CN215950142U - 悬浮轴组件、电机、压缩机、空调及冰箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种悬浮轴组件、电机、压缩机、空调及冰箱，所述悬浮轴组件包括悬浮轴；气浮轴承，用于套设在所述悬浮轴上；限位轴承，所述限位轴承套设在所述悬浮轴上，所述限位轴承与所述悬浮轴间具有间隙，所述限位轴承用于在所述悬浮轴径向偏移时对所述悬浮轴进行限位支撑。本实用新型的悬浮轴组件，通过设置限位轴承，在悬浮轴由于振动而产生径向偏移时，可以通过限位轴承对悬浮轴进行限位支撑，从而防止悬浮轴与气浮轴承发生碰撞，从而避免悬浮轴与气浮轴承磨损，也可以避免转子与静止件发生碰磨。

Description

悬浮轴组件、电机、压缩机、空调及冰箱

技术领域

本实用新型涉及压缩机技术领域，具体涉及一种悬浮轴组件、电机、压缩机、空调及冰箱。

背景技术

与螺杆压缩机、涡旋压缩机相比，离心式空压机能提供更高压比的气源，能显著提升电堆的功率密度和整体性能。而采用动压气体轴承的离心式空压机具有摩擦损耗小、高转速、高温稳定性好、不需要润滑油等一系列优点，有着十分广阔的应用前景。

箔片动压气体径向轴承属于滑动轴承的一种，由轴承壳体、波箔、顶箔等组成。箔片动压气体径向轴承的工作原理为动压效应，通过电机转子的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。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，当气膜力足以平衡转轴载荷时，轴与轴承完全分离，上述气膜产生的过程称为动压效应。

箔片动压气体径向轴承工作时，通过动压效应形成高压气膜，而轴承的波箔结构通过变形为气膜提供压力支撑转子，一般承载力越大，轴承波箔的变形量越大。一般厂家根据空压机工作时轴承受到的载荷范围，来设计波箔的结构强度满足变形范围，使得转子轴承系统工作在一个合理的间隙；而当空压机工作在高负荷情况时，通过轴承波箔实现一定程度的变形，从而提供更大的承载力给转子。

然而，由于波箔是弹性结构，当空压机受到异常冲击(如故障停机、喘振、汽车突然加减速等)，此时轴承将受到额外冲击载荷，导致波箔变形过大，即间隙突然增加，容易破坏气膜导致电机轴与轴承直接碰磨，或空压机转子与静止件的发生碰磨。

实用新型内容

本实用新型公开了一种悬浮轴组件、电机、压缩机、空调及冰箱，解决了轴承受到额外冲击载荷，导致波箔变形过大，容易破坏气膜导致电机轴与轴承直接碰磨或空压机转子与静止件的发生碰磨的问题。

根据本实用新型的一个方面，公开了一种悬浮轴组件，包括悬浮轴，还包括：气浮轴承，用于套设在所述悬浮轴上；限位轴承，所述限位轴承套设在所述悬浮轴上，所述限位轴承与所述悬浮轴间具有间隙，所述限位轴承用于在所述悬浮轴径向偏移时对所述悬浮轴进行限位支撑。

进一步地，所述气浮轴承包括用于支撑所述悬浮轴的波箔，所述限位轴承与所述悬浮轴间的间隙距离小于或等于所述波箔的最大变形量。

进一步地，还包括：第一轴承座，所述限位轴承安装在所述第一轴承座上。

进一步地，还包括：轴承压盖，所述轴承压盖设置在所述第一轴承座上，所述轴承压盖与所述第一轴承座之间形成限位槽，所述限位轴承的外圈位于所述限位槽内，所述限位槽用于限制限位轴承的移动。

