TW201706516A - 超高速電機 - Google Patents

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Abstract

本發明公開了一種超高速電機，其包括電機殼體、轉子、定子、2個徑向軸承、1個止推軸承及內軸和外軸，所述徑向軸承為槽式動壓氣體徑向軸承，所述止推軸承為混合式動壓氣體止推軸承，所述轉子套設在內軸的中部，2個徑向軸承分別套設在位於轉子左、右端的外軸上，所述止推軸承套設在右端的外軸上、並位於右端徑向軸承的外端側。本發明可實現在氣浮狀態下的超高速穩定運轉，針對相同功率要求，可使電機的體積顯著減小實現微型化。

Description

超高速電機
本發明是涉及一種超高速電機，屬於高精密機械技術領域。
高速電機通常是指轉速超過10000r/min的電機，它們具有以下優點：一是由於轉速高，所以電機功率密度高，而體積遠小於功率普通的電機，可以有效的節約材料；二是可與原動機相連，取消了傳統的減速機構，傳動效率高，噪音小；三是由於高速電機轉動慣量小，所以動態回應快。但隨著對高速電機功率等級和轉速要求的不斷提高，普通的機械球軸承已經不能滿足大功率高速電機的使用要求。而氣浮軸承以其摩擦損耗小、高溫穩定性好、可靠性高、振動小、不需要潤滑油、不受轉軸尺寸限制等一系列優點，已經逐漸成為工業界和學術界關注的熱點，已應用於航空、航天領域。
目前現有的高速電機所用氣浮軸承主要有：可傾瓦式、槽式和箔片式三種，雖然可傾瓦式氣浮軸承具有自調性能，能在更小的氣膜間隙範圍內安全工作，對熱變形、彈性變形等不敏感，且加工精度易得到保證等優點，但其軸瓦結構比較複雜，安裝工藝複雜，從不適合工業化應用；雖然箔片式動壓氣體徑向軸承具有彈性支承，可使軸承相應獲得一定的承載能力和緩和衝擊振動的能力，但由於箔片軸承一般採用的是金屬箔片，不僅材料製造技術和加工工藝技術上還存在一些難題，而且軸承的阻尼值不能很大提高，導致軸承的剛性不夠，軸承的臨界轉速較低，在高速運轉時容易失穩甚至卡死；雖然槽式動壓氣體徑向軸承具有較好的穩定性，在高速下，其靜態承載能力較其它形式的軸承大，但目前的槽式動壓氣體徑向軸承具有高剛性，抗衝擊能力不夠好及載荷能力不夠大，不能實現較大載荷下的高速運轉。因目前的氣浮軸承技術還存在上述種種問題，以致現有的高速電機還存在如下問題：1、轉速仍然有限，目前只能實現最高5萬轉的轉速；2、不能長期運行：因高速運轉產生的熱量不能有效導出，以致連續工作時間不能很長；3、高速運轉的穩定性不佳，以致實際運行效率達不到理想目標；4、結構仍然較複雜，體積較大，不能滿足當今微型化發展要求。
針對習知技術存在的上述問題，本發明的目的是提供一種可穩定運行的超高速電機。為實現上述目的，本發明採用的技術方案如下：一種超高速電機，包括電機殼體、轉子、定子、2個徑向軸承、1個止推軸承及內軸和外軸，其中所述徑向軸承為槽式動壓氣體徑向軸承，包括軸承外套和軸承內套；所述止推軸承為混合式動壓氣體止推軸承，包括兩個側盤以及夾設在兩個側盤之間的中盤，在每個側盤與中盤之間均設有箔型彈性件；所述轉子套設在內軸的中部，2個徑向軸承分別套設在位於轉子左、右端的外軸上，所述止推軸承套設在右端的外軸上、並位於右端徑向軸承的外端側。
作為一種實施方案，所述的超高速電機還包括左徑向軸承套和左軸承室端蓋，所述左軸承室端蓋與左徑向軸承套相連接，所述左徑向軸承套與電機殼體相連接。
