CN215058864U - 气体轴承、压缩机及空调机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气体轴承、压缩机及空调机组，其中，气体轴承包括：壳体，设有用于供转轴穿过的轴孔；顶箔组件，穿设于所述轴孔内，所述顶箔组件围成有用于供所述转轴穿过的空腔，所述顶箔组件包括至少两个平坦状的顶箔，所述至少两个顶箔沿所述轴孔的径向彼此匹配地层叠设置；及至少三个波纹状的波箔组件，设于所述轴孔的孔壁与所述顶箔组件之间，并支撑着所述顶箔组件；所述至少三个波箔组件首尾相对并围绕所述顶箔组件的外周形成环形结构，所述至少三个波箔组件中的每个波箔组件包括至少两个彼此匹配地层叠设置的波箔。本实用新型能够提升气体轴承的承载力。

Description

气体轴承、压缩机及空调机组

本公开是以CN申请号为202010207494.6，申请日为2020年3月23日的申请为基础，并主张其优先权，该CN申请的公开内容在此作为整体引入本申请中。

技术领域

本实用新型涉及轴承技术领域，特别是涉及一种气体轴承、压缩机及空调机组。

背景技术

气体轴承能够利用气态介质悬浮转轴，具有无油化、转速高、振动小、耐高温等一系列优点。

相关的箔片动压气体轴承的工作原理为：转轴在重力作用下相对轴承发生偏心，进而与轴承内表面形成楔形间隙。转轴在做高速旋转运动时，不断将具有一定粘度的气体带入楔形间隙，而气体的不断进入使得气膜产生一定的压力，当气膜的压力足以平衡转轴载荷时，转轴与轴承完全分离。上述气膜产生的过程称为动压效应，而传统的气体轴承的动压效应的形成速度一般都比较慢，不利于气体轴承在空调领域的应用。

相关的箔片动压气体轴承的承载力、阻尼偏小，导致转子起飞转速高、临界转速偏低、振动过大，大大限制了箔片动压气体轴承在制冷领域的应用。

发明内容

本实用新型的一些实施例提出一种能够提高承载力的气体轴承、压缩机及空调机组。

本实用新型的一些实施例提供了一种气体轴承，其包括：

壳体，设有用于供转轴穿过的轴孔；

顶箔组件，穿设于所述轴孔内，所述顶箔组件围成有用于供所述转轴穿过的空腔，所述顶箔组件包括至少两个平坦状的顶箔，所述至少两个顶箔沿所述轴孔的径向彼此匹配地层叠设置；及

至少三个波纹状的波箔组件，设于所述轴孔的孔壁与所述顶箔组件之间，并支撑着所述顶箔组件；所述至少三个波箔组件首尾相对并围绕所述顶箔组件的外周形成环形结构，所述至少三个波箔组件中的每个波箔组件包括至少两个彼此匹配地层叠设置的波箔。

在一些实施例中，所述至少两个彼此匹配地层叠设置的波箔整体贴合。

在一些实施例中，所述波箔包括波型部和平坦部，相邻的两个彼此匹配地层叠设置的波箔的波型部之间具有间隙，平坦部之间贴合。

在一些实施例中，所述相邻的两个彼此匹配地层叠设置的波箔的波型部之间的间隙大于等于0，小于等于20um。

在一些实施例中，所述相邻的两个彼此匹配地层叠设置的波箔的波型部具有不同的波形高度，其中，波形高度相对较高的波箔的刚度低于波形高度相对较低的波箔的刚度。

在一些实施例中，所述波箔组件包括固定端和自由端，所述波箔组件的固定端与所述壳体固定连接，相邻的两个波箔组件中，其中一个波箔组件的自由端与另一个波箔组件的固定端临近，且具有第一预设弧线距离。

在一些实施例中，所述第一预设弧线距离对应的圆心角为θ1，0<θ1<5°。

在一些实施例中，所述波箔组件包括固定端和自由端，所述波箔组件的固定端与所述壳体固定连接，沿所述转轴的转动方向，所述波箔组件的固定端位于自由端的上游。

在一些实施例中，所述壳体设有第二安装槽，所述波箔组件具有设于第二安装槽内的所述第二安装边。

在一些实施例中，气体轴承还包括第二紧固件，所述壳体还设有与所述第二安装槽连通的第二安装孔；所述第二紧固件穿设于所述第二安装孔内并挤压所述第二安装槽内的第二安装边、以使所述波箔组件与所述壳体固定连接。

在一些实施例中，所述波箔组件设有条形孔，所述条形孔沿所述轴孔的周向延伸。

在一些实施例中，所述波箔组件设有至少两个条形孔，所述至少两个条形孔沿所述轴孔的轴向间隔排布。

在一些实施例中，所述至少两个彼此匹配地层叠设置的波箔中，靠近所述转轴的波箔的厚度小于远离所述转轴的波箔的厚度。

在一些实施例中，靠近所述转轴的波箔的厚度为t2，远离所述转轴的波箔的厚度为t1，0≤t1-t2≤0.1mm。

在一些实施例中，所述至少两个顶箔中，靠近所述转轴的顶箔的厚度大于远离所述转轴的顶箔的厚度。

在一些实施例中，靠近所述转轴的顶箔的厚度为t4，远离所述转轴的顶箔的厚度为t3，0≤t4-t3≤0.1mm。

在一些实施例中，所述至少两个顶箔包括第一顶箔和第二顶箔，所述至少两个波箔包括第一波箔和第二波箔；

所述第二波箔相对于第一波箔靠近所述轴孔的孔壁，所述第二波箔的厚度为t1，所述第一波箔的厚度为t2；

所述第二顶箔相对于所述第一顶箔靠近所述轴孔的孔壁，所述第二顶箔的厚度为t3，所述第一顶箔的厚度为t4；

其中，t4＝2t3＝2t2＝2t1。

在一些实施例中，所述顶箔包括固定端和自由端，相邻的两个顶箔中，靠近所述转轴的顶箔的固定端与自由端之间具有第二预设弧线距离，远离所述转轴的顶箔的固定端与自由端之间具有第三预设弧线距离，所述第三预设弧线距离大于所述第二预设弧线距离。

在一些实施例中，所述壳体设有第一安装槽，所述至少两个顶箔均具有第一安装边，各所述第一安装边均设于所述第一安装槽内。

在一些实施例中，气体轴承还包括第一紧固件，所述壳体还设有与所述第一安装槽连通的第一安装孔，所述第一紧固件穿设于所述第一安装孔内并挤压所述至少两个顶箔的第一安装边、以使所述至少两个顶箔与所述壳体固定连接。

在一些实施例中，所述波箔组件包括固定端和自由端，所述波箔组件的固定端与所述壳体固定连接，相邻的两个波箔组件中，其中一个波箔组件的自由端与另一个波箔组件的固定端临近，且具有第一预设弧线距离，所述第一安装槽位于所述第一预设弧线距离的范围内。

在一些实施例中，在所述第一预设弧线距离的范围内，所述第一安装槽与所述其中一个波箔组件的自由端之间具有第四预设弧线距离，所述第一安装槽与所述另一个波箔组件的固定端之间具有第五预设弧线距离，其中，所述第四预设弧线距离小于所述第五预设弧线距离。

在一些实施例中，所述第四预设弧线距离对应的圆心角为θ2，0<θ2<5°。

在一些实施例中，所述至少两个顶箔中的每个顶箔包括固定端和自由端，其中一个顶箔的固定端至自由端方向与另一个顶箔的固定端至自由端的方向相反。

在一些实施例中，相邻的两个顶箔中，沿所述转轴的旋转方向，靠近所述转轴的顶箔固定端位于自由端的上游，远离所述转轴的顶箔的固定端位于其自由端的下游。

在一些实施例中，所述至少两个顶箔的固定端位于所述壳体的同一装配位。

在一些实施例中，所述顶箔包括固定端和自由端，其中，最靠近所述转轴的顶箔的自由端所在位置设有第一倾斜段，沿所述转轴的转动方向，所述第一倾斜段与所述轴孔的轴心的距离递减。

在一些实施例中，最靠近所述转轴的顶箔的固定端所在位置设有第二倾斜段，沿所述转轴的转动方向，所述第二倾斜段与所述轴孔的轴心的距离递增。

在一些实施例中，与最靠近所述转轴的顶箔相邻的顶箔，其固定端所在位置设有第三倾斜段，所述第三倾斜段与所述第一倾斜段贴合。

在一些实施例中，与最靠近所述转轴的顶箔相邻的顶箔，其自由端的终止位置位于所述第二倾斜段的起始位置。

在一些实施例中，与所述第一倾斜段的位置相对应的所述波箔组件设有尾波，所述尾波被配置为支撑所述第一倾斜段，所述尾波的波形高度低于所述波箔组件的其他波型部的波形高度。

