CN109322916A - 一种轴向磁悬浮轴承结构 - Google Patents

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陈李成
郝建胜
黄佩珍
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Abstract

本发明公开了一种轴向磁悬浮轴承结构包含轴承座、两个轴向磁悬浮轴承、推力盘和转子；两个轴向磁悬浮轴承均固定在轴承座上、之间形成推力盘的安装间隙；推力盘固定在所述转子上，且推力盘的圆周壁延伸至推力盘的安装间隙内；两个轴向磁悬浮轴承对应于推力盘圆周壁的端面的内缘上都均匀设有若干螺旋槽，螺旋槽的宽度从外到内由宽变细，且同一端面上螺旋槽的旋向相同。本发明在正常运行时能够产生轴向支承力并且和轴向磁悬浮轴承共同支承转子，在轴向磁悬浮轴承失效造成转子沿轴向跌落瞬间能够有效减轻转子沿轴向直接撞击造成的破坏。

Description

一种轴向磁悬浮轴承结构
技术领域
本发明涉及高速旋转机械领域，尤其涉及一种轴向磁悬浮轴承结构。
背景技术
磁悬浮轴承是利用电磁力将转子无机械接触地悬浮起来的一种新型支承。与传统轴承（滚动轴承和油滑动轴承）相比，磁悬浮轴承与转子无机械接触，使用寿命长，维护费用低，无需润滑和密封，可长期用于高低温等特殊环境中，被认为是支承技术的一次革命，是目前唯一投入实用的主动支承装置。但是，磁悬浮轴承的一个明显缺点是比承载力较小。换言之，在同样承载力下，磁悬浮轴承的体积和重量较大，造成转子重量和尺寸增加、系统动态性能下降。
当磁悬浮轴承失效时，转子跌落会对磁悬浮轴承和转子造成严重损坏。因此，在磁悬浮轴承转子系统中，通常还应设置滚动轴承作为保护轴承（注：滚动轴承与转子之间的气隙小于磁悬浮轴承与转子之间的气隙），以承担保护功能，避免转子与磁悬浮轴承的碰撞。但是在系统正常运行时，这种保护轴承不起任何作用。
气体轴承是利用气膜支承负荷或减小摩擦的机械构件。与传统轴承（滚动轴承和油滑动轴承）相比，气体轴承具有速度高、精密度高、摩擦损耗小、耐高低温及原子辐射、无污染、寿命长等特点。气体轴承分为动压气体轴承和静压气体轴承。动压气体轴承不需要外加气源，只在流体动力作用下产生支承效应，具有结构简单的优点，但对制造加工要求较高，而且在启动和停止阶段，与转子存在直接接触摩擦。
螺旋槽动压气体轴承是利用螺旋槽结构，通过螺旋泵送作用，产生支承效应的轴承。螺旋槽动压气体轴承以其承载力大（特别在高速下）、功耗低、高速稳定性好等特点，远优越于其他类型的动压气体轴承，实用中列居榜首。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种轴向磁悬浮轴承结构。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种轴向磁悬浮轴承结构，包含轴承座、左轴向磁悬浮轴承、右轴向磁悬浮轴承、推力盘和转子；
所述左轴向磁悬浮轴承、右轴向磁悬浮轴承均固定在轴承座上，且左轴向磁悬浮轴承、右轴向磁悬浮轴承之间形成推力盘的安装间隙；
所述推力盘固定在所述转子上，且推力盘的圆周壁延伸至推力盘的安装间隙内；
所述左轴向磁悬浮轴承、右轴向磁悬浮轴承对应于推力盘圆周壁的端面的内缘上都均匀设有若干螺旋槽，螺旋槽的宽度从外到内由宽变细，且同一端面上螺旋槽的旋向相同；
所述左轴向磁悬浮轴承和推力盘之间、右轴向磁悬浮轴承和推力盘之间在转子高速旋转时均能够形成轴向动压气膜。
