[發明專利]電機

在審

• 申請號: 201980042534.1
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN112352371A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: A·洛塞;F·迪特曼;M·布拉澤;L·維因里希;K·赫迪格
• 申請（專利權）人: 賽萊轉子股份公司
• 主分類號: H02K5/128
• 分類號: H02K5/128;H02K5/167;H02K5/20;H02K7/08;H02K9/19;H02K5/24
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;王博

一種電機，包括：定子(1)，其具有支撐電定子(3)的定子主體(25)；以及轉子(5)。轉子(5)借助于包括形成徑向氣體軸承的徑向軸承區段(17)和形成軸向氣體軸承的軸向軸承區段(12)的軸承支撐，這些軸承區段的定子側部分是彼此剛性連接并共同形成定子軸承結構的定子側徑向軸承部分和定子側軸向軸承部分。定子側徑向軸承部分是襯套(18)，并且由冷卻體(71)徑向圍繞，并且襯套(18)由包括導熱填料(23)的彈性支撐件連接至冷卻體(71)。

技術領域

本發明涉及電機領域，特別涉及具有氣體軸承的高速電機。

背景技術

電動馬達通常包括轉子和定子，該定子包括支撐并容納電定子和軸承的定子主體。軸承相對于定子主體的位置可以由定子主體的軸承法蘭來限定。通常，存在通常位于定子的相對側處的兩個軸頸軸承，如圖1a的布置所示(其中未示出定子主體)。在該情況下，軸承的對準精度主要由軸承法蘭和定子主體的機加工精度限定。對于流體膜，并且特別是對于氣體軸承，精確的對準至關重要，并且該布置通常需要特殊措施，諸如自對準或順應性襯套安裝，或機加工，例如組裝后對軸承對的擴孔。可替代地，軸頸軸承可以布置在定子的同一側上。該布置通常稱為懸垂馬達設計(圖1b)。通過懸垂設計，兩個軸頸軸承可以集成為單個部分，因此更容易實現精確的軸承對準。然而，該方法通常導致轉子更長，并且因此轉子的動態行為更關鍵。此外，由空氣阻力引起的風阻損耗增加，對整體馬達效率產生負面影響。

US 3'502'920公開了一種帶有氣隙軸承的開槽電機，其中，襯套位于定子和轉子之間的磁隙中。襯套可以相對于定子彈性懸掛。它一方面限定了徑向軸承，并且可以包括位于中心的推力軸承或推力塊作為軸向軸承。為了組裝機器，需要在軸向方向上分離轉子。該設計不適用于高速馬達。

WO 03/019753 A2示出了一種主軸馬達，其中，轉子在環氧樹脂薄層內的定子中旋轉，該環氧樹脂薄層在定子中形成圓柱形的通孔，并用于限定徑向軸承表面和軸向軸承表面二者。環氧樹脂薄層直接耦合至定子殼體，并且殼體的任何熱致變形都會立即影響軸承的幾何形狀。

US 2006/0061222 A1和US 2006/0186750 A1示出傳統的空氣軸承。

WO 2017/202941 A1公開了一種電機和相關聯的轉子，其通過借助于形成徑向氣體軸承的徑向軸承區段和形成軸向氣體軸承的軸向軸承區段支撐轉子來解決上述問題，這些軸承區段的定子側部分是彼此剛性連接并共同形成定子軸承結構的定子側徑向軸承部分和定子側軸向軸承部分。定子側徑向軸承部分或定子側軸向軸承部分剛性地安裝到定子的其它部分，并且相應的其它部分被彈性支撐或根本不支撐。徑向軸承區段的全部或一部分位于電定子與轉子之間的磁隙中。顯而易見的是，需要例如將來自風阻損耗(由轉子在定子孔中的相對運動以及由軸承表面和空氣軸承中的空氣的相對運動引起)和電磁損耗的熱量傳遞出轉子和軸承。

發明內容

因此，本發明的一個可能的目的是創造一種克服上述缺點的上述類型的電機。

本發明的另一個可能目的是簡化最初提到的類型的電機的設計。這可以改善機械穩定性、可制造性和機器質量。

這些目的中的至少一個是通過根據權利要求的電機實現的。

根據本發明的第一方面，電機包括：定子，其具有支撐電定子的定子主體；以及轉子。轉子借助于包括形成徑向氣體軸承的徑向軸承區段和形成軸向氣體軸承的軸向軸承區段的軸承來支撐，這些軸承區段的定子側部分是彼此剛性連接并共同形成定子軸承結構的定子側徑向軸承部分和定子側軸向軸承部分。其中，定子側徑向軸承部分是襯套，并且襯套由冷卻體徑向圍繞，并且襯套由包括導熱填料的彈性支撐件連接至冷卻體。

通常，導熱填料沿著存在徑向軸承區段的襯套的軸向長度的區段與襯套和冷卻體二者接觸。

這允許有效地將熱量傳遞出定子軸承結構，特別是傳遞出襯套。彈性支撐件允許例如通過熱膨脹補償定子部分的可能變形，并改善振動特性。