CN103161826A - 一种磁悬浮转子支撑系统的停断电保护机构 - Google Patents

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本发明公开了一种磁悬浮转子支撑系统的停断电保护机构，它是将两个由一个轴向吸引力电磁铁(18)吸引着一个可以与磁悬浮转子支撑系统的定子部(19)径向壁形成轴向滑动配合的环套部件(24)以及使环套部件通过中心孔上的坡口与安装在转子轴杆上并在外圈外侧带有锥斜面的机械轴承共同构成磁悬浮转子支撑系统的转子支撑转换器，并将同样的两个转子支撑转换器对置和套装在转子轴杆的近端部而成。

Description

一种磁悬浮转子支撑系统的停断电保护机构
技术领域：
本发明涉及一种在磁悬浮转子支撑系统停断电时，对转子轴杆的保护机构，
背景技术：
现有技术磁悬浮转子支承系统在停断电时，因存在转子轴杆与被动型机械保护轴承间的跌落触碰现象，有所导致机械损伤与噪声的发生，同时，由于机械损伤的积累，也将是高速转子的动平衡遭受破坏和降低转子轴杆的使用寿命，所以，设置一个主动型磁悬浮转子轴杆的防跌落保护机构就显得非常必要。
发明内容：
本发明就是要提供一种磁悬浮转子支承系统在停断电时，用于磁悬浮转子轴杆的防跌落保护机构，其发明构思是：有一个电磁铁在吸引着一个可以轴向滑动的部件，由此导致设置在滑动部件与磁悬浮转子支撑系统定子部轴向相对面之间的顶力弹簧被压缩，于此同时，设置在滑动部件上的机械轴承与转子轴杆失去机械上的联系，从而使转子轴杆保持在正常的悬浮运行状态，当磁悬浮转子支承系统和电磁铁停断电时，所述滑动部件受顶力弹簧的张力作用，使所述机械轴承与转子轴杆主动地产生紧密接触，从而使转子轴杆切换到依靠机械轴承进行低摩擦的定心旋转当中，直至残余在转子轴杆上的惯性旋转力释放完毕而安全停车。这种将转子轴杆从无接触旋转过渡到有接触旋转的装置称为“转子轴杆支撑转换器”。
在本发明当中，所述机械轴承与转子轴杆之间的配合方式为锥面配合。
在本发明当中，所述机械轴承可以设置在所述的滑动部件上；也可以设置在转子轴杆上，而将另一个锥斜面留给所述的滑动部件，带有机械轴承的滑动部件被称为“轴承座套”。不带有机械轴承的滑动部件称为“环套部件”，这是因为：无论带有机械轴承的滑动部件还是不带有机械轴承的滑动部件均环绕于转子轴杆的外围。
在本发明当中，所称机械轴承与转子轴杆之间的锥面配合，也包括轴承内圈端口或外圈端口上机械加工时遗留的倒角坡口与内转子轴杆上的锥斜面或外转子环套上的锥斜面形成的锥面配合。
在本发明当中，所述的顶力弹簧，也可以由两个磁场力相互排斥的磁性顶力弹簧所代替。还可以在滑动部件与电磁铁相对面的反方向位置上设置拉簧来替代所述的顶力弹簧，拉簧的作用力与永久磁铁吸引铁磁物体的作用力方向一致，因而可以互换使用。
在本发明当中，所述的滑动部件还可以是与所述机械轴承外圈一体化的滑动部件，机械轴承的外圈与所述定子部的径向壁形成轴向滑动配合。
在本发明当中，所述的滑动部件与磁悬浮转子支撑系统定子部径向壁之间的轴向滑动配合，可以采用凸凹交叉的键槽式滑动配合，也可以采用内外结构的环套式滑动配合或采用至少在两个以上由导柱式滑动配合副构成的滑动配合组。
在本发明当中，所述的的磁悬浮转子支撑系统，是指：由两个轴向吸引型径向磁悬浮轴承和至少一个径向吸引型轴向磁悬浮轴承所组成的磁悬浮转子支撑系统，所述轴向磁悬浮轴承可以由具有径向工作气隙的电动机所替代，所述的两个径向磁悬浮轴承也可以由完全相同的两个具有轴向工作气隙的电动机所替代，所述的两个径向磁悬浮轴承必须对称地设置在轴向磁悬浮轴承的两边。
本发明当中，所述磁悬浮转子支撑系统的定子部，泛指磁悬浮转子支撑系统转子部以外的所有定子部分，其中就包含本发明磁悬浮转子轴杆防跌落保护机构当中的电磁铁在内
综上所述，本发明的磁悬浮转子支撑系统的停断电保护机构，可以使磁悬浮转子轴杆的轴心在工作与非工作状态时均处于装置当中的同一位置。因而避免了磁悬浮转子轴杆在停断电时，产生跌落引发机械碰撞与摩擦损伤的技术缺陷，有效地延长了磁悬浮转子轴杆的使用寿命。
附图说明：
