載入中...
TurboMAX 公司背景

TECHNOLOGY

Air Foil Bearing

軸承 高效率葉輪 高效率馬達 鼓風機 控制技術

空氣軸承

空氣軸承工作原理示意圖

渦輪鼓風機的核心技術是空氣軸承,採用非接觸式的方式,可使氣壓在機器軸與軸承之間浮起,既支撐負荷,又不發生旋轉部分摩擦,適合最大化能源效率,旋轉時不發生磨損,可實現半永久運用。 以空氣取代潤滑油的無油(Oil-less)方式,可產生潔淨空氣。 高速旋轉時在軸與軸承之間形成動壓空氣膜(hydrodynamic air film)。

運轉停止時軸承支撐示意

運轉/停止時

以軸承支撐軸的形態,使軸(shaft)和空氣軸承的徑向(Journal)面進行接觸。

加速時動壓產生示意

加速時

當軸(shaft)高速旋轉時,因楔入效應(Wedge effect)而產生的動壓(Dynamic Pressure)軸(shaft)和徑向軸承(Journal Bearing)之間的空氣膜浮起軸(Shaft)。

高速旋轉時空氣膜作用示意

高速旋轉時

與旋轉速度成正比,空氣軸承的支撐力會增加。 此時,空氣膜具有冷卻和潤滑作用,無需另行管理裝置即可持續運轉

奈米銀三重強化軸承 NSTB+ 技術特點

奈米銀三重強化軸承(Nano Silver Triple treatment bearing)

渦輪鼓風機(Turbo blower)的核心技術是空氣軸承,是最大程度左右產品耐久性和可靠性的要素之一,TurboMAX獨一無二的 NSTB+ 空氣軸承採用奈米銀(Nano Silver)粒子塗層,耐磨性優秀,採用3階段熱處理工藝,大幅提升軸承的形狀復原力,增加開/關(On/Off)耐久性。另外,NSTB+可達到雙向旋轉,可進一步加強因喘振(Surge)與初期運轉時所發生的破損。

奈米銀塗層技術結構圖

奈米銀塗層(Nano Silver Coating)

為提高空氣軸承的耐磨性,與現有鐵氟龍(PTFE)塗層上增加了奈米銀粒子層,降低了磨損率。首先,奈米銀粒子可降低與軸表面之間的摩擦係數,最大程度的減少鐵氟龍(PTFE)塗層磨損率。奈米銀粒子塗層,可將軸承表面的磨損率降低到1/5水平,增加實際的開/關(On/Off)次數,延長軸承壽命。

三級熱處理製程示意圖

優化的三級熱處理

輔助空氣軸承,起到彈簧作用的凹凸箔片軸承(Bump Foil Bearing)材料的性質由熱處理過程的時間與次數決定。普遍的2段熱處理方式因反覆的開/關(On/Off),具有緩衝形狀快速變形的限制。增加熱處理時間與階段會提高製造成本,但是NSTB+透過分3個階段的OTT(Optimized Triple Treatment優化的三級處理)方式,使軸承材料的組織變得均勻,屈服強度,提高彈性從而提高了軸承的形狀復原力。

提高耐磨性及形狀復原力

NSTB+的出色形狀復原力可使軸承在頻繁 On/Off的接觸形態與面積最大程度保持圓形。

一般軸承與 NSTB+ 軸承形狀復原力對比

雙向軸承

Surge 突然停止時發生的逆向旋轉動畫演示

Surge 發生逆轉

PMSM 極性偵測時的逆向旋轉動畫演示

PMSM的極性偵測時發生逆轉

上一代軸承只能單向旋轉。 因此吸入的空氣逆向排放的突然停止(Surge)或為尋找極性而進行細微逆迴轉的永久磁鐵同步馬達(PMSM)的特性導致破損脆弱。
為克服弱點,TurboMAX開發了可雙向旋轉的NSTB+,提高了大型馬力產品(300hp~1000hp)的耐久性。

明顯提高的軸承壽命

NSTB+ 軸承壽命測試數據圖表

Nano Silver Coating 3段熱處理,雙向軸承特性使軸承耐久性大幅提高。400馬力軸承採用NSTB+在實驗室進行的On/Off測試結果顯示,在55,000次中僅觀察到軸承塗層約30%左右的磨損,軸承保險槓幾乎沒有變形。以該結果為基礎,至少可期待100,000次以上的壽命,旋轉軸較輕的低馬力型號軸承預期壽命將大幅增加。