CN109707734B - 一种电磁吸附式保护轴承装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁悬浮轴承系统，具体涉及一种电磁吸附式保护轴承装置。一种电磁吸附式保护轴承装置，包括：转子，所述转子的端部设置有轴承；支承组件，所述支承组件位于所述轴承的径向外侧，所述支承组件与所述轴承的外周面间隙设置；电磁驱动组件，所述电磁驱动组件包括电磁吸附件和驱动件，初始状态下，所述驱动件在弹性件的作用下推动支承组件靠近并接触所述轴承，正常工作状态下，所述电磁吸附件产生吸附力带动所述驱动件远离所述轴承。本发明的电磁吸附式保护轴承装置，当磁悬浮轴承失效转子跌落时，为转子提供临时的支承，防止转子跌落带来的振动和冲击造成的损伤，提高磁悬浮系统的可靠性。

Description

一种电磁吸附式保护轴承装置

技术领域

本发明涉及磁悬浮轴承系统，具体涉及一种电磁吸附式保护轴承装置。

背景技术

磁悬浮轴承系统在断电、过载等情况下，会失去对转子的承载能力，所以需要安装一套保护轴承装置为失去支承的转子提供临时的支承，避免高速旋转的转子跌落在定子上，保证整个磁悬浮系统的安全性。目前磁悬浮系统中所使用的保护轴承多采用传统的滚动轴承，但为了使磁悬浮系统正常工作，转子与滚动轴承内圈存在一个固定的间隙。因此，当转子跌落时，由于无法消除转子与轴承之间的间隙，轴承会受到转子很大的冲击和振动，导致保护轴承损坏。而一些新型可消除间隙的保护轴承也依然存在许多不足，其结构复杂，反应速度较慢，或者需要依靠控制系统才能工作，在断电等情况下整个保护轴承就无法运作，这些因素导致其可靠性不高。

所以为了扩大磁悬浮轴承的应用前景，研究一种可以在过载断电等情况下主动或者被动地消除径向间隙，并且反应灵敏，减少对保护轴承的损伤，对磁悬浮轴承的发展可以起到重要作用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种电磁吸附式保护轴承装置，当磁悬浮轴承失效转子跌落时，为转子提供临时的支承，防止转子跌落带来的振动和冲击造成的损伤，提高磁悬浮系统的可靠性。本发明的技术方案如下：

一种电磁吸附式保护轴承装置，包括：转子，所述转子的端部设置有轴承；支承组件，所述支承组件位于所述轴承的径向外侧，所述支承组件与所述轴承的外周面间隙设置；电磁驱动组件，所述电磁驱动组件包括电磁吸附件和驱动件，初始状态下，所述驱动件在弹性件的作用下推动支承组件靠近并接触所述轴承，正常工作状态下，所述电磁吸附件产生吸附力带动所述驱动件远离所述轴承。

通过合理设置电磁吸附式保护轴承装置的结构，在停电或出现事故的情况下，停止对电磁吸附件的供电，电磁吸附件不产生吸附力，电磁吸附件不对驱动件产生作用力，驱动件在弹性件的作用下推动支承组件靠近并接触轴承，起到对转子的保护作用；在正常工作的情况下，电磁吸附件接通电源，产生吸附力，吸附力带动驱动件克服弹性件的作用力远离支承组件，支承组件和轴承之间存在间隙，不影响转子的正常转动。

进一步地，所述支承组件包括支承件、弹性复位件和支承座，所述支承件靠近所述轴承设置，所述支承座限位所述支承件，所述支承件在所述弹性复位件的作用下至少部分抵靠在所述支承座上。

