缓冲结构、空气轴承、压缩机及空调的制作方法

1.本发明涉及轴承技术领域，具体涉及一种缓冲结构、空气轴承、压缩机及空调。


背景技术：

2.气体轴承是一种通过高速旋转，带动转子周围的气体形成气膜，以这层气膜为润滑剂的弹性支承轴承。以空气轴承为例，由于位于转子与气体轴承箔片间的空气薄膜对转子和气体轴承形成良好的隔绝作用，轴承与轴间的摩擦也能被完全避免。
3.气体轴承结构一般由顶箔、波箔和轴承壳体构成，其中顶箔、波箔分别固定在轴承壳体的箔片固定处。由于波箔需要起支撑和减振顶箔作用，所以多为弹性好，形变承载量高的材料，其造型也多为可弯曲，可形变的形态，因此空气轴承的波箔箔片就是决定轴承工作的弹性支承结构。
4.现有的波箔多为整体式，一体式的箔片结构，然而在实际使用中箔片结构的波箔局限性大，因为箔片结构的波箔的承载力的非独立性，会让箔片结构的波箔整体无论承载段还是非承载段都受力形变，所以箔片结构的波箔上任何一点的应力突变都会对整体产生对应的形变，最终对弹性支承的效果产生实际不良影响，更严重的情况是因为气体轴承长时间在这种不利工况下工作，最终波箔的实际使用时长也会远低于设计。
5.因此，如何解决现有箔片波箔在承压时，非承载段也产生形变是本领域亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.本发明公开了一种缓冲结构、空气轴承、压缩机及空调，解决现有箔片波箔在承压时，非承载段也产生形变的问题。
7.根据本发明的一个方面，公开了一种缓冲结构，缓冲结构用于缓冲悬浮轴与轴承间的碰撞，缓冲结构包括：多个弹性单元，弹性单元间隔分布，每个弹性单元均是独立的；弹性单元的第一端用于与轴承连接，弹性单元的第二端朝向悬浮轴，弹性单元的第二端用于吸收悬浮轴的动能，所有弹性单元独立形变且互不干涉。
8.进一步地，弹性单元包括弹簧。
9.进一步地，弹性单元为至少具有一个弧线段的金属丝。
10.进一步地，缓冲结构还包括基箔，基箔用于与轴承连接，弹性单元均连接在基箔上。
11.进一步地，基箔包括外弧面和内弧面，弹性单元位于基箔的内弧面上，外弧面用于与轴承连接。
12.根据本发明的另一个方面，公开了一种缓冲结构，缓冲结构用于缓冲悬浮轴与轴承间的碰撞，缓冲结构包括一个连接部，连接部用于与轴承连接；缓冲结构包括多个缓冲部，缓冲部朝向悬浮轴，所有缓冲部独立形变且互不干涉。
13.进一步地，缓冲结构为一体成型的弹簧结构，弹簧结构包括两个子弹簧，每个子弹
簧的第一端构成缓冲部，两个子弹簧的第二端相连并构成连接部。
14.进一步地，缓冲结构为一体成型的波箔，波箔包括：第一箔体，第一箔体形成连接部；多个第二箔体，第二箔体与第一箔体相连，多个第二箔体间隔设置，第二箔体形成缓冲部。
15.根据本发明的另一个方面，公开了一种空气轴承，包括上述的缓冲结构。
16.进一步地，所空气轴承还包括：轴承壳体，轴承壳体具有用于容纳悬浮轴的通孔，缓冲结构设置在通孔内。
17.进一步地，空气轴承还包括：顶箔，顶箔设置在通孔内，缓冲结构位于顶箔与通孔内壁之间。
18.根据本发明的另一个方面，公开了一种压缩机，包括上述的空气轴承。
19.根据本发明的另一个方面，公开了一种空调，包括上述的空气轴承。
20.本发明缓冲结构中所有的弹性单元独立形变且互不干涉，在悬浮轴振动时，会撞到缓冲结构上，缓冲结构与悬浮轴接触的区域为承载区，未与悬浮轴接触的区域为非承载区，位于承载区的弹性单元会独立形变对悬浮轴进行缓冲，在形变过程中，承载区的弹性单元与非承载区的弹性单元之间是不会相互干涉的，这就防止了承载区带动非承载区变形，从而能更好地提供支承和减振作用，显著延长动压气膜的建立，减少悬浮轴的摩擦接触，进一步促进悬浮轴的高速稳定运行，提高了空气轴承的承载力和工作性能。