在一些实施例中，所述相邻的两个顶箔中，靠近所述转轴的顶箔的刚度大于远离所述转轴的顶箔的刚度。

在一些实施例中，所述至少三个波纹状的波箔组件包括三个波箔组件，所述三个波箔组件沿所述轴孔的孔壁周向均匀间隔设置。

在一些实施例中，所述波箔组件包括固定端、自由端以及设于所述固定端与所述自由端之间的多个波型部，所述波箔组件的固定端与所述壳体固定连接，至少一个波箔组件的自由端设有尾波，所述尾波的波形高度低于所述波型部的波形高度。

在一些实施例中，气体轴承的技术方案如下：

一种气体轴承，包括：壳体，所述壳体设有轴孔；及箔片组件，所述箔片组件设置于所述轴孔的孔壁上，且所述箔片组件围成有用于供转轴穿过的空腔，所述箔片组件远离所述轴孔的孔壁的一侧具有第一倾斜段，所述第一倾斜段包括沿所述轴孔的周向排布的第一侧及第二侧，所述第一倾斜段与所述轴孔的轴心的距离从所述第一侧至所述第二侧递减；其中，在所述转轴穿设于所述空腔时，所述第一倾斜段与所述转轴的外周之间形成有动压效应产生区。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一些实施例中，所述箔片组件包括波箔组件及顶箔，所述顶箔穿设于所述轴孔内，所述波箔组件设置于所述轴孔的孔壁与所述顶箔之间、并支撑着所述顶箔，所述顶箔具有所述第一倾斜段。

在其中一些实施例中，所述第一侧与所述第二侧沿所述转轴正常转动时的方向排布，所述顶箔还具有第二倾斜段，所述第二倾斜段与所述第一倾斜段沿所述转轴正常转动时的方向排布，且所述第二倾斜段具有沿所述转轴正常转动时的方向排布的第三侧及第四侧，所述第四侧与所述第一侧对接，所述第二倾斜段与所述轴孔的轴心的距离从所述第三侧至所述第四侧递增；

在所述转轴穿设于所述空腔时，所述第二倾斜段与所述转轴的外周之间形成有与所述动压效应产生区连通的导气区。

在其中一些实施例中，所述箔片组件包括波箔组件及顶箔，所述顶箔穿设于所述轴孔内，所述波箔组件设置于所述轴孔的孔壁与所述顶箔之间、并支撑着所述顶箔；所述顶箔为至少两个，至少两个所述顶箔沿所述轴孔的径向层叠设置。

在其中一些实施例中，在至少两个所述顶箔中，包括第一顶箔以及第二顶箔，所述第二顶箔与所述第一顶箔贴合，且所述第二顶箔位于所述第一顶箔与所述波箔组件之间。

在其中一些实施例中，所述第一顶箔包括第一固定端以及第一自由端，所述第一顶箔从所述第一固定端沿所述转轴正常转动时的方向向所述第一自由端延伸，所述第一固定端与所述壳体固定连接，所述第二顶箔包括第二固定端以及第二自由端，所述第二顶箔从所述第二自由端沿所述转轴正常转动时的方向向所述第二固定端延伸，所述第二固定端与所述壳体固定连接；

或所述第一顶箔包括第一固定端以及第一自由端，所述第一顶箔从所述第一自由端沿所述转轴正常转动时的方向向所述第一固定端延伸，所述第一固定端与所述壳体固定连接，所述第二顶箔包括第二固定端以及第二自由端，所述第二顶箔从所述第二固定端沿所述转轴正常转动时的方向向所述第二自由端延伸，所述第二固定端与所述壳体固定连接。

在其中一些实施例中，所述壳体设有第一安装槽，所述顶箔具有设置于所述第一安装槽内的第一安装边。

在其中一些实施例中，所述的气体轴承还包括第一紧固件，所述壳体还设有第一安装孔，所述第一紧固件穿设于所述第一安装孔内并挤压所述第一安装边、以使所述顶箔与所述壳体固定连接。

在其中一些实施例中，所述波箔组件包括至少两个，至少两个所述波箔组件首尾相对并形成环形结构，且每个所述波箔组件均与所述壳体固定连接。

在其中一些实施例中，所述第一波箔设有第一条形孔，所述第一条形孔沿所述第一波箔的周向延伸设置。

在其中一些实施例中，所述第一条形孔为至少两个，至少两个所述第一条形孔沿所述波箔组件的轴向间隔排布。

在其中一些实施例中，所述波箔组件包括至少两个波箔，至少两个波箔沿所述轴孔的径向层叠设置。

在其中一些实施例中，至少两个波箔包括第一波箔以及第二波箔，所述第二波箔与所述第一波箔贴合，且所述第二波箔位于所述第一波箔与所述轴孔的孔壁之间。

在其中一些实施例中，所述壳体设有第二安装槽，所述波箔组件具有设置于所述第二安装槽内的第二安装边。

在其中一些实施例中，所述的气体轴承还包括第二紧固件，所述壳体还设有第二安装孔，所述第二紧固件穿设于所述第二安装孔内并挤压所述第二安装边、以使所述波箔组件与所述壳体固定连接。

在其中一些实施例中，所述第二安装槽与所述第二安装孔连通并组成装配位，所述壳体上设有沿所述轴孔的周向间隔设置的至少两个所述装配位，所述第二安装边以及所述第二紧固件择其一地设置于同一组所述装配位中。

在其中一些实施例中，所述第一侧与所述第二侧沿所述转轴正常转动时的方向排布，所述箔片组件远离所述轴孔的孔壁的一侧还具有第二倾斜段，所述第二倾斜段与所述第一倾斜段沿所述转轴正常转动时的方向排布，所述第二倾斜段具有沿所述转轴正常转动时的方向排布的第三侧及第四侧，所述第四侧与所述第一侧对接，所述第二倾斜段与所述轴孔的轴心的距离从所述第三侧至所述第四侧递增，在所述转轴穿设于所述空腔时，所述第二倾斜段与所述转轴的外周之间形成有与所述动压效应产生区连通的导气区。

压缩机的方案如下：

一种压缩机，包括如上所述的气体轴承。

空调机组的方案如下:

一种空调机组，包括如上所述的压缩机。

以上的气体轴承、压缩机以及空调机组至少包括如下有益效果：

在一些实施例中，相较于单层波箔组件的方案，在本申请，所述波箔组件包括至少两个波箔，至少两个波箔沿所述轴孔的径向层叠设置，能够提升气体轴承的承载力。

在一些实施例中，由于箔片组件具有第一倾斜段，第一倾斜段与转轴之间具有明显的楔形区域，转轴在转动时，能够更容易，更快地形成气膜。

在一些实施例中，相较于单层顶箔以及单片波箔组件的方案，在本申请，所述顶箔为至少两个，至少两个所述顶箔沿所述轴孔的径向层叠设置，能够提升气体轴承的阻尼。

在一些实施例中，采用第一紧固件以及第二紧固件分别对顶箔以及波箔组件进行固定，提高轴承的装配效率和可靠性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型一些实施例中的气体轴承的立体结构示意图；

图2为图1所示的气体轴承的A处局部放大结构示意图；

图3为本实用新型一些实施例中的气体轴承的正视结构示意图；

图4为图3所示的一些实施例中的气体轴承的B处局部放大结构示意图；

图5为本实用新型一些实施例中的气体轴承的局部放大结构示意图；

图6为本实用新型一些实施例中的第一顶箔的结构示意图；

图7为本实用新型一些实施例中的第二顶箔的结构示意图；

图8为本实用新型一些实施例中的第一波箔或第二波箔的结构示意图；

图9为图3所示的另一些实施例中的气体轴承的B处局部放大结构示意图；

图10为本实用新型另一些实施例中的气体轴承的局部放大结构示意图；

图11为本实用新型一些实施例中的壳体的结构示意图；

图12为本实用新型一些实施例中的第二顶箔的正视示意图；

图13为本实用新型另一些实施例中的第一波箔或第二波箔的结构示意图。

附图标记说明：

10-气体轴承；20-转轴；

100-壳体；110-第一安装槽；120-第二安装槽；130-第一安装孔；140-第二安装孔；

200-箔片组件；

201-第一安装边；202-第二安装边；203-动压效应产生区；204-导气区；

210-顶箔组件；2101-顶箔；

211-第一顶箔；2111-第一倾斜段；2112-第二倾斜段；2113-第一子安装边；2114-第一固定端；2115-第一自由端；

212-第二顶箔；2121-第三倾斜段；2122-第二子安装边；2123-第二固定端；2124-第二自由端；

220-波箔组件；2201-波型部；2202-平坦部；2203-波箔；2204-条形孔；2205-尾波；

221-第一波箔；2212-第一条形孔；2213-第三子安装边；

222-第二波箔；2222-第二条形孔；2223-第四子安装边；

300-第一紧固件；

400-第二紧固件。

具体实施方式

为使本实用新型的目的-技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”-“水平的”-“左”-“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型中所述“第一”-“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1-图3所示，一实施例涉及的一种气体轴承10，气体轴承10用于供转轴20穿过。工作时，转轴20能够在电磁场的作用下做高速旋转运动，当转速达到一定值时，气体轴承10通过动压效应形成的气膜将转轴20悬浮起来。

