CN111089115A - 一种磁悬浮轴承轴向保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁悬浮轴承轴向保护系统，属于磁悬浮轴承保护技术领域，该保护系统包括第一部件和第二部件，第一部件为软材料制成的结构件，第二部件为硬材料制成的结构件，第一部件和第二部件均用于承受轴向冲击并变形，还包括同轴设置的第一环板、第二环板和第三环板，第二环板位于第一环板和第三环板之间且第二环板与第一环板以及第三环板之间均留有间隙，第二环板的内环孔孔径小于第一环板以及第三环板的内环孔孔径；第一环板和第三环板相对侧壁上均安装有第一部件和第二部件，当第一部件受轴向冲击而变形时，第一部件挤压第二部件并驱动第二部件变形，采用该结构，本发明中的磁悬浮轴承轴向保护系统在保护磁悬浮轴承时的可靠性更高。

Description

一种磁悬浮轴承轴向保护系统

技术领域

本发明属于磁悬浮轴承保护技术领域，特别涉及一种磁悬浮轴承轴向保护系统。

背景技术

磁悬浮轴承是一种利用电磁力将轴悬浮的新型轴承。在磁悬浮轴承系统中，为了提高整个系统的可靠性，还需要一套磁悬浮轴承保护系统，作为磁悬浮轴承失效后转子的临时支撑，保护磁悬浮轴承和转轴不受损坏。传统磁悬浮轴承保护系统往往由于球较低的极限转速，无法支撑超高速转子旋转，且难以承受转子跌落后所带来的巨大振动和冲击，而造成保护轴承的失效。在国内外针对磁悬浮轴承系统的研究和应用过程中，已多次发生由于磁悬浮轴承保护系统失效而导致设备损坏的严重事故，因此提高磁悬浮轴承保护系统的可靠性已成为国内外研究的热点，其中磁悬浮轴承保护系统抵抗冲击的能力对磁悬浮轴承系统的应用有重要的影响，然后现有技术中的磁悬浮轴承保护系统的可靠性均不高。

发明内容

本发明提供一种磁悬浮轴承轴向保护系统，用于解决现有技术中的磁悬浮轴承保护系统可靠性低的技术问题。

本发明通过下述技术方案实现：一种磁悬浮轴承轴向保护系统，包括第一部件和第二部件，所述第一部件为软材料制成的结构件，所述第二部件为硬材料制成的结构件，所述第一部件和所述第二部件均用于承受轴向冲击并变形。

进一步地，为了更好的实现本发明，还包括内环孔同轴设置的第一环板、第二环板和第三环板，所述第二环板位于所述第一环板和所述第三环板之间且所述第二环板与所述第一环板以及所述第三环板之间均留有间隙，所述第二环板的内环孔孔径小于所述第一环板以及所述第三环板的内环孔孔径；

所述第一环板和所述第三环板相对侧壁上均安装有所述第一部件和所述第二部件，当所述第一部件受轴向冲击而变形时，所述第一部件挤压所述第二部件并驱动所述第二部件变形。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述第一环板和所述第三环板相对侧壁上均设有一凹槽；

所述第一部件为环状结构，每个所述凹槽内分别安装一个所述第一部件且该第一部件的外环壁与所述凹槽的侧壁紧密相贴，所述第一部件的一端与所述凹槽的槽底相抵且该第一部件的另一端伸出所述凹槽，所述第一部件的内环孔与所述第二环板的内环孔同轴且该第一部件的内环孔孔径大于所述第二环板的内环孔孔径。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述第二部件为公差环，所述公差环套在所述第一部件内且该公差环的外环壁与所述第一部件的内环壁紧密相贴，所述公差环的内环孔孔径大于所述第二环板的内环孔孔径。

进一步地，为了更好地实现本发明，还包括环圈，所述环圈套在所述第二部件内且该环圈的内环孔孔径大于所述第二环板的内环孔孔径，所述环圈的一端与所述凹槽的槽底相抵且该环圈的另一端伸出所述凹槽；