附图说明
21.图1是本发明第一实施例的缓冲结构的结构示意图；
22.图2是本发明第一实施例的缓冲结构的弹性单元的结构示意图；
23.图3是本发明第三实施例的缓冲结构的结构示意图；
24.图4是本发明第四实施例的空气轴承的结构示意图；
25.图5是本发明第五实施例的缓冲结构的结构示意图；
26.图6是本发明第六实施例的空气轴承的结构示意图。
27.图例：10、缓冲结构；11、弹性单元；11a、第一端；11b、第二端；12、基箔；20、缓冲层；30、轴承壳体；31、通孔；40、顶箔。
具体实施方式
28.下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不局限于说明书上的内容。
29.如图1所示，示出了本发明的第一实施例，第一实施例公开了一种缓冲结构的实施例，缓冲结构用于缓冲悬浮轴与轴承间的碰撞，缓冲结构10包括多个弹性单元11，弹性单元11间隔分布，其中，弹性单元11沿轴承壳体的周向间隔分布，同时，还沿轴承壳体的轴向间隔分布，这些弹性单元可以均匀分布，也可以不均匀分布。每个弹性单元11均是独立的；如图2所示，弹性单元11的第一端11a用于与轴承连接，弹性单元11的第二端11b朝向悬浮轴，弹性单元11的第二端11b用于吸收悬浮轴的动能，所有弹性单元11独立形变且互不干涉。
30.弹性单元11与轴承之间可以采用焊接、粘接或者销接的方式连接固定。
31.本发明缓冲结构中所有的弹性单元11独立形变且互不干涉，在悬浮轴振动时，会撞到缓冲结构上，缓冲结构与悬浮轴接触的区域为承载区，未与悬浮轴接触的区域为非承
载区，位于承载区的弹性单元11会独立形变对悬浮轴进行缓冲，在形变过程中，承载区的弹性单元11与非承载区的弹性单元11之间是不会相互干涉的，这就防止了承载区带动非承载区变形，从而能更好地提供支承和减振作用，显著延长动压气膜的建立，减少悬浮轴的摩擦接触，进一步促进悬浮轴的高速稳定运行，提高了空气轴承的承载力和工作性能。
32.需要说明的是，弹性单元11具体的形状不同，那么第二端11b所代表的位置也不相同。例如，如图2所示的弹性单元11为s形结构，那么弹性单元11的第二端11b是包括弹性单元11的尖端以及靠近尖端的部分，该部分在悬浮轴振动时与悬浮轴接触，从而将悬浮轴的动能吸收。例如，弹性单元11是弹簧的话，弹性单元11的两端也是弹簧整体的端部面或者端部连接位置，而不是指弹簧具体结构的尖端。进一步地，弹性单元11的第一端11a和第二端11b所指的部分是指弹性单元的端部整体概念，而非是一定特指某个端点或者尖端点。只要是弹性单元11位于其一端能实现与轴承连接的位置(包括侧面、端面、端点结构)，都能作为弹性单元11的第一端11a。只要是弹性单元11位于其一端能够与悬浮轴形成接触的位置(包括侧面、端面、端点结构)，都能作为弹性单元11的第二端11b。
33.在本实施例中，通过设置多个弹性单元，每个弹性单元11都可以独立形变且互不干涉，相当于形成独立的小弹簧，当悬浮轴由于振动而撞击到弹性单元时，与悬浮轴接触的弹性单元11可以通过弹性形变将悬浮轴的动能吸收并转化为弹性势能，从而实现对悬浮轴的缓冲。由于所有弹性单元11都是独立且互不干涉的，因此，弹性单元11在弹性形变过程中不会影响到其他的弹性单元11，因此，可以保证只有受到撞击的弹性单元11弹性形变，而没有受到撞击的弹性单元11不会发生弹性形变，从而能更好地提供支承和减振作用，显著延长动压气膜的建立，减少悬浮轴的摩擦接触，进一步促进悬浮轴的高速稳定运行，提高了空气轴承的承载力和工作性能。