具体地，气体轴承10包括壳体100及箔片组件200。壳体100设有轴孔，箔片组件200设置于轴孔的孔壁上，且箔片组件200围成有用于供转轴20穿过的空腔，当转轴20穿设于空腔并与轴孔同轴设置时，转轴20与箔片组件200间隙配合。

需要说明的是，壳体100为中空结构，壳体100围成有孔型空间，该孔型空间即为轴孔，轴孔的孔壁也即壳体100的内壁。

如图4所示，进一步地，箔片组件200远离轴孔的孔壁的一侧具有第一倾斜段2111，第一倾斜段2111包括沿轴孔的周向排布的第一侧及第二侧，第一倾斜段2111与轴孔的轴心的距离从第一侧至第二侧递减。其中，在转轴20穿设于空腔时，第一倾斜段2111与转轴20的外周之间形成有动压效应产生区203。

具体地，在转轴20穿设于空腔时，第一倾斜段2111与转轴20的外周之间的间隙从第一倾斜段2111的第一侧至第二侧逐渐递减，第一倾斜段2111与转轴20之间的间隙呈楔形状，从而使得转轴20在转动时产生动压效应。

需要说明的是，只有当转轴转动的时候，轴承10才能在动压效应产生区203的作用下产生动压效应。

以图3-4所示的气体轴承10进行说明，转轴20沿逆时针转动，第一倾斜段2111的第一侧至第二侧沿逆时针方向排布，第一倾斜段2111与转轴20之间的间隙沿逆时针逐渐递减。如此，第一倾斜段2111与转轴20的外周之间就会形成楔形的动压效应产生区203。

具体到本实施例中，第一倾斜段2111为倾斜的直板，在其他实施例中，倾斜段也可以为弧形板。

在传统的气体轴承10中，转轴20在重力作用下相对轴承发生偏心，进而与轴承内表面形成楔形间隙，通过该楔形间隙形成动压效应，从而使转轴20悬浮起来。而在本申请的气体轴承10中，由于箔片组件200具有第一倾斜段2111，第一倾斜段2111与转轴20之间具有明显的楔形区域，转轴20在转动时，能够更容易，更快地形成气膜。

如图2所示，在其中一些实施例中，箔片组件200包括波箔组件220及顶箔2101，顶箔2101穿设于轴孔内，波箔组件220设置于轴孔的孔壁与顶箔2101之间-并支撑着顶箔2101，顶箔2101具有第一倾斜段2111。

具体地，箔片组件200包括波箔组件220和顶箔2101，顶箔2101穿设于轴孔内，箔片组件200设置于轴孔的孔壁与顶箔2101之间并支撑着顶箔2101。其中，波箔组件220为具有特殊波形的弹性波箔，工作时，波箔组件220通过波形的弹性变化产生支撑力，为气体轴承10提供主要刚度和部分阻尼；顶箔2101为筒形的箔片，顶箔2101的一面搭接在波箔组件220的每个波纹顶端，顶箔2101的另一面用于与转轴20间隙配合。

如图4所示，进一步地，顶箔2101包括第一顶箔211和第二顶箔212，第一顶箔211具有如上所述的第一倾斜段2111，第一倾斜段2111与转轴20的外周之间的间隙从第一倾斜段2111的第一侧至第二侧逐渐递减，第一倾斜段2111与转轴20之间的间隙呈楔形状，从而使得转轴20在转动时产生动压效应。

如图4所示，在其中一些实施例中，第一倾斜段2111的第一侧与第二侧沿转轴20正常转动时的方向排布，箔片组件200远离轴孔的孔壁的一侧还具有第二倾斜段2112，第二倾斜段2112与第一倾斜段2111沿转轴20正常转动时的方向排布，第二倾斜段2112具有沿转轴20正常转动时的方向排布的第三侧及第四侧，第二倾斜段2112的第四侧与第一倾斜段2111的第一侧对接，第二倾斜段2112与轴孔的轴心的距离从第三侧至第四侧递增，在转轴20穿设于空腔时，第二倾斜段2112与转轴20的外周之间形成有与动压效应产生区203连通的导气区204；导气区204用于引导气流从导气区204进入到动压效应生成区中。

以图4为例，转轴20的正常转动方向为逆时针方向，第一倾斜段2111的第一侧与第二侧沿逆时针方向排布，箔片组件200远离轴孔的孔壁的一侧还具有第二倾斜段2112，第二倾斜段2112与第一倾斜段2111沿逆时针方向排布，第二倾斜段2112具有沿逆时针方向排布的第三侧及第四侧，第二倾斜段2112的第四侧与第一倾斜段2111的第一侧临近，第二倾斜段2112与轴孔的轴心的距离从第三侧至第四侧递增，在转轴20穿设于空腔时，第二倾斜段2112与转轴20的外周之间形成有与动压效应产生区203连通的导气区204，导气区204用于引导气流从导气区204进入到动压效应生成区中。

进一步地，第一顶箔211具有第一倾斜段2111及第二倾斜段2112，第一倾斜段2111的第一侧与第二侧沿逆时针方向排布，第二倾斜段2112与第一倾斜段2111沿逆时针方向排布，第二倾斜段2112具有沿逆时针方向排布的第三侧及第四侧，第四侧与第一侧临近，第二倾斜段2112与轴孔的轴心的距离从第三侧至第四侧递增，在转轴20穿设于空腔时，第二倾斜段2112与转轴20的外周之间形成有与动压效应产生区203连通的导气区204。

具体到本实施例中，第二倾斜段2112为倾斜的直板。在其他实施例中，第二倾斜段2112也可以为弧形板。

在另一个实施例中，转轴20的正常转动方向为顺时针，第一倾斜段2111的第一侧与第二侧沿顺时针方向排布，箔片组件200远离轴孔的孔壁的一侧还具有第二倾斜段2112，第二倾斜段2112与第一倾斜段2111沿顺时针方向排布，第二倾斜段2112具有沿顺时针方向排布的第三侧及第四侧，第二倾斜段2112的第四侧与第一倾斜段2111的第一侧临近，第二倾斜段2112与轴孔的轴心的距离从第三侧至第四侧递增，在转轴20穿设于空腔时，第一倾斜段2111与转轴20的外周之间形成有与动压效应产生区203连通的导气区204。

进一步地，第一顶箔211的第一倾斜段2111的第一侧与第二侧沿顺时针方向排布，第一顶箔211还具有第二倾斜段2112，第二倾斜段2112与第一倾斜段2111沿顺时针方向排布，第二倾斜段2112具有沿顺时针方向排布的第三侧及第四侧，第四侧与第一侧临近，第二倾斜段2112与轴孔的轴心的距离从第三侧至第四侧递增，在转轴20穿设于空腔时，第二倾斜段2112与转轴20的外周之间形成有与动压效应产生区203连通的导气区204。

如图2-图5所示，在其中一些实施例中，顶箔2101为至少两个，至少两个顶箔2101沿轴孔的径向层叠设置，在至少两个顶箔2101中，包括第一顶箔211以及第二顶箔212，第二顶箔212与第一顶箔211贴合，且第二顶箔212位于第一顶箔211与波箔组件220之间。第一顶箔211与第二顶箔212贴合，第一顶箔211与第二顶箔212的接触面的弯曲半径均为R2，第一顶箔211与第二顶箔212的接触面积大，相较于单片顶箔直接与波箔接触，能够提升气体轴承10的阻尼。

如图4-如图7所示，需要说明的是，第二顶箔212具有第三倾斜段2121，第三倾斜段2121与第一倾斜段2111贴合，使得第一倾斜段2111与轴孔的轴心的距离从第一侧至第二侧递减。

如图2、图6和图7所示，进一步地，第一顶箔211包括第一固定端2114以及第一自由端2115，第一顶箔211从第一固定端2114沿顺时针向第一自由端2115延伸，第一固定端2114与壳体100固定连接，第二顶箔212包括第二固定端2123以及第二自由端2124，第二顶箔212从第二固定端2123沿逆时针向第二自由端2124延伸，第二固定端2123与壳体100固定连接。第一顶箔211与第二顶箔212的装配方向相反，如此，能够使得第一顶箔211与第二顶箔212更加容易产生相对运动，进一步提高气体轴承10的阻尼。

