CN211398285U - 一种磁悬浮轴承系统的备用轴承装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及轴承保护技术领域，具体涉及一种磁悬浮轴承系统的备用轴承装置，磁悬浮轴承系统包括：壳体、设于壳体中的转子、磁轴承和备用轴承装置，备用轴承装置与磁轴承相配，作为磁轴承的备用，备用轴承装置用于承载转子并设置在转子的两侧，备用轴承装置包括备用轴承和阻尼组件，阻尼组件的内部与备用轴承连接，阻尼组件的外表面与壳体配合，阻尼组件包括压电阻尼器，压电阻尼器包括：阻尼元件和与阻尼元件串联的电阻元件，阻尼元件由压电材料制成。本实用新型的备用轴承装置通过压电阻尼器将备用轴承的震动和冲击能量转化为电能，并由电阻元件消耗掉，从而达到保证备用轴承可靠运行的目的。

Description

一种磁悬浮轴承系统的备用轴承装置

技术领域

本实用新型涉及轴承保护技术领域，具体涉及一种磁悬浮轴承系统的备用轴承装置。

背景技术

磁悬浮轴承的系统必须配备相应的备用轴承，以用于在磁悬浮轴承失效时，譬如断电、过载以及控制系统失稳时，能够继续对轴系进行支撑，保持稳定，同时迅速对机器减速，达到保障安全停机的作用。

备用轴承平常不工作，只在磁悬浮轴承失效的状态下启用，所以，所需的寿命有限，因此，其设计的承载力和转速远远高于一般接触式轴承在连续运行时所能承受的指标极限。此外，由于磁悬浮轴承所构成系统的轴系速度远远高于一般的接触式轴承机器所能达到的极限，这又大大增加了备用轴承在启用瞬间的起始启动速度。同时，由于磁轴承在工作状态下与轴系没有物理接触，备用轴承与轴系间存在着更大的缝隙，在轴系跌落到备用轴承上时，会对备用轴承造成瞬态的尖峰冲击。另外，由于备用轴承需要维持轴系稳定直到停机，在轴系减速过程中，可能会经历系统的多个且不同的柔性以及刚性固有频率模态，在经过这些速度时，共振的能量将对备用轴承产生极大的损害。

现有的对备用轴承系统添加阻尼的方式主要是通过弹性体材料(橡胶圈等)来实现的。通过对备用轴承或者轴承座上添加弹性材料所组成的o型或者方形圈的方式，在备用轴承受迫震动时，通过弹性体材料内部的摩擦和形变损耗，来达到消减震动能量的目的。

鉴于此，克服以上现有技术中的缺陷，提供一种新的磁悬浮轴承系统的备用轴承装置成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种磁悬浮轴承系统的备用轴承装置。

本实用新型的目的可通过以下的技术措施来实现：

本实用新型的实施例提供了一种磁悬浮轴承系统的备用轴承装置，所述磁悬浮轴承系统包括：壳体、设于所述壳体中的转子、磁轴承和备用轴承装置，所述备用轴承装置与所述磁轴承相配，作为所述磁轴承的备用，所述备用轴承装置用于承载所述转子并设置在所述转子的两侧，所述备用轴承装置包括备用轴承和阻尼组件，所述阻尼组件的内部与所述备用轴承连接，所述阻尼组件的外表面与所述壳体配合，所述阻尼组件包括压电阻尼器，所述压电阻尼器包括：阻尼元件和与所述阻尼元件串联的电阻元件，所述阻尼元件由压电材料制成。

根据本实用新型的一个实施例，所述压电材料包括：压电薄膜、压电晶体、压电陶瓷和复合压电材料中的一种。

根据本实用新型的一个实施例，所述备用轴承装置设置多个，多个所述备用轴承装置均匀分布在所述转子的两侧。

根据本实用新型的一个实施例，所述备用轴承装置还包括：备用轴承座，所述备用轴承座与所述备用轴承连接，所述压电阻尼器的内部通过所述备用轴承座与所述备用轴承的外表面连接，所述压电阻尼器的外表面与所述壳体配合。

根据本实用新型的一个实施例，所述阻尼组件还包括弹性阻尼器，所述弹性阻尼器由弹性材料制成。

根据本实用新型的一个实施例，所述弹性阻尼器和所述压电阻尼器依次连接，并设置于所述备用轴承和所述壳体之间。

根据本实用新型的一个实施例，所述压电阻尼器的内部与所述备用轴承连接，所述压电阻尼器的外表面与所述弹性阻尼器的内部连接，所述弹性阻尼器的外表面与所述壳体配合。

根据本实用新型的一个实施例，所述备用轴承装置还包括：备用轴承座，所述备用轴承座与所述备用轴承连接，所述弹性阻尼器和所述压电阻尼器中的一个设于所述备用轴承和所述备用轴承座之间，另一个设于所述备用轴承座与所述壳体之间。

根据本实用新型的一个实施例，所述压电阻尼器的内部与所述备用轴承连接，所述压电阻尼器的外表面与所述备用轴承座的内圈连接，所述弹性阻尼器的内部与所述备用轴承座外圈连接，所述弹性阻尼器的外表面与所述壳体配合。