34.进一步地，弹性单元11可以为弹簧，也为波箔，也可以弹簧和波箔混合使用。
35.在实际应用过程中，为了可以提高弹性单元11的弹性形变能力，弹性单元11为至少具有一个弧线段的金属丝(也就是丝状波箔)，具有弧线段的金属丝具有形变和回复能力，在本实施例中优选做成s型结构，具体参见图2。弹性单元11的形状可以提高自身的变形能力，从而更好地吸收悬浮轴的动能。当然，除此之外，也可以做成c型结构或者螺旋结构，或者其他具有弧形段的形状结构。
36.在图未示出的第二实施例中，公开了一种缓冲结构的实施例，缓冲结构用于缓冲悬浮轴与轴承间的碰撞，缓冲结构10整体为弹簧结构，该缓冲结构10包括一个连接部，连接部用于与轴承连接；缓冲结构10包括多个缓冲部，缓冲部朝向悬浮轴，所有缓冲部独立形变且互不干涉。本实施例中，缓冲结构为一体成型的弹簧结构，弹簧结构包括两个子弹簧，每个子弹簧的第一端构成缓冲部，两个子弹簧的第二端相连并构成连接部。子弹簧是正常弹簧的形状，此处不再赘述。子弹簧的第一端可回复形变并能吸收悬浮轴的动能，子弹簧自身的结构能够吸收对应的动能，一个子弹簧形变后并不会传递到另一个子弹簧处，所以不会发生形变联动。弹簧结构在工艺上是一体成型的。
37.本发明的缓冲结构包括多个缓冲部，而且所有缓冲部独立形变且互不干涉，也就是说，在悬浮轴振动时，会撞到缓冲结构上，缓冲结构与悬浮轴接触的区域为承载区，未与悬浮轴接触的区域为非承载区，位于承载区的缓冲部会独立形变对悬浮轴进行缓冲，在形变过程中，承载区的缓冲部与非承载区的缓冲部之间是不会相互干涉的，这就防止承载区
带动非承载区变形，从而能更好地提供支承和减振作用，显著延长动压气膜的建立，减少悬浮轴的摩擦接触，进一步促进悬浮轴的高速稳定运行，提高了空气轴承的承载力和工作性能。缓冲结构10整体为弹簧结构，而不是单独的弹性单元，工艺上是一体成型。这样做的好处是，作为一个整体的缓冲结构在安装和更换上更加方便。
38.如图3所示，本发明还公开了第三实施例，本实施例公开了一种缓冲结构，缓冲结构用于缓冲悬浮轴与轴承间的碰撞，缓冲结构10包括用于与轴承连接的连接部；缓冲结构10包括多个缓冲部，缓冲部朝向悬浮轴，所有缓冲部独立形变且互不干涉，缓冲结构10为一体成型的波箔，波箔包括一体成型的第一箔体101和多个第二箔体102，第一箔体101形成连接部。第二箔体102与第一箔体101相连，多个第二箔体102间隔设置，第二箔体102形成缓冲部。
39.在本实施例中，波箔的第一箔体101的厚度比第二箔体102大，波箔整体都是金属材料的，第一箔体101的厚度使其不会形变或者形变量很小，在其中一个第二箔体102发生形变后，第一箔体101不会产生联动形变传递，进而实现所有第二箔体102都是独立形变的整体结构。
40.第一箔体101通过自身形成的曲面与轴承连接(粘接和焊接等连接形式均可)。第二箔体102的厚度较小，可形变吸收来的悬浮轴的动能。相邻的两个第二箔体102之间设置的距离，可以使形变后的第二箔体102不会影响干涉到相邻的第二箔体102上，当然这种都是属于工艺参数，能够实现所有第二箔体102互不干涉即可。所有第二箔体102整体可以形成波浪形，即形成波箔的整体外形，同样是波箔产品的结构。
