CN111322311A - 一种动压滑片轴承转子系统、电机及电器 - Google Patents
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Abstract
一种动压滑片轴承转子系统，包括转轴，所述转轴上设置动压滑片轴承，所述动压滑片轴承包括至少两块相同的轴承单元，各所述轴承单元拼装组成圆环状的轴承体，所述轴承体外壁平行于端面设置至少一圈凹槽，所述凹槽内设置弹性体；所述动压滑片轴承套设于转轴上且与转轴外周设有预定间隙，所述动压滑片轴承外周套设有固定件且与固定件之间存在间隙。本发明电机包括上述转子系统。本发明转子系统适用于高转速工况，对润滑要求低，寿命长，可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种动压滑片轴承转子系统、电机及电器。
背景技术
电机使用的轴承是一个支撑轴的零件，它可以引导轴的旋转，也可以承受轴上空转的部件。电机轴承又名电动机轴承或者马达轴承，是专门应用于电动机或者马达上的一种专用轴承。电机轴承利用光滑的金属滚珠或滚柱以及润滑的内圈和外圈金属面来减小摩擦。这些滚珠或滚柱“承载”着负载，支撑着电机主轴，使电机(转子)可以平稳旋转。
空气轴承是利用空气弹性势能来起支承作用的一种新型轴承，是用气体作为润滑剂的滑动轴承。空气比油粘滞性小，耐高温，无污染，因而可用于高速机器、仪器及放射性装置中，但其负荷能力比油低。空气轴承提供极高的径向和轴向旋转精度。由于没有机械接触，磨损程度降到了最低，从而确保精度始终保持稳定。
但是，在无气源或者气道难以布置的情况下，传统的空气轴承就无法启动和工作。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种动压滑片轴承、转子系统、电机及电器，可解决传统空气轴承必须设置气源和气道、在无气源状态下无法启动的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种动压滑片轴承转子系统，包括转轴，所述转轴上设置动压滑片轴承，所述动压滑片轴承包括至少两块相同的轴承单元，各所述轴承单元拼装组成圆环状的轴承体，所述轴承体外壁平行于端面设置至少一圈凹槽，所述凹槽内设置弹性体；所述动压滑片轴承套设于转轴上且与转轴外周设有预定间隙，所述动压滑片轴承外周套设有固定件且与固定件之间存在间隙。
进一步的，所述轴承外壁和固定件之间设有防止周向转动的防转动件，所述防转动件为销、销钉或键。
进一步的，所述防转动件沿径向连接轴承的外壁和固定件，所述轴承和防转动件在径向方向滑动配合。
进一步的，所述固定件为轴承壳体或定子。
进一步的，所述转子系统的转轴上套设涡轮。
进一步的，所述转子系统还包括推力盘和推力轴承，所述推力盘与转轴固定连接或一体成型。
所述推力轴承包括箔片、弹性体和推力轴承壳体，所述推力轴承壳体罩设在推力盘外并套设于转轴上；所述推力轴承壳体的两个内侧端面或一个内侧端面通过弹性体固定所述箔片。
进一步的，所述箔片为环形，所述箔片的外径大于推力盘的外径，所述箔片与推力盘端面之间留有间隙；所述推力轴承壳体上设置推力轴承进气口。
进一步的，所述动压滑片轴承设置为一对，所述推力盘及推力轴承设置在一对动压滑片轴承的左侧或/和右侧。
进一步的，所述推力盘端面涂覆四氟乙烯防磨涂层。
一种电机，所述转轴上设置一对动压滑片轴承，所述一对动压滑片轴承的中间或左侧或右侧设置电机组件；所述电机组件包括套设于转轴上的定子磁极及线圈，所述转轴位于定子磁极及线圈内的轴段设置磁芯。
所述电机外部罩设壳体。
本发明还提供一种电器，包括本发明的电机。
本发明的电机可用于各类电器，包括但不限于洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀、搅拌机、榨汁机。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的电机不但可用于低转速，同样适用于高转速工况，电机所用轴承在没有气源的情况下也可以启动使用，其通过空气作为润滑剂，具备传统空气轴承的优点，且可解决传统空气轴承必须设置气源和气道、在无气源状态下无法启动的技术问题。
(2)本发明电机的轴承无气源，所以不需要密封，结构简单、成本低、生产工艺简单，适于批量生产。
(3)电机转轴上的多个径向轴承的转速可以自适应调节，不需要人为设定或调节转速，能够达到同步转动的效果，因而电机稳定性好。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1是本发明一种电机的结构示意图。
图2是本发明的轴承横截面示意图；
图3是本发明的第一种转子系统轴截面示意图；
图4是本发明的第二种转子系统轴截面示意图。
图5-12是本发明转子系统的布设方式示意图。
