CN113513531A - 气体止推轴承、轴承组件、压缩机、空调及汽车 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种气体止推轴承、轴承组件、压缩机、空调及汽车。轴承组件包括：转子，具有推力盘；轴承壳体，沿转子的轴向位于推力盘的一侧；和多个箔片组，沿轴承壳体的周向排布，其中，箔片组包括：波箔，位于轴承壳体上邻近推力盘的一侧；和顶箔，位于波箔远离轴承壳体的一侧，其中，顶箔包括第一顶箔段和至少两个第二顶箔段，第一顶箔段与推力盘的表面平行，至少两个第二顶箔段相对于推力盘的表面呈倾斜角；根据转子在工作时的旋转方向，第一顶箔段位于至少两个第二顶箔段的下游，且位于上游的第二顶箔段相对于推力盘的表面的倾斜角大于位于下游的第二顶箔段相对于推力盘的表面的倾斜角。本公开实施例能够快速形成稳定的动压气膜。

Description

气体止推轴承、轴承组件、压缩机、空调及汽车

技术领域

本公开涉及轴承领域，尤其涉及一种气体止推轴承、轴承组件、压缩机、空调及汽车。

背景技术

氢燃料电池汽车是21世纪新能源汽车具有战略意义的突破口，具有动力性能高、加氢快、续航里程长等优势。空气压缩机为燃料电池系统提供高压气源，常见的有离心式空气压缩机、螺杆式空气压缩机和涡旋式空气压缩机等。与螺杆式、涡旋式空气压缩机相比，离心式空气压缩机的转速和能效都比较高，且能够提供更高压比的气源，从而显著提升电堆的功率密度和整体性能。

箔片动压气体止推轴承属于动压滑动轴承的一种，具有摩擦损耗小、高转速、高温稳定性好、不需要润滑油等优点，十分适合应用在高转速的离心式空气压缩机上。在相关技术中，箔片动压气体止推轴承的典型结构包括轴承壳体、波箔和顶箔，为转子系统提供轴向刚度和阻尼。

与润滑油止推轴承的瓦块类似，箔片动压气体止推轴承的顶箔一般被设计成扇形形状，充当瓦块作用。为了受力均匀，顶箔在周向方向均匀分布。位于顶箔下侧的波箔具有波纹结构，起到弹性支承作用，是止推轴承刚度和阻尼的主要来源。波箔的一端和顶箔的一端均固定在轴承座上，波箔的另一端和顶箔的另一端均为自由端，并且顶箔的前端与轴承壳体之间存在一个楔形收敛夹角，而顶箔的后端与轴承壳体平行，当转子高速旋转时，在上述楔形收敛夹角的作用下，形成动压气膜，对转子进行支撑。

发明内容

发明人经研究发现，箔片动压气体止推轴承的工作关键是形成动压气膜支撑转子，但当这种轴承用在氢燃料电池汽车上时，将面临以下技术问题：汽车需要经常启动，这意味着向燃料电池系统提供高压气源的空气压缩机也要随着汽车经常启动，而箔片动压气体止推轴承作为动压轴承的一种，在启动阶段尚未形成气膜。为了减少轴承磨损，相关技术增加轴承的楔形收敛角来提高动压效应，快速形成气膜，但楔形收敛角过大将导致气膜压力梯度大，气膜压力分布不均，不利于轴承稳定。

有鉴于此，本公开实施例提供一种气体止推轴承、轴承组件、压缩机、空调及汽车，能够快速形成稳定的动压气膜。

在本公开的一个方面，提供一种轴承组件，包括：转子，具有转轴和与所述转轴固定连接或一体形成的推力盘；轴承壳体，套设在所述转轴上，且沿所述转子的轴向位于所述推力盘的一侧；和多个箔片组，安装在所述轴承壳体上邻近所述推力盘的一侧，且沿所述轴承壳体的周向排布，其中，所述多个箔片组中的至少一个箔片组包括：波箔，位于所述轴承壳体上邻近所述推力盘的一侧，且一端与所述轴承壳体连接；和顶箔，位于所述波箔远离所述轴承壳体的一侧，且一端与所述轴承壳体连接，其中，所述顶箔包括第一顶箔段和至少两个第二顶箔段，所述第一顶箔段与所述推力盘的表面平行，所述至少两个第二顶箔段相对于所述推力盘的表面呈倾斜角；根据所述转子在工作时的旋转方向，所述第一顶箔段位于所述至少两个第二顶箔段的下游，且所述至少两个第二顶箔段中位于上游的第二顶箔段相对于所述推力盘的表面的倾斜角大于所述至少两个第二顶箔段中位于下游的第二顶箔段相对于所述推力盘的表面的倾斜角。

