CN114321177A - 一种悬浮轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种悬浮轴承，包括径向气浮轴承，第一轴向磁悬浮轴承，第二轴向磁悬浮轴承，推力盘，以及转子；所述第一轴向磁悬浮轴承和所述第二轴向磁悬浮轴承相对设置，所述径向气浮轴承沿所述第一轴向磁悬浮轴承和所述第二轴向磁悬浮轴承的周向布置，所述第一轴向磁悬浮轴承与所述第二轴向磁悬浮轴承之间，所述第一轴向磁悬浮轴承的周向、所述第二轴向磁悬浮轴承的周向与所述径向气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，所述推力盘的圆周壁延伸至所述安装间隙内，且所述推力盘的截面为工字形。该悬浮轴承结构简单，生产成本低，能够承受较大的轴向推力。
Description
技术领域
本发明涉及高速旋转机械技术领域，尤其涉及一种悬浮轴承。
背景技术
随着技术的进步，各类高速旋转机械已经广泛普及。随着转速的不断提高，旋转机械通常需要非接触式(悬浮)轴承对转子进行支撑。尤其是透平类的高速旋转机械，还要求悬浮轴承能够承受比较大的轴向推力，极大的限制了常规悬浮轴承的应用。因此，悬浮轴承的设计成为高速旋转机械设计的一项重要课题。
目前高速旋转机械转子非接触式支撑主要存在以下两种技术方案：
气浮轴承：两个径向气浮轴承布置在转轴两端，两个轴向气浮轴承布置在推力盘前后表面上。所有气浮轴承与转子之间均有一定的气隙，当转子达到一定转速时，会产生高压气体支撑转子悬浮物摩擦运动。轴向和径向气浮轴承共同支撑转子，共同构成了一个5自由度悬浮轴承结构。这种悬浮结构简单、紧凑、可自适应悬浮无需额外控制，整体成本较低。但是由于单位面积能产生的气体压力较小，气体悬浮结构能够承受的轴向推力也比较小,限制了其在此类工况下的应用。
磁浮轴承：与气体悬浮不同的是转轴的支撑采用电磁力。径向磁浮轴承为多级电磁铁结构，当通入控制电流时，会产生径向的电磁力，对转子形成径向支撑。轴向磁浮轴承为2个沿推力盘表面布置的环形电磁铁，当通入控制电流时，会产生轴向的电磁力，对转子形成轴向支撑。轴向和径向磁浮轴承共同支撑转子，共同构成了一个5自由度悬浮轴承结构。这种悬浮结构单位面积能产生的力较大，可悬浮大型旋转机械，但是其结构复杂，所占用体积和自身重量较大，生产制造成本高昂，限制了其在小型旋转机械上的使用。
现有的两种非接触式支撑方式中，磁浮轴承生产制造成本较高，结构复杂，自重较大，需要占用较大的空间；气浮轴承对轴向推力的承受能力较弱相，工况适应性较差。
因此，如何提供一种结构简单、生产制造成本低、可承受较大轴向推力的悬浮轴承，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种悬浮轴承，该悬浮轴承将磁悬浮和气悬浮相结合，轴向支撑采用磁悬浮结构，径向支撑采用气悬浮结构，综合了磁悬浮轴承和气浮轴承的优点，其结构简单，生产成本低，能够承受较大的轴向推力。
本发明的技术方案如下：
一种悬浮轴承，其特征在于，包括径向气浮轴承，第一轴向磁悬浮轴承，第二轴向磁悬浮轴承，推力盘，以及转子；所述第一轴向磁悬浮轴承和所述第二轴向磁悬浮轴承相对设置，所述径向气浮轴承沿所述第一轴向磁悬浮轴承和所述第二轴向磁悬浮轴承的周向布置，所述第一轴向磁悬浮轴承与所述第二轴向磁悬浮轴承之间，所述第一轴向磁悬浮轴承的周向、所述第二轴向磁悬浮轴承的周向与所述径向气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，所述推力盘的圆周壁延伸至所述安装间隙内，且所述推力盘的截面为工字形；所述推力盘的径向表面和所述径向气浮轴承之间在所述转子旋转时能够形成径向气膜。
优选的，所述第一轴向磁悬浮轴承远离所述推力盘的一侧设有第一隔磁层，所述第二轴向磁悬浮轴承远离所述推力盘的一侧设有第二隔磁层。
优选的，所述第一轴向磁悬浮轴承远离所述转子的中心设置，所述第一隔磁层上设有第一位移传感器和第二位移传感器，所述第一位移传感器和所述第二位移传感器沿竖直方向对称布置。
优选的，所述第一轴向磁悬浮轴承通过所述第一隔磁层与外部机械结构相连，所述第二轴向磁悬浮轴承通过所述第二隔磁层与外部机械结构相连。
优选的，所述径向气浮轴承包括轴承座，设置在所述轴承座内的波箔，以及设置在所述波箔内侧的平箔。
优选的，所述推力盘与所述转子之间通过过盈配合连接。
优选的，所述推力盘与所述转子之间通过卡合连接，例如通过止口、键与键槽配合等。
优选的，所述推力盘的轴向通过挡板约束在所述转子上。
本发明提供的悬浮轴承，包括相对设置的第一轴向磁悬浮轴承和第二轴向磁悬浮轴承，径向气浮轴承沿第一轴向磁悬浮轴承和第二轴向磁悬浮轴承的周向布置；第一轴向磁悬浮轴承与第二轴向磁悬浮轴承之间，第一轴向磁悬浮轴承的周向、第二轴向磁悬浮轴承的周向与径向气浮轴承之间形成推力盘的安装间隙；推力盘固定在转子上，推力盘的圆周壁延伸至安装间隙内，且推力盘的截面为工字形。当悬浮轴承工作时，首先向第一轴向磁悬浮轴承、第二轴向磁悬浮轴承中通入电流，通过调整电流的大小及方向，利用电磁力将推力盘连同转子调整至安装间隙的中间位置，当转子转动时，推力盘随转子旋转，带动径向气浮轴承内的气体快速流动，形成气体高压，转子径向起浮，至此形成转子轴向和径向的悬浮。