具体地，第一顶箔211及第二顶箔212均为筒状，第一顶箔211为首尾对接的接近闭合的筒状，第一顶箔211的首端为第一固定端2114，第一顶箔211的尾端为第一自由端2115，第一顶箔211的第一固定端2114与壳体100固定连接；第二顶箔212为首尾相对的非闭合的筒状，第二顶箔212的尾端为第二固定端2123，第二顶箔212的首端为第二自由端2124，第二顶箔212的第二固定端2123与壳体100固定连接。如此，第一顶箔211与第二顶箔212之间会更容易产生相对运动，进一步提高气体轴承10的阻尼。

在另一个实施例中，第一顶箔211包括第一固定端2114以及第一自由端2115，第一顶箔211从第一固定端2114沿逆时针向第一自由端2115延伸，第一固定端2114与壳体100固定连接，第二顶箔212包括第二固定端2123以及第二自由端2124，第二顶箔212从第二固定端2123沿顺时针向第二自由端2124延伸，第二固定端2123与壳体100固定连接。

如图2所示，在其中一些实施例中，壳体100设有第一安装槽110，顶箔2101具有设置于第一安装槽110内的第一安装边201。顶箔2101可以通过第一安装边201设置于第一安装槽110内实现定位，方便装配。

进一步地，气体轴承10还包括第一紧固件300，壳体100还设有第一安装孔130，第一紧固件300穿设于第一安装孔130内并挤压第一安装边201以使顶箔2101与壳体100固定连接。在第一安装边201设置于第一安装槽110内后，可以通过第一紧固件300进一步紧固，可以实现顶箔与壳体100的可拆卸连接，利于轴承的维护。

具体地，第一安装孔130与第一安装槽110连通，当第一安装边201镶嵌于第一安装槽110内后，第一紧固件300穿设进第一安装孔130中-并挤压第一安装边201，使得第一安装边201的侧面受到第一紧固件300的挤压力而固定。

如图2、图6和图7所示，更具体地，第一安装边201包括第一子安装边2113与第二子安装边2122，第一子安装边2113设置于第一顶箔211的第一固定端2114，第二子安装边2122设置于第二顶箔212的第二固定端2123，第一子安装边2113与第二子安装边2122贴合并均设置于第一安装槽110内。第一紧固件300为销钉，当第一子安装边2113与第二子安装边2122设置于第一安装槽110后，通过销钉紧固。

在其他实施例中，顶箔也可以通过卡扣-螺钉等连接结构固定。

如图3-图8所示，在其中一些实施例中，箔片组件200包括至少三个波箔组件220，至少三个波箔组件220分别与壳体100固定连接，且至少三个波箔组件220的首尾相对并围绕转轴20的外周形成环形结构。轴承在高速旋转时，波箔组件220的变形量因轴承的转动会实时变化。通过在转轴20的外周设置至少三个波箔组件220，每个波箔组件220适应一定圆心角范围内的载荷变化，避免了局部波箔组件2201受力和变形过大。

具体到本实施例中，箔片组件200包括三个波箔组件220。三个波箔组件220整体上为弧形状，每个波箔组件220适应120°的载荷变化。每个波箔组件220包括第一波箔221和第二波箔222。

如图8所示，进一步地，第一波箔221设有第一条形孔2212，第一条形孔2212沿第一波箔221的周向延伸设置。第一条形孔2212可以将第一波箔221进行分成两部分，每个部分受力互不影响或影响很小，当其中一个部分受力变形时，不会影响到其它部分。

更进一步地，第一条形孔2212为至少两个，至少两个第一条形孔2212沿第一波箔221的轴向间隔排布。如此，可以将第一波箔221分成多个部分，当其中一个部分受力变形时，不会影响到其它部分。

具体到本实施例中，每个第一波箔221上均设有3个第一条形孔2212，每个第一波箔221被第一条形孔2212分成4部分。

同理，第二波箔222设有第二条形孔2222，第二条形孔2222沿第二波箔222的周向延伸设置。第二条形孔2222可以将第二波箔222进行分成两部分，每个部分受力互不影响或影响很小，当其中一个部分受力变形时，不会影响到其它部分。

更进一步地，第二条形孔2222为至少两个，至少两个第二条形孔2222沿第二波箔222的轴向间隔排布。如此，可以将第二波箔222分成多个部分，当其中一个部分受力变形时，不会影响到其它部分。

具体到本实施例中，每个第二波箔222上均设有3个第一条形孔2212，每个第二波箔222被第二条形孔2222分成4部分。

如图2和图13所示，在其中一些实施例中，波箔组件220包括至少两个波箔2203，至少两个波箔2203沿轴孔的径向层叠设置。至少两个波箔2203包括第一波箔221以及第二波箔222。第二波箔222与第一波箔221贴合，且第二波箔222位于第一波箔221与轴孔的孔壁之间。

如图5所示，第一波箔221及第二波箔222均为波纹状，第一波箔221及第二波箔222在结构上具有相同的波形高度(H1＝H2)-波形跨距(L1＝L2)-匹配的弯曲半径(接触面的弯曲半径均为R5)，从而实现第一波箔221与第二波箔222完全贴合，提高了气体轴承10的承载能力。另外，由于第一波箔221与第二波箔222完全贴合，增加了接触面积，当转轴20转动时，第一波箔221与第二波箔222的库伦摩擦效应增加，提升了阻尼。

如图3-图8所示，在其中一些实施例中，箔片组件200包括至少三个波箔组件220，每个波箔组件220均与壳体100固定连接，且至少三个波箔组件220首尾相对并形成环形结构；每个波箔组件220包括至少两个波箔，至少两个波箔依次贴合设置。

轴承在高速旋转时，波箔组件220的变形量因轴承的转动会实时变化。箔片组件200包括至少三个波箔组件220，每个波箔组件220适应一定圆心角范围内的载荷变化，避免了局部波箔组件220受力和变形过大。

如图3所示，具体到本实施例中，箔片组件200包括三个波箔组件220，每个波箔组件220均为弧形状；每个波箔组件220包括至少两个波箔，至少两个波箔依次贴合设置，每个波箔组件220适应120°的载荷变化。

如图2-图8所示，在其中一些实施例中，壳体100设有第二安装槽120，波箔组件220具有设置于第二安装槽120内的第二安装边202。波箔组件220可以通过第二安装边202设置于第二安装槽120内实现定位，方便装配。

进一步地，气体轴承10还包括第二紧固件400，壳体100还设有第二安装孔140，第二紧固件400穿设于第二安装孔140内并挤压第二安装边202-以使波箔组件与壳体100固定连接。在第二安装边202设置于第二安装槽120内后，可以通过第二紧固件400进一步紧固，可以实现波箔组件与壳体100的可拆卸连接，利于轴承的维护。

具体地，第二安装孔140与第二安装槽120连通，当第二安装边202镶嵌于第二安装槽120内后，第二紧固件400穿设进第二安装孔140中-并挤压第二安装边202，使得第二安装边202的侧面受到第二紧固件400的挤压力而固定。

更具体地，第二安装边202包括第三子安装边2213与第四子安装边2223，第三子安装边2213设置于第一波箔221上，第四子安装边2223设置于第二波箔222上，第三子安装边2213与第四子安装边2223贴合并均设置于第二安装槽120内。第二紧固件400为销钉，当第三子安装边2213与第四子安装边2223设置于第二安装槽120后，通过销钉紧固。

如图1-3所示，进一步地，第二安装槽120与第二安装孔140连通并组成装配位，壳体100上设有沿轴孔的周向间隔设有至少两个装配位，装配位的数量可以大于波箔组件220的数量，以供波箔组件220选择性使用。

如图1、图2和图8所示，具体到本实施例中，每个波箔组件220中的第一波箔221均设置有第三子安装边2213，每个波箔组件220中的第二波箔2221上均设置有第四子安装边2223，每个装配位与相互贴合的第一波箔221与第二波箔2221对应，相互贴合的第一波箔221与第二波箔2221择其一地插入于同一安装槽120中，第二紧固件400穿设于与该第二安装槽120对应的装配位的第二安装孔140中。

在其他实施例中，波箔组件220也可以通过卡扣-螺钉等连接结构固定。

根据气体轴承的工作原理，转轴在重力作用下相对气体轴承发生偏心，进而与气体轴承内表面形成楔形间隙。当转轴在做高速旋转运动时，不断将具有一定粘度的气体带入楔形间隙，而气体的不断进入使得气膜产生一定的压力，当转速提升到一定程度时，气膜力足以平衡转轴载荷，转轴与轴承完全分离，此时的转速称为轴承起飞转速，上述气膜产生的过程称为动压效应。