在一些实施例中，所述第一顶箔段和所述至少两个第二顶箔段沿所述轴承壳体的周向依次连接。

在一些实施例中，所述顶箔还包括：第三顶箔段，与所述推力盘的表面平行，且与所述推力盘的表面的间距大于所述第一顶箔段与所述推力盘的表面的间距，其中，根据所述转子在工作时的旋转方向，所述第三顶箔段位于所述至少两个第二顶箔段的上游，且与所述至少两个第二顶箔段中位于上游的第二顶箔段连接。

在一些实施例中，所述至少两个第二顶箔段相对于所述推力盘的表面的倾斜角均大于0°，且均小于15°。

在一些实施例中，所述至少两个第二顶箔段中位于上游的第二顶箔段在所述推力盘的表面上的投影长度小于所述至少两个第二顶箔段中位于下游的第二顶箔段在所述推力盘的表面上的投影长度。

在一些实施例中，所述多个箔片组中每个箔片组的结构和尺寸相同。

在一些实施例中，所述多个箔片组的数量为大于0的偶数。

在一些实施例中，所述轴承壳体支撑所述多个箔片组的轴向端面与所述推力盘的表面平行。

在一些实施例中，所述波箔包括第一波箔段，所述第一波箔段位于所述第一顶箔段和所述轴承壳体之间，所述第一波箔段包括多个第一波纹和多个第二波纹，所述第一波纹的刚度高于所述第二波纹的刚度。

在一些实施例中，所述第一波纹的高度小于所述第二波纹的高度。

在一些实施例中，所述第一波纹的跨距小于所述第二波纹的跨距。

在一些实施例中，至少一个所述第一波纹和至少一个所述第二波纹沿所述第一顶箔段相对于所述至少两个第二顶箔段的延伸方向交替布置。

在一些实施例中，第一数量的所述第一波纹和第二数量的所述第二波纹交替布置，所述第一数量与所述第二数量相同，或小于所述第二数量，或大于所述第二数量。

在一些实施例中，所述波箔还包括第二波箔段，所述第二波箔段位于所述至少两个第二顶箔段和所述轴承壳体之间，并与所述第一波箔段连接，所述第二波箔段包括多个第三波纹，所述多个第三波纹的高度沿所述转子在工作时的旋转方向逐渐增加。

在本公开的一个方面，提供一种气体止推轴承，包括：轴承壳体，具有轴向端面和沿轴向贯通的轴孔，且所述轴孔的轴线垂直于所述轴承壳体的轴向端面；和多个箔片组，安装在所述轴承壳体的轴向端面上，且沿所述轴承壳体的周向排布，其中，所述多个箔片组中的至少一个箔片组包括：波箔，抵靠在所述轴承壳体的轴向端面上，且一端与所述轴承壳体连接；和顶箔，位于所述波箔远离所述轴承壳体的一侧，且一端与所述轴承壳体连接，其中，所述顶箔包括第一顶箔段和至少两个第二顶箔段，所述第一顶箔段与所述轴承壳体的轴向端面平行，所述至少两个第二顶箔段相对于所述轴承壳体的轴向端面呈倾斜角；根据转子在工作时相对于轴承壳体的旋转方向，所述第一顶箔段位于所述至少两个第二顶箔段的下游，且所述至少两个第二顶箔段中位于上游的第二顶箔段相对于所述轴承壳体的轴向端面的倾斜角大于所述至少两个第二顶箔段中位于下游的第二顶箔段相对于所述轴承壳体的轴向端面的倾斜角。

在一些实施例中，所述至少两个第二顶箔段相对于所述轴承壳体的轴向端面的倾斜角均大于0°，且均小于15°。

在一些实施例中，所述至少两个第二顶箔段中位于上游的第二顶箔段在所述轴承壳体的轴向端面上的投影长度小于所述至少两个第二顶箔段中位于下游的第二顶箔段在所述轴承壳体的轴向端面上的投影长度。

在一些实施例中，所述波箔包括第一波箔段，所述第一波箔段位于所述第一顶箔段和所述轴承壳体之间，所述第一波箔段包括多个第一波纹和多个第二波纹，所述第一波纹的刚度高于所述第二波纹的刚度。

