[發明專利]高速電機用靜壓升舉與滾動環軸承混合支承及該旋轉機械

無效

• 申請號: 201010111535.8
• 申請日: 2010-02-22
• 公開（公告）號: CN102163887A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: 何君;伍懷秋;何應明
• 申請（專利權）人: 何君;伍懷秋;何應明
• 主分類號: H02K5/16
• 分類號: H02K5/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于高速電動旋轉機械的轉子支承，特別涉及用于安裝在交通運輸工具——車輛等上的由大容量高速電動機驅動的空氣制冷機、空氣壓縮機等的轉子支承，其中轉子以例如不小于每分鐘數萬轉的高速旋轉。

背景技術

大功率、高轉速的高速電動機(20kw，50000/min以上)設計的主要技術問題之一就是軸承設計。目前，對這種大功率、高轉速的電機軸承設計一般都考慮采取以電磁軸承為主支承和滾動軸承作保護的混合支承的主動型磁力軸承支承方式，但這種磁力軸承的電控和制造復雜，價格昂貴、可靠性較低，目前還不能商品化；液體滑動軸承因電機高速旋轉時的摩擦損失較大和空氣滑動軸承的承載力小、工況適應能力差等原因也受到一定程度的使用限制；采用復合陶瓷球角接觸球軸承作為這種大功率、高轉速的電機軸承，也因其運行壽命很短，噪音很大，目前還未見于工程實際應用的相關報道。

本發明提供了一種高速電機用靜壓升舉與滾動環軸承混合支承及該旋轉機械，對系統可靠運行起到了至關重要的作用。

發明內容

發明采用的技術方案是，考慮到高速電動機驅動的空氣制冷機、空氣壓縮機運轉時的轉速雖然很高，但外載荷比較均勻，且對轉子系的運轉精度要求不是很高，因此，設計一種對電機運轉精度要求不是很高而可靠性高、軸承摩擦損失小、運行壽命很長、噪音小的復合式軸承，即高速電機用靜壓升舉與滾動環軸承混合支承由此提出；另一方面，由于安裝在交通運輸工具上的高速電動機驅動的空氣制冷機、空氣壓縮機工作中無法避免振動，以及轉子長時間工作的各種原因，動平衡精度有可能有所破壞，除了要求轉子在初始就具有一定的動平衡精度外，更為重要的是使軸承要能夠吸收振動能量，以保證電機可靠地工作。因此，采用靜壓升舉與滾動環軸承混合支承的結構設計，就可以形成對轉子系的彈性支承和工作中的油膜減振，也是本發明采取的主要技術方案之一。

本發明的有益效果是，由于轉子系采用靜壓升舉與滾動環軸承混合支承，電機旋轉時，轉子軸頸與徑向滑動軸承、徑向滑動軸承與滾動軸承間的相對轉速降低，摩擦功耗和溫升、噪音顯著減小，滾—滑動軸承的使用壽命得以很大提高；另一方面，由于靜壓升舉軸承的作用，電機工作中轉子系被懸浮，轉子軸頸與徑向滑動軸承之間被油膜完全隔開，不產生接觸摩擦，徑向滑動軸承副的使用壽命相當長，同時，滾動軸承運行中幾乎也僅承受很小的預載荷，從而使滾動軸承的使用壽命進一步提高；再者，浮動套與軸承座孔之間形成的彈性支承和油膜減振，還可以吸收轉子的振動能量。因此，當高速電動旋轉機械以60000r/min的轉速運轉時，系統運行穩定可靠。

附圖說明

圖1是一種作為包括本發明的轉子支承的高速電動旋轉機械的空氣制冷機實施例的主視圖。

圖2是本發明的高速電機用靜壓升舉與滾動環軸承混合支承的實施例的主視圖。

圖3是圖2中的靜壓升舉—滑動推力軸承的視圖。

圖4是圖2中的徑向滑動軸承的視圖。

圖5是圖1中的渦輪機端的蓋碗形敞開式多級引流密封與螺旋密封組合的視圖。

具體實施方式

下面結合附圖描述本發明的具體實施例。圖1表示為一種空氣制冷機1的主視圖，該制冷機1由一臺包括本發明的高速電機用靜壓升舉與滾動環軸承混合支承5a和5b的電動機4直接驅動。圖1中，空氣制冷機1在其中部包括一臺電動機4。電動機4包括轉子2和定子3。轉子2左側安置靜壓升舉與滾動環軸承混合支承5a，右側安置靜壓升舉與滾動環軸承混合支承5b。左端的軸承座6與左水套蓋15組成左冷卻水套，右端的軸承座6與右水套蓋7和水套內蓋8組成右冷卻水套。釬焊有散熱翅片13的定子外套12與本體14組成定子3的冷卻水套。制冷渦輪18和壓氣葉輪10固定在轉子2的兩個軸端部上。從渦輪機出口引出部分冷氣進入電動機4內部冷卻。

圖2表示為上述空氣制冷機1的高速電機用靜壓升舉與滾動環軸承混合支承5a和5b。

圖2中，轉子2兩端軸頸上的徑向滑動軸承26兩端部上嵌套一對陶瓷球角接觸球軸承22a和22b，且呈背對背安裝方式，球軸承22a旁設有噴油襯圈I29，球軸承22b旁設有噴油襯圈II27，碟形彈簧28置于噴油襯圈I29與噴油襯圈II27之間，對兩球軸承22a和22b實施定壓預緊和補償軸向游隙，整體以滑配方式嵌入浮動套25內，軸位螺釘24限制噴油襯圈II27僅作軸向移動，止動螺釘23將噴油襯圈I29固定在浮動套25內。