进一步地，所述驱动件轴向伸入到支承件和支承座之间推动支承件靠近并接触所述轴承。

进一步地，所述支承件和所述支承座之间设置有朝向所述驱动件的开口，所述驱动件伸入所述开口内，所述开口的最小内径小于所述驱动件的外径。

进一步地，所述开口呈楔形，所述开口的靠近所述驱动件的一端的内径大于另一端的内径。

进一步地，所述驱动件在导向板的作用下轴向运动，所述导向板上开有与驱动件对应的导向孔，所述驱动件穿过导向孔推动支承组件。

进一步地，所述弹性件套设在驱动件上，所述弹性件的一端抵靠在导向板上，所述弹性件的另一端作用于驱动件。

进一步地，电磁吸附件包括电磁盘和设置在电磁盘内的线圈，所述电磁吸附件通过吸附所述驱动件带动所述驱动件远离所述支承组件。

进一步地，还包括吸附盘，所述驱动件的远离所述支承组件的一端与吸附盘固定连接，所述电磁吸附件通过吸附吸附盘来带动驱动件远离所述支承组件。

进一步地，所述驱动件和所述支承件均至少为两个且均匀分布，所述驱动件和所述支承件对应设置。

基于上述技术方案，本发明所能实现的技术效果为：

1.本发明的电磁吸附式保护轴承装置，在停电或出现事故的情况下，停止对电磁吸附件的供电，电磁吸附件不产生吸附力，电磁吸附件不对驱动件产生作用力，驱动件在弹性件的作用下推动支承组件靠近并接触轴承，起到对转子的保护作用，当磁悬浮轴承失效转子跌落时，为转子提供临时的支承，防止转子跌落带来的振动和冲击造成的损伤，提高磁悬浮系统的可靠性；在正常工作的情况下，电磁吸附件接通电源，产生吸附力，吸附力带动驱动件克服弹性件的作用力远离支承组件，支承组件和轴承之间存在间隙，不影响转子的正常转动；

2.本发明的电磁吸附式保护轴承装置，通过设置驱动件伸入支承件和支承座之间的楔形开口中，来推动支承件相对于支承座朝向轴承运动，进而支承件的内周面与轴承接触，通过合理设置开口形状，使驱动件对支承件的推动是逐渐推动的，支承件和轴承之间不会产生碰撞损坏；

3.本发明的电磁吸附式保护轴承装置，通过设置导向板可起到对驱动件的活动方向的导向作用，保证驱动件能准确插入到开口内起到对支承件的推动作用；通过设置吸附盘，合理设置吸附盘或驱动件的材质，电磁吸附件可通过吸附驱动件或吸附盘或同时吸附两者来带动驱动件运动；通过设置驱动件、支承件的数量且均匀分布，使驱动件稳定作用于支承件，支承件稳定作用于轴承；

4.本发明的电磁吸附式保护轴承装置，在支承件与轴承接触后，转子可继续转动一定时间直至停止转动，这样在对高速转动的转子的支承过程中，不会对转子造成损坏。

附图说明

图1为本发明的电磁吸附式保护轴承装置的结构示意图；

图2为图1的B部放大图；

图3为图1的A-A截面图；

图中：1-转子；11-轴承；2-支承组件；21-支承件；22-弹性复位件；23-支承座；24-挡圈；3-电磁驱动组件；31-电磁吸附件；311-电磁盘；312-线圈；32-驱动件；321-限位块；322-弹性件；33-吸附盘；4-导向板；5-机架；6-压盖；7-端盖。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的内容作进一步地说明。

如图1-3所示，本实施例提供了一种电磁吸附式保护轴承装置，包括：转子1、支承组件2和电磁驱动组件3，转子1的端部设置有轴承11；支承组件2位于轴承11的径向外侧，支承组件2与轴承11的外周面间隙设置；电磁驱动组件3控制支承组件2是否与轴承11接触，当磁悬浮系统断电或出现故障时，可通过电磁驱动组件3控制支承组件2与轴承11接触，两者之间间隙消失，支承组件2对轴承11提供支承力；当磁悬浮系统正常工作时，电磁驱动组件3控制支承组件2与轴承11之间存在间隔，转子1可正常高速旋转。

转子1的端部设置有轴承11，优选地，轴承11为滚动轴承，转子1的外表面与轴承11的内圈固定连接。转子1的端部还设置有机架5，转子1的端部穿过机架5，通过设置机架5方便支承组件2和电磁驱动组件3的安装。