在一些实施例中，所述第一波纹的高度小于所述第二波纹的高度。

在一些实施例中，所述第一波纹的跨距小于所述第二波纹的跨距。

在一些实施例中，至少一个所述第一波纹和至少一个所述第二波纹沿所述第一顶箔段相对于所述至少两个第二顶箔段的延伸方向交替布置。

在一些实施例中，第一数量的所述第一波纹和第二数量的所述第二波纹交替布置，所述第一数量与所述第二数量相同，或小于所述第二数量，或大于所述第二数量。

在一些实施例中，所述波箔还包括第二波箔段，所述第二波箔段位于所述至少两个第二顶箔段和所述轴承壳体之间，并与所述第一波箔段连接，所述第二波箔段包括多个第三波纹，所述多个第三波纹的高度沿所述转子在工作时的旋转方向逐渐增加。

在本公开的一个方面，提供一种压缩机，包括：前述的轴承组件，或前述的气体止推轴承。

在本公开的一个方面，提供一种空调，包括：前述的压缩机，或前述的轴承组件，或前述的气体止推轴承。

在本公开的一个方面，提供一种汽车，包括：前述的压缩机，或前述的轴承组件，或前述的气体止推轴承。

因此，根据本公开实施例，按照转子在工作时的旋转方向，在顶箔中动压承载区域的第一顶箔段的上游设有至少两个第二顶箔段，使至少两个第二顶箔段相对于推力盘的表面呈倾斜角(即楔形收敛角)，并使位于上游的第二顶箔段相对于推力盘的表面的倾斜角大于位于下游的第二顶箔段相对于推力盘的表面的倾斜角，这样就使动压气体流经楔形收敛角从大到小的楔形间隙之后进入动压承载区域。由于位于上游的第二顶箔段对应的楔形收敛角较大，可形成大面积突变的楔形收敛区，以提高轴承的动压效应，使得压缩机在启动过程能快速形成动压气膜，减少轴承磨损。而位于下游的第二顶箔段对应的楔形收敛角较小，形成的楔形收敛区面积小幅渐变，使得压力梯度突变较小，从而减小气膜波动，使动压气膜更稳定，进而降低转子振动。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是根据本公开轴承组件的一些实施例的结构示意图；

图2是根据本公开轴承组件的一些实施例在轴向视角上的结构示意图；

图3是图2中AA截面的示意图；

图4是图3中B区域的放大示意图；

图5是根据本公开轴承组件的一些实施例中各个箔片组中顶箔的布置示意图；

图6是根据本公开轴承组件的一些实施例中各个箔片组中波箔的布置示意图。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

参考图1-图6，在一些实施例中，轴承组件包括：转子10、轴承壳体21和多个箔片组。转子10具有转轴12和与所述转轴12固定连接或一体形成的推力盘11。转子10被配置为绕轴线13转动。轴承壳体21套设在所述转轴12上，且沿所述转子10的轴向位于所述推力盘11的一侧。轴承壳体21可以为环形薄板形零件。多个箔片组安装在所述轴承壳体21上邻近所述推力盘11的一侧，且沿所述轴承壳体21的周向排布。

这里的箔片组的整体形状可以呈扇环形，因此也可称为瓦片。多个箔片组的数量可以为大于0的偶数，例如4个、6个、8个等，以提高轴承的承载力和稳定性。参考图5和图6，轴承组件可包括6个箔片组，6个箔片组在轴承壳体21的表面沿周向均匀布置。在另一些实施例中，多个箔片组的数量也可以为奇数。

在一些实施例中，多个箔片组中每个箔片组的结构和尺寸相同，以便使轴承周向各个位置形成的动压气膜更加均匀。在另一些实施例中，多个箔片组中的箔片组的结构可以不同，尺寸也可以不同。

在多个箔片组中，至少一个箔片组包括波箔和顶箔。波箔位于所述轴承壳体21上邻近所述推力盘11的一侧，且一端与所述轴承壳体21连接。顶箔位于所述波箔远离所述轴承壳体21的一侧，且一端与所述轴承壳体21连接。

参考图3和图4，顶箔包括第一顶箔段22和至少两个第二顶箔段。所述第一顶箔段22与所述推力盘11的表面平行，所述至少两个第二顶箔段相对于所述推力盘11的表面呈倾斜角。在图4中，至少两个第二顶箔段包括第二顶箔段231和232，其中在所述转子10在工作时的旋转方向下，第二顶箔段231位于上游，第二顶箔段232位于下游。

