地设置在轴承中，以及两个密封件，密封件设置在转动轴上且与转动轴同步旋转，两个密封件分别位于两个轴承的外侧，其中，密封件包括至少一块呈圆板状基板，以及设置在基板外缘上的边翼件,边翼件为剖面呈锯齿状的圆环，边翼件与基板活动连接，边翼件是可调换的。因为密封件与水平旋转轴同步旋转，利用离心力的作用将密封件上的油向外甩出，所以，本发明的密封装置具有阻挡油溅出的作用，并适用于各种直径的轴系，而且可做到不接触，适用于高精度轴系，使用寿命长，适用于液压轴系等密封。

Description

一种高精度电机装置及精密设备

技术领域

本发明属于机械领域，具体涉及一种高精度电机装置及精密设备。

背景技术

目前，石油化工，航空、航天、船舶、核泵、电力、造纸、钢铁、水泥、通用机械等重大装备所需的高速齿轮传动装置等设备，由于轴的转速一般都达3000～30000RPM。高速运转的齿轮使得分布于自身的润滑油受到了很大的离心作用力，所以，高速旋转轴及其密封装置是高速齿轮推进系统设计以及其使用管理的关键部件之一，目前的密封装置都存在一定的泄漏。然而传统的旋转轴防油泄漏的密封装置，主要采用各种密封圈组成的密封装置，而密封圈主要由橡胶、皮革以及聚四氟乙烯等为机体的材料制成，这类密封装置都存在有一定的泄漏，在水平轴的应用上，由于采用密封圈组成的传统密封装置与转动轴有接触，因此会产生摩擦力，该摩擦力对于高精度的轴系的使用精度会产生一定的的影响，同时因为摩擦的产生，密封圈的使用寿命也会缩短。

发明内容

本发明为了解决上述问题，一方面的目的提供了一种适用于水平旋转轴的高精度电机装置及精密设备。

本发明提供了一种高精度电机装置，具有这样的特征，包括：至少两个液体动静压轴承；以及电动机，具有转动轴，转动轴水平地设置在液体动静压轴承中，以及两个密封件，密封件设置在转动轴上且与转动轴同步旋转，两个密封件分别位于两个轴承的外侧，其中，密封件包括至少一块呈圆板状基板，以及设置在基板外缘上的边翼件,边翼件为剖面呈锯齿状的圆环，边翼件与基板活动连接，边翼件是可调换的。

在本发明提供的高精度电机装置中，还可以具有这样的特征：其中，边翼件具有至少一个锯齿。

另外，在本发明提供的高精度电机装置中，还可以具有这样的特征：其中，边翼件锯齿的角度是可调节的。

另外，在本发明提供的高精度电机装置中，还可以具有这样的特征：其中，液体动静压轴承为液体动静压柱体轴承、液体动静压锥体轴承、液体动静压球体轴承中的任意一种。

另外，在本发明提供的高精度电机装置中，还可以具有这样的特征：其中，基板具有内凹的空腔，空腔的深度小于基板的厚度。

另外，在本发明提供的高精度电机装置中，还可以具有这样的特征：其中，所述空腔的轴向剖面中底面与侧面呈圆弧形或折线形。

本发明提供了一种精密设备，使用上述任意一项的高精度电机装置，其特征在于：水平旋转轴为精密设备中的工件旋转轴或刀具旋转轴。

另外，在本发明提供的精密设备中，还可以具有这样的特征：其中，高精度电机装置在精密设备上可移动设置。

另外，在本发明提供的精密设备中，还可以具有这样的特征：其中，精密设备为车床、磨床、镗床、铣床中的任意一种。。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的高精度电机装置，包括至少两个轴承，具有转动轴的电动机，转动轴水平地设置在轴承中，以及两个密封件，密封件设置在转动轴上且与转动轴同步旋转，两个密封件分别位于两个轴承的外侧，其中，密封件包括至少一块呈圆板状基板，以及设置在基板外缘上的边翼件,边翼件为剖面呈锯齿状的圆环，边翼件与基板活动连接，边翼件是可调换的。