所述第一环板以及第三环板与所述第二环板之间的距离均为e，所述第一部件伸出所述凹槽的一端与所述第二环板之间的距离为f，所述环圈伸出所述凹槽的一端与所述第二环板之间的距离为g，f＜g＜e。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述环圈为硬质材料制成的结构件。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述硬质材料为石墨或者陶瓷或者金属。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述第一环板和所述第三环板均是铁磁材料制成的结构件，所述第二环板为铁性材料制成的结构件；

还包括线圈，所述第一环板和所述第三环板上均安装有所述线圈。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述第一环板和所述第三环板相对侧壁上分别设有一个环形槽，每个所述环形槽内均嵌装有所述线圈。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述第一部件为橡胶制成的结构件。

本发明相较于现有技术具有以下有益效果：

本发明提供的磁悬浮轴承轴向保护系统，包括软材料制成的第一部件和硬材料制成的第二部件，第一部件和第二部件均用于承受轴向冲击并且变形进行缓冲，该种结构的磁悬浮轴承轴向保护系统在使用时，如若出现磁悬浮轴承失效而使得轴产生轴向偏移和轴向冲击时，上述第一部件和第二部件可以同时作用而吸收轴向冲击，由于第一部件由软材料制成，第二部件由硬材料制成，这样，软硬结合，使得本发明提供的磁悬浮轴承保护系统具有高刚度以及高阻尼的特性，其能够更好地吸收和缓冲轴向冲击，可靠性更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中的磁悬浮轴承轴向保护系统的结构示意图；

图2是图1所示结构的使用参考图；

图3是图2中的A区域局部放大图；

图4是图2中的B区域局部放大图；

图5是图4中的C区域局部放大图；

图6是本发明实施例中的第一组件的爆炸图；

图7是本发明实施例中的第二组件的爆炸图。

图中：

1-第一部件；

2-第二部件；

3-第一环板；

4-第二环板；

5-第三环板；

6-凹槽；

7-环圈；

8-线圈；

9-环形槽；

10-电机；

11-转轴；

12-磁悬浮轴承。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1：

本实施例提供一种磁悬浮轴承轴向保护系统，如图1至图7所示，用于与转轴11连接，当线圈8突然断电，转轴11产生轴向偏移时，对转轴11进行轴向限位并缓冲轴向冲击，避免对与转轴11接触的外部器件造成伤害，特别适用于对磁悬浮轴承12、第一环板3以及第三环板5进行轴向保护。

该磁悬浮轴承轴向保护系统包括第一部件1和第二部件2，第一部件1为软材料制成的结构件，而第二部件2为硬材料制成的结构件，并且第一部件1和第二部件2均用于承受轴向冲击并变形，从而缓冲转轴11(电机10的转轴11)的轴向偏移时的冲击，并对转轴11的轴向偏移进行限位。当线圈8失效而导致转轴11产生轴向偏移时，上述第一部件1和第二部件2共同作用而对转轴11的轴向冲击进行吸收缓冲，而且可以对转轴11的轴向偏移产生限位，以避免转轴11产生的轴向偏移过大而出现损伤外物、磁悬浮轴承12、第一环板3和第三环板5的情况。本实施例提供的磁悬浮轴承轴向保护系统，结合第一部件1的软度和第二部件2的刚度，并且第二部件2在吸收冲击时也将产生变形，以使得本实施例提供的磁悬浮轴承轴向保护系统具有足够的刚度和阻尼，这样便可以更好地吸收轴向冲击，可靠性更高。

值得说明的是，现有技术中，一些用于保护磁悬浮轴承的装置是使用硬材料来缓冲轴向冲击，另外一些保护磁悬浮轴承的装置是使用软材料来缓冲轴向冲击，前一种装置缓冲和吸收冲击的能力不足，能够吸收的冲击和振动十分有限，而后一种则刚性不足，虽然能够吸收足够的冲击和振动，但是产生的变形量会非常大，很可能使得转轴与磁悬浮轴承接触而造成损失。