然而，由于制冷剂的粘度低，与油润滑类动压轴承相比，相关气体轴承的承载力低、阻尼偏小，导致转轴起飞转速高、临界转速偏低、振动过大，大大限制了气体轴承在制冷领域的应用。

基于此，本公开的一些实施例提供的气体轴承，适用于制冷剂的波箔动压气体轴承，从结构方面提高轴承的承载力与阻尼。

在一些实施例中，气体轴承包括壳体100、顶箔组件210和至少三个波纹状的波箔组件220。

如图1所示，壳体100设有用于供转轴20穿过的轴孔。顶箔组件210穿设于轴孔内，顶箔组件210围成有用于供转轴20穿过的空腔，顶箔组件210包括至少两个平坦状的顶箔2101，至少两个顶箔2101沿轴孔的径向彼此匹配地层叠设置。

至少三个波纹状的波箔组件220设于轴孔的孔壁与顶箔组件210之间，并支撑着顶箔组件210；至少三个波箔组件220首尾相对并围绕顶箔组件210的外周形成环形结构，至少三个波箔组件220中的每个波箔组件220包括至少两个彼此匹配地层叠设置的波箔2203，提高了气体轴承的承载能力。

此处的平坦状是指顶箔2101表面没有类似于波箔2203的波谷起伏。

波箔2203为具有特殊波形的弹性箔片，一般波形高度越小、跨距越窄，轴承刚度越强。工作时，通过波形的弹性变化产生支撑力，为轴承提供主要刚度和部分阻尼。

波箔组件220包括至少两个彼此匹配地层叠设置的波箔2203，至少两个彼此匹配地层叠设置的波箔2203具有相同的波形跨距(L1＝L2)、匹配的弯曲半径和相同或不同的波形高度(H1＝H2或者H1≠H2)，有效增加了波箔组件220的结构强度，提高了气体轴承的承载能力。

在一些实施例中，如图2、图4和图5所示，至少两个彼此匹配地层叠设置的波箔2203整体贴合。由于至少两个彼此匹配地层叠设置的波箔2203具有相同波形跨距(L1＝L2)、相同波形高度(H1＝H2)、匹配的弯曲半径等，使得至少两个彼此匹配地层叠设置的波箔2203在圆周方向能够实现整体贴合装配，其接触形式为面接触，增加了接触面积，有效提高了波箔组件220的结构强度，提高了气体轴承的承载能力和阻尼。

在一些实施例中，波箔2203包括波型部2201和平坦部2202，相邻的两个彼此匹配地层叠设置的波箔2203是指其中一个波箔2203的波型部2201与另一个波箔2203的波型部2201在径向上对齐层叠，其中一个波箔2203的平坦部2202与另一个波箔2203的平坦部2202在径向上对齐层叠。

波箔2203的波型部2201和平坦部2202间隔交替设置，波型部2201的起始处连接平坦部2202，且与平坦部2202位于同一平面高度。

在另一些实施例中，如图9、图10和图13所示，波箔2203包括波型部2201和平坦部2202，相邻的两个彼此匹配地层叠设置的波箔2203的波型部2201之间具有间隙，平坦部2202之间贴合。

由于相邻的两个彼此匹配地层叠设置的波箔2203的波型部2201之间具有间隙，平坦部2202之间贴合，当转轴20旋转时，相邻的两个彼此匹配地层叠设置的波箔2203之间的库伦摩擦效应增加，从而提升了阻尼。但相邻的两个彼此匹配地层叠设置的波箔2203具有不同的波形高度。例如：如图10所示，远离转轴20的波箔2203为第二波箔222，第二波箔222的波形高度为H1，靠近转轴20的波箔2203为第一波箔221，第一波箔221的波形高度为H2，两个波箔2203的波型部2201之间的配合间隙为X3，由于两个波箔2203的材料厚度相同，因此，X3＝H2-H1。

相邻的两个彼此匹配地层叠设置的波箔2203的波型部2201具有不同的波形高度，其中，波形高度相对较高的波箔2203的刚度低于波形高度相对较低的波箔2203的刚度。

其中，第一波箔221的高度H2大于的第二波箔222的高度H1，第一波箔221为低刚度波箔，降低了轴承刚度，因此有利于降低轴承起飞转速，降低轴承磨损。而第二波箔222为高刚度波箔，则主要提供更大的承载力，因为当转轴起飞后，随着转速增加，转轴需要的承载更大，此时低刚度的第一波箔221的高度H2不断被压缩减小，即间隙X3不断减小，而当X3为零时，高刚度的第二波箔222开始参与变形，与低刚度的第一波箔221一同提供承载。

在一些实施例中，相邻的两个彼此匹配地层叠设置的波箔2203的波型部2201之间的间隙X3大于等于0，小于等于20um。

当X3为0时，相邻的两个彼此匹配地层叠设置的波箔2203的波型部2201具有一样的波形高度，两者紧贴，接触面积最大，故此时波箔刚度最大，但轴承起飞转速同样较高；当X3为20um时,高度较大的波箔先参与工作提供刚度给转轴，有效降低了轴承起飞转速。

当X3大于20um时，可进一步降低轴承起飞转速，但由于此时X3较大，使得轴承径向可变间隙偏大，即当转轴运行在高速、重载环境下时，在径向方向上，此时轴承实际工作间隙远大于设计间隙，将带来转轴主频振动大和半频振动大等问题。

如图10所示，相邻的两个彼此匹配地层叠设置的波箔2203分别为第一波箔221和第二波箔222，第一波箔221相对于第二波箔222靠近转轴20，第一波箔221的内径为R4，第一波箔221的外径为R5，第二波箔222的内径与第一波箔221的外径形同，也为R5。第二波箔222的外径为R6，第二波箔222的外径R6与壳体10的内径相同。

此处的波箔的内径是指从波箔的平坦部至轴孔的圆心的距离。

在一些实施例中，如图3所示，气体轴承包括至少三个波箔组件220，至少三个波箔组件220首尾相对并形成围绕转轴20的环形结构，且各波箔组件220分别与壳体100固定连接。相邻两个波箔组件220之间具有第一预设弧线距离，第一预设弧线距离对应的圆心角为θ1。

为了充分发挥气体轴承的自适应的特性(即转轴20高速旋转时，轴承在转轴的每个旋圆心圆心角上受到的载荷实时变化，此时轴承的波形变形量随载荷变化而变化)，沿转轴20的周向设有至少三个波箔组件220，至少三个波箔组件220沿转轴20的圆周均匀分布。例如：如图1和图3所示，沿转轴20的圆周方向设置三个波箔组件220。每个波箔组件220适应120°的载荷变化。

在一些实施例中，波箔组件220包括固定端和自由端，波箔组件220的固定端与壳体100固定连接，相邻两个波箔组件220中，其中一个波箔组件220的自由端与另一个波箔组件220的固定端临近，且具有第一预设弧线距离。第一预设弧线距离对应的圆心角为θ1。

在一些实施例中，如图4和图9所示，波箔组件220包括固定端和自由端，波箔组件220的固定端与壳体100固定连接，沿转轴20的转动方向，波箔组件220的固定端位于自由端的上游。

在一些实施例中，如图2所示，壳体100设有第二安装槽120，波箔组件220具有设于第二安装槽120内的第二安装边202。

在一些实施例中，气体轴承还包括第二紧固件400，壳体100还设有与第二安装槽120连通的第二安装孔140；第二紧固件400穿设于第二安装孔140内并挤压第二安装槽120内的第二安装边202、以使波箔组件220与壳体100固定连接。

每个波箔组件220对应一第二安装槽120和一第二安装孔140。

如图11所示，壳体100为环形、回转类零件，一般的，其外部通过外径与其他箱体零件过盈配合，其内部通过焊接或固定销等方式对波箔和顶箔进行支撑和固定。虽然焊接形式连接牢靠，但对定位精度要求高，否则存在较大的焊接应力，影响轴承性能，同时，焊接后不可拆、卸箔片，不利于轴承维护。

因此，在一些实施例中，如图2所示，通过第二安装槽120固定第二安装边202、第二紧固件400变形挤压第二安装边202的双重固定方式，提高波箔组件220的连接可靠性和装配效率，且该方式可拆卸，提高了轴承装配效率和可靠性。

如图1和图11所示，由于壳体100内设有至少三个波箔组件220，为提高波箔组件220的连接可靠性，在壳体100端面设置了与波箔组件220的数量匹配的多组第二安装槽120和第二安装孔140，第二安装槽120和第二安装孔140均为轴向贯通。

在一些实施例中，如图13所示，波箔组件220设有条形孔2204，条形孔2204沿轴孔的周向延伸。可选地，波箔组件220中的两个波箔2203的至少之一设置条形孔2204。