根据所述转子10在工作时的旋转方向ω，所述第一顶箔段22位于所述至少两个第二顶箔段的下游，且所述至少两个第二顶箔段中位于上游的第二顶箔段(例如图4中的第二顶箔段231)相对于所述推力盘11的表面的倾斜角θ1大于所述至少两个第二顶箔段中位于下游的第二顶箔段(例如图4中的第二顶箔段232)相对于所述推力盘11的表面的倾斜角θ2。

根据动压效应原理，为了形成动压气膜，顶箔的工作表面与推力盘的工作表面间存在楔形间隙。两个工作表面之间充满带有一定粘度的气体，例如空气或气态冷媒，且两工作表面间存在相对滑动速度。气体从楔形间隙较大面积的截面流进，从较小面积的截面流出。

在本实施例中，与推力盘11的表面平行的第一顶箔段22与推力盘11形成了承载区域A1，该承载区域A1为轴承的主要承载区。至少两个第二顶箔段相对于推力盘11的表面呈倾斜角(即楔形收敛角)，当推力盘11相对于轴承壳体21和多个箔片组高速转动时，带动具有一定粘性的动压气体流过至少两个第二顶箔段与推力盘11之间形成的楔形间隙，并进入承载区域A1。在承载区域A1中形成的高压气膜能够对推力盘11起到支撑作用。

由于位于上游的第二顶箔段对应的楔形收敛角(即倾斜角θ1)较大，可形成大面积突变的楔形收敛区A2，以提高轴承的动压效应，使得压缩机在启动过程中能快速形成动压气膜，减少轴承磨损。而位于下游的第二顶箔段对应的楔形收敛角(即倾斜角θ2)较小，形成的楔形收敛区A3的面积小幅渐变，使得压力梯度突变较小，避免因压力梯度突变过快对气膜稳定性的不利影响，从而减小气膜波动，使动压气膜更稳定，进而降低转子振动。这样就能够更大程度地满足包括采用本实施例的空气压缩机的汽车经常启动的轴承寿命和工作稳定性的需求。

参考图4和图5，在一些实施例中，所述顶箔还包括第三顶箔段24。第三顶箔段24与所述推力盘11的表面平行，且与所述推力盘11的表面的间距大于所述第一顶箔段22与所述推力盘11的表面的间距。根据所述转子10在工作时的旋转方向ω，所述第三顶箔段24位于所述至少两个第二顶箔段的上游，且与所述至少两个第二顶箔段中位于上游的第二顶箔段(例如图4中的第二顶箔段231)连接。

第三顶箔段24可搭接在波箔上，并通过焊接或其他固定方式固定连接在轴承壳体21上。第三顶箔段24与推力盘11形成气流进口。在推力盘11相对于顶箔高速转动时，带动气流从较宽的气流进口进入，然后经过楔形收敛区A2和A3进入承载区域A1。

第一顶箔段22和所述至少两个第二顶箔段沿所述轴承壳体21的周向依次连接。在图5中，第三顶箔段24呈沿转子10的径向延伸的条形，第一顶箔段22与第二顶箔段的连接线、多个第二顶箔段中相邻第二顶箔段的连接线以及第二顶箔段与第三顶箔段24的连接线均平行。第一顶箔段22、多个第二顶箔段和第三顶箔段共同形成呈扇环形的顶箔。

第二顶箔段相对于推力盘11表面的倾斜角可根据轴承负载、转子转速、气体温度、气体粘度等参数综合确定。在一些实施例中，至少两个第二顶箔段相对于所述推力盘11的表面的倾斜角均大于0°，且均小于15°。

各个第二顶箔段的长度可设计为使至少两个第二顶箔段中位于上游的第二顶箔段(例如第二顶箔段231)在推力盘11的表面上的投影长度L1小于所述至少两个第二顶箔段中位于下游的第二顶箔段(例如第二顶箔段232)在推力盘11的表面上的投影长度L2。这样有助于较短且楔形收敛角较大的第二顶箔段231在压缩机启动阶段快速形成动压气膜，减少轴承磨损，并有助于较长且楔形收敛角较小的第二顶箔段232降低压力梯度，减小气膜波动。

发明人经研究发现，汽车行驶时路况复杂，经常加速和减速，所以需要空气压缩机通过变转速向燃料电池系统提供不同压力的气源。随着空气压缩机转速的变化，转子系统所需要的承载刚度也是变化的，一般会随转速的提升而增加。但是，在箔片动压气体止推轴承中，单一的波箔结构在轴承装配好后的轴承承载力就确定了，所形成的气膜强度适应性有限，存在轴承刚度与变转速不匹配的问题。