作為一種實施方案，所述的超高速電機還包括右徑向軸承套、右軸承室端蓋、散熱風扇和風扇殼體，所述風扇殼體與右軸承室端蓋相連接，所述右軸承室端蓋與右徑向軸承套相連接，所述右徑向軸承套與電機殼體相連接，所述散熱風扇套設在位於右軸承室端蓋與風扇殼體之間的內軸上。 作為優選方案，在電機殼體的內壁周側開設有若干開口槽，在電機殼體的端面開設有若干通氣孔，所述開口槽與通氣孔相連通，以利於氣體的導入和導出，一方面實現快速散熱排氣，另一面實現對軸承室內進行空氣補給。 作為優選方案，在左軸承室端蓋的周側開設有若干排氣孔，在風扇殼體的外端面上開設有若干進氣孔。
作為優選方案，所述軸承內套的外圓周面和兩端面均具有規則形狀的槽式花紋。
作為進一步優選方案，所述軸承內套的一端面的槽式花紋與另一端面的槽式花紋形成鏡像對稱，以及外圓周面的槽式花紋的軸向輪廓線與兩端面的槽式花紋的徑向輪廓線均形成一一對應並相互交接。
作為進一步優選方案，所述軸承內套的外圓周面的槽式花紋中的軸向高位線與兩端面的槽式花紋中的徑向高位線均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接；外圓周面的槽式花紋中的軸向中位線與兩端面的槽式花紋中的徑向中位線均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接；外圓周面的槽式花紋中的軸向低位線與兩端面的槽式花紋中的徑向低位線均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接。
作為優選方案，所述軸承內套與軸承外套間的配合間隙為0.003～0.008mm。
作為優選方案，在所述軸承外套的兩端設有止環。
作為優選方案，所述中盤的兩端面均設有規則形狀的槽式花紋，且一端面的槽式花紋與另一端面的槽式花紋形成鏡像對稱。
作為優選方案，在所述中盤的外圓周面也設有槽式花紋，且外圓周面的槽式花紋的形狀與兩端面的槽式花紋的形狀相同，以及外圓周面的槽式花紋的軸向輪廓線與兩端面的槽式花紋的徑向輪廓線均形成一一對應並相互交接。
作為進一步優選方案，中盤的外圓周面的槽式花紋中的軸向高位線與兩端面的槽式花紋中的徑向高位線均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接；外圓周面的槽式花紋中的軸向中位線與兩端面的槽式花紋中的徑向中位線均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接；外圓周面的槽式花紋中的軸向低位線與兩端面的槽式花紋中的徑向低位線均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接。
作為進一步優選方案，在與中盤相配合的箔型彈性件的配合面上設有耐磨塗層。
作為進一步優選方案，所述箔型彈性件與中盤的配合間隙為0.003～0.008mm。
作為進一步優選方案，所述箔型彈性件的至少一端固定在對應側盤的內端面上。
作為進一步優選方案，每個側盤上的箔型彈性件為多個，且沿側盤的內端面均勻分佈。
作為進一步優選方案，固定在一個側盤上的箔型彈性件與固定在另一個側盤上的箔型彈性件形成鏡像對稱。
作為進一步優選方案，在側盤的內端面設有用於固定箔型彈性件的卡槽。
作為一種實施方案，所述的箔型彈性件由波箔和平箔組成，所述波箔的弧形凸起頂端與平箔相貼合。
作為另一種實施方案，所述的箔型彈性件由波箔和平箔組成，所述波箔的波拱間過渡底邊與平箔相貼合。
作為又一種實施方案，所述的箔型彈性件由兩個平箔組成。 上述的槽式花紋均為葉輪形狀。
上述的箔型彈性件優選經過表面熱處理。
作為優選方案，所述轉子包括轉子底座、磁鋼和磁鋼保護套，所述轉子底座套設在內軸上，所述磁鋼套設在轉子底座的中心部，所述磁鋼保護套套設在磁鋼上。