本发明提供的悬浮轴承将主动式磁悬浮和动压气悬浮技术相结合，轴向的支撑采用主动式磁悬浮轴承结构，径向的支撑采用动压气悬浮轴承结构，单个悬浮轴承即可实现转子轴向和径向的悬浮，只需要在转子两端各设1个即可实现转子5自由度的悬浮，低于传统方案实现转子悬浮所需要的轴承数量。。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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为本发明所述悬浮轴承的的结构示意图；
图2为图1的剖面图；
图3为本发明所述径向气浮轴承的结构示意图。
附图中的标号说明：1-径向气浮轴承，11-轴承座，12-波箔，13-平箔，2-第一轴向磁悬浮轴承，21-第一隔磁层，3-第二轴向磁悬浮轴承，31-第二隔磁层，4-转子，5-第一位移传感器，6-第二位移传感器，7-挡板，8-推力盘。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合实施例对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
一种悬浮轴承，其特征在于，包括径向气浮轴承1，第一轴向磁悬浮轴承2，第二轴向磁悬浮轴承3，推力盘8，以及转子4；第一轴向磁悬浮轴承2和第二轴向磁悬浮轴承3相对设置，径向气浮轴承1沿第一轴向磁悬浮轴承2和第二轴向磁悬浮轴承3的周向布置，第一轴向磁悬浮轴承2与第二轴向磁悬浮轴承3之间，第一轴向磁悬浮轴承2的周向、第二轴向磁悬浮轴承3的周向与径向气浮轴承1之间形成推力盘8的安装间隙；推力盘8固定在转子4上，推力盘8的圆周壁延伸至安装间隙内，且推力盘8的截面为工字形；推力盘8的径向表面和径向气浮轴承1之间在转子4旋转时能够形成径向气膜。
本发明提供的悬浮轴承，包括相对设置的第一轴向磁悬浮轴承2和第二轴向磁悬浮轴承3，径向气浮轴承1沿第一轴向磁悬浮轴承2和第二轴向磁悬浮轴承3的周向布置；第一轴向磁悬浮轴承2与第二轴向磁悬浮轴承3之间，第一轴向磁悬浮轴承2的周向、第二轴向磁悬浮轴承3的周向与径向气浮轴承1之间形成推力盘8的安装间隙；推力盘8固定在转子4上，推力盘8的圆周壁延伸至安装间隙内，且推力盘8的截面为工字形。当悬浮轴承工作时，首先向第一轴向磁悬浮轴承2、第二轴向磁悬浮轴承3中通入电流，通过调整电流的大小及方向，利用电磁力将推力盘8连同转子4调整至安装间隙的中间位置，当转子4转动时，推力盘8随转子4旋转，带动径向气浮轴承1内的气体快速流动，形成气体高压，转子4径向起浮，至此形成转子4轴向和径向的悬浮。该混合轴承综合了磁悬浮和气悬浮的优点，结构简单，制作成本低，可适应较大的轴向推力。优选的，第一轴向磁悬浮轴承2远离推力盘8的一侧设有第一隔磁层21，第二轴向磁悬浮轴承3远离推力盘8的一侧设有第二隔磁层31。
优选的，第一轴向磁悬浮轴承2远离转子4的中心设置，第一隔磁层21上设有第一位移传感器5和第二位移传感器6，第一位移传感器5和第二位移传感器6沿竖直方向对称布置。第一轴向磁悬浮轴承2和第二轴向磁悬浮轴承3工作时，根据第一位移传感器5和第二位移传感器6的位置反馈，调整电流的大小及方向，利用电磁力将推力盘8连同转子4调整至安装间隙的中间位置。
优选的，第一轴向磁悬浮轴承2通过第一隔磁层21与外部机械结构相连，第二轴向磁悬浮轴承3通过第二隔磁层31与外部机械结构相连。
优选的，径向气浮轴承1包括轴承座11，设置在轴承座11内的波箔12，以及设置在波箔12内侧的平箔13。当转子4旋转时，推力盘8随转子4转动，带动径向气浮轴承1内的气体快速流动，形成气体高压，平箔13向外压缩波箔12，形成气膜，转子4径向气浮。
优选的，推力盘8与转子4之间通过过盈配合连接。
优选的，推力盘8与转子4之间通过卡合连接，配合面间有周向配合结构，例如止口、键与键槽等。
优选的，推力盘8的轴向通过挡板7约束在转子4上。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种悬浮轴承，其特征在于，包括径向气浮轴承，第一轴向磁悬浮轴承，第二轴向磁悬浮轴承，推力盘，以及转子；
所述第一轴向磁悬浮轴承和所述第二轴向磁悬浮轴承相对设置，所述径向气浮轴承沿所述第一轴向磁悬浮轴承和所述第二轴向磁悬浮轴承的周向布置，
所述第一轴向磁悬浮轴承与所述第二轴向磁悬浮轴承之间，所述第一轴向磁悬浮轴承的周向、所述第二轴向磁悬浮轴承的周向与所述径向气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，所述推力盘的圆周壁延伸至所述安装间隙内，且所述推力盘的截面为工字形；