本实施例提供的磁悬浮轴承轴向保护系统则是采用软材料和硬材料的结合来吸收冲击和振动，抗冲击和减震能力更强，而且产生的变形相对更小，从而更加可靠。

实施例2：

本实施例作为实施例1的一种具体实施方式，本实施例提供的磁悬浮轴承轴向保护系统还包括第一环板3、第二环板4和第三环板5，该第一环板3、第二环板4和第三环板5均具有内环孔，第一环板3、第二环板4和第三环板5三者的内环孔同轴设置，这样，第一环板3、第二环板4和第三环板5则重叠在一起，并且使得第二环板4位于第一环板3和第三环板5之间，而且第二环板4与第一环板3以及第三环板5之间均留有间隙，也即第二环板4与第一环板3以及第三环板5均不相贴。另外，上述第二环板4的内环孔孔径小于第三环板5的内环孔孔径以及第一环板3的内环孔孔径。

本实施例中的第一环板3和第三环板5相对侧壁上均安装有第一部件1和第二部件2，也即第一环板3靠近第二环板4的一侧侧壁上安装有第一部件1和第二部件2，而第三环板5靠近第二环板4的一侧侧壁上也安装有第一部件1和第二部件2。当第一部件1受到轴向冲击而变形时，第一部件1挤压第二部件2并驱动第二部件2变形。

作为本实施例的一种具体实施，本实施例中，上述第一环板3和第三环板5相对的侧壁上均粘接有上述第一部件1，该第一部件1可以是若干个柔性的橡胶颗粒，而上述第二部件2可以是硬质材料的环体结构，第二部件2框在上述若干个第一部件1外，当第一部件1受到轴向冲击而变形时，第二部件2则受到第一部件1的挤压而产生变形，以此来吸收轴向冲击。

作为本实施例的一种最佳实施方式，本实施例中的第一部件1为环状结构，最佳地，该第一部件1为橡胶圈，而上述第一环板3以及第三环板5和第二环板4的相对侧壁上均设有一凹槽6，每个凹槽6里面均安装一个第一部件1且使得该第一部件1的外环壁与凹槽6的侧壁紧密相贴，也即使得第一部件1与凹槽6过盈配合，而且该第一部件1的一端与凹槽6的槽底相抵，该第一部件1的另一端伸出上述凹槽6，该第一部件1的内环孔与第二环板4的内环孔同轴且第一部件1的内环孔孔径大于第二环板4的内环孔孔径。该种结构，上述第一环板3上的凹槽6凹设于第一环板3的中心位置，第三环板5上的凹槽6也是凹设于第三环板5的中心位置，而且凹槽6为圆槽，上述第一部件1为圆环结构，凹槽6与上述第二环板4的内环孔同轴，第一部件1嵌装在凹槽6里面，结构更加紧凑，第一部件1拆装更加方便，而且第一部件1的安装更加稳固。

具体使用时，将与磁悬浮轴承12配合的转轴11穿接在上述第二环板4的内环孔中，使得转轴11从第一环板3和第三环板5的内环孔中穿过，并且使得转轴11与第二环板4过盈配合，也即使得第二环板4会随着转轴11同步移动，当转轴11产生轴向偏移时，将会带动第二环板4产生轴向偏移，也即使得第二环板4朝向第一环板3偏移或者朝向第三环板5偏移。此时，由于第一部件1安装在凹槽6里面且第一部件1突出凹槽6，故而第一部件1将会首先与上述第二环板4接触，由于第一部件1为橡胶圈，故而其能够吸收第二环板4的轴向冲击而产生变形，随后第一部件1沿径向扩张，从而吸收冲击，第一部件1的外环壁将会挤压在凹槽6侧壁上，本实施例中，上述第二部件2套在上述第一部件1内圈中，当第一部件1的内环壁沿径向扩张的过程中将挤压第二部件2而使得第二部件2变形并吸收冲击。

