气体轴承、电机及高速旋转设备的制作方法

1.本实用新型涉及轴承技术领域，特别是涉及一种气体轴承、电机及高速旋转设备。


背景技术：

2.气体轴承指的是用气体作为润滑剂的滑动轴承，具有结构简单、转速高、摩擦功耗低、维护方便等优点。相关技术中，气体轴承包括轴套、波箔和顶箔，顶箔设于轴套的内腔中，波箔设于顶箔和轴套之间且对顶箔提供弹性支撑。其中，顶箔和波箔通过焊接的方式固定在轴套的内壁，需要采用专门的焊接设备将焊头伸入轴套的内圈中进行焊接，因此焊接难度大，操作不便，且受限于焊头的尺寸限制，难以制作小尺寸的气体轴承。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种气体轴承，能够简化装配过程，提高安装效率，且对气体轴承尺寸的限制较少。
4.本实用新型还提出一种具有上述气体轴承的电机。
5.本实用新型还提出一种具有上述电机的高速旋转设备。
6.根据本实用新型第一方面实施例的气体轴承，包括：
7.轴套，所述轴套的内壁设有沿所述轴套的轴向延伸的安装槽，所述安装槽贯穿所述轴套的端面；
8.波箔，沿所述轴套的内壁环绕设置，所述波箔沿其周向的边沿设有第一折边，所述第一折边插设于所述安装槽内，所述第一折边的至少一个端部设有第一折角，所述第一折角和所述轴套的端面固定连接；
9.顶箔，沿所述波箔的内壁环绕设置，所述顶箔沿其周向的边沿设有第二折边，所述第二折边的至少一个端部设有第二折角，所述第二折边插设于所述安装槽内，所述第二折角和所述轴套的端面固定连接。
10.根据本实用新型实施例的气体轴承，至少具有如下有益效果：
11.轴套设有安装槽，波箔周向的边沿设有第一折边，第一折边的端部设有第一折角，通过将波箔安装于轴套的内腔，第一折边插设于安装槽内，第一折角和轴套的端面固定连接，从而限制波箔的位置；顶箔环绕波箔的内壁设置，顶箔周向的边沿设有第二折边，且第二折边的端部设有第二折角，将第二折边插设于安装槽内，第二折角和轴套的端面固定连接，从而限制顶箔的位置。可以理解的是，波箔和顶箔分别通过第一折角、第二折角和轴套的端面固定连接，固定连接的方式可以灵活选择；由于第一折角和第二折角位于轴套的外部，无需将焊头伸入轴套的内部进行焊接，因此能够简化气体轴承的装配过程，降低安装难度，提升安装效率，且对气体轴承的尺寸限制较少，能够根据实际情况选择合适尺寸。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述第一折边设有一个所述第一折角，所述第二折边设有一个所述第二折角，所述第一折角和所述第二折角均设于所述轴套的同一端。
13.根据本实用新型的一些实施例，所述波箔沿其周向的两端分别为第一自由端和第
一固定端，所述第一折边设于所述第一固定端，所述第一折角朝向背离所述第一自由端的方向折弯，所述顶箔沿其周向的两端分别为第二自由端和第二固定端，所述第二折边设于所述第二固定端，所述第二折角朝向靠近所述第二自由端的方向折弯。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述第一折边的两端均设有所述第一折角，和/或所述第二折边的两端均设有所述第二折角。
15.根据本实用新型的一些实施例，所述波箔包括多个第一箔片段，每个所述第一箔片段沿其周向的一端边沿均设有所述第一折边，所述轴套设有多个沿所述轴套的周向间隔设置的所述安装槽，多个所述第一折边均对应插设于多个所述安装槽，多个所述第一折角均固定连接于所述轴套的端面。
16.根据本实用新型的一些实施例，所述顶箔包括多个第二箔片段，所述第二箔片段和所述第一箔片段的数量相同，每个所述第二箔片段沿其周向的一端边沿均设有所述第二折边，多个所述第二折边均对应插设于多个所述安装槽，多个所述第二折角均固定连接于所述轴套的端面。
17.根据本实用新型的一些实施例，所述顶箔的厚度为h，满足0﹤h≤0.5mm。
18.根据本实用新型的一些实施例，所述顶箔的内壁设有耐磨涂层。
19.根据本实用新型第二方面实施例的电机，包括上述实施例所述的气体轴承。
20.根据本实用新型实施例的电机，至少具有如下有益效果：