根据本实用新型的一个实施例，所述备用轴承座上设有用于安装所述弹性阻尼器的卡槽。

本实用新型的备用轴承装置通过压电阻尼器将备用轴承的震动和冲击能量转化为电能，并由电阻元件消耗掉，从而达到保证备用轴承可靠运行的目的；压电阻尼器的阻尼高可以减小磁悬浮轴承系统的占用空间，并且压电阻尼器不易老化、耐腐蚀性好，阻尼值可根据电阻元件的阻值可控调整，利于磁悬浮轴承系统的现场调试，减少重新设计和加工工序，节约成本。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例的备用轴承装置的结构示意图。

图2是本实用新型第二实施例的备用轴承装置的结构示意图。

图3是本实用新型第三实施例的备用轴承装置的结构示意图。

图4是本实用新型第四实施例的备用轴承装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在下文中，将参考附图来更好地理解本实用新型的许多方面。附图中的部件未必按照比例绘制。替代地，重点在于清楚地说明本实用新型的部件。此外，在附图中的若干视图中，相同的附图标记指示相对应零件。

如本文所用的词语“示例性”或“说明性”表示用作示例、例子或说明。在本文中描述为“示例性”或“说明性”的任何实施方式未必理解为相对于其它实施方式是优选的或有利的。下文所描述的所有实施方式是示例性实施方式，提供这些示例性实施方式是为了使得本领域技术人员做出和使用本公开的实施例并且预期并不限制本公开的范围，本公开的范围由权利要求限定。在其它实施方式中，详细地描述了熟知的特征和方法以便不混淆本实用新型。出于本文描述的目的，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”和其衍生词将与如图1定向的实用新型有关。而且，并无意图受到前文的技术领域、背景技术、发明内容或下文的详细描述中给出的任何明示或暗示的理论限制。还应了解在附图中示出和在下文的说明书中描述的具体装置和过程是在所附权利要求中限定的实用新型构思的简单示例性实施例。因此，与本文所公开的实施例相关的具体尺寸和其他物理特征不应被理解为限制性的，除非权利要求书另作明确地陈述。

图1示出了一种磁悬浮轴承系统的备用轴承装置，请参见图1，该磁悬浮轴承系统包括：壳体10、转子20、磁轴承(图中未示出)和备用轴承装置30。其中，转子20、磁轴承和备用轴承装置30均设于壳体10中，备用轴承装置30与磁轴承相配，作为磁轴承的备用，备用轴承装置30用于承载转子20并设置在转子20的两侧。本实施例中每个转子20配备两个备用轴承装置30，转子20的两侧各布置一个备用轴承装置30；另一些优选地实施例中，每个转子20配备多个备用轴承装置30，多个备用轴承装置30均匀分布在转子20的两侧。

进一步地，备用轴承装置30包括备用轴承301和阻尼组件302，阻尼组件302的内部与备用轴承301连接，阻尼组件302的外表面与壳体10配合，具体地，阻尼组件302可以设置为套设在备用轴承301的外圈或是设置在备用轴承301靠近壳体10的一侧，在磁悬浮轴承失效的状态下，通过阻尼组件302对启用备用轴承301时的震动和冲击能量的损耗，从而达到保证备用轴承301可靠运行的目的。

在本实施例中，请参见图1，阻尼组件302包括压电阻尼器，压电阻尼器包括：阻尼元件401和与阻尼元件401串联的电阻元件402，阻尼元件401由压电材料制成，压电材料包括：压电薄膜、压电晶体、压电陶瓷和复合压电材料中的一种。由压电材料制备的阻尼元件401具有以下优点：

(1)不易老化、耐腐蚀性好，可以根据实际工作环境，通过外包保护材料进一步提高阻尼元件401的耐腐蚀性；

(2)阻尼高，减小了阻尼元件401占用空间，可以在径向上调整参数，使得阻尼元件401能达到的阻尼系数在理论上可以无限增大；

(3)阻尼的温度与频率稳定性好，阻尼元件401的阻尼值可以通过压电材料的压电系数和电阻元件402的阻值精确计算，使得阻尼值可控；

(4)在组装好备用轴承装置30之后，阻尼元件401的阻尼值可以通过调整电阻元件402的阻值进行调整，利于现场调试，减少重新设计和加工工序，节约成本。

具体地，本实施例的备用轴承装置30未设置备用轴承座，阻尼元件401的内部与备用轴承301连接，阻尼元件401的外表面与壳体10配合。阻尼元件401的正负表面与电阻元件402的正负极对应连接，当启用备用轴承301时，压电材料因感应到压力而产生电荷，使阻尼元件401的正负表面产生电压差，将备用轴承301的震动和冲击能量转化为电能，并由电阻元件402消耗掉，从而达到保证备用轴承301可靠运行的目的。