作為優選方案，所述定子包括鐵芯和繞組，所述鐵芯固定在位於轉子上方的電機殼體的內壁上，所述繞組設置在鐵芯上。
作為優選方案，所述鐵芯包括由若干沖片上下疊置形成的定子疊片和固定在定子疊片兩側的端壓板。
作為進一步優選方案，所述沖片呈圓環形，在環形部間隔設有多個杯狀穿孔，所述穿孔的杯口部封閉，杯腳的底部開口。
作為優選方案，所述繞組為三相星型連接，中心線不引出，只引出A、B、C三個端頭。
作為進一步優選方案，每相繞組為2個線圈，每個線圈由漆包銅線連續繞制而成。
與習知技術相比，本發明具有如下有益效果： 因本發明所提供的電機，是以氣體作為軸承的潤滑劑，因此不僅具有無污染、摩擦損失低、使用時間長、適用範圍廣、節能環保等諸多優點，而且採用所述結構，散熱效果好，可保證長時間穩定運行；尤其是，因所述結構的空氣軸承能實現在氣浮狀態下的超高速穩定運轉（經測試，可達100,000～450,000rpm的極限轉速），因此針對相同功率要求，本發明可使電機的體積顯著減小實現微型化，具有佔用空間小、使用便捷等優點，對促進微型化高新技術的發展具有重要價值，相對於習知技術具有顯著性進步。
下面結合附圖及實施例對本發明的技術方案做進一步詳細地說明。
實施例1
如圖1所示：本實施例提供的一種超高速電機，包括電機殼體1、轉子2、定子3、2個徑向軸承4、1個止推軸承5及內軸6和外軸7；所述徑向軸承4為槽式動壓氣體徑向軸承，包括軸承外套41和軸承內套42；所述止推軸承5為混合式動壓氣體止推軸承，包括兩個側盤51以及夾設在兩個側盤之間的中盤52，在每個側盤51與中盤52之間均設有箔型彈性件53；所述轉子2套設在內軸6的中部，2個徑向軸承4分別套設在位於轉子2左、右端的外軸7上，所述止推軸承5套設在右端的外軸7上、並位於右端徑向軸承4b的外端側。
所述的超高速電機還包括左徑向軸承套8a、左軸承室端蓋9a、右徑向軸承套8b、右軸承室端蓋9b、散熱風扇10及風扇殼體101，所述左軸承室端蓋9a與左徑向軸承套8a相連接，所述左徑向軸承套 8a與電機殼體1相連接，所述風扇殼體101與右軸承室端蓋9b相連接，所述右軸承室端蓋9b與右徑向軸承套8b相連接，所述右徑向軸承套8b與電機殼體1相連接，所述散熱風扇10套設在位於右軸承室端蓋9b與風扇殼體101之間的內軸6上。
結合圖2至圖5所示：所述軸承內套42的外圓周面和左、右端面均具有規則形狀的槽式花紋43（如圖中的431、432和433，本實施例中的槽式花紋均為葉輪形狀），且左端面的槽式花紋432與右端面的槽式花紋433形成鏡像對稱。位於軸承內套42的外圓周面的槽式花紋431的軸向輪廓線與左、右端面的槽式花紋（432和433）的徑向輪廓線均形成一一對應並相互交接，即：外圓周面的槽式花紋431中的軸向高位線4311與左、右端面的槽式花紋（432和433）中的徑向高位線（4321和4331）均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接；外圓周面的槽式花紋431中的軸向中位線4312與左、右端面的槽式花紋（432和433）中的徑向中位線（4322和4332）均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接；外圓周面的槽式花紋431中的軸向低位線4313與左、右端面的槽式花紋（432和433）中的徑向低位線（4323和4333）均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接。
