径向波箔、动压气浮径向轴承、电机、空气压缩机的制作方法

1.本实用新型属于箔片轴承设计技术领域，具体涉及一种径向波箔、动压气浮径向轴承、电机、空气压缩机。


背景技术：

2.目前弹性箔片动压气浮径向轴承结构，见图1，在电机内整体结构由径向轴承座1、弹性箔片2、固定单元3、轴颈4组成。其中弹性箔片2通过弯折部位卡在固定单元3内。具体参见图2及图3所示，所述弹性箔片2包括底箔部6、顶箔部7，如图3所示，该设计结构为顶箔和拱箔一体式的机构，整个径向轴承由6个相同的结构拼接组装。由拱箔的自由端弯折成固定部5，另一端为顶箔的自由端8，在径向轴承座1内壁设置径向安装槽，固定部5连接在纵向安装槽内。
3.现有技术结构主要缺陷如下：
4.1、无法兼顾轴承安装的一致性：
5.径向轴承一整周由6个如图3所示的结构组成，首先在轴承的制备、弯折过程都存在一定的误差。由于顶层箔片的高度取决于拱箔的高度，为保证径向轴承整体的一致性，每一段带有波浪型单元的制备高度要求极高，在实际的工况内，径向轴承制备的一致性对电机运行的影响很大，因此该设计并不能保证径向轴承安装的一致性。
6.2、径向轴承承载性较差：
7.该径向轴承是由顶箔和底箔相互组合而成，每一段的组合都会有一个固定端和自由端，这个部位是没有波浪型单元支撑的，此处即为该轴承承载性能最薄弱的位置，且该径向轴承设计有6个这种结构，导致该结构径向轴承在实际电机运行工况时的承载性能较差。整体式的径向底箔会使顶箔逆着拱形的方向产生贯穿式变形，造成中心的高压气体向两端泻漏，导致径向轴承的承载性能下降。
8.综上，现有技术中动压气浮径向轴承存在轴承制备一致性较差、承载性能较差等问题。


