[发明专利]一种永磁与滚滑动双重轴承式电机转子支承及该旋转机械

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高速电动旋转机械的转子支承，特别涉及用于安装在交通运输工具——车辆等上的由大容量高速电动机驱动的空气制冷机、空气压缩机等的转子支承，其中转子以例如不小于每分钟数万转的高速旋转。

背景技术

大功率、高转速的高速电动机(20kw，60000/min以上)设计的主要技术问题之一就是轴承设计。目前，对这种大功率、高转速的电机轴承设计一般都考虑采用电磁轴承与滚动轴承混合支承的主动型磁力轴承支承方式，但这种磁力轴承的电控和制造复杂，价格昂贵、可靠性较低，目前还不能商品化；液体滑动轴承因电机高速旋转时的摩擦损失较大和空气滑动轴承的承载力小等原因也受到一定程度的使用限制；采用复合陶瓷球角接触球轴承作为这种大功率、高转速的电机轴承，目前国内还未见相关报道。

本发明提供了一种适用于安装在交通运输工具上的由高速电动机驱动的空气制冷机、空气压缩机等应用的永磁与滚滑动双重轴承式电机转子支承，对系统可靠运行起到了至关重要的作用。

发明内容

发明采用的技术方案是，考虑到高速电动机驱动的空气制冷机、空气压缩机运转时的转速虽然很高，但外载荷比较均匀，且对转子系的运转精度要求不是很高，因此，设计一种对电机运转精度要求不是很高而可靠性很高、轴承摩擦损失小、运行寿命很长的复合式轴承，即永磁与滚滑动双重轴承式电机转子支承由此提出；另一方面，由于安装在交通运输工具上的高速电动机驱动的空气制冷机、空气压缩机工作中无法避免振动，以及转子长时间工作的各种原因，动平衡精度有可能有所破坏，除了要求转子在初始就具有一定的动平衡精度外，更为重要的是使轴承要能够吸收振动能量，以保证轴承可靠地工作。因此，采用永磁与滚滑动双重轴承式电机转子支承的结构设计，就可以形成对转子系的弹性支承和工作中的油膜减振，也是本发明采取的主要技术方案之一。

本发明的有益效果是，由于转子系采用永磁与滚滑动双重轴承式转子支承，转子轴被滚滑动双重轴承和永磁卸荷轴承共同支承，电机高速运行时，转子轴颈与径向滑动轴承、径向滑动轴承与滚动轴承间的相对转速下降，摩擦功耗和温升显著减小，滚-滑动轴承使用寿命提高；另一方面，由于永磁径-轴向卸荷轴承的作用，转子系被悬浮，这样，滚动轴承运行中几乎仅承受极其轻微的预载荷，从而使滚滑动双重轴承的使用寿命得以极大提升；再者，浮动套与轴承座孔之间形成的弹性支承和油膜减振，还可以吸收转子的振动能量。因此，当高速电动旋转机械的转子在60000r/min以上运转时，系统运行稳定可靠。

附图说明

图1是一种作为包括本发明的转子支承的高速电动旋转机械的空气制冷机实施例的主视图。

图2是本发明的一种永磁与滚滑动双重轴承式电机转子支承的实施例的主视图。

图3是图2中的径向滑动轴承的视图。

图4是图2中的径向永磁卸荷轴承的主视图。

图5是图1中的压气叶轮和图2中的左磁环护套端面上设置的“干气螺旋密封”槽道的示意图。

具体实施方式

下面结合附图描述本发明的具体实施例。图1表示为一种空气制冷机1的主视图，该制冷机1由一台包括本发明的永磁与滚滑动双重轴承式电机转子支承5a和5b的电动机4直接驱动。图1中，空气制冷机1在其中部包括一台电动机4。电动机4包括转子2和定子3。转子2两侧安置永磁与滚滑动双重轴承式电机转子支承5a和5b。左端的轴承座6与左水套盖13组成左冷却水套，右端的轴承座6与右水套盖7组成右冷却水套。钎焊有散热翅片11的定子外套10与本体12组成定子3的冷却水套。制冷叶轮15和压气叶轮8固定在转子2的两个轴端部上。从涡轮机出口引出部分冷气进入电动机4内部冷却。

图2表示为上述空气制冷机1的永磁与滚滑动双重轴承式电机转子支承5a和5b。

图2中，转子2两端轴颈上的径向滑动轴承23两端部上嵌套一对陶瓷球角接触球轴承19a和19b且呈背对背安装方式，球轴承19a旁设有喷油衬圈I26，球轴承19b旁设有喷油衬圈II24，碟形弹簧25置于喷油衬圈I26与喷油衬圈II24之间，对两球轴承19a和19b实施定压预紧和补偿轴向游隙，整体以滑配方式嵌入浮动套22内，轴位螺钉21限制喷油衬圈II24仅作轴向移动，止动螺钉20将喷油衬圈I26固定在浮动套22内。

浮动套22的外圆两端部上各设有两道O形橡胶密封圈18，外侧端上设置轴用弹性挡圈17和挡块16，限制浮动套22轴向移动和转动，使其装入具有一定配合间隙的左右端轴承座6孔内整体处于半浮动状态，形成弹性支承，总体构成转子2两端对置、双向限位的半浮动式滚-滑动双重轴承。