通過使軸承內套42的外圓周面和兩端面均具有規則形狀的槽式花紋（431、432和433），左端面的槽式花紋432與右端面的槽式花紋433形成鏡像對稱及外圓周面的槽式花紋431的軸向輪廓線與左、右端面的槽式花紋（432和433）的徑向輪廓線均形成一一對應並相互交接，可保證兩端面的葉輪形狀的槽式花紋（432和433）所產生的增壓氣體從軸心沿徑向不斷地往外圓周面的槽式花紋431形成的凹槽通道裡輸送，以致形成更強支撐高速運轉軸承所需的氣膜，而氣膜即作為動壓氣體徑向軸承的潤滑劑，因此有利於實現所述槽式動壓氣體徑向軸承4在氣浮狀態下的高速穩定運轉。
另外，當在軸承外套41的兩端分別設置止環44時，可實現在高速回轉軸的帶動下，使軸承內套42的兩端面與止環44間產生自密封作用，使槽式花紋連續產生的動壓氣體能完好地密閉保存在軸承的整個配合間隙中，充分保證高速運轉的動壓氣體徑向軸承的潤滑需要。
所述軸承外套41與軸承內套42間的配合間隙優選為0.003～0.008mm，以進一步確保軸承高速運轉的可靠性和穩定性。
如圖6所示：本實施例提供的一種混合式動壓氣體止推軸承5，包括：兩個側盤51，在兩個側盤51之間夾設有中盤52，在每個側盤51與中盤52之間設有箔型彈性件53；所述中盤52的左端面設有規則形狀的槽式花紋521，右端面設有規則形狀的槽式花紋522。
結合圖7a和圖7b可見：所述中盤52的左端面的槽式花紋521與右端面的槽式花紋522之間形成鏡像對稱，左端面的槽式花紋521的徑向輪廓線與右端面的槽式花紋522的徑向輪廓線形成一一對應。
所述的槽式花紋521與522的形狀相同，本實施例中均為葉輪形狀。
進一步結合圖8a和圖8b可見：所述箔型彈性件53固定在對應側盤51的內端面上(例如圖8a所示的固定有箔型彈性件53a的左側盤511和圖8b所示的固定有箔型彈性件53b的右側盤512)，且固定在左側盤511上的箔型彈性件53a與固定在右側盤512上的箔型彈性件53b形成鏡像對稱。在每個側盤上的箔型彈性件可為多個（圖中示出的是4個），且沿側盤的內端面均勻分佈。
通過在側盤51與中盤52之間設置箔型彈性件53，在中盤52的左、右端面設置規則形狀的槽式花紋（521和522），且使左端面的槽式花紋521與右端面的槽式花紋522形成鏡像對稱，從而得到了既具有槽式動壓氣體止推軸承的高極限轉速的剛性特徵、又具有箔片式動壓氣體止推軸承的高抗衝擊能力和載荷能力的柔性特徵的混合式動壓氣體止推軸承；因為箔型彈性件53與中盤52間形成了楔形空間，當中盤52轉動時，氣體因其自身的粘性作用被帶動並被壓縮到楔形空間內，從而可使軸向動壓力得到顯著增強，相對于現有的單純箔片式動壓氣體止推軸承，可具有在相同載荷下成倍增加的極限轉速；同時，由於增加了箔型彈性件53，在其彈性作用下，還可使軸承的載荷能力、抗衝擊能力和抑制軸渦動的能力顯著提高，相對于現有的單純槽式動壓氣體止推軸承，可具有在相同轉速下成倍增加的抗衝擊能力和載荷能力。
結合圖6和圖9、圖10所示：所述的箔型彈性件53由波箔531和平箔532組成，所述波箔531的弧形凸起5311的頂端與平箔532相貼合，所述波箔531的波拱間過渡底邊5312與對應側盤51的內端面相貼合。 為進一步降低高速運轉的中盤52對箔型彈性件53的磨損，以延長軸承的使用壽命，最好在與中盤52相配合的箔型彈性件53的配合面上設置耐磨塗層（圖中未示出）。
實施例2
