復合式磁懸浮保護軸承系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種復合式磁懸浮保護軸承系統(tǒng)，包括機械保護軸承、壓環(huán)和下支撐座，下支撐座中間為凹形，本系統(tǒng)還包括徑向彈性阻尼器和軸向磁懸浮緩沖裝置，機械保護軸承固定于徑向彈性阻尼器的內(nèi)圈，徑向彈性阻尼器和機械保護軸承的外環(huán)通過壓環(huán)固定在下支撐座的凹形的側(cè)壁上，所述的軸向磁懸浮緩沖裝置包括上永磁環(huán)、輔助轉(zhuǎn)子和下永磁環(huán)，上永磁環(huán)固定于輔助轉(zhuǎn)子的下端，下永磁環(huán)固定于下支撐座的凹形的底面內(nèi)并與上永磁環(huán)的位置相對應，輔助轉(zhuǎn)子與機械保護軸承的下端連接，上永磁環(huán)和下永磁環(huán)相互之間產(chǎn)生斥力。本系統(tǒng)結(jié)構緊湊，可靠性高，使其能承載住大質(zhì)量高速運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子沖擊，為磁軸承在大質(zhì)量高速立式轉(zhuǎn)子上的應用提供了安全保障。
【專利說明】復合式磁懸浮保護軸承系統(tǒng)【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復合式磁懸浮保護軸承系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]保護軸承(也稱輔助軸承)是磁懸浮軸承系統(tǒng)的要組成部分。它的主要作用是在磁軸承失效時臨時替代磁軸承支撐高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，起到保護轉(zhuǎn)子與磁軸承的作用。在保護軸承是磁軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)安全可靠運行的基本保障。由于使用磁懸浮軸承時轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速高，載荷大，失穩(wěn)時對保護軸承瞬間會造成強大的沖擊。保護軸承能否抵抗住這種沖擊保持正常運行，是保護軸承能否起到保護作用的關鍵。目前，保護軸承基本都采用的是精密角接觸球軸承，其配合精密，轉(zhuǎn)速高，但抗沖擊能力較差，尤其是抗軸向沖擊的能力。由于質(zhì)量較大高速旋轉(zhuǎn)立式轉(zhuǎn)子的沖擊力已經(jīng)超出了目前保護軸承的承載范圍，所以光靠單一的保護軸承已經(jīng)不能起到保護作用了。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服保護軸承抗沖擊能力差的不足，公開了一種復合式磁懸浮保護軸承系統(tǒng)，使保護軸承能起到良好的抗沖擊作用，大大提高了保護軸承的承載能力和磁軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的安全可靠性，尤其是對應用于大質(zhì)量高速立式轉(zhuǎn)子的磁軸承能起到更好的保護作用。
[0004]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0005]一種復合式磁懸浮保護軸承系統(tǒng)，包括機械保護軸承、壓環(huán)和下支撐座，下支撐座中間為凹形，本系統(tǒng)還包括徑向彈性阻尼器和軸向磁懸浮緩沖裝置，機械保護軸承固定于徑向彈性阻尼器的內(nèi)圈，徑向彈性阻尼器和機械保護軸承的外環(huán)通過壓環(huán)固定在下支撐座的凹形的側(cè)壁上，所述的軸向磁懸浮緩沖裝置包括上永磁環(huán)、輔助轉(zhuǎn)子和下永磁環(huán)，上永磁環(huán)固定于輔助轉(zhuǎn)子的下端，下永磁環(huán)固定于下支撐座的凹形的底面內(nèi)并與上永磁環(huán)的位置相對應，輔助轉(zhuǎn)子與機械保護軸承的下端連接，上永磁環(huán)和下永磁環(huán)相互之間產(chǎn)生斥力。
[0006]本發(fā)明還具有如下特征:
[0007]1、所述的徑向彈性阻尼器包括外支撐環(huán)、彈性阻尼構件和內(nèi)支撐環(huán)，外支撐環(huán)、彈性阻尼構件和內(nèi)支撐環(huán)從外到內(nèi)依次連接在一起。