所述推力盘的径向表面和所述径向气浮轴承之间在所述转子旋转时能够形成径向气膜。
2.根据权利要求1所述的悬浮轴承，其特征在于，所述第一轴向磁悬浮轴承远离所述推力盘的一侧设有第一隔磁层，
所述第二轴向磁悬浮轴承远离所述推力盘的一侧设有第二隔磁层。
3.根据权利要求2所述的悬浮轴承，其特征在于，所述第一轴向磁悬浮轴承远离所述转子的中心设置，
所述第一隔磁层上设有第一位移传感器和第二位移传感器，所述第一位移传感器和所述第二位移传感器沿竖直方向对称布置。
4.根据权利要求3所述的悬浮轴承，其特征在于，所述第一轴向磁悬浮轴承通过所述第一隔磁层与外部机械结构相连，
所述第二轴向磁悬浮轴承通过所述第二隔磁层与外部机械结构相连。
5.根据权利要求1所述的悬浮轴承，其特征在于，所述径向气浮轴承包括轴承座，设置在所述轴承座内的波箔，以及设置在所述波箔内侧的平箔。
6.根据权利要求1至5任一项所述的悬浮轴承，其特征在于，所述推力盘与所述转子之间通过过盈配合连接；
或者，所述推力盘与所述转子之间通过卡合连接。
7.根据权利要求1至5任一项所述的悬浮轴承，其特征在于，所述推力盘的轴向通过挡板约束在所述转子上。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1888854U (de) * | 1960-04-12 | 1964-03-05 | Philips Nv | Magnetisches lager mit zwei einander abstossenden gruppen magnetisierter scheiben oder ringe. |
| EP0411696A2 (en) * | 1989-08-04 | 1991-02-06 | The Glacier Metal Company Limited | Magnetic thrust bearings |
| JPH04209995A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-31 | Daikin Ind Ltd | 低真空ポンプの軸受構造 |
| JPH11332172A (ja) * | 1998-05-19 | 1999-11-30 | Nippon Densan Corp | モータ |
| JP2009243635A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 磁気軸受装置 |
| CN109322916A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-02-12 | 南京航空航天大学 | 一种轴向磁悬浮轴承结构 |
| CN112467932A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-03-09 | 常州工学院 | 一种空浮轴承、磁浮轴承混合支撑的高速风机 |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1888854U (de) * | 1960-04-12 | 1964-03-05 | Philips Nv | Magnetisches lager mit zwei einander abstossenden gruppen magnetisierter scheiben oder ringe. |
| EP0411696A2 (en) * | 1989-08-04 | 1991-02-06 | The Glacier Metal Company Limited | Magnetic thrust bearings |
| JPH04209995A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-31 | Daikin Ind Ltd | 低真空ポンプの軸受構造 |
| JPH11332172A (ja) * | 1998-05-19 | 1999-11-30 | Nippon Densan Corp | モータ |
| JP2009243635A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 磁気軸受装置 |
| CN109322916A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-02-12 | 南京航空航天大学 | 一种轴向磁悬浮轴承结构 |
| CN112467932A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-03-09 | 常州工学院 | 一种空浮轴承、磁浮轴承混合支撑的高速风机 |
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