技术实现要素：

9.因此，本实用新型提供一种径向波箔、动压气浮径向轴承、电机、空气压缩机，能够克服现有技术中的弹性箔片动压气浮径向轴承承载性能较差的不足。
10.为了解决上述问题，本实用新型提供一种径向波箔，包括圆周卷曲的波箔本体，所述波箔本体具有沿其周向延伸的第一切割缝隙、第二切割缝隙，所述第一切割缝隙与所述第二切割缝隙将所述波箔本体的周向中间位置切割为沿其轴向的第一轴端区、中间区及第二轴端区，在对应于所述波箔本体的主承载区域内，所述第一轴端区、第二轴端区的波箔本体的刚度小于所述中间区的波箔本体的刚度。
11.在一些实施方式中，所述第一切割缝隙在所述波箔本体的周向上呈凸字状延伸，所述第二切割缝隙在所述波箔本体的周向上呈凹字状延伸，所述第一切割缝隙的凸部与所
述第二切割缝隙的凹部在所述波箔本体的轴向上对应，以使在对应于所述波箔本体的主承载区域内，所述第一轴端区、第二轴端区的波箔本体的轴向宽度小于所述中间区的波箔本体的轴向宽度。
12.在一些实施方式中，在对应于所述波箔本体的主承载区域内，所述第一轴端区、第二轴端区的波箔本体的节距大于所述中间区的波箔本体的节距。
13.在一些实施方式中，所述第一轴端区、第二轴端区的波箔本体的节距比所述中间区的波箔本体的节距增大20％。
14.在一些实施方式中，在对应于所述波箔本体的主承载区域内的所述中间区的波箔本体的节距与处于所述主承载区域之外的波箔本体的节距相同。
15.在一些实施方式中，所述波箔本体具有固定端，在所述波箔本体的轴向上，靠近所述固定端一侧的第一轴端区内的拱峰与所述中间区内的拱峰交错，和/ 或，靠近所述固定端一侧的第二轴端区内的拱峰与所述中间区内的拱峰交错。
16.在一些实施方式中，所述拱峰交错的设置区域的周向长度为所述波箔本体的周向长度的1/2。
17.在一些实施方式中，所述第一切割缝隙的周向延伸长度为所述波箔本体的周向长度的3/4；和/或，所述第二切割缝隙的周向延伸长度为所述波箔本体的周向延伸长度的3/4。
18.本实用新型还提供一种弹性箔片动压气浮径向轴承，包括径向波箔，所述径向波箔为上述的径向波箔。
19.在一些实施方式中，轴承座上构造的卡槽处于其顶部位置；和/或，径向顶箔的表面具有耐高温润滑涂层。
20.本实用新型还提供一种电机，包括上述的弹性箔片动压气浮径向轴承。
21.本实用新型还提供一种空气压缩机，包括上述的弹性箔片动压气浮径向轴承。
22.本实用新型提供的一种径向波箔、动压气浮径向轴承、电机、空气压缩机，处于所述中间区轴向两端的第一轴端区、第二轴端区的刚度被减小，能够增加相应的径向顶箔的轴向边缘处的局部变形，从而使相应的轴承具有更大的偏心率，提升了径向轴承的承载性能。
附图说明
23.图1为现有技术中的弹性箔片动压气浮径向轴承的轴向结构示意图；
24.图2为现有技术中的一体式的弹性径向箔片的结构示意图；
25.图3为图2的展平示意图(也即在弹性径向箔片卷曲之前的状态)；
26.图4为图1中的弹性箔片动压气浮径向轴承在转轴旋转(逆时针)时形成楔形动压气膜的示意；
27.图5为本实用新型实施例的弹性箔片动压气浮径向轴承的轴向结构示意图；
28.图6为图5中的径向波箔的展平示意图；
29.图7为图5中i处的局部放大图，图中可以看到在轴向上交错的拱峰结构。
30.附图标记表示为：
31.1、轴承座；2、弹性箔片；3、固定单元；4、轴颈；5、固定部；6、底箔部；7、顶箔部；8、自
由端；9、拱峰；10、轴承正转时形成的楔形动压气膜； 01、轴承座；02、径向波箔；03、径向顶箔；101、第一轴端区；102、中间区； 103、第二轴端区；104、第一切割缝隙；105、第二切割缝隙。
具体实施方式
32.结合参见图1至图7所示，根据本实用新型的实施例，提供一种径向波箔，包括圆周卷曲的波箔本体，所述波箔本体具有沿其周向延伸的第一切割缝隙 104、第二切割缝隙105，所述第一切割缝隙104与所述第二切割缝隙105将所述波箔本体的周向中间位置切割为沿其轴向的第一轴端区101、中间区102 及第二轴端区103，在对应于所述波箔本体的主承载区域内，所述第一轴端区101、第二轴端区103的波箔本体的刚度小于所述中间区102的波箔本体的刚度。该技术方案中，处于所述中间区102轴向两端的第一轴端区101、第二轴端区103的刚度被减小，能够增加相应的径向顶箔03的轴向边缘处的局部变形，从而使相应的轴承具有更大的偏心率，提升了径向轴承的承载性能。另外，所述径向波箔的一端为固定端另一端为自由端，整体圆周卷曲接近整圆，无需如现有技术中那样设置多个，也即仅需要加工一个所述径向波箔即可，能够有利于保证加工及安装的一致性。