参考图4和图6，在一些实施例中，波箔包括第一波箔段25。所述第一波箔段25位于所述第一顶箔段22和所述轴承壳体21之间。所述第一波箔段25包括多个第一波纹251和多个第二波纹252，所述第一波纹251的刚度高于所述第二波纹252的刚度。较低刚度的第二波纹252用于满足低转速下对轴承刚度的需求，较高刚度的第一波纹251用于满足高转速下对轴承刚度的需求，通过综合了不同刚度的波纹结构的第一波箔段进行动压气膜的承载，可有效地提高轴承承载力和承载适应能力。

对于相同材料形成的波箔，跨距越小，波纹高度越小，则刚度越大，反之，跨距越大，波纹高度越大，则刚度越小。参考图4，在一些实施例中，第一波纹251的高度H1小于所述第二波纹252的高度H2。当转子转速较低时，此时所需承载力较小，由于H2>H1，较低刚度的第二波纹252先与顶箔接触，并提供刚度支撑；随着转速逐渐提升，此时转子所需的承载力也随之提高，第二波纹252的高度H2被压缩变小以提供更大的轴承刚度；当转速提升至一定程度时，第二波纹252的高度H2被压缩得与第一波纹251的高度H1相等，此时第一波纹251和第二波纹252开始共同支撑顶箔，提供更大的轴承刚度。

为了实现不同波纹之间更大的刚度差，参考图4和图6，在一些实施例中，可使第一波纹251的跨距S1小于所述第二波纹252的跨距S2，从而更进一步地适应转子变转速的轴承承载需要。在另一些实施例中，在第一波纹251的刚度高于所述第二波纹252的刚度的基础上，第一波纹251和第二波纹252的跨距也可以相等。

为了使载荷分布更均匀，在图4和图6中，至少一个第一波纹251和至少一个第二波纹252沿所述第一顶箔段22相对于所述至少两个第二顶箔段2的延伸方向交替布置，从而使形成的高压气膜保持稳定。

为了进一步提高承载区域A1的载荷分布均匀性，使形成的高压气膜保持稳定，在一些实施例中，第一数量的所述第一波纹和第二数量的所述第二波纹交替布置，所述第一数量与所述第二数量相同。例如，一个第一波纹和一个第二波纹交替布置，或者两个第一波纹和两个第二波纹交替布置，即排列成两个第一波纹、两个第二波纹、两个第一波纹、两个第二波纹……。

在另一些实施例中，交替布置的第一波纹和第二波纹的数量可不相同。例如第一数量(例如2或3)多于第二数量(例如1)，这样可提升轴承的整体刚度，有利于轴承适应转子的高转速情况。又例如第一数量(例如1)少于第二数量(例如2或3)，这样可降低轴承的整体刚度，有利于轴承适应转子的低转速情况。

参考图4和图6，在一些实施例中，波箔还包括第二波箔段26。所述第二波箔段26位于所述至少两个第二顶箔段和所述轴承壳体21之间，并与第一波箔段25连接。也就是说，第二波箔段26对应于楔形收敛区A2，其形状也随第二波箔段的倾斜角变化。在图4中，第二波箔段26包括多个第三波纹，所述多个第三波纹的高度沿所述转子10在工作时的旋转方向ω逐渐增加，以便支撑倾斜设置的第二波箔段。

参考图1-图6，本公开还提供了一种气体止推轴承，包括：轴承壳体21和多个箔片组。该气体止推轴承可独立于转子10制造和销售。轴承壳体21具有轴向端面和沿轴向贯通的轴孔，且所述轴孔的轴线垂直于所述轴承壳体21的轴向端面。轴孔的轴线与转子10的转轴轴线13重合。多个箔片组安装在所述轴承壳体21的轴向端面上，且沿所述轴承壳体21的周向排布。

多个箔片组中的至少一个箔片组包括波箔和顶箔。波箔抵靠在所述轴承壳体21的轴向端面上，且一端与所述轴承壳体21连接。顶箔位于所述波箔远离所述轴承壳体21的一侧，且一端与所述轴承壳体21连接。