結合圖11a、11b、12至16所示可見，本實施例提供的一種混合式動壓氣體止推軸承與實施例1的區別僅在於： 在所述中盤52的外圓周面也設有槽式花紋523，且外圓周面的槽式花紋523的形狀與左、右端面的槽式花紋（521和522）的形狀相同（本實施例中均為葉輪形狀），以及外圓周面的槽式花紋523的軸向輪廓線與左、右端面的槽式花紋（521和522）的徑向輪廓線均形成一一對應並相互交接；即： 外圓周面的槽式花紋523中的軸向高位線5231與左端面的槽式花紋521中的徑向高位線5211均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接；外圓周面的槽式花紋523中的軸向中位線5232與左端面的槽式花紋521中的徑向中位線5212均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接；外圓周面的槽式花紋523中的軸向低位線5233與左端面的槽式花紋521中的徑向低位線5213均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接（如圖14所示）； 外圓周面的槽式花紋523中的軸向高位線5231與右端面的槽式花紋522中的徑向高位線5221均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接；外圓周面的槽式花紋523中的軸向中位線5232與右端面的槽式花紋522中的徑向中位線5222均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接；外圓周面的槽式花紋523中的軸向低位線5233與右端面的槽式花紋522中的徑向低位線5223均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接（如圖16所示）。
當在所述中盤52的外圓周面也設有槽式花紋，且使外圓周面的槽式花紋523的形狀與左、右端面的槽式花紋（521和522）的形狀相同，以及外圓周面的槽式花紋523的軸向輪廓線與左、右端面的槽式花紋（521和522）的徑向輪廓線均形成一一對應並相互交接時，可使內盤兩端面的槽式花紋（521和522）所產生的增壓氣體從軸心沿徑向不斷地往外圓周面的槽式花紋523形成的凹槽通道裡輸送，以致形成更強支撐高速運轉軸承所需的氣膜，而氣膜即作為動壓氣體止推軸承的潤滑劑，因而可進一步確保所述的混合式動壓氣體止推軸承在氣浮狀態下的高速穩定運轉，為實現電機的高極限轉速提供進一步保證。
在側盤51的內端面上設有用於固定箔型彈性件53的卡槽513（如圖12所示）。
所述的箔型彈性件53與中盤52的配合間隙優選為0.003～0.008mm，以進一步確保軸承高速運轉的可靠性和穩定性。
為了更好地滿足高速運轉的性能要求，所述的箔型彈性件53優選經過表面熱處理。
另外需要說明的是：本發明所述的箔型彈性件53的組成結構不限於上述實施例中所述，還可以採用波箔和平箔組成，但所述波箔的波拱間過渡底邊與平箔相貼合，或者，直接採用兩個平箔組成，或採用其它的現有結構。
實施例3
結合圖1和圖17所示：所述轉子2包括轉子底座21、磁鋼22和磁鋼保護套23，所述轉子底座21套設在內軸6上，所述磁鋼22套設在轉子底座21的中心部，所述磁鋼保護套23套設在磁鋼22上，以更好滿足超高速轉動。
實施例4
結合圖1和圖18所示：所述定子3包括鐵芯31和繞組32，所述鐵芯31固定在位於轉子2上方的電機殼體1的內壁上，所述繞組32設置在鐵芯31上；所述鐵芯31包括由若干沖片311上下疊置形成的定子疊片312和固定在定子疊片312兩側的端壓板313。