实施例3：

本实施例作为实施例2的更优实施方式，本实施例中的第二部件2为公差环，该公差环套在第一部件1内，并且该公差环的外环壁与第一部件1的内环壁紧密相贴，而且该第二部件2的内环孔孔径大于上述第二环板4的内环孔孔径，当转轴11穿接在第一环板3和第三环板5的内环孔中时，转轴11不会与上述第二部件2的内环孔接触。

值得注意的是，公差环为现有技术中的标准件，使用者可以根据需要选择公差环的规格，以使得本实施例提供的第一部件1和第二部件2组成的吸收轴向冲击的组合具有不同的刚度和阻尼。

当承受轴向冲击时，第一部件1(也即橡胶圈)首先与第二环板4接触，随后第一部件1挤压公差环，使得公差环变形，从而吸收轴向冲击。

本实施例中的第二部件2采用过程配合的方式安装在第一部件1内部，从而使得本实施例提供的磁悬浮轴承轴向保护系统的结构简单、成本低、易于推广运用。而且其能够为转轴11以及磁悬浮轴承12提供可靠的轴向保护。

实施例4：

本实施例作为上述实施例的更优实施方式，本实施例提供的磁悬浮轴承轴向保护系统还包括环圈7，最佳地，该环圈7为硬质材料制成的结构件，其受到径向挤压的时候不会产生形变。

该环圈7套在第二部件2内，也即该环圈7套在公差环内部，且使得该环圈7的外环壁与公差环的内环壁紧密相贴，当公差环受到第一部件1的挤压变形时，环圈7将会在径向上对公差环提供支撑，从而避免变形的公差环对转轴11的影响。值得注意的是，该环圈7的内环孔孔径大于上述第二环板4的内环孔孔径，当转轴11与第二环板4配合时，转轴11则会插接在环圈7的内环壁中，并且，转轴11的外壁不会与环圈7的内环壁接触。

本实施例中，上述环圈7的一端与上述凹槽6的槽底相抵，并且该环圈7的另一端也伸出上述凹槽6。为了便于说明，限定，本实施例中，上述第一环板3和第三环板5与第二环板4之间的距离均是e，上述第一部件1伸出凹槽6的一端与第二环板4之间的距离为f，环圈7伸出凹槽6的一端与第二环板4之间的距离为g，其中f＜g＜e，这样，当转轴11轴向偏移的时候，第一部件1将会首先与第二环板4接触，随后环圈7的端面与第二环板4接触，避免第一环板3或者第三环板5直接与第二环板4接触。更优地，限定磁悬浮轴承12的中心孔与转轴11之间的距离为L，上述环圈7的内环孔孔壁与转轴11之间的距离为h，其中h＞L。

值得注意的是，本实施例中，将上述第一环板3以及其上安装的第一部件1，第二部件2和环圈7命名为第一组件，将上述第二环板4以及其上安装的第一部件1、第二部件2和环圈7命名为第二组件，第一组件和第二组件实际上是相对于第二环板4对称设置的。

作为本实施例的一种最佳实施方式，本实施例中的环圈7为硬质材料制成的结构件，具体地，该硬质材料为石墨或者陶瓷或者金属，其具有足够的刚度承受第二环板4的轴向冲击。

实施例5：

本实施例作为实施例5的一种并列实施方式，本实施例中的第一环板3和第三环板5均是铁磁材料制成的结构件，也即该第一环板3和第三环板5只要在很小的磁场作用下便能够被磁化到饱和。上述第二环板4为铁性材料或者多铁性材料制成的结构件，也即该第二环板4能够被磁体吸引。

上述第一环板3和第三环板5上均安装有线圈8，两个线圈8分别通过一进电电路与外界电源电连接。此时，第一环板3和其上的线圈8则组成一个类似于电磁铁的结构，第三环板5和其上的线圈8则组成另一个类似于电磁铁的结构，当线圈8通电，第一环板3和/第三环板5则会具有磁性，便可以吸引第二环板4移动。具体使用时，当第二环板4随转轴11移至靠近第一环板3的位置，此时，则给第三环板5上的线圈8通电，以使得第三环板5具有磁性，从而吸引第二环板4朝第三环板5移动，当第二环板4移动至第一环板3和第三环板5的中间位置时，线圈8断电；当第二环板4随转轴移至靠近第三环板5的位置，此时，则给第一环板3上的线圈8通电，以使得第一环板3具有磁性，从而吸引第二环板4朝第一环板3移动，当第二环板4移动至第一环板3和第三环板5的中间位置时，线圈8断电。通过上述方式，则可以实现将偏移的第二环板4和转轴11复位的效果。