附图编号：100-转轴，101-磁芯，200-推力轴承,201-箔片,202-弹性体,203-推力轴承进气口,204-推力轴承壳体,210-推力盘,300-第一径向轴承,400-电机组件,401-定子磁极及线圈,500-第二径向轴承,501-轴承单元,502-固定件,503-销,700-涡轮。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图2-3所示，一种动压滑片轴承转子系统，包括转轴100，所述转轴100上设置有用于安装到所述转轴100，以在径向上支撑所述转轴100的轴承，本实施例中轴承包括第一径向轴承300和第二径向轴承500，所述第一径向轴承300和第二径向轴承500结构相同，均为动压滑片轴承。如图2所示，所述动压滑片轴承500包括至少两块相同的轴承单元501，各所述轴承单元拼装组成圆环状的轴承体，所述轴承体外壁平行于端面设置至少一圈凹槽，所述凹槽内设置弹性体202；所述动压滑片轴承套设于所述转轴100上且与所述转轴100外周设有预定间隙，所述动压滑片轴承外周套设有固定件502,且与所述固定件502之间存在间隙。
作为优选，所述弹性体202为圆环形橡胶圈，橡胶圈使各个轴承单元501抱于转轴100上而不松散，且轴承单元501可以在径向上外扩。
作为优选，所述轴承单元501呈扇形，图2所示的动压滑片轴承500具体包括三块轴承单元501，在横截面方向，每块轴承单元501含有弧形的外沿、内沿和两侧直边沿。
本实施例的动压滑片轴承没有气源，但也是以空气作为润滑剂的，所以属于空气轴承，具备传统空气轴承的优点；同时由于轴承无气源，所以不需要密封，结构简单、成本低、生产工艺简单，适于批量生产。
作为优选，所述动压滑片轴承500的外壁和固定件502之间设置有防转动结构，用于限制二者之间的周向转动。具体方式为可通过销连接、销钉连接或键连接实现。
作为优选，本实施例通过销503沿径向连接所述动压滑片轴承500的外壁和固定件502，且动压滑片轴承500和销503滑动配合连接。所述动压滑片轴承500和固定件502之间由于销连接，无法发生相对转动，但是可以沿销503产生径向位移。
作为优选，所述固定件502为轴承壳体或定子。
作为优选，所述动压滑片轴承500的材质为镍或钢。
作为优选，与所述动压滑片轴承500相配合的转轴100表面涂覆防磨涂料，如镍涂料。
本实施例的轴承启动原理及过程如下：
所述转轴100启动前，其顶部与所述动压滑片轴承500内圈接触，当转轴100逐渐开始转动，在所述动压滑片轴承500内圈内呈现为涡动，涡动气压迫使所述动压滑片轴承500的各个轴承单元501向外括张，扩张后，所述动压滑片轴承500内圈和转轴100之间的气体从相邻轴承单元501之间的缝隙排出，所述动压滑片轴承500内圈和转轴100之间气压稳定后形成稳定的气膜，转轴100在所述动压滑片轴承500内稳定浮起、正常工作。所述动压滑片轴承500外壁上设置的橡胶圈可以束缚轴承单元501，同时起到阻尼器的作用，减震吸能，防止所述动压滑片轴承500与定子之间产生刚性碰撞。
如图4所示，所述动压滑片轴承转子系统还包括推力盘210和推力轴承210，推力盘210与所述转轴100固定或一体成型。
所述推力轴承210的推力轴承壳体204的两个内侧端面或一个内侧端面通过弹性体202固定有箔片201，弹性体202与箔片201、推力轴承壳体204之间均为粘接。
作为优选，箔片201为环形，箔片201的外径大于推力盘300的外径，箔片201与推力盘300端面之间留有间隙，推力轴承壳体204上设置推力轴承进气口203，进气时，气流流入箔片201与推力盘300之间的空隙形成气膜，在轴向上对转轴100进行位移限制。
本实施例中，推力轴承壳体204与固定件502固定为一体或各自分别固定。
本发明实施例中所提供的转子系统均可用于电机。
电机的具体类型包括但不限于：
1)驱动用电动机：具体为电动工具(包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具)用电动机、家电(包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等)用电动机及其它通用小型机械设备(包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等)用电动机。
2)控制用电动机：具体为步进电动机和伺服电动机等。
以上电机种类并不构成对本发明轴承使用场合的限制，凡是包含本发明的动压滑片轴承的电机，均在本发明的保护范围之内。
具体的，本申请提供一种具体的电机，具体参见图1，一对所述无气源轴承的中间或左侧或右侧设置电机组件400；所述电机组件400包括套设于转轴100上的定子磁极及线圈401，所述转轴100位于定子磁极及线圈401内的轴段设置磁芯101。
本发明实施例中所提供的转子系统还可用于微型燃气轮机。