因为密封件与水平旋转轴同步旋转，利用离心力的作用将密封件上的油向外甩出，所以，本发明的密封装置具有阻挡油溅出的作用，并适用于各种直径的轴系，而且可做到不接触，适用于高精度轴系，使用寿命长，适用于液压轴系等密封。

附图说明

图1是本发明的实施例一中高精度电机装置示意图；

图2是本发明的实施例二中密封件局部剖面示意图；

图3是本发明的实施例三中密封装置剖面示意图；

图4是本发明的实施例四中密封装置剖面示意图；以及

图5是本发明的实施例五中密封装置剖面示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明密封装置及精密设备作具体阐述。

实施例一

如图1所示，高精度电机装置100包括箱体10、轴承组件、电动机30、以及两个密封件40。

实施例中，箱体10水平设置，在箱体10两端分别设置有让电动机30的旋转轴通过的通孔11，箱体10的底部设置有至少一个泄流孔12，用于让箱体10内的液体流出，实施例中，箱体10的底部设置有两个泄流孔12，分别位于密封件40的下方。

实施例中，轴承组件包括两个对称设置的轴承组20。

轴承组20包括支撑座21和轴承22。

支撑座21设置在箱体10内。

轴承22为液体静压轴承、液体动压轴承、液体动静压轴承中的任意一种。

液体静压轴承为液体静压柱体轴承、液体静压锥体轴承、液体静压球体轴承中的任意一种。液体动压轴承为液体动压柱体轴承、液体动压锥体轴承、液体动压球体轴承中的任意一种。液体动静压轴承为液体动静压柱体轴承、液体动静压锥体轴承、液体动静压球体轴承中的任意一种。

实施例中，轴承22为动静压球体轴承，轴承22包括转动件和固定件，固定件具有多条让流体通过的静压通道和动压通道，静压通道和动压通道分别设置在固定件的内壁中且贯通内凹半球面和外表面，本实施例中，该流体为液体油。

转动件绕水平线在内凹半球面内旋转，当外部的液体油通过外表面的静压孔道、动压孔道进入凹半球面时，转动件浮起，凸球旋转时与凹球处于非接触状态。

支撑座21具有与固定件的外表面相配的支撑座内腔，固定件设置在支撑座内腔内且与支撑座内腔过盈配合。

支撑座21上设置有与静压通道相连通的至少一个第一通道。

支撑座21上设置有与动压通道相连通的至少一个第二通道。

电动机30具有转动轴31，转动轴31设置在两个动静压半球体轴承中,由两个动静压半球体轴承支承，并由电动机30带动旋转。实施例中，转动轴31采用金属制成，转动轴31与动静压半球体轴承中的转动件固定连接。

两个动静压半球体轴承的内凹半球面布置方式为内凹面对内凹面,也可以反过来进行背对背布置，实施例中的布置方式为如图1所示的内凹面背对背布置。

箱体10可做成圆形或方形，壳体壁内设置有连接动静压半球体轴承用于输送气体或液体的管路，输送所需的气体或液体。

2个动静压半球体轴承和电动机30设置在箱体10内。

另外，箱体10内还设置有冷却循环系统，用于控制电动机的温度。

箱体10的壳体壁内设置有连接动静压半球体轴承用于输送液体的管路，输送所需的液体。箱体10内还设置有冷却循环系统，用于控制电动机30的温度。

根据工作要求，高精度电机装置100外形可加工成圆形，固定或实行轴向往复运动，实现用于切削或磨外圆、磨平面、磨圆孔、倒角等功能。

当高精度电机装置100采用气体动静压技术时，电动机30可安装在两个半球体轴承的外侧或两个半球体轴承中间，当采用液体的动静压技术时，电动机30安装在如图1所示的两个半球体轴承的外侧。