图1是一种采用本发明磁悬浮转子支撑系统停断电保护机构的双轴伸电机示意图，其标注内容包括：(1)电磁铁，(2)磁悬浮转子支撑系统的定子部，(3)轴承座套，(4)顶力弹簧，(5)内圈内孔带有锥斜面的机械轴承，(6)转子轴杆，(7、8)是由两个结构完全相同并具有轴向气隙的电磁吸引型径向磁悬浮轴承所组成双边型结构的径向磁悬浮轴承组，(9)安装径向气隙电动机的空间，(10)双轴伸电机的筒形外壳，(11)设置在阶梯形轴向口环形凹槽当中的电磁线圈。
图2也是采用本发明磁悬浮转子支撑系统停断电保护机构的一种双轴伸电机示意图，其标注内容：(12)是一个与环形电磁铁内壁形成轴向可滑动配合的轴承座套，(13)带有斜面台肩的转子轴杆，(14)双轴伸电机的定子部，(15)在内圈内壁的端口上带有坡口的机械轴承，(25)用于安装径向工作气隙电动机的空间，(26)双轴伸电机的筒形机壳。
图3也是采用本发明磁悬浮转子支撑系统停断电保护机构的的一种双轴伸电机示意图，其标注内容：(16)位于电磁铁外侧部位上的顶力弹簧，(17)是位于转子轴杆上和在外圈外侧带有锥斜面的机械轴承，(18)产生轴向吸引力的电磁铁，(19)双轴伸电机端盖定子部，(20)具有轴向气隙的电磁吸引型径向磁悬浮轴承，(21)带有外坡面机械轴承的转子轴杆，(22)双轴伸电机的筒形机壳，(23)安装径向气隙电动机的空间。
图4是本发明磁悬浮转子支撑系统停断电保护机构的局部结构，所标注：(29)是吸引滑动部件(27)的永久磁铁，定子部(28)的径向壁与机械轴承形成轴向可滑动配合。
具体实施方式：
下面用具体的实施方式并结合附图说明对本发明磁悬浮转子支撑系统停断电保护机构作进一步的详细描述：
按照图1所示本发明的磁悬浮转子支撑系统停断电保护机构，它是将两个分别由一个产生轴向吸引力的电磁铁1和一个可以与磁悬浮转子支撑系统定子部2的径向壁形成轴向可滑动配合的轴承座套3以及轴承座套与所述定子部的轴向相对面之间的轴向顶力弹簧4和就位在轴承座套上的机械轴承5所组成的转子轴杆支撑切换器对置并套装在转子轴杆6的近端部外围而成，然后将具有轴向气隙的电磁吸引型径向磁悬浮轴承7、8径向并列在所述转子轴杆支撑切换器外围，在所述两个轴向气隙的电磁吸引型径向磁悬浮轴承之间还留有安装径向工作气隙电动机的空间9。所述的两个转子轴杆支撑切换器和两个电磁吸引型径向磁悬浮轴承通过双轴伸电机的筒形机壳10给予轴向连接和固定，所述电磁吸引型径向磁悬浮轴承由阶梯式轴向口环形凹槽磁軛和设置在阶梯式轴向口环形凹槽磁軛当中的电磁线圈11所组成。
按照图2所示，本发明的磁悬浮转子支撑系统停断电保护机构，它是将两个分别由一个产生轴向吸引力的电磁铁和一个可以与磁悬浮转子支撑系统定子部14的径向壁形成轴向可滑动配合的轴承座套12以及轴承座套与所述定子部轴向相对面之间的轴向顶力弹簧和就位在轴承座套上的机械轴承15组成的转子轴杆支撑切换器对置并套装在转子轴杆13近端部的外围而成，并使两个具有轴向气隙的电磁吸引型径向磁悬浮轴承径向并列在所述转子轴杆支撑切换器外围，在所述两个轴向气隙电磁吸引型径向磁悬浮轴承之间还留有安装径向工作气隙电动机的空间25，所述的两个转子轴杆支撑切换器和两个电磁吸引型径向磁悬浮轴承通过双轴伸电机的筒形机壳26连接固定而成。
按照图3所示，本发明的磁悬浮转子支撑系统停断电护机构，它是将两个分别由一个产生轴向吸引力的电磁铁18和一个可以与磁悬浮转子支撑系统定子部19的径向壁形成轴向可滑动配合的环套部件24以及使环套部件通过中心孔上的坡口倒角与安装在转子轴杆上并在外圈外侧带有锥斜面的机械轴承17共同构成磁悬浮转子支撑系统的转子轴杆支撑转换器，并将同样的两个转子轴杆支撑转换器对置和套装在转子轴杆21的近端部而成，所述机械轴承的外圈与所述环套部件中心孔上的坡口形成锥面配合，这种锥面配合在所述电磁铁对环套部件产生吸引力时，呈现分离状态，从而使转子轴杆形成无摩擦悬浮运行，此时，位于环套部件与磁悬浮转子支撑系统的定子部轴向相对面之间的顶力弹簧被压缩，当主动磁悬浮转子支撑系统停断电时，所述环套部件在被压缩顶力弹簧的张力作用下，与转子轴杆的机械轴承形成无摩擦紧密接触，从而使转子轴杆上残留的惯性旋转力在低摩擦定心旋转的机械轴承上实现减速释放和转子轴杆的无跌落安全停车。
在所述两个轴向气隙电磁吸引型轴向磁悬浮轴承之间还留有安装径向工作气隙电动机的空间25，所述两个转子轴杆切换器和两个电磁吸引型径向磁悬浮轴承通过双轴伸电机的筒形外壳26连接固定而成。