41.本发明的缓冲结构包括多个缓冲部，而且所有缓冲部独立形变且互不干涉，也就是说，在悬浮轴振动时，会撞到缓冲结构上，缓冲结构与悬浮轴接触的区域为承载区，未与悬浮轴接触的区域为非承载区，位于承载区的缓冲部会独立形变对悬浮轴进行缓冲，在形变过程中，承载区的缓冲部与非承载区的缓冲部之间是不会相互干涉的，这就防止承载区带动非承载区变形，从而能更好地提供支承和减振作用，显著延长动压气膜的建立，减少悬浮轴的摩擦接触，进一步促进悬浮轴的高速稳定运行，提高了空气轴承的承载力和工作性能。
42.如图4所示，本发明还公开了第四实施例，本实施例公开了一种缓冲结构，缓冲结构用于缓冲悬浮轴与轴承间的碰撞，缓冲结构10包括用于与轴承连接的连接部；缓冲结构10包括多个缓冲部，缓冲部朝向悬浮轴，所有缓冲部独立形变且互不干涉，缓冲结构10为一体成型的波箔，波箔包括一体成型的第一箔体101和多个第二箔体102，第一箔体101形成连接部。第二箔体102与第一箔体101相连，多个第二箔体102间隔设置，第二箔体102形成缓冲部。
43.在本实施例中，相邻的两个第二箔体102之间通过一个第一箔体101相连，本实施例中的第一箔体为多个，并且多个第一箔体101拟合形成一个与轴承匹配的形状，以用于与轴承进行连接(粘接和焊接等连接形式均可)。图4所示为缓冲结构10的部分结构示意，示意的是波箔被拉直后的结构状态，实际的波箔产品中，所有第一箔体101对应轴承的面最终会形成拟合曲面。
44.波箔的第一箔体101的厚度比第二箔体102大，波箔整体都是金属材料的，第一箔体101的厚度使其不会形变或者形变量很小，在其中一个第二箔体102发生形变后，第一箔
体101不会产生联动形变传递，进而实现所有第二箔体102都是独立形变的整体结构。
45.第二箔体102的厚度较小，可形变吸收来的悬浮轴的动能。相邻的两个第二箔体102之间设置的距离，可以使形变后的第二箔体102不会影响干涉到相邻的第二箔体102上，当然这种都是属于工艺参数，能够实现所有第二箔体102互不干涉即可。
46.第二箔体102均是通过冲压工艺形成，第二箔体102在被冲压后其自身厚度降低，但同时其自身由于厚度降低而能够发生形变。所有第一箔体101和所有第二箔体102整体形成波浪形，即形成波箔的整体外形，同样是波箔产品的结构。
47.如图5所示，本发明还公开了第五实施例，在本实施例中，缓冲结构10包括多个弹性单元11，弹性单元11间隔分布，每个弹性单元11均是独立的；弹性单元11的第一端11a用于与轴承连接，弹性单元11的第二端11b朝向悬浮轴，弹性单元11的第二端11b用于吸收悬浮轴的动能，所有弹性单元11独立形变且互不干涉。缓冲结构10还包括基箔12，弹性单元11分布在基箔12上。进一步地，基箔12用于与轴承连接，弹性单元11均连接在基箔12上，具体实施过程中，基箔12可以直接抵接在轴承上，为了连接更加可靠，在基箔12边缘可以设置折边，在轴承上设置插槽，将折边放入插槽内，再通过销钉固定连接，实现基箔12与轴承间的固定，弹性元件11可以焊接或粘接在基箔12上。也就是说，使用时，可以先将弹性单元11连接在基箔12上，再通过基箔12连接在轴承上，因为，通常弹性单元11需要通过焊接或者粘接的方式连接到轴承上，若轴承较小，非常不容易操作，而通过设置基箔12，可以现将基箔12平铺，然后将弹性单元11焊接或粘接到基箔12上，再将基箔12装入轴承上，从而可以方便弹性单元11的安装和更换。
48.优选地，基箔12包括外弧面和内弧面，弹性单元11位于基箔12的内弧面上，外弧面用于与轴承连接。使用时，先将基箔12平铺，然后将弹性单元11焊接或粘接到基箔12上，再将基箔12弯曲成与轴承匹配的弧形结构，从而可以方便弹性单元11的安装和更换。