如圖19所示：所述沖片311呈圓環形，在環形部間隔設有多個杯狀穿孔3111，所述穿孔3111的杯口部3111a封閉，杯腳3111b的底部開口。
如圖20所示：所述繞組32採用三相星型連接，中心線不引出，只引出A、B、C三個端頭；每相繞組為2個線圈，每個線圈由漆包銅線連續繞制而成。
實施例5
結合圖21和圖22所示：在電機殼體1的內壁周側開設有若干開口槽11，在電機殼體1的端面開設有若干通氣孔12，所述開口槽11與通氣孔12相連通，以利於氣體的導入和導出，一方面實現快速散熱排氣，另一面實現對軸承室內進行空氣補給。
另外，在左軸承室端蓋9a的周側開設有若干排氣孔9a1，在風扇殼體101的外端面上開設有若干進氣孔102（如圖23所示），以進一步實現快速散熱。 經測試，本發明提供的軸承在氣浮狀態下能達到100,000～450,000rpm的極限轉速，因此針對相同功率要求，本發明可使電機的體積顯著減小實現微型化，對促進微型化高新技術的發展具有重要價值。
最後有必要在此指出的是：以上內容只用于對本發明所述技術方案做進一步詳細說明，不能理解為對本發明保護範圍的限制，本領域中具有通常知識者根據本發明的上述內容作出的一些非本質的改進和調整均屬於本發明的保護範圍。
1‧‧‧電機殼體
11‧‧‧開口槽
12‧‧‧通氣孔
2‧‧‧轉子
21‧‧‧轉子底座
22‧‧‧磁鋼
23‧‧‧磁鋼保護套
3‧‧‧定子
31‧‧‧鐵芯
311‧‧‧沖片
3111‧‧‧杯狀穿孔
3111a‧‧‧杯口部
3111b‧‧‧杯腳
312‧‧‧定子疊片
313‧‧‧端壓板
32‧‧‧繞組
4‧‧‧槽式動壓氣體徑向軸承
4a‧‧‧左端徑向軸承
4b‧‧‧右端徑向軸承
41‧‧‧軸承外套
42‧‧‧軸承內套
43‧‧‧槽式花紋
431‧‧‧外圓周面的槽式花紋
4311‧‧‧軸向高位線
4312‧‧‧軸向中位線
4313‧‧‧軸向低位線
432‧‧‧左端面的槽式花紋
4321‧‧‧徑向高位線
4322‧‧‧徑向中位線
4323‧‧‧徑向低位線
433‧‧‧右端面的槽式花紋
4331‧‧‧徑向高位線
4332‧‧‧徑向中位線
4333‧‧‧徑向低位線
44‧‧‧止環
5‧‧‧混合式動壓氣體止推軸承
51‧‧‧側盤
511‧‧‧左側盤
512‧‧‧右側盤
513‧‧‧卡槽
52‧‧‧中盤
521‧‧‧左端面的槽式花紋
5211‧‧‧徑向高位線
5212‧‧‧徑向中位線
5213‧‧‧徑向低位線
522‧‧‧右端面的槽式花紋
5221‧‧‧徑向高位線
5222‧‧‧徑向中位線
5223‧‧‧徑向低位線
523‧‧‧外圓周面的槽式花紋
5231‧‧‧軸向高位線
5232‧‧‧軸向中位線
5233‧‧‧軸向低位線
53‧‧‧箔型彈性件
53a‧‧‧固定在左側盤上的箔型彈性件
53b‧‧‧固定在右側盤上的箔型彈性件
531‧‧‧波箔
5311‧‧‧弧形凸起
5312‧‧‧波拱間過渡底邊
532‧‧‧平箔
6‧‧‧內軸
7‧‧‧外軸
8a‧‧‧左徑向軸承套
8b‧‧‧右徑向軸承套
9a‧‧‧左軸承室端蓋
9a1‧‧‧排氣孔
9b‧‧‧右軸承室端蓋
10‧‧‧散熱風扇
101‧‧‧風扇殼體
102‧‧‧進氣孔