21.气体轴承的轴套设有安装槽，波箔周向的边沿设有第一折边，第一折边的端部设有第一折角，通过将波箔安装于轴套的内腔，第一折边插设于安装槽内，第一折角和轴套的端面固定连接，从而限制波箔的位置；顶箔环绕波箔的内壁设置，顶箔周向的边沿设有第二折边，且第二折边的端部设有第二折角，将第二折边插设于安装槽内，第二折角和轴套的端面固定连接，从而限制顶箔的位置。可以理解的是，波箔和顶箔分别通过第一折角、第二折角和轴套的端面固定连接，固定连接的方式可以灵活选择；由于第一折角和第二折角位于轴套的外部，无需将焊头伸入轴套的内部进行焊接，因此能够简化气体轴承的装配过程，降低安装难度，提升安装效率，且对气体轴承的尺寸限制较少，能够根据实际情况选择合适尺寸。
22.根据本实用新型第三方面实施例的高速旋转设备，包括上述实施例所述的电机。
23.根据本实用新型实施例的高速旋转设备，至少具有如下有益效果：
24.气体轴承的轴套设有安装槽，波箔周向的边沿设有第一折边，第一折边的端部设有第一折角，通过将波箔安装于轴套的内腔，第一折边插设于安装槽内，第一折角和轴套的端面固定连接，从而限制波箔的位置；顶箔环绕波箔的内壁设置，顶箔周向的边沿设有第二折边，且第二折边的端部设有第二折角，将第二折边插设于安装槽内，第二折角和轴套的端面固定连接，从而限制顶箔的位置。可以理解的是，波箔和顶箔分别通过第一折角、第二折角和轴套的端面固定连接，固定连接的方式可以灵活选择；由于第一折角和第二折角位于轴套的外部，无需将焊头伸入轴套的内部进行焊接，因此能够简化气体轴承的装配过程，降低安装难度，提升安装效率，且对气体轴承的尺寸限制较少，能够根据实际情况选择合适尺寸。
25.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
26.下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：
27.图1是本实用新型一种实施例的气体轴承的结构示意图；
28.图2是本实用新型一种实施例的气体轴承的爆炸图；
29.图3是本实用新型一种实施例的轴套的结构示意图；
30.图4是本实用新型一种实施例的波箔的结构示意图；
31.图5是本实用新型一种实施例的顶箔的结构示意图；
32.图6是图5中a处的放大示意图；
33.图7是本实用新型另一种实施例的气体轴承的结构示意图；
34.图8是本实用新型另一种实施例的气体轴承的爆炸图；
35.图9是本实用新型另一种实施例的气体轴承的结构示意图；
36.图10是本实用新型另一种实施例的气体轴承的爆炸图。
37.附图标记：
38.轴套100；安装槽110；
39.波箔200；第一开口201；第一折边210；第一折角211；第一箔片段220；
40.顶箔300；第二开口301；第二折边310；第二折角311；第二箔片段320。
具体实施方式
41.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
42.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
43.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
44.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
45.参照图1所示，本实用新型一种实施例的气体轴承，可以用于需要高速旋转的装置上，例如电机，而电机可以应用在燃料电池空压机、鼓风机、离心制冷压缩机等设备，高速指的是转速在20000r/min及以上的速度。本实用新型实施例的气体轴承结构简单，制造难度低。
46.参照图2和图3所示，本实用新型的实施例中，气体轴承包括轴套100、波箔200和顶箔300，轴套100呈中空的圆筒状，轴套100的内壁设有沿轴套100的轴线方向延伸的安装槽
110，且安装槽110延伸至轴套100的端面，例如安装槽110贯穿轴套100的两个端面。