进一步地，所述转轴100上设置至少一个与所述转轴100一体成型或固定为一体的推力盘210，所述推力盘210上设置推力轴承200。
所述推力盘210及推力轴承200设置在一对无气源轴承的左侧或/和右侧。
进一步地，所述转子系统的的转轴100上套设涡轮700。
具体地，转子系统的布设方式包括但不限于以下八种：
1、不设涡轮：
(1)无推力轴承：参见图5，转轴100上依次套设第一径向轴承300、电机组件400、第二径向轴承500；
(2)左端设推力轴承：参见图6，转轴100上依次设置推力盘210及推力轴承200、第一径向轴承300、电机组件400、第二径向轴承500；
(3)右端设推力轴承：参见图7，转轴100上依次设置第一径向轴承300、电机组件400、第二径向轴承500、推力盘210及推力轴承200；
(4)左右端均设置推力轴承：参见图8，转轴100上依次设置推力盘210及推力轴承200、第一径向轴承300、电机组件400、第二径向轴承500、推力盘210及推力轴承200。
2、设涡轮：
(1)无推力轴承：参见图9，转轴100上依次套设第一径向轴承300、电机组件400、第二径向轴承500、涡轮700；
(2)左端设推力轴承：参见图10，转轴100上依次设置推力盘210及推力轴承200、第一径向轴承300、电机组件400、第二径向轴承500、涡轮700；
(3)右端设推力轴承：参见图11，转轴100上依次设置第一径向轴承300、电机组件400、第二径向轴承500、推力盘210及推力轴承200、涡轮700；
(4)左右端均设置推力轴承：参见图12，转轴100上依次设置推力盘210及推力轴承200、第一径向轴承300、电机组件400、第二径向轴承500、推力盘210及推力轴承200、涡轮700。
上述转子系统中涉及的推力轴承200为非接触式轴承。
进一步地，推力轴承200为气体轴承，其具体可以为动压轴承、静压轴承或者动静压混合轴承中的任一种。
所述推力盘210端面涂覆四氟乙烯防磨涂层。
所述电机外部罩设壳体。
本发明还提供一种电器，包括本发明的电机。
本发明的电机可用于各类电器，包括但不限于洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀、搅拌机、榨汁机。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (14)
1.一种动压滑片轴承转子系统，包括转轴，其特征在于，所述转轴上设置动压滑片轴承，所述动压滑片轴承包括至少两块相同的轴承单元，各所述轴承单元拼装组成圆环状的轴承体，所述轴承体外壁平行于端面设置至少一圈凹槽，所述凹槽内设置弹性体；所述动压滑片轴承套设于转轴上且与转轴外周设有预定间隙，所述动压滑片轴承外周套设有固定件且与固定件之间存在间隙。
2.根据权利要求1所述的转子系统，其特征在于，所述轴承外壁和固定件之间设有防止周向转动的防转动件，所述防转动件为销、销钉或键。
3.根据权利要求2所述的转子系统，其特征在于，所述防转动件沿径向连接轴承的外壁和固定件，所述轴承和防转动件在径向方向滑动配合。
4.根据权利要求1所述的转子系统，其特征在于，所述固定件为轴承壳体或定子。
5.根据权利要求1所述的转子系统，其特征在于，所述转子系统的转轴上套设涡轮。
6.根据权利要求1所述的转子系统，其特征在于，所述转子系统还包括推力盘和推力轴承，所述推力盘与转轴固定连接或一体成型。
7.根据权利要求6所述的转子系统，其特征在于，所述推力轴承包括箔片、弹性体和推力轴承壳体，所述推力轴承壳体罩设在推力盘外并套设于转轴上；所述推力轴承壳体的两个内侧端面或一个内侧端面通过弹性体固定所述箔片。
8.根据权利要求7所述的转子系统，其特征在于，所述箔片为环形，所述箔片的外径大于推力盘的外径，所述箔片与推力盘端面之间留有间隙；所述推力轴承壳体上设置推力轴承进气口。
9.根据权利要求6所述的转子系统，其特征在于，所述动压滑片轴承设置为一对，所述推力盘及推力轴承设置在一对动压滑片轴承的左侧或/和右侧。
10.根据权利要求6所述的转子系统，其特征在于，所述推力盘端面涂覆四氟乙烯防磨涂层。
11.一种电机，包括如权利要求1-10任一项所述的一种动压滑片轴承转子系统，其特征在于，所述转轴上设置一对动压滑片轴承，所述一对动压滑片轴承的中间或左侧或右侧设置电机组件；所述电机组件包括套设于转轴上的定子磁极及线圈，所述转轴位于定子磁极及线圈内的轴段设置磁芯。
12.根据权利要求11所述的电机，其特征在于，所述电机外部罩设壳体。
13.一种电器，其特征在于，包括权利要求11或12所述的电机。
14.根据权利要求13所述的电器，其特征在于，所述电器为洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀、搅拌机、榨汁机。
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