圖1是實施例1提供的一種超高速電機的剖面結構示意圖； 圖2是實施例1提供的槽式動壓氣體徑向軸承的局部分割的左視立體結構示意圖； 圖3是圖2中的A局部放大圖； 圖4是實施例1提供的槽式動壓氣體徑向軸承的局部分割的右視立體結構示意圖； 圖5是圖4中的B局部放大圖； 圖6是實施例1提供的混合式動壓氣體止推軸承的剖面結構示意圖； 圖7a是實施例1中所述中盤的左視圖； 圖7b是實施例1中所述中盤的右視圖； 圖8a是實施例1中所述的固定有箔型彈性件的左側盤的右視圖； 圖8b是實施例1中所述的固定有箔型彈性件的右側盤的左視圖； 圖9是實施例1提供的箔型彈性件的截面結構示意圖； 圖10是實施例1提供的箔型彈性件的立體結構示意圖； 圖11a是實施例2提供的一種混合式動壓氣體止推軸承的左視立體結構示意圖； 圖11b是實施例2提供的混合式動壓氣體止推軸承的右視立體結構示意圖； 圖12是實施例2提供的混合式動壓氣體止推軸承的局部分割立體結構示意圖； 圖13是實施例2中所述中盤的左視立體結構示意圖； 圖14是圖13中的C局部放大圖； 圖15是實施例2中所述中盤的右視立體結構示意圖； 圖16是圖15中的D局部放大圖； 圖17是實施例3所提供的轉子結構示意圖； 圖18是實施例4所提供的鐵芯結構示意圖； 圖19是實施例4所述沖片的結構示意圖； 圖20是實施例4所提供的繞組結構示意圖； 圖21是實施例5所提供的電機殼體的立體結構示意圖； 圖22是圖21中的E局部放大圖； 圖23是實施例5提供的一種超高速電機的右視立體結構示意圖。
1‧‧‧電機殼體
2‧‧‧轉子
21‧‧‧轉子底座
22‧‧‧磁鋼
23‧‧‧磁鋼保護套
3‧‧‧定子
31‧‧‧鐵芯
32‧‧‧繞組
4‧‧‧槽式動壓氣體徑向軸承
4a‧‧‧左端徑向軸承
4b‧‧‧右端徑向軸承
41‧‧‧軸承外套
42‧‧‧軸承內套
44‧‧‧止環
5‧‧‧混合式動壓氣體止推軸承
51‧‧‧側盤
52‧‧‧中盤
53‧‧‧箔型彈性件
6‧‧‧內軸
7‧‧‧外軸
8a‧‧‧左徑向軸承套
8b‧‧‧右徑向軸承套
9a‧‧‧左軸承室端蓋
9a1‧‧‧排氣孔
9b‧‧‧右軸承室端蓋
10‧‧‧散熱風扇
101‧‧‧風扇殼體
102‧‧‧進氣孔

Claims (20)

  1. 一種超高速電機，包括電機殼體、轉子、定子、2個徑向軸承、1個止推軸承及內軸和外軸，其中所述徑向軸承為槽式動壓氣體徑向軸承，包括軸承外套和軸承內套；所述止推軸承為混合式動壓氣體止推軸承，包括兩個側盤以及夾設在兩個側盤之間的中盤，在每個側盤與中盤之間均設有箔型彈性件；所述轉子套設在內軸的中部，2個徑向軸承分別套設在位於轉子左、右端的外軸上，所述止推軸承套設在右端的外軸上、並位於右端徑向軸承的外端側。
  2. 如請求項1所述的超高速電機，其中所述的超高速電機還包括左徑向軸承套和左軸承室端蓋，所述左軸承室端蓋與左徑向軸承套相連接，所述左徑向軸承套與電機殼體相連接。
  3. 如請求項1或2所述的超高速電機，其中所述的超高速電機還包括右徑向軸承套、右軸承室端蓋、散熱風扇和風扇殼體，所述風扇殼體與右軸承室端蓋相連接，所述右軸承室端蓋與右徑向軸承套相連接，所述右徑向軸承套與電機殼體相連接，所述散熱風扇套設在位於右軸承室端蓋與風扇殼體之間的內軸上。
  4. 如請求項3所述的超高速電機，其中在左軸承室端蓋的周側開設有若干排氣孔，在風扇殼體的外端面上開設有若干進氣孔。
  5. 如請求項1所述的超高速電機，其特徵在於：在電機殼體的內壁周側開設有若干開口槽，在電機殼體的端面開設有若干通氣孔，所述開口槽與通氣孔相連通。
  6. 如請求項1所述的超高速電機，其中所述軸承內套的外圓周面和兩端面均具有規則形狀的槽式花紋。
  7. 如請求項6所述的超高速電機，其中所述軸承內套的一端面的槽式花紋與另一端面的槽式花紋形成鏡像對稱，以及外圓周面的槽式花紋的軸向輪廓線與兩端面的槽式花紋的徑向輪廓線均形成一一對應並相互交接。