作为本实施例的一种最佳实施方式，本实施例中的第一环板3和第三环板5相对侧壁上分别设有一环形槽9，每个环形槽9中均嵌装有上述线圈8。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明记载的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种磁悬浮轴承轴向保护系统，其特征在于：包括第一部件和第二部件，所述第一部件为软材料制成的结构件，所述第二部件为硬材料制成的结构件，所述第一部件和所述第二部件均用于承受轴向冲击并变形。

2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮轴承轴向保护系统，其特征在于：还包括内环孔同轴设置的第一环板、第二环板和第三环板，所述第二环板位于所述第一环板和所述第三环板之间且所述第二环板与所述第一环板以及所述第三环板之间均留有间隙，所述第二环板的内环孔孔径小于所述第一环板以及所述第三环板的内环孔孔径；

所述第一环板和所述第三环板相对侧壁上均安装有所述第一部件和所述第二部件，当所述第一部件受轴向冲击而变形时，所述第一部件挤压所述第二部件并驱动所述第二部件变形。

3.根据权利要求2所述的一种磁悬浮轴承轴向保护系统，其特征在于：所述第一环板和所述第三环板相对侧壁上均设有一凹槽；

所述第一部件为环状结构，每个所述凹槽内分别安装一个所述第一部件且该第一部件的外环壁与所述凹槽的侧壁紧密相贴，所述第一部件的一端与所述凹槽的槽底相抵且该第一部件的另一端伸出所述凹槽，所述第一部件的内环孔与所述第二环板的内环孔同轴且该第一部件的内环孔孔径大于所述第二环板的内环孔孔径。

4.根据权利要求3所述的一种磁悬浮轴承轴向保护系统，其特征在于：所述第二部件为公差环，所述公差环套在所述第一部件内且该公差环的外环壁与所述第一部件的内环壁紧密相贴，所述公差环的内环孔孔径大于所述第二环板的内环孔孔径。

5.根据权利要求4所述的一种磁悬浮轴承轴向保护系统，其特征在于：还包括环圈，所述环圈套在所述第二部件内且该环圈的内环孔孔径大于所述第二环板的内环孔孔径，所述环圈的一端与所述凹槽的槽底相抵且该环圈的另一端伸出所述凹槽；

所述第一环板以及第三环板与所述第二环板之间的距离均为e，所述第一部件伸出所述凹槽的一端与所述第二环板之间的距离为f，所述环圈伸出所述凹槽的一端与所述第二环板之间的距离为g，f＜g＜e。

6.根据权利要求5所述的一种磁悬浮轴承轴向保护系统，其特征在于：所述环圈为硬质材料制成的结构件。

7.根据权利要求6所述的一种磁悬浮轴承轴向保护系统，其特征在于：所述硬质材料为石墨或者陶瓷或者金属。

8.根据权利要求2-7中任一项所述的一种磁悬浮轴承轴向保护系统，其特征在于：所述第一环板和所述第三环板均是铁磁材料制成的结构件，所述第二环板为铁性材料制成的结构件；

还包括线圈，所述第一环板和所述第三环板上均安装有所述线圈。

9.根据权利要求8所述的一种磁悬浮轴承轴向保护系统，其特征在于：所述第一环板和所述第三环板相对侧壁上分别设有一个环形槽，每个所述环形槽内均嵌装有所述线圈。

10.根据权利要求2-7中任一项所述的一种磁悬浮轴承轴向保护系统，其特征在于：所述第一部件为橡胶制成的结构件。

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