进一步地，还包括：锁紧螺母，所述锁紧螺母安装在所述悬浮轴上，所述锁紧螺母位于所述轴承压盖内，所述锁紧螺母用于限制所述限位轴承的内圈的移动。

进一步地，所述限位轴承为滚动轴承。

进一步地，第二轴承座，所述气浮轴承设置在所述第二轴承座内，所述悬浮轴贯穿所述气浮轴承设置，所述第一轴承座连接在所述第二轴承座上。

根据本实用新型的另一方面，还公开了一种电机，包括上述的悬浮轴组件。

进一步地，所述电机还包括：壳体，所述悬浮轴和所述气浮轴承均位于所述壳体内；第一轴承座和第二轴承座，所述第二轴承座固定在所述壳体的内壁上，所述气浮轴承设置在所述第二轴承座内，所述悬浮轴贯穿所述气浮轴承设置，所述第一轴承座连接在所述第二轴承座上。

根据本实用新型的另一方面，还公开了一种压缩机，包括上述的悬浮轴组件。

根据本实用新型的另一方面，还公开了一种空调，包括上述的悬浮轴组件。

根据本实用新型的另一方面，还公开了一种冰箱，包括上述的悬浮轴组件。

本实用新型的悬浮轴组件，通过设置限位轴承，在悬浮轴由于振动而产生径向偏移时，可以通过限位轴承对悬浮轴进行限位支撑，从而防止悬浮轴与气浮轴承发生碰撞，从而避免悬浮轴与气浮轴承磨损，也可以避免转子与静止件发生碰磨。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的悬浮轴组件的结构示意图；

图2是图1中A的局部放大图；

图3是本实用新型实施例一的悬浮轴组件的悬浮轴承的结构是示意图；

图4是本实用新型实施例二的电机的结构是示意图；

图5是图4中B的局部放大图；

图例：10、悬浮轴；20、气浮轴承；21、波箔；22、轴承壳体； 23、顶箔；24、固定销；30、限位轴承；31、外圈；32、内圈；40、第一轴承座；50、轴承压盖；60、锁紧螺母；70、第二轴承座；80、壳体。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步说明，但不局限于说明书上的内容。

如图1和图2所示，本实用新型公开了一种悬浮轴组件，包括悬浮轴10、气浮轴承20和限位轴承30，气浮轴承20用于套设在悬浮轴10上；限位轴承30套设在悬浮轴10上，限位轴承30与悬浮轴10间具有间隙，限位轴承30用于在悬浮轴10径向偏移时对悬浮轴10进行限位支撑。本实用新型的悬浮轴组件，通过设置限位轴承30，在悬浮轴10由于振动而产生径向偏移时，可以通过限位轴承30对悬浮轴10进行限位支撑，从而防止悬浮轴10与气浮轴承20发生碰撞，从而避免悬浮轴10与气浮轴承20磨损，也可以避免转子与静止件发生碰磨。

如图3所示，在本实施例中，气浮轴承20包括用于支撑悬浮轴10的波箔21、轴承壳体22、顶箔23。其中，波箔21为具有特殊波形的弹性箔片，一端通过固定销24紧固在轴承壳体22上，另一端为自由端，单个悬浮轴承在圆周上有多段波箔21。工作时，通过波箔21的弹性变化产生支撑力，为轴承提供主要刚度和部分阻尼；顶箔23为长筒形的箔片，同样一端通过固定销24紧固在轴承壳体22上，另一端为自由端，而且在径向上，顶箔23一面均匀地搭接在波箔21的每个波纹顶端，通过与波箔21的接触产生的摩擦力，为轴承提供另一部分阻尼；顶箔23 的另一面与悬浮轴10形成间隙，这是动压效应所需的气膜空间。

为了可以起到有效限位的作用，限位轴承30与悬浮轴10间的间隙距离小于或等于波箔21的最大变形量，从而限位轴承30可以在悬浮轴 10与顶箔23碰撞前对悬浮轴10进行限位，避免悬浮轴10与顶箔23碰撞损坏。

进一步地，还包括第一轴承座40，限位轴承30安装在第一轴承座 40上。第一轴承座40为回转类、空心零件，对称分布在悬浮轴10的两端，第一轴承座40用于对限位轴承30提供支撑。