顶箔包括第一顶箔段22和至少两个第二顶箔段，所述第一顶箔段22与所述轴承壳体21的轴向端面平行，所述至少两个第二顶箔段相对于所述轴承壳体21的轴向端面呈倾斜角；根据转子10在工作时相对于轴承壳体21的旋转方向ω，所述第一顶箔段22位于所述至少两个第二顶箔段的下游，且所述至少两个第二顶箔段中位于上游的第二顶箔段相对于所述轴承壳体21的轴向端面的倾斜角大于所述至少两个第二顶箔段中位于下游的第二顶箔段相对于所述轴承壳体21的轴向端面的倾斜角。

在安装气体止推轴承时，使轴承壳体21的轴向端面与转子10的推力盘平行，并使转子10的转轴12穿设在轴承壳体21的轴孔中。相应地，至少两个第二顶箔段相对于所述轴承壳体21的轴向端面所呈的倾斜角等于至少两个第二顶箔段相对于推力盘11的表面的倾斜角。

在此基础上，所述至少两个第二顶箔段相对于所述轴承壳体21的轴向端面的倾斜角可均大于0°，且均小于15°。所述至少两个第二顶箔段中位于上游的第二顶箔段在所述轴承壳体21的轴向端面上的投影长度小于所述至少两个第二顶箔段中位于下游的第二顶箔段在所述轴承壳体21的轴向端面上的投影长度。

在一些实施例中，所述波箔包括第一波箔段25，所述第一波箔段25位于所述第一顶箔段22和所述轴承壳体21之间，所述第一波箔段25包括多个第一波纹251和多个第二波纹252，所述第一波纹251的刚度高于所述第二波纹252的刚度。较低刚度的第二波纹252用于满足低转速下对轴承刚度的需求，较高刚度的第一波纹251用于满足高转速下对轴承刚度的需求，通过综合了不同刚度的波纹结构的第一波箔段进行动压气膜的承载，可有效地提高轴承承载力和承载适应能力。

在一些实施例中，所述第一波纹251的高度小于所述第二波纹252的高度。当转子转速较低时，此时所需承载力较小，由于H2>H1，较低刚度的第二波纹252先与顶箔接触，并提供刚度支撑；随着转速逐渐提升，此时转子所需的承载力也随之提高，第二波纹252的高度H2被压缩变小以提供更大的轴承刚度；当转速提升至一定程度时，第二波纹252的高度H2被压缩得与第一波纹251的高度H1相等，此时第一波纹251和第二波纹252开始共同支撑顶箔，提供更大的轴承刚度。进一步地，第一波纹251的跨距可小于所述第二波纹252的跨距。从而更进一步地适应转子变转速的轴承承载需要。

在一些实施例中，至少一个第一波纹251和至少一个第二波纹252沿所述第一顶箔段22相对于所述至少两个第二顶箔段的延伸方向交替布置，以使承载区域A1的载荷分布更加均匀，从而使形成的高压气膜保持稳定。

为了进一步提高承载区域A1的载荷分布均匀性，使形成的高压气膜保持稳定，在一些实施例中，第一数量的所述第一波纹和第二数量的所述第二波纹交替布置，所述第一数量与所述第二数量相同。例如，一个第一波纹和一个第二波纹交替布置，或者两个第一波纹和两个第二波纹交替布置，即排列成两个第一波纹、两个第二波纹、两个第一波纹、两个第二波纹……。

在另一些实施例中，交替布置的第一波纹和第二波纹的数量可不相同。例如第一数量(例如2或3)多于第二数量(例如1)，这样可提升轴承的整体刚度，有利于轴承适应转子的高转速情况。又例如第一数量(例如1)少于第二数量(例如2或3)，这样可降低轴承的整体刚度，有利于轴承适应转子的低转速情况。

在一些实施例中，所述波箔还包括第二波箔段26，所述第二波箔段26位于所述至少两个第二顶箔段和所述轴承壳体21之间，并与所述第一波箔段25连接，所述第二波箔段26包括多个第三波纹，所述多个第三波纹的高度沿所述转子10在工作时相对于轴承壳体21的旋转方向逐渐增加。也就是说，第二波箔段26对应于楔形收敛区A2，其形状也随第二波箔段的倾斜角变化。在图4中，第二波箔段26包括多个第三波纹，所述多个第三波纹的高度沿所述转子10在工作时的旋转方向ω逐渐增加，以便支撑倾斜设置的第二波箔段。