当气体动静压技术转换成液体的动静压技术时，由于气体的密度小于液体的密度，气体球体轴承的内凹面和外凸面的间隙要比液体球体轴承的内凹面和外凸面的间隙小1/3。

本实施例中，箱体10直径为100mm，长度为200mm，液体动静压轴承电动机30的转速为50000r/min，功率为1.5kw。

两个密封件40分别设置在转动轴31上且与转动轴31同步旋转，两个密封件40分别位于两个轴承22的外侧。

密封件40包括至少一块呈圆板状基板41，以及设置在基板外缘上的边翼件42,边翼件为剖面呈锯齿状的圆环。实施例中，基板41为圆板。圆板采用金属材料制成，也可以采用非金属制成，如工程塑料、橡胶等材料制成。

边翼件42与基板41活动连接，边翼件42是可调换的。

边翼件42具有至少一个锯齿，锯齿的倾斜角度为20度-80度。密封件40可以使用具有一个锯齿的边翼件42，也可以使用具有一个以上锯齿的边翼件42，边翼件42与基板41采用过盈配合连接。

实施例中，密封件40包括一块呈圆板状基板41，边翼件42具有两个锯齿，两个锯齿的倾斜角度均为45度，锯齿齿尖的一面靠近轴承22。

另外，边翼件42两个锯齿的倾斜角度也可以设置均为60度。

另外，边翼件42的两个锯齿中，一个内侧的锯齿的倾斜角度为60度，另一个外侧锯齿的倾斜角度为45度。

锯齿的斜角方向朝向轴承22，密封件40旋转是利用离心力的作用将油向外甩出，油滴沿斜角方向向内运动。

当内侧锯齿未能完全将油甩出时，外侧的锯齿继续将油向内甩出，阻挡了轴承22中的油从箱体10两端的通孔流出，从而实现了密封的效果。

实施例二

本实施例其它结构与实施例一相同，不同的是密封件40A。

本实施例密封件40A的角度是可调节的。

如图2所示，密封件40A包括基板41、边翼件42A、多个支架43。

基板41呈圆板状。

边翼件42A呈圆环状，边翼件42A采用柔性材料制成，实施例中，边翼件42A采用橡胶材料制成，边翼件42A具有让支架43插入的缝隙，从而固定在支架43上。

支架43包括底座431、转动件432、连轴433以及紧固件434。

底座431呈条状，设置在基板41的边缘且与底座431的边缘相配，底座431的一端弯折，扣在基板41上，通过紧固件434与基板41固定连接，另一端设置有底座通孔，实施例中底座431的数量为12个，均匀布置在基板41的边缘。

转动件432的一端设置有转动通孔，另一端为自由端，用于插入边翼件42A的缝隙，转动通孔上设置有与连轴433的凸起相配的凹陷432a，用于卡在连轴433凸起上时固定转动件432与底座431之间的角度。

连轴433穿过底座通孔和转动通孔，连接底座431和转动件432，转动件432绕连轴433转动，连轴433的表面在特定的角度设置有凸起，该凸起卡住凹陷432a时，转动件432在凸起对应的角度被固定，该实施例中，特定的角度分别为30度、45度、60度。

紧固件434在实施例中为螺钉，数量为12个。

当12个转动件432同时在45度卡住凸起时，套在转动件432上的边翼件42A的角度是45度，相应的也可以根据需要设置其它角度。

转动件432绕连轴433转动与笔记本电脑的屏幕相对键盘转动的情况类似，但本实施例中增加了特定的角度，便于控制12个转动件432设置在同一个角度。

实施例三

如图3所示，密封装置100包括箱体10、轴承组件、水平旋转轴30、以及两个密封件40。

实施例中，箱体10呈水平设置的长方体，在箱体10两端分别设置有让水平旋转轴20通过的通孔11，箱体10的底部设置有至少一个泄流孔12，用于让箱体10内的液体流出，实施例中，箱体10的底部设置有两个泄流孔12，分别位于密封件40的下方。

实施例中，轴承组件包括两个对称设置的轴承组20。

轴承组20包括支撑座21和轴承22。

支撑座21设置在箱体10内。

轴承22为静压轴承、动压轴承、动静压轴承中的任意一种。

静压轴承为静压柱体轴承、静压锥体轴承、静压球体轴承中的任意一种。动压轴承为动压柱体轴承、动压锥体轴承、动压球体轴承中的任意一种。动静压轴承为动静压柱体轴承、动静压锥体轴承、动静压球体轴承中的任意一种。