限位轴承30的外圈31与第一轴承座40为过盈配合，配合处直径为 D1，限位轴承30的内圈32与悬浮轴10为间隙配合，配合处的间隙为图2 所示的θ1，θ1＝D2-D3/2，D2是内圈32的内径、D3是悬浮轴10与内圈 32对应部分的外径。

如图2所示，悬浮轴组件还包括轴承压盖50，轴承压盖50设置在第一轴承座40上，轴承压盖50与第一轴承座40之间形成限位槽，限位轴承30的外圈31位于限位槽内，限位槽用于限制限位轴承30的移动。通过采用轴承压盖50，可以将限位轴承30固定，防止其轴向位移，提高运行的可靠性。

悬浮轴组件还包括锁紧螺母60，锁紧螺母60安装在悬浮轴10上，锁紧螺母60位于轴承压盖50内，锁紧螺母60用于限制限位轴承30的内圈32的移动。通过锁紧螺母60可以对限位轴承30的内圈限位，防止其轴向位移，提高运行的可靠性。

需要说明的是，轴承压盖50、锁紧螺母60均为环形、空心零件，其作用是为了限制限位轴承30的轴向位移。其中，轴承压盖50用于限制限位轴承30的外圈31轴向移动，从图2也可以看到，轴承压盖50与限位轴承30的外圈31无端面间隙。锁紧螺母60用于限制限位轴承30的内圈32轴向移动，从图4也可以看到，锁紧螺母60与限位轴承30的内圈32 存在两侧端面间隙，正常工作时，锁紧螺母60限位轴承30的内圈32是不接触，当限位轴承30内圈32与悬浮轴10接触，此时内圈32存在轴向移动的可能，故设置了锁紧螺母60。

优选的，限位轴承30为滚动轴承。更优选的，限位轴承30为深沟球轴承或角接触球轴承。

在本实施例中，悬浮轴组件还包括述第二轴承座70，第二轴承座 70对称分布在悬浮轴10的两端，气浮轴承20过盈连接在第二轴承座70 内，悬浮轴10贯穿气浮轴承20设置，第一轴承座40连接在第二轴承座 70上，通过将第一轴承座40与第二轴承座70固定连接，可以提高轴承座之间的稳固性，使结构更加可靠。

根据本实用新型的第二个实施例，还公开了一种电机，包括上述的悬浮轴组件。

如图4和图5所示的第二实施例中，电机还包括壳体80、电机转子、悬浮轴、第一轴承座40和第二轴承座70，悬浮轴10和气浮轴承20均位于壳体80内，电机转子设置在悬浮轴10上；第二轴承座70固定在壳体 80的内壁上，气浮轴承20设置在第二轴承座70内，悬浮轴10贯穿气浮轴承20设置，第一轴承座40连接在第二轴承座70上。

悬浮轴10的外表面与顶箔23内表面形成的间隙，该间隙即图5所示的θ2。

由图4可知，D4为悬浮轴10的外径，D5为顶箔23的内径，D6为顶箔23的外径同时也是波箔21的内径，D7是波箔21的外径。所以转子- 轴承系统的设计间隙θ2＝D5-D4/2，波箔21的径向变形范围θ3

