專利名稱：高速永磁電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及到一種高速永磁電動機(jī)/發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
電機(jī)行業(yè)是一個傳統(tǒng)工業(yè)，但又不可或缺。為了使這個傳統(tǒng)工業(yè)繼續(xù)發(fā)揚(yáng)光大，就必需將先進(jìn)的材料、電機(jī)設(shè)計理論、電力電子技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)和控制理論等運(yùn)用到電機(jī)領(lǐng)域。高速電機(jī)作為電機(jī)中的一個特殊品種，在渦輪增壓器、空氣壓縮機(jī)、泵電機(jī)、分子離心機(jī)、電動工具、飛輪儲能裝置、分布式渦輪發(fā)電機(jī)、高速磨床、電主軸等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。這些應(yīng)用場合中，有的是對于速度本身的要求，有的是因為高速電機(jī)及其負(fù)載的功率密度很高因而系統(tǒng)體積小，也有的是因為某些負(fù)載在高速運(yùn)行時效率才高。由于轉(zhuǎn)速高，電機(jī)的功率密度大，其幾何尺寸遠(yuǎn)小于輸出功率相同的中低速電機(jī)， 因此可以有效地節(jié)約材料；由于高速電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量較小，因此動態(tài)響應(yīng)較快；又由于高速電機(jī)可與原動機(jī)或負(fù)載直接相連，省去了傳統(tǒng)的機(jī)械變速裝置，整個傳動系統(tǒng)的體積和質(zhì)量都會減小，因而可減小噪音，提高傳動系統(tǒng)的效率。以渦輪增壓器為例，當(dāng)使用超高速電機(jī)時，其電機(jī)、渦輪機(jī)和壓縮機(jī)的體積都大幅減小而效率得到有效改善。近年來，用于分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)的微型燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動高速發(fā)電機(jī)越來越受到人們的關(guān)注。永磁電機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡單、力能密度高和無勵磁損耗等優(yōu)點，最適合用于高速電機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種具有轉(zhuǎn)速高、功率密度大、慣性小、響應(yīng)快、 性能可靠、壽命長久、結(jié)構(gòu)簡單、體積小以及節(jié)省制造材料等優(yōu)異性能，并可以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的高速永磁電動機(jī)/發(fā)電機(jī)。為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案一種高速永磁電動機(jī)/發(fā)電機(jī)，包括外殼、由線圈繞組和鐵芯構(gòu)成的定子、置于定子內(nèi)安裝有永磁體的轉(zhuǎn)子、安裝在外殼兩端的軸承座以及安裝在軸承座內(nèi)用以支承轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的軸承，其特征在于所述外殼兩端的軸承座內(nèi)均安裝有動壓氣體徑向軸承，其中一軸承座于動壓氣體徑向軸承的外端安裝有動壓氣體止推軸承，所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸固定安裝在動壓氣體徑向軸承和動壓氣體止推軸承的軸孔內(nèi)； 所述動壓氣體徑向軸承包括間隙套合的外套、內(nèi)套，以及固定在外套兩端的密封環(huán)，所述外套固定在軸承座內(nèi)，所述內(nèi)套的軸孔與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸固定安裝，所述內(nèi)套的外周壁形成有均勻分布的具有與外套的內(nèi)壁構(gòu)成楔形空間的槽紋，所述內(nèi)套的兩端面對稱形成有呈葉輪狀分布且貫通端面內(nèi)外圓的槽紋，所述密封環(huán)與內(nèi)套的兩端面間隙配合；所述動壓氣體止推軸承包括兩個外盤以及呈間隙配合置于兩個外盤之間的內(nèi)盤，其中內(nèi)盤的兩端面對稱形成有呈葉輪狀分布且貫通端面內(nèi)外圓的槽紋，兩個外盤的凸出內(nèi)盤的部分之間墊著厚于內(nèi)盤以提供內(nèi)盤轉(zhuǎn)動間隙的墊環(huán)，并由端蓋夾緊固定在軸承座，所述內(nèi)盤的軸孔與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸固定安裝?？蓛?yōu)選地，所述內(nèi)套與外套、內(nèi)盤與外盤的配合間隙均為0. 001 0. 008mm。