前述轴承组件的各实施例中涉及的各个技术手段也均可应用于本公开气体止推轴承的实施例中，相关效果可参考前述说明，这里不再赘述。

本公开还提供了一种压缩机，包括前述任一实施例的轴承组件或者前述任一实施例的气体止推轴承。该压缩机可以为离心式空气压缩机，可适用于氢燃料电池汽车等。

本公开还提供了一种空调，包括：前述任一实施例的压缩机，或前述任一实施例的轴承组件，或前述任一实施例的气体止推轴承。本公开还提供了一种空调，包括：前述任一实施例的压缩机，或前述任一实施例的轴承组件，或前述任一实施例的气体止推轴承。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (26)

1.一种轴承组件，其特征在于，包括：

转子(10)，具有转轴(12)和与所述转轴(12)固定连接或一体形成的推力盘(11)；

轴承壳体(21)，套设在所述转轴(12)上，且沿所述转子(10)的轴向位于所述推力盘(11)的一侧；和

多个箔片组，安装在所述轴承壳体(21)上邻近所述推力盘(11)的一侧，且沿所述轴承壳体(21)的周向排布，

其中，所述多个箔片组中的至少一个箔片组包括：

波箔，位于所述轴承壳体(21)上邻近所述推力盘(11)的一侧，且一端与所述轴承壳体(21)连接；和

顶箔，位于所述波箔远离所述轴承壳体(21)的一侧，且一端与所述轴承壳体(21)连接，

其中，所述顶箔包括第一顶箔段(22)和至少两个第二顶箔段(231，232)，所述第一顶箔段(22)与所述推力盘(11)的表面平行，所述至少两个第二顶箔段(231，232)相对于所述推力盘(11)的表面呈倾斜角；根据所述转子(10)在工作时的旋转方向，所述第一顶箔段(22)位于所述至少两个第二顶箔段(231，232)的下游，且所述至少两个第二顶箔段(231，232)中位于上游的第二顶箔段(231，232)相对于所述推力盘(11)的表面的倾斜角大于所述至少两个第二顶箔段(231，232)中位于下游的第二顶箔段(231，232)相对于所述推力盘(11)的表面的倾斜角。

2.根据权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述第一顶箔段(22)和所述至少两个第二顶箔段(231，232)沿所述轴承壳体(21)的周向依次连接。

3.根据权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述顶箔还包括：

第三顶箔段(24)，与所述推力盘(11)的表面平行，且与所述推力盘(11)的表面的间距大于所述第一顶箔段(22)与所述推力盘(11)的表面的间距，

其中，根据所述转子(10)在工作时的旋转方向，所述第三顶箔段(24)位于所述至少两个第二顶箔段(231，232)的上游，且与所述至少两个第二顶箔段(231，232)中位于上游的第二顶箔段(231，232)连接。

4.根据权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述至少两个第二顶箔段(231，232)相对于所述推力盘(11)的表面的倾斜角均大于0°，且均小于15°。

5.根据权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述至少两个第二顶箔段(231，232)中位于上游的第二顶箔段(231，232)在所述推力盘(11)的表面上的投影长度小于所述至少两个第二顶箔段(231，232)中位于下游的第二顶箔段(231，232)在所述推力盘(11)的表面上的投影长度。

6.根据权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述多个箔片组中每个箔片组的结构和尺寸相同。

7.根据权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述多个箔片组的数量为大于0的偶数。

8.根据权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述轴承壳体(21)支撑所述多个箔片组的轴向端面与所述推力盘(11)的表面平行。

9.根据权利要求1～8任一所述的轴承组件，其特征在于，所述波箔包括第一波箔段(25)，所述第一波箔段(25)位于所述第一顶箔段(22)和所述轴承壳体(21)之间，所述第一波箔段(25)包括多个第一波纹(251)和多个第二波纹(252)，所述第一波纹(251)的刚度高于所述第二波纹(252)的刚度。

10.根据权利要求9所述的轴承组件，其特征在于，所述第一波纹(251)的高度小于所述第二波纹(252)的高度。

11.根据权利要求10所述的轴承组件，其特征在于，所述第一波纹(251)的跨距小于所述第二波纹(252)的跨距。

12.根据权利要求9所述的轴承组件，其特征在于，至少一个所述第一波纹(251)和至少一个所述第二波纹(252)沿所述第一顶箔段(22)相对于所述至少两个第二顶箔段(231，232)的延伸方向交替布置。

13.根据权利要求12所述的轴承组件，其特征在于，第一数量的所述第一波纹(251)和第二数量的所述第二波纹(252)交替布置，所述第一数量与所述第二数量相同，或小于所述第二数量，或大于所述第二数量。