＝D7-D6/2，而限位轴承30的工作间隙θ1＝D2-D3/2。

转子-轴承系统的设计间隙θ2是理论设计间隙，实际由零件的加工精度确定，故一旦装配后就确定，设计时，θ2的取值根据空压机具体的载荷范围和转速来确定，其设计值应能使转子-轴承系统有良好的动压效应，如果θ2过小，将导致轴承发热量过大；如果θ2过大，将导致转子运行时，振动幅度大，转子失稳。θ2取值确定后，才能设计θ 1和θ3的取值，其中θ3实际为波箔21的变形量，对于箔片动压气体径向轴承，θ3越小，说明波箔21变形量越大，此时轴承能提供载荷越大，在一些高负荷工况时，我们希望箔片动压气体径向轴承有足够大的径向变形来支撑转子。此外，随着θ3减小，θ2增加，尤其是存在异常冲击时如故障停机、喘振、汽车突然加减速等，θ2变得太大，容易破坏气膜导致电机轴与轴承直接碰磨，或空压机转子与静止件的发生碰磨。所以本专利设计了保护限位轴承30的工作间隙θ1，当θ2≥θ1时，限位轴承30内圈与悬浮轴10接触，限位轴承30开始支撑悬浮轴10，避免了波箔21的进一步变形。为了充分发挥波箔21的变形作用，θ1>1.1* θ2，此时θ3的变化范围为0.1*θ2，上述1.1的取值并非固定的，对于实际的空压机转子-轴承系统，如果轴承受到的负荷大，取值应继续增加，充分提升波箔21的变形量来增加轴承刚度。

根据本实用新型图未示出的另一个实施例，还公开了一种压缩机，包括上述的悬浮轴组件。

根据本实用新型图未示出的另一个实施例，还公开了一种空调，包括上述的悬浮轴组件。

根据本实用新型图未示出的另一个实施例，还公开了一种冰箱，包括上述的悬浮轴组件。

显然，本实用新型的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (12)

1.一种悬浮轴组件，包括悬浮轴(10)，其特征在于，还包括：

气浮轴承(20)，套设在所述悬浮轴(10)上；

限位轴承(30)，所述限位轴承(30)套设在所述悬浮轴(10)上，所述限位轴承(30)与所述悬浮轴(10)间具有间隙，所述限位轴承(30)在所述悬浮轴(10)径向偏移时对所述悬浮轴(10)进行限位支撑。

2.根据权利要求1所述的悬浮轴组件，其特征在于，

所述气浮轴承(20)包括支撑所述悬浮轴(10)的波箔(21)，所述限位轴承(30)与所述悬浮轴(10)间的间隙距离小于或等于所述波箔(21)的最大变形量。

3.根据权利要求1所述的悬浮轴组件，其特征在于，还包括：

第一轴承座(40)，所述限位轴承(30)安装在所述第一轴承座(40)上。

4.根据权利要求3所述的悬浮轴组件，其特征在于，还包括：

轴承压盖(50)，所述轴承压盖(50)设置在所述第一轴承座(40)上，所述轴承压盖(50)与所述第一轴承座(40)之间形成限位槽，所述限位轴承(30)的外圈(31)位于所述限位槽内，所述限位槽用于限制限位轴承(30)的移动。

5.根据权利要求4所述的悬浮轴组件，其特征在于，还包括：

锁紧螺母(60)，所述锁紧螺母(60)安装在所述悬浮轴(10)上，所述锁紧螺母(60)位于所述轴承压盖(50)内，所述锁紧螺母(60)用于限制所述限位轴承(30)的内圈(32)的移动。

6.根据权利要求1所述的悬浮轴组件，其特征在于，

所述限位轴承(30)为滚动轴承。

7.根据权利要求3所述的悬浮轴组件，其特征在于，

第二轴承座(70)，所述气浮轴承(20)设置在所述第二轴承座(70)内，所述悬浮轴(10)贯穿所述气浮轴承(20)设置，所述第一轴承座(40)连接在所述第二轴承座(70)上。

8.一种电机，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的悬浮轴组件。

9.根据权利要求8所述的电机，其特征在于，所述电机还包括：

壳体(80)，所述悬浮轴(10)和所述气浮轴承(20)均位于所述壳体(80)内；

第一轴承座(40)和第二轴承座(70)，所述第二轴承座(70)固定在所述壳体(80)的内壁上，所述气浮轴承(20)设置在所述第二轴承座(70)内，所述悬浮轴(10)贯穿所述气浮轴承(20)设置，所述第一轴承座(40)连接在所述第二轴承座(70)上。

10.一种压缩机，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的悬浮轴组件。

11.一种空调，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的悬浮轴组件。

12.一种冰箱，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的悬浮轴组件。

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