作为本发明轴向磁悬浮轴承结构进一步的优化方案，所述推力盘与转子通过过盈配合连接。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
第一，在系统正常运行时，左轴向磁悬浮轴承和推力盘之间、右轴向磁悬浮轴承和推力盘之间的轴向动压气膜能够产生轴向支承力并且和左轴向磁悬浮轴承、右轴向磁悬浮轴承共同支承转子。
第二，在轴向磁悬浮轴承失效造成转子沿轴向跌落瞬间，上述轴向动压气膜厚度沿轴向跌落方向被压缩至极小而产生远大于正常运行时的支承力（沿轴向跌落反方向），能够有效减轻转子沿轴向直接撞击造成的破坏。
第三，本发明具有轴向保护功能，能够取代常规磁悬浮轴承转子系统中所设置的轴向保护轴承（滚动轴承）。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中左轴向磁悬浮轴承的结构示意图。
图中，1-转子，2-推力盘，3-左轴向磁悬浮轴承，4-轴承座，5-右轴向磁轴承座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。
如图1、图2所示，本发明公开了一种轴向磁悬浮轴承结构，包含轴承座、左轴向磁悬浮轴承、右轴向磁悬浮轴承、推力盘和转子；
所述左轴向磁悬浮轴承、右轴向磁悬浮轴承均固定在轴承座上，且左轴向磁悬浮轴承、右轴向磁悬浮轴承之间形成推力盘的安装间隙；
所述推力盘通过过盈配合固定在所述转子上，且推力盘的圆周壁延伸至推力盘的安装间隙内；
所述左轴向磁悬浮轴承、右轴向磁悬浮轴承对应于推力盘圆周壁的端面的内缘上都均匀设有若干螺旋槽，螺旋槽的宽度从外到内由宽变细，且同一端面上螺旋槽的旋向相同；
所述左轴向磁悬浮轴承和推力盘之间、右轴向磁悬浮轴承和推力盘之间在转子高速旋转时均能够形成轴向动压气膜。
二十世纪以来，组合型技术成果的比例显著上升，新技术往往是已存在的几种科学原理的组合，是当代技术发展的一种趋势。
本发明利用左轴向磁悬浮轴承、右轴向磁悬浮轴承表面的不等宽螺旋槽形成轴向动压气膜。在正常运行时，该轴向动压气膜能够产生轴向支承力并且和左轴向磁悬浮轴承、右轴向磁悬浮轴承共同支承转子。在轴向磁悬浮轴承失效造成转子沿轴向跌落瞬间，该轴向动压气膜厚度沿轴向跌落方向被压缩至极小而产生远大于正常运行时的支承力（沿轴向跌落反方向），可有效减轻转子沿轴向直接撞击造成的破坏。因此本发明还具有轴向保护功能，可取代常规磁悬浮轴承转子系统中所设置的轴向保护轴承（滚动轴承）。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种轴向磁悬浮轴承结构，其特征在于，包含轴承座、左轴向磁悬浮轴承、右轴向磁悬浮轴承、推力盘和转子；
所述左轴向磁悬浮轴承、右轴向磁悬浮轴承均固定在轴承座上，且左轴向磁悬浮轴承、右轴向磁悬浮轴承之间形成推力盘的安装间隙；
所述推力盘固定在所述转子上，且推力盘的圆周壁延伸至推力盘的安装间隙内；
所述左轴向磁悬浮轴承、右轴向磁悬浮轴承对应于推力盘圆周壁的端面的内缘上都均匀设有若干螺旋槽，螺旋槽的宽度从外到内由宽变细，且同一端面上螺旋槽的旋向相同；
所述左轴向磁悬浮轴承和推力盘之间、右轴向磁悬浮轴承和推力盘之间在转子高速旋转时均能够形成轴向动压气膜。
2.基于权利要求1所述的轴向磁悬浮轴承结构，其特征在于，所述推力盘与转子通过过盈配合连接。
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