14.根据权利要求9所述的轴承组件，其特征在于，所述波箔还包括第二波箔段(26)，所述第二波箔段(26)位于所述至少两个第二顶箔段(231，232)和所述轴承壳体(21)之间，并与所述第一波箔段(25)连接，所述第二波箔段(26)包括多个第三波纹，所述多个第三波纹的高度沿所述转子(10)在工作时的旋转方向逐渐增加。

15.一种气体止推轴承，其特征在于，包括：

轴承壳体(21)，具有轴向端面和沿轴向贯通的轴孔，且所述轴孔的轴线垂直于所述轴承壳体(21)的轴向端面；和

多个箔片组，安装在所述轴承壳体(21)的轴向端面上，且沿所述轴承壳体(21)的周向排布，

其中，所述多个箔片组中的至少一个箔片组包括：

波箔，抵靠在所述轴承壳体(21)的轴向端面上，且一端与所述轴承壳体(21)连接；和

顶箔，位于所述波箔远离所述轴承壳体(21)的一侧，且一端与所述轴承壳体(21)连接，

其中，所述顶箔包括第一顶箔段(22)和至少两个第二顶箔段(231，232)，所述第一顶箔段(22)与所述轴承壳体(21)的轴向端面平行，所述至少两个第二顶箔段(231，232)相对于所述轴承壳体(21)的轴向端面呈倾斜角；根据转子(10)在工作时相对于所述轴承壳体(21)的旋转方向，所述第一顶箔段(22)位于所述至少两个第二顶箔段(231，232)的下游，且所述至少两个第二顶箔段(231，232)中位于上游的第二顶箔段(231，232)相对于所述轴承壳体(21)的轴向端面的倾斜角大于所述至少两个第二顶箔段(231，232)中位于下游的第二顶箔段(231，232)相对于所述轴承壳体(21)的轴向端面的倾斜角。

16.根据权利要求15所述的气体止推轴承，其特征在于，所述至少两个第二顶箔段(231，232)相对于所述轴承壳体(21)的轴向端面的倾斜角均大于0°，且均小于15°。

17.根据权利要求15所述的气体止推轴承，其特征在于，所述至少两个第二顶箔段(231，232)中位于上游的第二顶箔段(231，232)在所述轴承壳体(21)的轴向端面上的投影长度小于所述至少两个第二顶箔段(231，232)中位于下游的第二顶箔段(231，232)在所述轴承壳体(21)的轴向端面上的投影长度。

18.根据权利要求15～17任一所述的气体止推轴承，其特征在于，所述波箔包括第一波箔段(25)，所述第一波箔段(25)位于所述第一顶箔段(22)和所述轴承壳体(21)之间，所述第一波箔段(25)包括多个第一波纹(251)和多个第二波纹(252)，所述第一波纹(251)的刚度高于所述第二波纹(252)的刚度。

19.根据权利要求18所述的气体止推轴承，其特征在于，所述第一波纹(251)的高度小于所述第二波纹(252)的高度。

20.根据权利要求19所述的气体止推轴承，其特征在于，所述第一波纹(251)的跨距小于所述第二波纹(252)的跨距。

21.根据权利要求18所述的气体止推轴承，其特征在于，至少一个所述第一波纹(251)和至少一个所述第二波纹(252)沿所述第一顶箔段(22)相对于所述至少两个第二顶箔段(231，232)的延伸方向交替布置。

22.根据权利要求21所述的气体止推轴承，其特征在于，第一数量的所述第一波纹(251)和第二数量的所述第二波纹(252)交替布置，所述第一数量与所述第二数量相同，或小于所述第二数量，或大于所述第二数量。

23.根据权利要求18所述的气体止推轴承，其特征在于，所述波箔还包括第二波箔段(26)，所述第二波箔段(26)位于所述至少两个第二顶箔段(231，232)和所述轴承壳体(21)之间，并与所述第一波箔段(25)连接，所述第二波箔段(26)包括多个第三波纹，所述多个第三波纹的高度沿所述转子(10)在工作时相对于轴承壳体(21)的旋转方向逐渐增加。

24.一种压缩机，其特征在于，包括：

权利要求1～14任一所述的轴承组件，或

权利要求15～23任一所述的气体止推轴承。

25.一种空调，其特征在于，包括：

权利要求24所述的压缩机，或

权利要求1～14任一所述的轴承组件，或

权利要求15～23任一所述的气体止推轴承。

26.一种汽车，其特征在于，包括：

权利要求24所述的压缩机，或

权利要求1～14任一所述的轴承组件，或

权利要求15～23任一所述的气体止推轴承。

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