47.参照图4所示，波箔200呈周向开口的环状且呈波纹状，波箔200设于轴套100的内腔且环绕轴套100的内壁设置。波箔200沿其周向设有第一开口201，波箔200在第一开口201处的一端向外延伸形成第一折边210，第一折边210的端部设有第一折角211。波箔200的边沿向外延伸可以理解为向靠近安装槽110的方向延伸。因此，当安装波箔200时，将第一折边210插设于安装槽110内，从而限制波箔200的周向位移，而第一折角211和轴套100的端面固定连接，从而限制波箔200的轴向位移。需要说明的是，波箔200也可以在第一开口201处的两端均设有向外延伸的第一折边210，本实用新型的实施例均以其中一端形成一个第一折边210为例进行说明。
48.参照图5所示，顶箔300呈周向开口的环状，顶箔300设于波箔200形成的内腔且环绕波箔200的内壁设置，波箔200的内壁指的是波箔200背离套筒内壁的侧壁。因此，波箔200位于顶箔300和轴套100的内壁之间，波箔200对顶箔300起到弹性支撑的作用。顶箔300沿其周向设有第二开口301，顶箔300在第二开口301处的一端边沿向靠近安装槽110的方向延伸形成第二折边310，第二折边310的端部设有第二折角311。当安装顶箔300时，将第二折边310插设于安装槽110内，从而限制顶箔300的周向位移，再将第二折角311和轴套100的端面固定连接，从而限制顶箔300的轴向位移。需要说明的是，顶箔300还可以在第二开口301处的两端均设有第二折边310，本实用新型的实施例均以其中一端形成一个第二折边310为例进行说明。
49.还需要说明的是，第一折角211、第二折角311和轴套100端面固定连接可以理解为：第一折角211和第二折角311分别和轴套100的端面固定连接；或者，第一折角211和轴套100的端面固定连接，而第二折角311通过固定在第一折角211上实现与轴套100端面的连接；或者，第二折角311和轴套100的端面固定连接，而第一折角211通过固定在第二折角311上，实现与轴套100端面的连接。因此，设置第一折角211和第二折角311的目的在于方便固定波箔200和顶箔300在轴套100内的位置。第一折角211、第二折角311和轴套100固定连接的方式可以是：螺接、铆接、粘接、焊接等。例如，采用焊接的方式，顶箔300和波箔200能够方便快捷的固定在轴套100内，且连接稳定不易脱落。具体根据实际情况选择合适的方案，本实用新型后续的实施例中均以第一折角211和第二折角311采用焊接的方式固定为例进行说明。
50.可以理解的是，轴套100设有安装槽110，波箔200周向的边沿设有第一折边210，第一折边210的端部设有第一折角211，通过将波箔200安装于轴套100的内腔，第一折边210插设于安装槽110内，第一折角211和轴套100的端面固定连接，从而限制波箔200的位置；顶箔300环绕波箔200的内壁设置，顶箔300周向的边沿设有第二折边310，且第二折边310的端部设有第二折角311，将第二折边310插设于安装槽110内，第二折角311和轴套100的端面固定连接，从而限制顶箔300的位置。波箔200和顶箔300分别通过第一折角211、第二折角311和轴套100的端面固定连接，固定连接的方式可以灵活选择；由于第一折角211和第二折角311位于轴套100的外部，无需将焊头伸入轴套100的内部进行焊接，因此能够简化气体轴承的装配过程，降低安装难度，提升安装效率，且对气体轴承的尺寸限制较少，能够根据实际情况选择合适尺寸。
51.参照图4和图5所示，本实用新型的实施例中，第一折边210设有一个第一折角211，
第二折边310设有一个第二折角311。其中，第一折角211和第二折角311均焊接于轴套100的同一端。或者，第一折边210的两端均设置有第一折角211，第二折边310的两端均设置有第二折角311。可以理解的是，相比于第一折边210两端都设置第一折角211的方案，波箔200通过一个第一折角211固定连接于轴套100，在装配过程中的焊接工序更少，仅需焊接其中一端的第一折角211，因此生产制造效率高。同时，第一折边210仅在其中一端设置第一折角211时，可以将未设置第一折角211的一端先插设在安装槽110内，再沿轴套100的轴线方向将波箔200推进轴套100的内腔，第一折角211起到定位作用，快速确定顶箔300在轴套100内腔中的位置，焊接方便。需要说明的是，相比于第一折边210仅在其中一端设置第一折角211的方案，波箔200通过两个第一折角211和轴套100的两端面焊接，其连接更稳定，有效降低波箔200松动脱落的风险。顶箔300同理，在此不再赘述。