在一些实施例中，波箔组件220设有至少两个条形孔2204，至少两个条形孔2204沿轴孔的轴向间隔排布。

在一些实施例中，两个彼此匹配地层叠设置的波箔2203中，靠近转轴20的波箔2203的厚度小于远离转轴20的波箔2203的厚度。

在一些实施例中，相邻的两个彼此匹配地层叠设置的波箔2203的厚度分别为t1和t2，0≤t1-t2≤0.1mm。

例如：波箔组件220中的两个波箔2203分别为第一波箔221和第二波箔222，第一波箔221和第二波箔222彼此匹配地层叠设置，靠近壳体100侧的为第二波箔222，第二波箔222的材料厚度为t1，t1＝R6-R5，远离壳体100侧的波箔为第一波箔221，第一波箔221的材料厚度为t2，t2＝R5-R4，可选地，0≤t1-t2≤0.1mm。

当t1-t2＝0时，此时第二波箔222的结构刚度等于第一波箔221的结构刚度，两种波箔材料类型和加工工艺相近，而双层波箔的刚度区别则通过上述的波形高度H2、H1来控制。

当t1-t2＝0.1mm时，此时第二波箔222的结构刚度远大于第一波箔221的结构刚度，加上波形高度的差异，能进一步提升轴承的综合刚度，同时也满足降低起飞转速的要求。

当0＜t1-t2＜0.1mm时，此时第二波箔222的结构刚度同样大于第一波箔221的结构刚度，同时也满足降低起飞转速的要求。

当t1-t2＞0.1mm时，此时第二波箔222较厚，可进一步提升结构刚度，满足大于第一波箔221的结构刚度，但第二波箔222厚度偏大将带来加工困难的问题，主要体现在波形压制和弯曲成形上，增加了箔片成形误差，偏离设计值。

在一些实施例中，顶箔2101为长筒形的箔片。在径向上，顶箔组件210的一面均匀地搭接在波箔组件220的每个波型部2201的顶端，通过与波型部2201的接触产生摩擦力，为轴承提供一部分阻尼；顶箔组件210的另一面与转轴20间隙配合，形成动压效应所需的气膜空间。

在一些实施例中，顶箔组件210包括两个平坦状的顶箔2101，两个顶箔2101沿轴孔的径向彼此匹配地层叠设置，以提高气体轴承的阻尼。

在一些实施例中，两个顶箔2101彼此整体贴合。

两个平坦状的顶箔2101具有匹配的弯曲半径，例如：如图10所示，靠近转轴20的顶箔2101为第一顶箔211，远离转轴20的顶箔2101为第二顶箔212，在第一顶箔211与第二顶箔212的接触面处，第二顶箔212的内径等于第一顶箔211的外径，均为R2,从而在径向上实现完全彼此整体贴合，通过彼此整体贴合的贴合面，进一步增加了顶箔的摩擦接触面积，从而提升阻尼。

如图10所示，两个彼此整体贴合的顶箔2101分别为第一顶箔211和第二顶箔212，第一顶箔211相对于第二顶箔212靠近转轴20，第一顶箔211的内径为R1，第一顶箔211的外径为R2，第二顶箔212的内径与第一顶箔211的外径形同，也为R2。第二顶箔212的外径为R3。

气体轴承的阻尼来源于波箔组件220与壳体100的内壁的面接触、波箔组件220中的两个波箔2203的面接触、波箔组件220与顶箔2101的接触，以及两个顶箔2101之间的接触，当转轴高速旋转时，波箔组件220和顶箔2101产生相对运动，并通过上述接触面积产生库伦摩擦，以消耗轴承能量，该能量即为轴承阻尼。

在一些实施例中，如图2所示，壳体100设有第一安装槽110，至少两个顶箔2101均具有第一安装边201，各第一安装边201均设于第一安装槽110内。

在一些实施例中，气体轴承还包括第一紧固件300，壳体100还设有与第一安装槽110连通的第一安装孔130，第一紧固件300穿设于第一安装孔130内并挤压两个顶箔2101的第一安装边201、以使两个顶箔2101与壳体100固定连接。

在一些实施例中，通过第一安装槽110固定第一安装边201、第一紧固件300变形挤压第一安装边201的双重固定方式，提高了顶箔2101的连接可靠性和装配效率，且该方式可拆卸，提高了轴承装配效率和可靠性。

在一些实施例中，如图3所示，波箔组件220包括固定端和自由端，波箔组件220的固定端与壳体100固定连接，相邻两个波箔组件220中，其中一个波箔组件220的自由端与另一个波箔组件220的固定端临近，且具有第一预设弧线距离，第一安装槽110位于第一预设弧线距离的范围内，如图9所示。

在一些实施例中，如图9所示，在第一预设弧线距离的范围内，第一安装槽110与上述的其中一个波箔组件220的自由端之间具有第四预设弧线距离，第一安装槽110与上述的另一个波箔组件220的固定端之间具有第五预设弧线距离，其中，第四预设弧线距离小于第五预设弧线距离。

在一些实施例中，如图9所示，第四预设弧线距离对应的圆心角为θ2，0<θ2<5°。

在一些实施例中，如图4和图9所示，相邻的两个顶箔2101中的每个顶箔2101包括固定端和自由端，其中一个顶箔2101的固定端至自由端方向与另一个顶箔2101的固定端至自由端的方向相反。

为进一步发挥轴承的阻尼，两个顶箔2101呈现互逆的装配方向，使得两个顶箔2101更容易产生相对运动。

如图9所示，转轴为逆时针旋转，第一顶箔211的固定端指向自由端的装配方向为顺时针方向，第二顶箔212的固定端指向自由端的装配方向为逆时针方向。

在一些实施例中，沿着转轴20的旋转方向，所有波箔组件220的安装方向均为从自由端指向固定端，该结构形式有利于提高轴承的抗涡动能力；第一顶箔211的安装方向也为从自由端指向固定端，而位于波箔组件220和第一顶箔211之间的第二顶箔212的安装方向则从固定端指向自由端，主要是为了产生相对运动增加轴承阻尼。

在一些实施例中，两个顶箔2101中，沿转轴20的旋转方向，靠近转轴20的顶箔2101固定端位于自由端的上游，远离转轴20的顶箔2101的固定端位于其自由端的下游。

在一些实施例中，各顶箔2101的固定端位于壳体100的同一装配位。

在一些实施例中，相邻的两个顶箔2101中，靠近转轴20的顶箔2101的厚度大于远离转轴20的顶箔2101的厚度。

在厚度方面，两个顶箔2101的厚度与结构刚度成正比，这是因为厚度增加后，顶箔2101自身抵抗变形的能力增强，波箔也是如此，但是无论是顶箔还是波箔，材料厚度变大会增加成型难度，降低零件加工精度。所以顶箔2101材料的厚度一般可选为0.1mm～0.3mm,波箔厚度一般可选为0.1mm～0.2mm。

例如：如图10所示，两个顶箔2101包括第一顶箔211和第二顶箔212，第二顶箔212的材料厚度为t3(t3＝R3-R2),第一顶箔211的材料厚度为t4(t4＝R2-R1)。

可选地，0≤t4-t3≤0.1mm，原理与上述波箔相同。

当t4-t3＞0.1mm，此时第一顶箔211厚度偏大将带来加工困难的问题，主要体现在弯曲成形上，不能形成有良好曲率的圆柱形，影响径向气膜间隙的形成。

在一些实施例中，相邻的两个顶箔2101中，靠近转轴20的顶箔2101的刚度大于远离转轴20的顶箔2101的刚度。

第一顶箔211的刚度大于等于第二顶箔212的刚度。

考虑到第一顶箔211与转轴20配合，其内径R1承担气膜压力，故第一顶箔211的材料厚度t4优选偏大，而第二顶箔212位于第一顶箔211和波箔组件220之间，主要增加接触面积，从而增加轴承的阻尼，所以第二顶箔212的材料厚度t3应优选偏小，以便提高第二顶箔212的变形能力，从而贴合第一顶箔211和波箔组件220。

在一些实施例中，至少两个顶箔2101包括第一顶箔211和第二顶箔212，至少两个波箔2203包括第一波箔221和第二波箔222；

第二波箔222相对于第一波箔221靠近轴孔的孔壁，第二波箔222的厚度为t1，第一波箔221的厚度为t2；

第二顶箔212相对于第一顶箔211靠近轴孔的孔壁，第二顶箔212的厚度为t3，第一顶箔211的厚度为t4；

其中，t4＝2t3＝2t2＝2t1。

在一些实施例中，如图9所示，顶箔2101包括固定端和自由端，其中，靠近转轴20的顶箔2101的固定端与自由端之间具有第二预设弧线距离，远离转轴的顶箔2101的固定端与自由端之间具有第三预设弧线距离，第三预设弧线距离大于第二预设弧线距离。