49.优选地，基箔12还可以弯曲为筒状结构，基箔12形成用于通过悬浮轴的悬浮空间，弹性单元11位于基箔12的内弧面上。采用这样方式可以直接设置在轴承中，非常方便。
50.如图6所示，根据本发明的第六实施例，公开了一种空气轴承，包括上述的缓冲结构。
51.空气轴承还包括轴承壳体30和顶箔40，轴承壳体30具有用于容纳悬浮轴的通孔31，缓冲结构10和顶箔40均设置在通孔31内，缓冲结构10位于顶箔40与通孔31内壁之间。通过将缓冲结构10设置在通孔31内壁与顶箔40之间，在悬浮轴振动时，会撞到缓冲结构上，缓冲结构与悬浮轴接触的区域为承载区，未与悬浮轴接触的区域为非承载区，位于承载区的缓冲部会独立形变对悬浮轴进行缓冲，在形变过程中，承载区的缓冲部与非承载区的缓冲部之间是不会相互干涉的，这就防止承载区带动非承载区变形，从而能更好地提供支承和减振作用，显著延长动压气膜的建立，减少悬浮轴的摩擦接触，进一步促进悬浮轴的高速稳定运行，提高了空气轴承的承载力和工作性能。
52.需要说明的是，顶箔40为薄壁类弯曲零件，其上集成了固定板，该固定板与轴承壳体上设置的凹槽和固定销钉形成配合。顶箔上具有顶箔曲面，该顶箔曲面与高速旋转的悬浮轴形成气体薄膜。顶箔需进行热处理让材料弹性能力加强，还要使用涂层覆盖以增强表面耐摩擦性能。
53.在本实施例中，缓冲结构10包括多个弹性单元11，弹性单元11间隔分布在通孔31
的内壁上，每个弹性单元11均是独立的；弹性单元11的第一端11a与轴承壳体30连接，弹性单元11的第二端11b朝向悬浮轴，弹性单元11的第二端11b用于吸收悬浮轴的动能，所有弹性单元11独立形变且互不干涉。通过将多个弹性单元11直接固定在通孔内壁上，可以在顶箔与通孔内壁之间形成缓冲层20，从而实现对悬浮轴的缓冲，而且由于所有弹性单元11独立形变且互不干涉，因此，在顶箔上只有受到悬浮轴碰撞的区域会塌陷变形，而非承载区不会塌陷变形，从而使顶箔能更好地提供支承和减振作用，显著延长动压气膜的建立，减少悬浮轴的摩擦接触，进一步促进悬浮轴的高速稳定运行，提高了空气轴承的承载力和工作性能。
54.在未示出的另一个实施例中，缓冲结构还包括基箔12，基箔12可拆卸地设置在通孔31内；多个弹性单元11，弹性单元11分布在基箔12上，每个弹性单元11均是独立的；弹性单元11的第一端11a与基箔12连接，弹性单元11的第二端11b朝向悬浮轴，弹性单元11的第二端11b用于吸收悬浮轴的动能，所有弹性单元11独立形变且互不干涉。
55.通常弹性单元11需要通过焊接或者粘接的方式连接到通孔31内壁上，由于通孔31内空间较小，因此，非常不容易操作。而通过设置基箔12，使用时，可以先将基箔12平铺，然后将弹性单元11焊接或粘接到基箔12上，再将基箔12装入通孔31内，从而可以方便弹性单元11的安装和更换。
56.需要说明的是，基箔12可以采用弧形结构，当采用弧形结构时，可以在通孔31内设置多个基箔12，通过多个基箔形成与通孔内壁匹配的结构。当然，也可以直接将基箔12设置为与通孔内壁匹配的结构，这样方便安装。另外，基箔的安装方式与顶箔相同，可以在基箔边缘设置折边，在通孔内壁上设置槽，安装时，将折边插入槽内通过销钉固定。
57.本发明的第七实施例中，还公开了一种压缩机，包括上述的空气轴承。压缩机中包括电机轴，上述实施例的空气轴承与压缩机的电机轴相配合。
58.本发明的第八实施例中，公开了一种空调，包括上述的空气轴承。空调器的室外机和室内机具有转动轴，空气轴承与转动轴相配合。
59.显然，本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。