52.需要说明的是，本实用新型的另一些实施例中，还可以是：第一折边210的其中一端设置第一折角211，第二折边310在其中一端设置第二折角311，第一折角211和第二折角311分别焊接于轴套100的两端；或者，第一折边210的其中一端设置第一折角211，第二折边310的两端均设置第二折角311。具体根据实际情况选择合适的方案，本实用新型后续的实施例中均以第一折边210的其中一端设置第一折角211，第二折边310的其中一端设置第二折角311，第一折角211和第二折角311均焊接于轴套100的同一端为例进行说明。
53.参照图3和图4所示，本实用新型的实施例中，波箔200在第一开口201处的两端分别为第一自由端和第一固定端，第一折边210设于第一固定端，第一折角211沿背离第一自由端的方向折弯。顶箔300在第二开口301处的两端分别为第二自由端和第二固定端，第二折边310设于第二固定端，第二折角311向靠近第二自由端的方向折弯。可以理解的，第一折角211和第二折角311的折弯方向相反，因此有效避免第一折角211和第二折角311发生干涉，方便第一折角211和第二折角311分别焊接在轴套100的端面上。本实用新型的另一种实施例中，第一折角211和第二折角311的折弯方向也可以相同，例如第一折角211朝向第一自由端的方向折弯，第二折角311朝向第二自由端的方向折弯，因此第二折角311焊接在轴套100的端面，而第一折角211焊接在第二折角311上；或者，第一折角211沿背离第一自由端的方向折弯，第二折角311沿背离第二自由端的方向折弯，因此可以将第一折角211焊接在轴套100的端面上，而第二折角311焊接在第一折角211上。第一折角和第二折角的连接方式多种多样，可以根据实际情况选择合适的连接方案。
54.参照图7和图8所示，本实用新型的实施例中，波箔200包括多个第一箔片段220，例如包括两个第一箔片段220。每个第一箔片段220沿其周向的一端边沿均设置有第一折边210，每个折边的一端均设置有第一折角211；轴套100设有多个安装槽110，例如两个。两个安装槽110沿轴套100的周向间隔设置。因此，两个第一箔片段220依次环绕轴套100的内壁间隔设置，两个箔片的第一折边210对应插设于两个安装槽110，两个第一折角211均固定连接于轴套100的端部。可以理解的是，波箔200包括多个第一箔片段220，因此在某个第一箔片段220损坏时，可以针对更换相应的第一箔片段220，而不需要整体更换，从而降低维修成本。需要说明的是，波箔200还可以包括三个第一箔片段220，例如图9和图10所示，波箔200还可以包括四个、五个等数量的第一箔片段220，具体根据实际情况选择合适的第一箔片段220数量，有益效果和波箔200包括两个第一箔片段220的时候类似，在此不再赘述。
55.参照图7和图8所示，本实用新型的实施例中，顶箔300包括多个第二箔片段320，第
二箔片段320的数量等于第一箔片段220的数量。例如第一箔片段220有两个，第二箔片段320有两个。两个第二箔片段320沿其周向的一端边沿均设置有第二折边310，两个第二箔片段320的第二折边310的一端均设有第二折角311。因此，安装顶箔300时，两个第二箔片段320依次环绕波箔200的内壁间隔设置，两个第二折边310对应插设于两个安装槽110，且两个第二折角311均和轴套100的端面固定连接。可以理解的是，顶箔300包括多个第二箔片段320和波箔200包括多个第一箔片段220的有益效果类似，可以在某个第二箔片段320损坏时，针对性的更换损坏的第二箔片段320，不需要更换整个顶箔300。需要说明的是，顶箔300还可以包括三个第二箔片段320，例如图9和图10所示，也可以是其他数量，具体根据实际情况选择合适的数量，有益效果和顶箔300包括两个第二箔片段320的时候类似，在此不再赘述。