转轴20为轴类、实心零件，转轴20与轴承间隙配合，形成设计间隙X4(图中未示出)。该设计间隙X4实际为第一顶箔211的内径R1与转轴20的外径R7之差，即X4＝R1-R7，转轴20在电磁场作用下做高速旋转运动，当转速达到设计值后，气体轴承10通过动压效应形成气膜把转轴20悬浮。

需要注意的是，对于加工好的转轴20和气体轴承10，设计间隙X4是个固定值，然而在工作过程中，转轴20由于做高速旋转运动，自身受到离心力和热膨胀力，使得转轴20的外径R7变大，类似的，气体轴承10除了受到转轴20引起的离心力和热膨胀力外，自身波箔、顶箔因受到气膜力和转轴重力发生的变形也会导致第一顶箔211的内径R1变大，一般R1变化大于R7，故实际工作间隙X5(图中未示出)大于设计间隙X4。

因此，如图3和图9所示，在圆周方向上相邻的波箔组件220之间设计了间隔，也就是第一预设弧线距离，第一预设弧线距离对应的圆心角为θ1，而第四预设弧线距离对应的圆心角为θ2，设计时，θ1和θ2取值越小，波箔组件220的周向长度越大，可布置的波形数量越多，即轴承的承载能力越大，所以一般θ1和θ2取值小于5℃；但θ1和θ2取值过小，当工作间隙变大时，由于波箔组件220非自由端发生圆周方向延伸，相邻的波箔组件220从而会发生干涉，故θ1和θ2的最小值应满足轴承在发生极限承载变形时仍大于零。

在一些实施例中，顶箔2101包括固定端和自由端，其中，最靠近转轴20的顶箔2101，也就是第一顶箔211的自由端所在位置设有第一倾斜段2111，沿转轴20的转动方向，第一倾斜段2111与轴孔的轴心的距离递减。其中，在转轴20穿设于空腔时，第一倾斜段2111与转轴20的外周之间形成的楔形收敛区为动压效应产生区203。

在一些实施例中，最靠近转轴20的顶箔2101，也就是第一顶箔211的固定端所在位置设有第二倾斜段2112，沿转轴20的转动方向，第二倾斜段2112与轴孔的轴心的距离递增。在转轴20穿设于空腔时，第二倾斜段2112与转轴20的外周之间形成的楔形区为与动压效应产生区203连通的导气区204，以提高轴承动压效应。

根据前面波箔动压气体轴承工作原理描述可知，轴承气膜产生的关键是形成动压效应，基于此，在一些实施例中，形成有动压效应产生区203和导气区204，以提高轴承动压效应，降低轴承起飞转速。

如图9所示，第一顶箔211的第一倾斜段2111与转轴20的外周之间形成楔形收敛区为动压效应产生区203，表现为沿着旋转方向，收敛间隙从X1逐渐减小为X2。其中，X1为第一倾斜段2111与转轴20的最大间隙，X2为第一倾斜段2111与转轴20的最小间隙。

第一顶箔211的第二倾斜段2112与转轴20的外周之间形成楔形收敛区为导气区204，沿着旋转方向，导气区204的间隙由小到大，不会形成动压效应，而导气区204主要用于引导气流从间隙过渡到动压效应产生区203。

在一些实施例中，与最靠近转轴20的顶箔相邻的顶箔2101，也就是第二顶箔212的固定端所在位置设有第三倾斜段2121，第三倾斜段2121与第一倾斜段2111贴合。

在一些实施例中，与最靠近转轴20的顶箔相邻的顶箔2101，也就是第二顶箔212的自由端的终止位置位于第二倾斜段2112的起始位置。第二倾斜段2112的起始位置就是第二倾斜段2112开始倾斜的位置。

在一些实施例中，如图9所示，与第一倾斜段2111的位置相对应的波箔组件220设有尾波2205，尾波2205被配置为支撑第一倾斜段2111，尾波2205的波形高度低于波箔组件220的其他波型部2201的波形高度。

为提高动压效应产生区203的结构强度，在与第一倾斜段2111的位置相对应的波箔组件220中设置尾波2205，波箔组件220中两个波箔2203的尾波2205的波形高度和跨距相同，所以在径向上为贴紧配合，即不存在类似的波箔配合间隙X3，这样设计主要是为了保证动压效应产生区203的结构稳定性，避免在快速形成气膜过程中在进口处发生气膜冲击。

由图4可知，收敛间隙X1、X2除了在第一倾斜段2111和第三倾斜段2121作用下形成之外，还通过尾波2205所指的波形结构支撑，提高动压效应产生区203的结构强度。

如图12所示，第二顶箔212的自由端与固定端之间具有第五预设弧线距离，第五预设弧线距离对应的圆心角为θ3，用于避让第二顶箔212的自由端，使其远离导气区204。

在一些实施例中，波箔组件220具有两种结构形式。

如图8所示，为第一种波箔组件220中的两个波箔的结构，两个波箔均包括安装边、多个条形孔、多个波型部和多个平坦部。

如图13所示，为第二种波箔组件220中的两个波箔的结构，两个波箔均包括安装边、多个条形孔、多个波型部、多个平坦部和尾波。也就是说，第二种波箔组件220与第一种波箔组件220的区别为多设置了尾波。第二种波箔组件220对应设于靠近第一顶箔211的第一倾斜段2111的位置，用于支撑第一倾斜段2111。

在一些实施例中，波箔组件220包括固定端、自由端以及设于固定端与自由端之间的多个波型部2201，波箔组件220的固定端与壳体100固定连接，至少一个波箔组件220的自由端设有尾波2205，尾波2205的波形高度低于波型部2201的波形高度。

在一些实施例中，沿壳体10的内部的圆周方向均布三个波箔组件220，其中，两个第一种波箔组件220和一个第二种波箔组件220。第二种波箔组件220对应设于靠近第一顶箔211的第一倾斜段2111的位置，用于支撑第一倾斜段2111。

在一些实施例中，至少三个波纹状的波箔组件220包括三个波箔组件220，三个波箔组件220沿所述轴孔的孔壁周向均匀间隔设置。

一实施例还涉及一种压缩机，包括如上的气体轴承。

在传统的压缩机的气体轴承10中，转轴20在重力作用下相对轴承发生偏心，进而与轴承内表面形成楔形间隙，通过该楔形间隙形成动压效应，从而使转轴20悬浮起来。而在本申请的气体轴承10中，由于箔片组件200具有第一倾斜段211，第一倾斜段211与转轴20之间具有明显的楔形区域，转轴20在转动时，能够更容易，更快地形成气膜。

一实施例还涉及一种空调机组，包括如上的压缩机。

在传统的空调机组的气体轴承10中，转轴20在重力作用下相对轴承发生偏心，进而与轴承内表面形成楔形间隙，通过该楔形间隙形成动压效应，从而使转轴20悬浮起来。而在本申请的气体轴承10中，由于箔片组件200具有第一倾斜段211，第一倾斜段211与转轴20之间具有明显的楔形区域，转轴20在转动时，能够更容易，更快地形成气膜。

基于上述本实用新型的各实施例，在没有明确否定的情况下，其中一些实施例的技术特征可以有益地与其他一个或多个实施例相互结合。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，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，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (36)

1.一种气体轴承，其特征在于，包括：

壳体(100)，设有用于供转轴(20)穿过的轴孔；

顶箔组件(210)，穿设于所述轴孔内，所述顶箔组件(210)围成有用于供所述转轴(20)穿过的空腔，所述顶箔组件(210)包括至少两个平坦状的顶箔(2101)，所述至少两个顶箔(2101)沿所述轴孔的径向彼此匹配地层叠设置；及

至少三个波纹状的波箔组件(220)，设于所述轴孔的孔壁与所述顶箔组件(210)之间，并支撑着所述顶箔组件(210)；所述至少三个波箔组件(220)首尾相对并围绕所述顶箔组件(210)的外周形成环形结构，所述至少三个波箔组件(220)中的每个波箔组件(220)包括至少两个彼此匹配地层叠设置的波箔(2203)。

2.根据权利要求1所述的气体轴承，其特征在于，所述至少两个彼此匹配地层叠设置的波箔(2203)整体贴合。

3.根据权利要求1所述的气体轴承，其特征在于，所述波箔(2203)包括波型部(2201)和平坦部(2202)，相邻的两个彼此匹配地层叠设置的波箔(2203)的波型部(2201)之间具有间隙，平坦部(2202)之间贴合。

4.根据权利要求3所述的气体轴承，其特征在于，所述相邻的两个彼此匹配地层叠设置的波箔(2203)的波型部(2201)之间的间隙大于等于0，小于等于20um。

5.根据权利要求3所述的气体轴承，其特征在于，所述相邻的两个彼此匹配地层叠设置的波箔(2203)的波型部(2201)具有不同的波形高度，其中，波形高度相对较高的波箔(2203)的刚度低于波形高度相对较低的波箔(2203)的刚度。