  8. 如請求項7所述的超高速電機，其中所述軸承內套的外圓周面的槽式花紋中的軸向高位線與兩端面的槽式花紋中的徑向高位線均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接；外圓周面的槽式花紋中的軸向中位線與兩端面的槽式花紋中的徑向中位線均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接；外圓周面的槽式花紋中的軸向低位線與兩端面的槽式花紋中的徑向低位線均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接。
  9. 如請求項1所述的超高速電機，其中所述中盤的兩端面均設有規則形狀的槽式花紋，且一端面的槽式花紋與另一端面的槽式花紋形成鏡像對稱。
  10. 如請求項9所述的超高速電機，其中在所述中盤的外圓周面也設有槽式花紋，且外圓周面的槽式花紋的形狀與兩端面的槽式花紋的形狀相同，以及外圓周面的槽式花紋的軸向輪廓線與兩端面的槽式花紋的徑向輪廓線均形成一一對應並相互交接。
  11. 如請求項10所述的超高速電機，其中中盤的外圓周面的槽式花紋中的軸向高位線與兩端面的槽式花紋中的徑向高位線均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接；外圓周面的槽式花紋中的軸向中位線與兩端面的槽式花紋中的徑向中位線均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接；外圓周面的槽式花紋中的軸向低位線與兩端面的槽式花紋中的徑向低位線均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接。
  12. 如請求項1所述的超高速電機，其中固定在一個側盤上的箔型彈性件與固定在另一個側盤上的箔型彈性件形成鏡像對稱。
  13. 如請求項1或12所述的超高速電機，其中所述的箔型彈性件由波箔和平箔組成，所述波箔的弧形凸起頂端與平箔相貼合。
  14. 如請求項1或12所述的超高速電機，其中所述的箔型彈性件由波箔和平箔組成，所述波箔的波拱間過渡底邊與平箔相貼合。
  15. 如請求項1或12所述的超高速電機，其中所述的箔型彈性件由兩個平箔組成。
  16. 如請求項1所述的超高速電機，其中所述轉子包括轉子底座、磁鋼和磁鋼保護套，所述轉子底座套設在內軸上，所述磁鋼套設在轉子底座的中心部，所述磁鋼保護套套設在磁鋼上。
  17. 如請求項1所述的超高速電機，其中所述定子包括鐵芯和繞組，所述鐵芯固定在位於轉子上方的電機殼體的內壁上，所述繞組設置在鐵芯上。
  18. 如請求項17所述的超高速電機，其中述鐵芯包括由若干沖片上下疊置形成的定子疊片和固定在定子疊片兩側的端壓板；所述沖片呈圓環形，在環形部間隔設有多個杯狀穿孔，所述穿孔的杯口部封閉，杯腳的底部開口。
  19. 如請求項17所述的超高速電機，其中所述繞組為三相星型連接，中心線不引出，只引出A、B、C三個端頭。
  20. 如請求項19所述的超高速電機，其中每相繞組為2個線圈，每個線圈由漆包銅線連續繞制而成。
TW105115473A 2015-05-19 2016-05-19 超高速電機 TWI704751B (zh)

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PCT/CN2015/079234 WO2016183788A1 (zh) 2015-05-19 2015-05-19 一种混合式动压气体止推轴承
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