[0008]2、所述的彈性阻尼構件為彈性波紋環(huán)結(jié)構或者環(huán)形結(jié)構。
[0009]3、所述的機械保護軸承為一組背對背配對的高精密高速機械軸承。
[0010]4、所述的輔助轉(zhuǎn)子與本系統(tǒng)所要保護的轉(zhuǎn)子軸端的軸向間隙大于機械保護軸承內(nèi)環(huán)上端與該轉(zhuǎn)子的軸向保護間隙。
[0011]5、所述的兩個永磁環(huán)的間隙要大于機械保護軸承的游隙。
[0012]本發(fā)明的有益效果是，能最大程度的提高機械保護軸承的抗沖擊能力，使得保護軸承能適用于大質(zhì)量高速的立式轉(zhuǎn)子。與國外的保護軸承系統(tǒng)的吸盤式軸向保護相比，本保護軸承系統(tǒng)采用的永磁環(huán)斥力的軸向保護，其具有自身獨特的優(yōu)勢，它體積小、無功耗、結(jié)構簡單。并且吸盤式的保護系統(tǒng)的軸向保護直接占據(jù)的整個機械保護軸承，不能同時再進行徑向的軸承保護了。本保護軸承系統(tǒng)彌補了高精密機械保護軸承抗沖擊能力差的缺點，保障了磁軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的使用安全，使得磁軸承能應用于大質(zhì)量高速的立式轉(zhuǎn)子上，為大功率的磁懸浮儲能飛輪的研發(fā)提供的基礎。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為復合式磁懸浮保護軸承系統(tǒng)結(jié)構示意圖；
[0014]圖2為徑向彈性阻尼器的結(jié)構示意圖；
[0015]其中1.轉(zhuǎn)子，2.壓環(huán)，3.保護軸承，4.徑向彈性阻尼器，5.下支撐座，6.上永磁環(huán)，7.輔助轉(zhuǎn)子，8.下永磁環(huán)，9.外支撐環(huán)10.彈性阻尼構件，11.內(nèi)支撐環(huán)。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合上說明書附圖對本發(fā)明作進一步說明:
[0017]實施例1
[0018]如圖1-2所示，一種復合式磁懸浮保護軸承系統(tǒng)，包括機械保護軸承3、壓環(huán)2和下支撐座5，下支撐座5中間為凹形，其特征在于:還包括徑向彈性阻尼器4和軸向磁懸浮緩沖裝置，機械保護軸承3固定于徑向彈性阻尼器4的內(nèi)圈，徑向彈性阻尼器4和機械保護軸承3的外環(huán)通過壓環(huán)固定在下支撐座5的凹形的側(cè)壁上，所述的軸向磁懸浮緩沖裝置包括上永磁環(huán)6、輔助轉(zhuǎn)子7和下永磁環(huán)8，上永磁環(huán)6固定于輔助轉(zhuǎn)子7的下端，下永磁環(huán)8固定于下支撐座5的凹形的底面內(nèi)并與上永磁環(huán)6的位置相對應，輔助轉(zhuǎn)子7與機械保護軸承3的下端連接，上永磁環(huán)6和下永磁環(huán)8相互之間產(chǎn)生斥力。所述的徑向彈性阻尼器4包括外支撐環(huán)9、彈性阻尼構件10和內(nèi)支撐環(huán)11，外支撐環(huán)9、彈性阻尼構件10和內(nèi)支撐環(huán)11從外到內(nèi)依次連接在一起。所述的彈性阻尼構件10為彈性波紋環(huán)結(jié)構或者環(huán)形結(jié)構。所述的機械保護軸承3為一組背對背配對的高精密高速機械軸承。所述的輔助轉(zhuǎn)子7與本系統(tǒng)所要保護的轉(zhuǎn)子軸端的軸向間隙大于機械保護軸承3內(nèi)環(huán)上端與該轉(zhuǎn)子的軸向保護間隙。所述的兩個永磁環(huán)的間隙要大于機械保護軸承3的游隙。轉(zhuǎn)子1的一側(cè)軸端安裝在機械保護軸承3上，轉(zhuǎn)子1在失穩(wěn)時，會落到機械保護軸承3上，會對機械保護軸承3的徑向與軸向造成沖擊。徑向沖擊會通過機械保護軸承3傳到徑向彈性阻尼器4，徑向彈性阻尼器4通過彈性阻尼構件10能吸收徑向的沖擊能量。并能減小轉(zhuǎn)子在保護軸承3上高速旋轉(zhuǎn)時的震動。軸向沖擊通過機械保護軸承3的內(nèi)環(huán)傳到輔助轉(zhuǎn)子7上，由于上永磁環(huán)6與下永磁環(huán)8相互作用的斥力，使得輔助轉(zhuǎn)子7收到向上的推力，能抵抗住來自轉(zhuǎn)子的軸向沖擊，產(chǎn)生斥力的能夠托起輔助轉(zhuǎn)子7。如果瞬間軸向沖擊過大，會使輔助轉(zhuǎn)子7下移，上下永磁環(huán)的間隙變小，增大相互間的斥力，使得保護軸承3的軸向抗沖擊能力增強。