Claims (5)

1.一种磁悬浮转子支撑系统的停断电保护机构，其保护对象是转子轴杆(6或13)，它是由两个由一个产生轴向吸引力的电磁铁(1)和一个可以与磁悬浮转子支撑系统的定子部(2或14或28)径向壁形成轴向可滑动配合的轴承座套(3或12或27)以及轴承座套与所述磁悬浮转子支撑系统定子部轴向相对面之间的顶力弹簧(4)和就位在轴承座套上的机械轴承(5或15)所组成的转子轴杆支撑转换器，并将两个同样的转子轴杆支撑转换器对称设置并套装在转子轴杆的近端部而成，所述机械轴承的内圈与转子轴杆之间采用锥面配合，所述机械轴承内圈与转子轴杆之间的锥面配合在所述电磁铁对轴承座套产生吸引力时，呈现分离状态，从而使转子轴杆形成无机械接触的悬浮运行，此时，位于轴承座套与磁悬浮转子支撑系统的定子部轴向相对面之间的顶力弹簧被压缩，当主动磁悬浮转子支撑系统停断电时，所述轴承座套在被压缩顶力弹簧的张力作用下，带动机械轴承通过内圈与转子轴杆上的锥面台肩形成无摩擦紧密接触，从而使转子轴杆上残留的惯性旋转力得以在定心旋转的机械轴承上实现减速释放和转子轴杆的无跌落安全停车。
2.按照权利要求1所述的磁悬浮转子支撑系统的停断电保护机构，其特征还在于：所述轴承座套(3或12)与磁悬浮转子支撑系统定子部(2或14)径向壁之间的轴向滑动配合采用键槽式滑动配合或导柱式滑动配合。
3.按照权利要求1所述的磁悬浮转子支撑系统的停断电保护机构，，其特征还在于：所述顶力弹簧被两个分别设置在所述顶力弹簧两侧位置上的两个磁场力相互排斥的环形永磁体构成的磁性顶力弹簧所代替。
4.按照权利要求1所述的磁悬浮转子支撑系统的停断电保护机构，其特征还在于：所述顶力弹簧由设置在轴承座套上背离电磁铁相向面一侧与磁悬浮转子支撑系统定子部相对面之间任意一侧位置上可以对轴承座套形成轴向吸引力的永久磁铁(29)所替代，由于轴向吸引力永久磁铁的作用于拉力弹簧的功能相同，所以。两者之间可以互换使用。
5.一种磁悬浮转子支撑系统的停断电保护机构，其保护的对象是转子轴杆(21)，它是将两个由一个轴向吸引力电磁铁(18)吸引着一个可以与磁悬浮转子支撑系统的定子部(19)径向壁形成轴向可滑动配合的环套部件(24)以及使环套部件通过中心孔上的坡口与安装在转子轴杆上并在外圈外侧带有锥斜面的机械轴承共同构成磁悬浮转子支撑系统的转子支撑转换器，并将同样的两个转子支撑转换器对置和套装在转子轴杆的近端部而成，所述机械轴承的外圈与所述环套部件中心孔上的坡口形成锥面配合，这种锥面配合在所述电磁铁对环套部件产生吸引力时，呈现分离状态，从而使转子轴杆形成无摩擦悬浮运行，此时，位于环套部件与磁悬浮转子支撑系统的定子部轴向相对面之间的顶力弹簧被压缩，当主动磁悬浮转子支撑系统停断电时，所述环套部件在被压缩顶力弹簧的张力作用下使其中心孔上的坡口与转子轴杆的机械轴承外圈形成无摩擦的紧密接触，从而使转子轴杆上残留的惯性旋转力得以在机械轴承上保持定心旋转直至能量耗尽，实现转子轴杆的无跌落安全停车。
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