另一实施例中，请参见图2，备用轴承装置30还包括：备用轴承座60，备用轴承座60与备用轴承301连接，阻尼元件401的内部通过备用轴承座60与备用轴承301的外表面连接，阻尼元件401的外表面与壳体10配合。阻尼元件401可以设置为套设在备用轴承座60的外圈或是设置在备用轴承座60靠近壳体10的一侧。

又一实施例中，请参见图3，阻尼组件302还包括弹性阻尼器50，弹性阻尼器50由弹性材料制成。采用弹性阻尼器50和压电阻尼器双重配合，进一步增强阻尼组件302的保护作用，以增强备用轴承装置30的可靠性，保证在磁悬浮轴承失效后，磁悬浮轴承系统也能够稳定、可靠运行。

本实施例中，弹性阻尼器50和压电阻尼器依次连接并设置于备用轴承301和壳体10之间。一实施例中，阻尼元件401的内部与备用轴承301连接，阻尼元件401的外表面与弹性阻尼器50的内部连接，弹性阻尼器50的外表面与壳体10配合。具体地，阻尼元件401可以设置为套设在备用轴承301的外圈，弹性阻尼器50套设在阻尼元件401的外圈。另一实施例中，弹性阻尼器50的内部与备用轴承301连接，弹性阻尼器50的外表面与阻尼元件401的内部连接，阻尼元件401的外表面与壳体10配合。具体地，弹性阻尼器50可以设置为套设在备用轴承301的外圈，阻尼元件401套设在弹性阻尼器50的外圈。

还有一实施例，请参见图4，备用轴承装置30还包括：备用轴承座60，备用轴承座60与备用轴承301连接，弹性阻尼器50和压电阻尼器中的一个设于备用轴承301和备用轴承座60之间，另一个设于备用轴承座60与壳体10之间。一实施例中，阻尼元件401的内部与备用轴承301连接，阻尼元件401的外表面与备用轴承座60的内圈连接，弹性阻尼器50的内部与备用轴承座60外圈连接，弹性阻尼器50的外表面与壳体10配合。进一步地，备用轴承座60上设有用于安装弹性阻尼器50的卡槽(图中未示出)。另一些实施例中，阻尼元件401可以设置为套设在备用轴承座60的外圈，位于备用轴承座60与壳体10之间，弹性阻尼器50套设在备用轴承座60的内圈，位于备用轴承座60与备用轴承301之间。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁悬浮轴承系统的备用轴承装置，其特征在于，所述磁悬浮轴承系统包括：壳体、设于所述壳体中的转子、磁轴承和备用轴承装置，所述备用轴承装置与所述磁轴承相配，作为所述磁轴承的备用，所述备用轴承装置用于承载所述转子并设置在所述转子的两侧，所述备用轴承装置包括备用轴承和阻尼组件，所述阻尼组件的内部与所述备用轴承连接，所述阻尼组件的外表面与所述壳体配合，所述阻尼组件包括压电阻尼器，所述压电阻尼器包括：阻尼元件和与所述阻尼元件串联的电阻元件，所述阻尼元件由压电材料制成。

2.根据权利要求1所述的备用轴承装置，其特征在于，所述压电材料包括：压电薄膜、压电晶体、压电陶瓷和复合压电材料中的一种。

3.根据权利要求1所述的备用轴承装置，其特征在于，所述备用轴承装置设置多个，多个所述备用轴承装置均匀分布在所述转子的两侧。

4.根据权利要求1所述的备用轴承装置，其特征在于，所述备用轴承装置还包括：备用轴承座，所述备用轴承座与所述备用轴承连接，所述压电阻尼器的内部通过所述备用轴承座与所述备用轴承的外表面连接，所述压电阻尼器的外表面与所述壳体配合。

5.根据权利要求1所述的备用轴承装置，其特征在于，所述阻尼组件还包括弹性阻尼器，所述弹性阻尼器由弹性材料制成。

6.根据权利要求5所述的备用轴承装置，其特征在于，所述弹性阻尼器和所述压电阻尼器依次连接，并设置于所述备用轴承和所述壳体之间。

7.根据权利要求6所述的备用轴承装置，其特征在于，所述压电阻尼器的内部与所述备用轴承连接，所述压电阻尼器的外表面与所述弹性阻尼器的内部连接，所述弹性阻尼器的外表面与所述壳体配合。

8.根据权利要求5所述的备用轴承装置，其特征在于，所述备用轴承装置还包括：备用轴承座，所述备用轴承座与所述备用轴承连接，所述弹性阻尼器和所述压电阻尼器中的一个设于所述备用轴承和所述备用轴承座之间，另一个设于所述备用轴承座与所述壳体之间。

9.根据权利要求8所述的备用轴承装置，其特征在于，所述压电阻尼器的内部与所述备用轴承连接，所述压电阻尼器的外表面与所述备用轴承座的内圈连接，所述弹性阻尼器的内部与所述备用轴承座外圈连接，所述弹性阻尼器的外表面与所述壳体配合。

10.根据权利要求9所述的备用轴承装置，其特征在于，所述备用轴承座上设有用于安装所述弹性阻尼器的卡槽。

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