实施例中，轴承22为动静压球体轴承，轴承22包括转动件和固定件，固定件具有多条让流体通过的静压通道和动压通道，静压通道和动压通道分别设置在固定件的内壁中且贯通内凹半球面和外表面，本实施例中，该流体为液体油。

转动件绕水平线在内凹半球面内旋转，当外部的液体油通过外表面的静压孔道、动压孔道进入凹半球面时，转动件浮起，凸球旋转时与凹球处于非接触状态。

支撑座21具有与固定件的外表面相配的支撑座内腔，固定件设置在支撑座内腔内且与支撑座内腔过盈配合。

支撑座21上设置有与静压通道相连通的至少一个第一通道。

支撑座21上设置有与动压通道相连通的至少一个第二通道。

水平旋转轴30穿过两个轴承22，设置在两个轴承22中，由两个动静压半球体轴承支承，水平旋转轴30的两端分别穿过箱体10两端的通孔11与外界相连，一端连接驱动单元，驱动单元可以为电动机，另一端可以连接要驱动的部件，实施例中，水平旋转轴30由电动机带动旋转。

两个密封件40分别设置在水平旋转轴30上且与水平旋转轴30同步旋转，两个密封件40分别位于两个轴承22的外侧。

密封件40在本实施例中为具有内凹的空腔的圆板，空腔的深度小于圆板的厚度。圆板采用金属材料制成，也可以采用非金属制成，如工程塑料、橡胶等材料制成。

如图3所示，从密封件40的剖面图可以看出，密封件40具有内凹的空腔，该空腔与圆板同心，凹面面向轴承，空腔的轴向剖面中，空腔的底面与侧面呈圆弧形或双圆弧形，本实施例中空腔的底面与侧面呈圆孤形，当圆板旋转时，离心力将油射向孤内，阻挡了轴承22中的油从箱体10两端的通孔流出，从而实现了密封的效果。

箱体10的壳体壁内设置有连接动静压半球体轴承用于输送液体的管路，输送所需的液体。箱体10内还设置有冷却循环系统，用于轴承的温度。

根据工作要求，密封装置100外形可加工成圆形，固定或实行轴向往复运动，实现用于切削或磨外圆、磨平面、磨圆孔、倒角等功能。

实施例四

本实施例其它结构与实施例三相同，不同的是密封件40空腔的底面与侧面呈折线形或双折线形，如图4所示，本实施例中空腔的底面与侧面呈双折线形，当圆板旋转时，离心力将油射向折线形内，从而避免了油的外流。

实施例五

本实施例其它结构与实施例三相同，不同的是密封件40的基板在本实施例中还具有如实施例三中内凹的空腔，空腔的深度小于圆板的厚度。

如图5所示，本实施例中空腔的底面与侧面呈圆弧形，当圆板旋转时，密封件40锯齿的离心力将油向外甩出，油滴沿斜角方向向内运动，基板的侧面空腔的离心力将油射向弧内，从而避免了油的外流。

实施例六

本实施例其它结构与实施例一相同，不同的是密封件40的基板在本实施例中还具有如实施例三中内凹的空腔，空腔的深度小于圆板的厚度，空腔的轴向剖面中，空腔的底面与侧面呈圆弧形、折线形或双折线形。

本实施例中，空腔的轴向剖面中，空腔的底面与侧面呈圆弧形，当圆板旋转时，密封件40锯齿的离心力将油向外甩出，油滴沿斜角方向向内运动，基板的侧面空腔的离心力将油射向弧内，从而避免了油的外流。

实施例七

本实施例其它结构与实施例二相同，不同的是基板41在本实施例中还具有如实施例三中内凹的空腔，空腔的深度小于圆板的厚度，空腔的轴向剖面中，空腔的底面与侧面呈圆弧形、折线形或双折线形。

本实施例中，空腔的轴向剖面中，空腔的底面与侧面呈圆弧形，当圆板旋转时，密封件40A锯齿的离心力将油向外甩出，油滴沿斜角方向向内运动，圆板侧面空腔的离心力将油射向孤内，从而避免了油的外流。