在上述基礎(chǔ)上，所述外殼的內(nèi)壁固定安裝有水套，所述定子固定在水套內(nèi)，水套的外周壁形成有導(dǎo)流槽以及于導(dǎo)流槽區(qū)域的兩側(cè)用以安裝密封圈的環(huán)槽，于外殼的殼壁上開設(shè)有分別與導(dǎo)流槽的兩端口連通的入水口和出水口?？蓛?yōu)選地，所述導(dǎo)流槽設(shè)成螺旋狀。采用本發(fā)明所帶來的有益效果在本發(fā)明的高速永磁電動機(jī)/發(fā)電機(jī)中，用來支承轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動的徑向軸承和止推軸承均采用動壓氣體軸承，動壓氣體軸承以氣體作為潤滑劑，利用高壓氣膜支撐轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸帶動動壓氣體徑向軸承的內(nèi)套和動壓氣體止推軸承的內(nèi)盤高速轉(zhuǎn)動，在與之對應(yīng)的外套和外盤的配合間隙內(nèi)產(chǎn)生氣楔，由此而形成支承內(nèi)套和內(nèi)盤高速轉(zhuǎn)動的高壓氣膜，并且利用離心葉輪原理，把更多的空氣壓入到氣隙內(nèi)，以形成更加高壓的氣膜，使得本發(fā)明的高速永磁電動機(jī)/發(fā)電機(jī)具有轉(zhuǎn)速高、功率密度大、慣性小、響應(yīng)快、性能可靠、壽命長久、噪音低等優(yōu)點。進(jìn)一步地，在電機(jī)外殼內(nèi)安裝作為水冷系統(tǒng)的水套，相對于傳統(tǒng)風(fēng)冷系統(tǒng)所需要加工的散熱鰭片，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小等優(yōu)點，可節(jié)省大量制造材料，并且產(chǎn)業(yè)化實施容易。它不但解決了高速電機(jī)定子鐵耗和轉(zhuǎn)子渦流損耗嚴(yán)重的問題，而且解決了高速電機(jī)存在轉(zhuǎn)速不高、壽命短的問題，同時還解決了由于電機(jī)轉(zhuǎn)速不高、電機(jī)的功率密度不大所帶來的電機(jī)幾何尺寸較大，并因此導(dǎo)致的電機(jī)材料耗費較多、慣性較大、響應(yīng)較慢的問題。本發(fā)明高速永磁電機(jī)既可以作為高速電動機(jī)使用，也可以作為高速發(fā)電機(jī)使用，尤其適合以微型燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動的高速發(fā)電機(jī)作為分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)使用，具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明高速永磁電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明高速永磁電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的內(nèi)盤結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明高速永磁電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的內(nèi)套端面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1-3所示，一種高速永磁電動機(jī)/發(fā)電機(jī)，包括外殼1、由線圈繞組201和鐵芯202構(gòu)成的定子2、置于定子2內(nèi)安裝有永磁體301的轉(zhuǎn)子3、安裝在外殼1兩端的軸承座^、4b。外殼1兩端的軸承座^、4b內(nèi)均安裝有動壓氣體徑向軸承5，其中一軸承座4b 于動壓氣體徑向軸承5的外端安裝有動壓氣體止推軸承6。定子2和轉(zhuǎn)子3為已公知技術(shù)， 這里不再詳述。動壓氣體徑向軸承5包括間隙套合的外套501、內(nèi)套502，以及固定在外套501兩端的密封環(huán)503，外套501分別固定在軸承座如、4b內(nèi)，內(nèi)套502的軸孔與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸302通過已公知的鍵連接固定安裝，內(nèi)套502的外周壁形成有均勻分布的具有與外套501的內(nèi)壁構(gòu)成楔形空間的槽紋，內(nèi)套502的兩端面對稱形成有呈葉輪狀分布且貫通端面內(nèi)外圓的槽紋5021，密封環(huán)503與內(nèi)套502的兩端面間隙配合。動壓氣體止推軸承6包括兩個外盤601以及呈間隙配合置于兩個外盤601之間的內(nèi)盤602，其中內(nèi)盤602的兩端面對稱形成有呈葉輪狀分布且貫通端面內(nèi)外圓的槽紋6021，兩個外盤601的凸出內(nèi)盤602的部分之間墊著厚于內(nèi)盤602以提供內(nèi)盤602轉(zhuǎn)動間隙的墊環(huán)7，并由端蓋8夾緊固定在軸承座4b，內(nèi)盤602的軸孔與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸302通過已公知的鍵連接固定安裝。