支承组件2包括支承件21、弹性复位件22和支承座23，支承座23安装在机架5内，支承座23呈圆环状，支承座23的内圈设置有安装支承件21的缺口，支承件21靠近轴承11设置，支承件21的内表面与轴承11的外表面间隙设置，支承件21在弹性复位件22的作用下至少部分抵靠在支承座23上。具体地，支承件21的至少部分外表面抵靠在支承座23上，还包括挡圈24，挡圈24的截面呈L形，压紧在机架5的内壁上，弹性复位件22设置在挡圈24和支承件21之间，弹性复位件22为支承件21提供径向复位力。优选地，弹性复位件22可选但不限于弹簧。

优选地，支承件21和支承座23的之间设置有开口，开口朝向电磁驱动组件3，电磁驱动组件3通过伸入或退出开口来控制支承件21靠近或远离轴承11。优选地，开口呈楔形，开口的靠近电磁驱动组件3的一端的内径大于另一端的内径，如此，电磁驱动组件3伸入到开口中可缓慢地推动支承件21朝向轴承11运动。

作为支承组件2的另一种实施方式，支承座23和挡圈24可一体成型。

电磁驱动组件3控制支承组件2朝向轴承11运动，电磁驱动组件3位于支承组件2的远离转子1的一侧，电磁驱动组件3包括电磁吸附件31和驱动件32，驱动件32靠近支承组件2设置，电磁吸附件31提供电磁吸附力，通过电磁吸附力带动驱动件32运动，驱动件32靠近支承组件2的一端可伸入到开口内推动支承件21径向运动。初始状态下，电磁吸附件31未接通电源，驱动件32在弹性件321的作用下推动支承组件2靠近并接触轴承11，正常工作状态下，电磁吸附件31接通电源，产生吸附力带动驱动件32远离轴承11.优选地，驱动件32可选但不限于销杆。

电磁吸附件31包括电磁盘311和设置在电磁盘311内的线圈312，优选地，线圈312可至少为两个，至少两个线圈312在电磁盘311内均匀分布。通过控制电源的通断可控制线圈312产生电磁吸附力。驱动件32的轴线与转子的轴线平行，驱动件32靠近开口的一端呈楔形或圆弧状。

驱动件32通过导向板4来控制运动方向，导向板4上开有多个导向孔，驱动件32穿过导向孔伸入到开口中。

驱动件32通过弹性件321提供的复位作用力复位，驱动件32上套设有弹性件321，弹性件321一端抵靠在导向板4上，另一端作用于驱动件32。具体地，导向孔为阶梯孔，驱动件32的靠近开口的一端外壁上延伸有限位块321，弹性件321位于阶梯孔内部，弹性件321的一端抵靠在阶梯孔的内壁上，另一端抵靠在限位块321上；或者弹性件321的一端与阶梯孔的内壁连接，另一端与限位块321或驱动件32连接。在弹性件321压缩状态下，为驱动件32提供朝向支承组件2的方向的作用力。优选地，弹性件321可选但不限于弹簧。

驱动件32和支承件21均可至少为两个，支承件21在支承座23上均匀分布，驱动件32对应支承件21一一对应设置。还可设置吸附盘33，吸附盘33靠近电磁吸附件31设置，驱动件32的远离支承组件2的一端与吸附盘33固定连接，如此在驱动件32至少为两个的情况下，可通过吸附盘33的连接作用控制至少两个驱动件32同时动作，控制过程更加稳定。

优选地，设置吸附盘33或驱动件32或两者的材质为可磁吸材质，如此，电磁吸附件31可通过吸附吸附盘33或驱动件32或同时吸附上述两者来控制驱动件32的运动。进一步优选地，线圈312为多个的情况下与驱动件32对应设置。

在组装的过程中，可先将支承组件2轴向装入机架5中，导向板4中装入驱动件32，多个驱动件32的端部连接吸附盘33，然后将导向板4紧贴支承组件2装入机架5中，通过压盖6压紧支承组件2和导向板4，再安装电磁吸附件31，最后通过端盖7和压块压紧并限位电磁吸附件31。