56.可以理解的是，安装槽110、第二箔片段320和第一箔片段220之间数量相同，例如均有两个、三个、四个等。因此每个安装槽110的宽度开口大小基本相同，以使每个第一箔片段220的第一折边210和第二箔片段320的第二折边310能够对应设置于一个安装槽110内，降低安装槽110的制造难度。
57.参照图6所示，本实用新型的实施例中，顶箔300的厚度为h，满足0﹤h≤0.5mm，例如厚度h为0.1mm。可以理解的是，在上述的厚度范围内，顶箔300更容易压制成型，且气体轴承的工作性能更好。
58.本实用新型的实施例中，顶箔300的内壁设有耐磨涂层，顶箔300的内壁指的是顶箔300背离波箔200的侧壁。耐磨涂层能够提高顶箔300内壁的耐磨性，减小摩擦，从而提高顶箔300的使用寿命。耐磨涂层可以采用ptfe(聚四氟乙烯)或者pi(聚酰亚胺)或者ptfe和mos2(二硫化钼)的混合物或者pi和mos2的混合物，具体根据实际情况选择合适的材料制作耐磨涂层，本实用新型在此不再具体限定。
59.本实用新型一种实施例的电机，包括以上实施例的气体轴承。本实用新型实施例的电机，采用上述实施例的气体轴承，气体轴承的轴套100设有安装槽110，波箔200周向的边沿设有第一折边210，第一折边210的端部设有第一折角211，通过将波箔200安装于轴套100的内腔，第一折边210插设于安装槽110内，第一折角211和轴套100的端面固定连接，从而限制波箔200的位置；顶箔300环绕波箔200的内壁设置，顶箔300周向的边沿设有第二折边310，且第二折边310的端部设有第二折角311，将第二折边310插设于安装槽110内，第二折角311和轴套100的端面固定连接，从而限制顶箔300的位置。可以理解的是，波箔200和顶箔300分别通过第一折角211、第二折角311和轴套100的端面固定连接，固定连接的方式可以灵活选择；由于第一折角211和第二折角311位于轴套100的外部，无需将焊头伸入轴套100的内部进行焊接，因此能够简化气体轴承的装配过程，降低安装难度，提升安装效率，且对气体轴承的尺寸限制较少，能够根据实际情况选择合适尺寸。
60.由于电机采用了上述实施例的气体轴承的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再赘述。
61.本实用新型一种实施例的高速旋转设备，包括以上实施例的电机，高速旋转设备可以是燃料电池空压机、鼓风机、离心制冷压缩机等设备，高速指的是转速在20000r/min及以上的速度。本实用新型实施例的高速旋转设备，采用上述实施例的电机，电机包括气体轴承，气体轴承的轴套100设有安装槽110，波箔200周向的边沿设有第一折边210，第一折边
210的端部设有第一折角211，通过将波箔200安装于轴套100的内腔，第一折边210插设于安装槽110内，第一折角211和轴套100的端面固定连接，从而限制波箔200的位置；顶箔300环绕波箔200的内壁设置，顶箔300周向的边沿设有第二折边310，且第二折边310的端部设有第二折角311，将第二折边310插设于安装槽110内，第二折角311和轴套100的端面固定连接，从而限制顶箔300的位置。可以理解的是，波箔200和顶箔300分别通过第一折角211、第二折角311和轴套100的端面固定连接，固定连接的方式可以灵活选择；由于第一折角211和第二折角311位于轴套100的外部，无需将焊头伸入轴套100的内部进行焊接，因此能够简化气体轴承的装配过程，降低安装难度，提升安装效率，且对气体轴承的尺寸限制较少，能够根据实际情况选择合适尺寸。
62.由于高速旋转设备采用了上述实施例的电机的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再赘述。
63.上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。