6.根据权利要求1所述的气体轴承，其特征在于，所述波箔组件(220)包括固定端和自由端，所述波箔组件(220)的固定端与所述壳体(100)固定连接，相邻的两个波箔组件(220)中，其中一个波箔组件(220) 的自由端与另一个波箔组件(220)的固定端临近，且具有第一预设弧线距离。

7.根据权利要求6所述的气体轴承，其特征在于，所述第一预设弧线距离对应的圆心角为θ1，0<θ1<5°。

8.根据权利要求1所述的气体轴承，其特征在于，所述波箔组件(220)包括固定端和自由端，所述波箔组件(220)的固定端与所述壳体(100)固定连接，沿所述转轴(20)的转动方向，所述波箔组件(220)的固定端位于自由端的上游。

9.根据权利要求1所述的气体轴承，其特征在于，所述壳体(100)设有第二安装槽(120)，所述波箔组件(220)具有设于第二安装槽(120)内的第二安装边(202)。

10.根据权利要求9所述的气体轴承，其特征在于，还包括第二紧固件(400)，所述壳体(100)还设有与所述第二安装槽(120)连通的第二安装孔(140)；所述第二紧固件(400)穿设于所述第二安装孔(140)内并挤压所述第二安装槽(120)内的第二安装边(202)、以使所述波箔组件(220)与所述壳体(100)固定连接。

11.根据权利要求1所述的气体轴承，其特征在于，所述波箔组件(220)设有条形孔(2204)，所述条形孔(2204)沿所述轴孔的周向延伸。

12.根据权利要求11所述的气体轴承，其特征在于，所述波箔组件(220)设有至少两个条形孔(2204)，所述至少两个条形孔(2204)沿所述轴孔的轴向间隔排布。

13.根据权利要求1所述的气体轴承，其特征在于，所述至少两个彼此匹配地层叠设置的波箔(2203)中，靠近所述转轴(20)的波箔(2203)的厚度小于远离所述转轴(20)的波箔(2203)的厚度。

14.根据权利要求13所述的气体轴承，其特征在于，靠近所述转轴(20)的波箔(2203)的厚度为t2，远离所述转轴(20)的波箔(2203)的厚度为t1，0≤t1-t2≤0.1mm。

15.根据权利要求1所述的气体轴承，其特征在于，所述至少两个顶箔(2101)中，靠近所述转轴(20)的顶箔(2101)的厚度大于远离所述转轴(20)的顶箔(2101)的厚度。

16.根据权利要求15所述的气体轴承，其特征在于，靠近所述转轴(20)的顶箔(2101)的厚度为t4，远离所述转轴(20)的顶箔(2101)的厚度为t3，0≤t4-t3≤0.1mm。

17.根据权利要求1所述的气体轴承，其特征在于，所述至少两个顶箔(2101)包括第一顶箔(211)和第二顶箔(212)，所述至少两个波箔(2203)包括第一波箔(221)和第二波箔(222)；

所述第二波箔(222)相对于第一波箔(221)靠近所述轴孔的孔壁，所述第二波箔(222)的厚度为t1，所述第一波箔(221)的厚度为t2；

所述第二顶箔(212)相对于所述第一顶箔(211)靠近所述轴孔的孔壁，所述第二顶箔(212)的厚度为t3，所述第一顶箔(211)的厚度为t4；

其中，t4＝2t3＝2t2＝2t1。

18.根据权利要求1所述的气体轴承，其特征在于，所述顶箔(2101)包括固定端和自由端，相邻的两个顶箔(2101)中，靠近所述转轴(20)的顶箔(2101)的固定端与自由端之间具有第二预设弧线距离，远离所述转轴的顶箔(2101)的固定端与自由端之间具有第三预设弧线距离，所述第三预设弧线距离大于所述第二预设弧线距离。

19.根据权利要求1所述的气体轴承，其特征在于，所述壳体(100)设有第一安装槽(110)，所述至少两个顶箔(2101)均具有第一安装边(201)，各所述第一安装边(201)均设于所述第一安装槽(110)内。

20.根据权利要求19所述的气体轴承，其特征在于，还包括第一紧固件(300)，所述壳体(100)还设有与所述第一安装槽(110)连通的第一安装孔(130)，所述第一紧固件(300)穿设于所述第一安装孔(130)内并挤压所述至少两个顶箔(2101)的第一安装边(201)、以使所述至少两个顶箔(2101)与所述壳体(100)固定连接。

21.根据权利要求19所述的气体轴承，其特征在于，所述波箔组件(220)包括固定端和自由端，所述波箔组件(220)的固定端与所述壳体(100)固定连接，相邻的两个波箔组件(220)中，其中一个波箔组件(220)的自由端与另一个波箔组件(220)的固定端临近，且具有第一预设弧线距离，所述第一安装槽(110)位于所述第一预设弧线距离的范围内。

22.根据权利要求21所述的气体轴承，其特征在于，在所述第一预设弧线距离的范围内，所述第一安装槽(110)与所述其中一个波箔组件(220)的自由端之间具有第四预设弧线距离，所述第一安装槽(110)与所述另一个波箔组件(220)的固定端之间具有第五预设弧线距离，其中，所述第四预设弧线距离小于所述第五预设弧线距离。

23.根据权利要求22所述的气体轴承，其特征在于，所述第四预设弧线距离对应的圆心角为θ2，0<θ2<5°。

24.根据权利要求1所述的气体轴承，其特征在于，所述至少两个顶箔(2101)中的每个顶箔(2101)包括固定端和自由端，其中一个顶箔(2101)的固定端至自由端方向与另一个顶箔(2101)的固定端至自由端的方向相反。

25.根据权利要求24所述的气体轴承，其特征在于，相邻的两个顶箔(2101)中，沿所述转轴(20)的旋转方向，靠近所述转轴(20)的顶箔(2101)固定端位于自由端的上游，远离所述转轴(20)的顶箔(2101)的固定端位于其自由端的下游。

26.根据权利要求24所述的气体轴承，其特征在于，所述至少两个顶箔(2101)的固定端位于所述壳体(100)的同一装配位。

27.根据权利要求1所述的气体轴承，其特征在于，所述顶箔(2101)包括固定端和自由端，其中，最靠近所述转轴(20)的顶箔(2101)的自由端所在位置设有第一倾斜段(2111)，沿所述转轴(20)的转动方向，所述第一倾斜段(2111)与所述轴孔的轴心的距离递减。

28.根据权利要求27所述的气体轴承，其特征在于，最靠近所述转轴(20)的顶箔(2101)的固定端所在位置设有第二倾斜段(2112)，沿所述转轴(20)的转动方向，所述第二倾斜段(2112)与所述轴孔的轴心的距离递增。

29.根据权利要求27所述的气体轴承，其特征在于，与最靠近所述转轴(20)的顶箔相邻的顶箔(2101)，其固定端所在位置设有第三倾斜段(2121)，所述第三倾斜段(2121)与所述第一倾斜段(2111)贴合。

30.根据权利要求28所述的气体轴承，其特征在于，与最靠近所述转轴(20)的顶箔相邻的顶箔(2101)，其自由端的终止位置位于所述第二倾斜段(2112)的起始位置。

31.根据权利要求27所述的气体轴承，其特征在于，与所述第一倾斜段(2111)的位置相对应的所述波箔组件(220)设有尾波(2205)，所述尾波(2205)被配置为支撑所述第一倾斜段(2111)，所述尾波(2205)的波形高度低于所述波箔组件(220)的其他波型部(2201)的波形高度。

32.根据权利要求28所述的气体轴承，其特征在于，所述相邻的两个顶箔(2101)中，靠近所述转轴(20)的顶箔(2101)的刚度大于远离所述转轴(20)的顶箔(2101)的刚度。

33.根据权利要求1所述的气体轴承，其特征在于，所述波箔组件(220)包括固定端、自由端以及设于所述固定端与所述自由端之间的多个波型部(2201)，所述波箔组件(220)的固定端与所述壳体(100)固定连接，至少一个波箔组件(220)的自由端设有尾波(2205)，所述尾波(2205)的波形高度低于所述波型部(2201)的波形高度。

34.根据权利要求1所述的气体轴承，其特征在于，所述至少三个波纹状的波箔组件(220)包括三个波箔组件(220)，所述三个波箔组件(220)沿所述轴孔的孔壁周向均匀间隔设置。

35.一种压缩机，其特征在于，包括如上权利要求1至34任一项所述的气体轴承。

36.一种空调机组，其特征在于，包括如上权利要求35所述的压缩机。

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