基于上述结构，本发明的工作过程为：初始状态下，电磁驱动组件3和转子1均处于断电状态，此时，电磁吸附件31对驱动件32不产生作用力，驱动件32在弹性件321的作用下伸入支承件21和支承座23之间的开口中，推动支承件21靠近并接触轴承11，对转子1起到支承作用。

工作状态下，电磁驱动组件3和转子1均接通电源，线圈312产生磁吸力，带动驱动件32克服弹性件321的作用力朝向电磁吸附件31运动，驱动件32脱离开口，支承件21在弹性复位件22的复位作用下朝向支承座23径向运动，最终抵靠在支承座23上，支承件21的内表面与轴承11之间存在间隙，转子1可高速旋转。

系统断电或出现故障的情况下，可切断电磁驱动组件3的电源，线圈312的磁吸力消磁，驱动件32在弹性件321的作用下朝向支承组件2运动，驱动件32伸到开口内推动支承件21靠近并接触轴承11，对转子1起到支承作用。

电磁驱动组件3的电源的通断可与转子1的电源同步控制，还可通过传感器检测转子1的运动状态，当检测到转子1的运动情况非正常的情况下，可通过控制装置切断线圈312的电源，对转子1进行支承。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明的宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (8)

1.一种电磁吸附式保护轴承装置，其特征在于，包括：

转子(1)，所述转子(1)的端部设置有轴承(11)；

支承组件(2)，所述支承组件(2)位于所述轴承(11)的径向外侧，所述支承组件(2)与所述轴承(11)的外周面间隙设置，所述支承组件(2)包括支承件(21)和支承座(23)，所述支承件(21)安装在支承座(23)上，所述支承件(21)靠近所述轴承(11)设置；

电磁驱动组件(3)，所述电磁驱动组件(3)包括电磁吸附件(31)和驱动件(32)，初始状态下，所述驱动件(32)在弹性件(322)的作用下推动支承组件(2)靠近并接触所述轴承(11)，正常工作状态下，所述电磁吸附件(31)产生吸附力带动所述驱动件(32)远离所述轴承(11)；

所述支承件(21)和所述支承座(23)之间设置有朝向所述驱动件(32)的开口，所述驱动件(32)伸入所述开口内；所述开口呈楔形，所述开口的靠近所述驱动件(32)的一端的内径大于另一端的内径。

2.如权利要求1所述的一种电磁吸附式保护轴承装置，其特征在于，所述支承组件(2)还包括弹性复位件(22)，所述支承件(21)在所述弹性复位件(22)的作用下至少部分抵靠在所述支承座(23)上。

3.如权利要求2所述的一种电磁吸附式保护轴承装置，其特征在于，所述驱动件(32)轴向伸入到支承件(21)和支承座(23)之间推动支承件(21)靠近并接触所述轴承(11)。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种电磁吸附式保护轴承装置，其特征在于，所述驱动件(32)在导向板(4)的作用下轴向运动，所述导向板(4)上开有与驱动件(32)对应的导向孔，所述驱动件(32)穿过导向孔推动支承组件(2)。

5.如权利要求4所述的一种电磁吸附式保护轴承装置，其特征在于，所述弹性件(322)套设在驱动件(32)上，所述弹性件(322)的一端抵靠在导向板(4)上，所述弹性件(322)的另一端作用于驱动件(32)。

6.如权利要求1-3、5任一项所述的一种电磁吸附式保护轴承装置，其特征在于，电磁吸附件(31)包括电磁盘(311)和设置在电磁盘(311)内的线圈(312)，所述电磁吸附件(31)通过吸附所述驱动件(32)带动所述驱动件(32)远离所述支承组件(2)。

7.如权利要求1-3、5任一项所述的一种电磁吸附式保护轴承装置，其特征在于，还包括吸附盘(33)，所述驱动件(32)的远离所述支承组件(2)的一端与吸附盘(33)固定连接，所述电磁吸附件(31)通过吸附吸附盘(33)来带动驱动件(32)远离所述支承组件(2)。

8.如权利要求1所述的一种电磁吸附式保护轴承装置，其特征在于，所述驱动件(32)和所述支承件(21)均至少为两个且均匀分布，所述驱动件(32)和所述支承件(21)对应设置。

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