[0019]實施例2
[0020]系統(tǒng)工作原理:在磁懸浮的轉(zhuǎn)子正常運轉(zhuǎn)時，本系統(tǒng)不工作，機械保護軸承下端受到輔助轉(zhuǎn)子的一個向上的推力，上端由壓環(huán)固定。在磁懸浮的轉(zhuǎn)子失穩(wěn)時，轉(zhuǎn)子會對機械保護軸承的徑向與軸向形成強大的沖擊。當轉(zhuǎn)子與機械保護軸承接觸時，本系統(tǒng)開始工作。輔助轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子軸端的軸向間隙大于機械保護軸承內(nèi)環(huán)上端與轉(zhuǎn)子的軸向保護間隙，使得轉(zhuǎn)子不會與輔助轉(zhuǎn)子直接接觸，而是通過機械保護軸承的內(nèi)環(huán)與輔助轉(zhuǎn)子連接的。當轉(zhuǎn)子軸向沖擊機械保護軸承時，輔助轉(zhuǎn)子的推力能夠基本抵消掉轉(zhuǎn)子自身重力造成的軸向沖擊。當軸向沖擊過大時，由于機械保護軸承存在游隙，會使輔助轉(zhuǎn)子下移，起到緩沖作用。同時，兩個永磁環(huán)的間隙減小，會使斥力加強，增大輔助轉(zhuǎn)子對機械保護軸承的推力，使機械保護軸承達到軸向抗沖擊的作用，經(jīng)過設計計算確定兩個永磁環(huán)的磁場強度、直徑、截面積等參數(shù)，輔助轉(zhuǎn)子對保護軸承的軸向推力為轉(zhuǎn)子重量，兩個永磁環(huán)的間隙要大于保護軸承的游隙。機械保護軸承徑向固定在彈性阻尼器的內(nèi)部與內(nèi)支撐環(huán)相連，當機械保護軸承收到徑向沖擊時，通過彈性阻尼構件的彈性阻尼材料及結(jié)構能很好的吸收徑向的沖擊能量，同時也能減小轉(zhuǎn)子失穩(wěn)后的震動。
【權利要求】
1.一種復合式磁懸浮保護軸承系統(tǒng)，包括機械保護軸承（3)、壓環(huán)（2)和下支撐座（5)，下支撐座（5)中間為凹形，其特征在于：還包括徑向彈性阻尼器（4)和軸向磁懸浮緩沖裝置，機械保護軸承（3)固定于徑向彈性阻尼器（4)的內(nèi)圈，徑向彈性阻尼器（4)和機械保護軸承（3)的外環(huán)通過壓環(huán)固定在下支撐座（5)的凹形的側(cè)壁上，所述的軸向磁懸浮緩沖裝置包括上永磁環(huán)（6)、輔助轉(zhuǎn)子（7)和下永磁環(huán)（8)，上永磁環(huán)（6)固定于輔助轉(zhuǎn)子（7)的下端，下永磁環(huán)（8)固定于下支撐座（5)的凹形的底面內(nèi)并與上永磁環(huán)（6)的位置相對應，輔助轉(zhuǎn)子（7)與機械保護軸承（3)的下端連接，上永磁環(huán)（6)和下永磁環(huán)（8)相互之間產(chǎn)生斥力。
2.根據(jù)權利要求1所述一種復合式磁懸浮保護軸承系統(tǒng)，其特征在于：所述的徑向彈性阻尼器（4)包括外支撐環(huán)（9)、彈性阻尼構件（10)和內(nèi)支撐環(huán)（11)，外支撐環(huán)（9)、彈性阻尼構件（10)和內(nèi)支撐環(huán)（11)從外到內(nèi)依次連接在一起。
3.根據(jù)權利要求2所述一種復合式磁懸浮保護軸承系統(tǒng)，其特征在于：所述的彈性阻尼構件（10)為彈性波紋環(huán)結(jié)構或者環(huán)形結(jié)構。
4.根據(jù)權利要求1所述一種復合式磁懸浮保護軸承系統(tǒng)，其特征在于：所述的機械保護軸承（3)為一組背對背配對的高精密高速機械軸承。
5.根據(jù)權利要求1所述一種復合式磁懸浮保護軸承系統(tǒng)，其特征在于：所述的輔助轉(zhuǎn)子（7)與本系統(tǒng)所要保護的轉(zhuǎn)子軸端的軸向間隙大于機械保護軸承（3)內(nèi)環(huán)上端與該轉(zhuǎn)子的軸向保護間隙。
6.根據(jù)權利要求1所述一種復合式磁懸浮保護軸承系統(tǒng)，其特征在于：所述的兩個永磁環(huán)的間隙要大于機械保護軸承（3)的游隙。
【文檔編號】F16C41/00GK103836080SQ201210480197
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月23日 優(yōu)先權日:2012年11月23日
【發(fā)明者】蔣濤, 彭龍 申請人:北京奇峰聚能科技有限公司