33.作为一种具体的实施方式，所述第一切割缝隙104在所述波箔本体的周向上呈凸字状(也可以称为倒u形)延伸，所述第二切割缝隙105在所述波箔本体的周向上呈凹字状(也可以称为u形)延伸，所述第一切割缝隙104的凸部与所述第二切割缝隙105的凹部在所述波箔本体的轴向上对应，以使在对应于所述波箔本体的主承载区域内，所述第一轴端区101(对应图1中的虚线框201 内的部分)、第二轴端区103(对应图1中的虚线框202内的部分)的波箔本体的轴向宽度小于所述中间区102的波箔本体的轴向宽度，使中间宽度大于两端边缘轴向宽度，使径向轴承主要承载区中间刚度大，两端刚度小。需要特别说明的是，呈凸字状的第一切割缝隙104与呈凹字状的第二切割缝隙105使所述波箔本体在第一轴端区101、中间区102及第二轴端区103之外的区域在轴向上呈现宽
→
窄
→
宽，分割缝隙的设计使径向顶箔03在缝隙处凹陷，将径向波箔02分割降低每一段的波箔轴向宽度，可以增加轴承的轴心变形量，提高径向轴承主要承载区的刚度及承载性能。
34.作为另一种具体的实施方式，在对应于所述波箔本体的主承载区域内，所述第一轴端区101、第二轴端区103的波箔本体的节距大于所述中间区102的波箔本体的节距，此时对应的各个区域内的波箔的拱高和平段的参数不变，以便于波箔本体的加工制造。通过对不同区域的波箔的节距调整设置使得径向轴承两端边缘刚度减小，增加最小气膜厚度，也能够增加整体轴承的承载力。而最好的，可以对同一波箔本体既设置不同的轴向宽度又设置不同区域的不同节距，使两者的刚度调整作用共同发挥，提升轴承的承载力。在一个具体的实时方式中，所述第一轴端区101、第二轴端区103的波箔本体的节距比所述中间区102的波箔本体的节距增大20％。
35.在一些实施方式中，在对应于所述波箔本体的主承载区域内的所述中间区 102的波箔本体的节距与处于所述主承载区域之外的波箔本体的节距相同，此时对应的各个区域内的波箔的拱高和平段的参数不变，以便于波箔本体的加工制造。
36.电机高速运转时，在气体动压径向轴承和转轴的间隙形成高压润滑气膜，径向轴承的中心区域的气体压强高于径向轴承两端的气体压强，整体式的径向波箔拱形结构会使
顶层箔片逆着拱形的方向产生贯穿式的变形，造成中心的高压向两端泄漏，这种现象为端泄现象。前述的通过所述第一切割缝隙104及第二切割缝隙105的设置将所述径向轴承的刚度改进为中间刚度小、两端刚度大，电机运行形成稳定气膜后遭遇冲击振动时气体不易泻漏，提高气体动压径向轴承的承载性和稳定性，并能够一定程度上改善径向轴承存在的端泄现象，提高气体动压径向轴承的轴承承载性能。而为了能够进一步改善前述的端泄现象，在一些实施方式中，所述波箔本体具有固定端，在所述波箔本体的轴向上，靠近所述固定端一侧的第一轴端区101内的拱峰与所述中间区102内的拱峰交错，和/或，靠近所述固定端一侧的第二轴端区103内的拱峰与所述中间区102 内的拱峰交错。在一些实施方式中，所述拱峰交错的设置区域的周向长度为所述波箔本体的周向长度的1/2。而需要说明的是，由于所述第一轴端区101、第二轴端区103及中间区102的节距不同，在客观上，这些区域的拱峰也在轴承的轴向上形成交错，从而使所述轴承的主承载区的轴向两端的端泄现象得到有效改善。
37.一般而言，所述第一切割缝隙104的周向延伸长度为所述波箔本体的周向长度的3/4；和/或，所述第二切割缝隙105的周向延伸长度为所述波箔本体的周向延伸长度的3/4，以保证所述结构的优化能够针对轴承的主承载区范围，提升轴承承载性能。
38.根据本实用新型的实施例，还提供一种弹性箔片动压气浮径向轴承，包括径向波箔02，所述径向波箔02为上述的径向波箔，其径向内侧设置有径向顶箔03，所述径向顶箔03由金属箔片整周式环绕，轴承座01上构造的卡槽处于其顶部位置，所述径向波箔通过固定端连接于所述卡槽内，避免固定端支撑刚度不足的现象，所述径向波箔的拱峰之间的平段贴合所述轴承座01的内表面，以此保证轴承制备的一致性及可行性；和/或，径向顶箔03的表面具有耐高温润滑涂层，在电机高速运转的启停阶段起减摩耐磨润滑作用。高速电机运转时，转轴高速旋转的起始阶段，因转轴进行偏心运动导致在转子和径向轴承间隙形成楔形区域，气体进入楔形区域后形成高压润滑气膜，为轴承-转轴系统提供承载力。
39.根据本实用新型的实施例，还提供一种电机，包括上述的弹性箔片动压气浮径向轴承。
40.根据本实用新型的实施例，还提供一种空气压缩机，包括上述的弹性箔片动压气浮径向轴承。
41.本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
42.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。