实施例八

一种精密设备，具有上述的密封装置或高精度电机装置。使用上述的密封装置或高精度电机装置中的水平转动轴作为精密设备中的工件旋转轴或刀具旋转轴。

本实施例中，水平转动轴为精密设备中的工件旋转轴。

密封装置或高精度电机装置在精密设备上可移动设置。

实施例九

本实施例的其它结构与实施例七相同，

精密设备为车床、磨床、镗床、铣床中的任意一种。

本实施例中精密设备为车床。

实施例的作用与效果

根据本实施例所涉及的高精度电机装置，密封件包括至少一块呈圆板状基板，以及设置在基板外缘上的边翼件,其中，边翼件为剖面呈锯齿状的圆环，边翼件与基板活动连接，边翼件是可调换的。密封装置包括水平旋转轴；设置在水平旋转轴上的轴承组件；以及两个密封件，其中，轴承组件包括两个轴承，密封件设置在水平旋转轴上且与水平旋转轴同步旋转，两个密封件分别位于两个轴承的外侧，密封件呈板状。

因为密封件与水平旋转轴同步旋转，利用离心力的作用将密封件上的油向外甩出，所以，本实施例高精度电机装置的密封件具有阻挡油溅出的作用，并适用于各种直径的轴系，而且可做到不接触，适用于高精度轴系，使用寿命长，适用于液压轴系等密封。

另外，密封件的边缘的剖面呈锯齿状，锯齿的斜角方向朝向轴承，因此，密封件旋转时在离心力的作用下将油沿斜角方向将油向内甩，防止了油的溅出。

进一步地，密封件具有两个锯齿，当内侧锯齿未能完全将油甩出时，外侧的锯齿继续将油向内甩出，阻挡了轴承中的油从箱体两端的通孔流出，更好地实现了密封的效果。

进一步地，密封件的锯齿的角度是可调节的，锯齿的角度可根据实际工作情况如运转速度、油的比重种类等进行调节，使得将油甩出的效果更好。

进一步地，基板具有内凹的空腔，该空腔与基板同心，空腔的底部呈圆弧形，当基板旋转时，离心力将油射向弧内，从而避免了油的外流。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高精度电机装置，其特征在于，包括：

至少两个液体动静压轴承；以及

电动机，具有转动轴，所述转动轴水平地设置在所述液体动静压轴承中，以及

两个密封件，所述密封件设置在所述转动轴上且与所述转动轴同步旋转，两个所述密封件分别位于两个所述液体动静压轴承的外侧，

其中，所述密封件包括至少一块呈圆板状基板，以及设置在所述基板外缘上的边翼件,

所述边翼件为剖面呈锯齿状的圆环，

所述边翼件与所述基板活动连接，所述边翼件是可调换的。

2.根据权利要求1所述的高精度电机装置，其特征在于：

其中，所述边翼件具有至少一个锯齿。

3.根据权利要求1所述的高精度电机装置，其特征在于：

其中，所述边翼件锯齿的角度是可调节的。

4.根据权利要求1所述的高精度电机装置，其特征在于：

其中，所述液体动静压轴承为液体动静压柱体轴承、液体动静压锥体轴承、液体动静压球体轴承中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的高精度电机装置，其特征在于：

其中，所述基板具有内凹的空腔，所述空腔的深度小于所述基板的厚度。

6.根据权利要求5所述的高精度电机装置，其特征在于：

其中，所述空腔的轴向剖面中底面与侧面呈圆弧形或折线形。

7.一种精密设备，使用权利要求1-6中任意一项所述的高精度电机装置，其特征在于：

其中，所述水平旋转轴为所述精密设备中的工件旋转轴或刀具旋转轴。

8.根据权利要求7所述的精密设备，其特征在于：

其中，所述高精度电机装置在所述精密设备上可移动设置。

9.根据权利要求7所述的精密设备，其特征在于：

其中，所述精密设备为车床、磨床、镗床、铣床中的任意一种。