為了使得電機(jī)轉(zhuǎn)動時，能夠達(dá)到動態(tài)平衡，上述內(nèi)套502和內(nèi)盤602的軸孔均在內(nèi)周壁均勻布設(shè)三條用以提供鍵連接的鍵槽5022、6022，當(dāng)然也可以均勻布設(shè)若干條鍵槽。線圈繞組201的引出線由軸承座如端引出。 外殼1的內(nèi)壁固定安裝有水套9，定子2固定在水套9內(nèi)，水套9的外周壁形成有螺旋狀導(dǎo)流槽901，并且于形成導(dǎo)流槽901區(qū)域的兩側(cè)形成用以安裝密封圈的環(huán)槽902，于外殼1的殼壁上開設(shè)有分別與導(dǎo)流槽901的兩端口連通的入水口 101和出水口 102，水口 101和出水口 102可連通外設(shè)循環(huán)冷卻系統(tǒng)管道，實現(xiàn)高效冷卻。
權(quán)利要求
1.一種高速永磁電動機(jī)/發(fā)電機(jī)，包括外殼、由線圈繞組和鐵芯構(gòu)成的定子、置于定子內(nèi)安裝有永磁體的轉(zhuǎn)子、安裝在外殼兩端的軸承座以及安裝在軸承座內(nèi)用以支承轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的軸承，其特征在于所述外殼兩端的軸承座內(nèi)均安裝有動壓氣體徑向軸承，其中一軸承座于動壓氣體徑向軸承的外端安裝有動壓氣體止推軸承，所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸固定安裝在動壓氣體徑向軸承和動壓氣體止推軸承的軸孔內(nèi)；所述動壓氣體徑向軸承包括間隙套合的外套、 內(nèi)套，以及固定在外套兩端的密封環(huán)，所述外套固定在軸承座內(nèi)，所述內(nèi)套的軸孔與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸固定安裝，所述內(nèi)套的外周壁形成有均勻分布的具有與外套的內(nèi)壁構(gòu)成楔形空間的槽紋，所述內(nèi)套的兩端面對稱形成有呈葉輪狀分布且貫通端面內(nèi)外圓的槽紋，所述密封環(huán)與內(nèi)套的兩端面間隙配合；所述動壓氣體止推軸承包括兩個外盤以及呈間隙配合置于兩個外盤之間的內(nèi)盤，其中內(nèi)盤的兩端面對稱形成有呈葉輪狀分布且貫通端面內(nèi)外圓的槽紋，兩個外盤的凸出內(nèi)盤的部分之間墊著厚于內(nèi)盤以提供內(nèi)盤轉(zhuǎn)動間隙的墊環(huán)，并由端蓋夾緊固定在軸承座，所述內(nèi)盤的軸孔與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸固定安裝。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高速永磁電動機(jī)/發(fā)電機(jī)，其特征在于所述內(nèi)套與外套、 內(nèi)盤與外盤的配合間隙均為0. 001 0. 008mm。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高速永磁電動機(jī)/發(fā)電機(jī)，其特征在于所述外殼的內(nèi)壁固定安裝有水套，所述定子固定在水套內(nèi)，水套的外周壁形成有導(dǎo)流槽以及于導(dǎo)流槽區(qū)域的兩側(cè)用以安裝密封圈的環(huán)槽，于外殼的殼壁上開設(shè)有分別與導(dǎo)流槽的兩端口連通的入水口和出水口。
4.如權(quán)利要求3所述的一種高速永磁電動機(jī)/發(fā)電機(jī)，其特征在于所述導(dǎo)流槽設(shè)成螺旋狀。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高速永磁電動機(jī)/發(fā)電機(jī)，在外殼兩端的軸承座內(nèi)均安裝有動壓氣體徑向軸承，其中一軸承座于動壓氣體徑向軸承的外端安裝有動壓氣體止推軸承，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸固定安裝在動壓氣體徑向軸承和動壓氣體止推軸承的軸孔內(nèi)。由動壓氣體徑向軸承的內(nèi)套和動壓氣體止推軸承的內(nèi)盤，在與之對應(yīng)的外套和外盤的配合間隙內(nèi)產(chǎn)生氣楔，由此而形成支承內(nèi)套和內(nèi)盤高速轉(zhuǎn)動的高壓氣膜，并且利用離心葉輪原理，把更多的空氣壓入到氣隙內(nèi)，以形成更加高壓的氣膜，使得本發(fā)明的高速永磁電動機(jī)/發(fā)電機(jī)具有轉(zhuǎn)速高、功率密度大、慣性小、響應(yīng)快、性能可靠、壽命長久、噪音低等優(yōu)點，并具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小等優(yōu)點，可節(jié)省大量制造材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號H02K5/16GK102223007SQ201110173950
公開日2011年10月19日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者羅立峰 申請人:羅立峰