CN213393168U - 拼接式可调冗余磁轴承的支撑轴系 - Google Patents

Abstract

拼接式可调冗余磁轴承的支撑轴系，包括主轴、磁轴承和安装底座，所述磁轴承为上述拼接式可调冗余磁轴承，主轴通过磁轴承转动安装在安装底座上，安装底座上安装有轴承调节组件，通过调节轴承调节组件来对磁轴承的轴线位置进行调节，轴承调节组件用于调节磁轴承轴线的相对高度和径向位置，以便于提高转子铁芯、定子铁芯的同轴度，提高磁轴承的精度，从而提高整个支撑轴系的抗干扰能力差和安全性能。

Description

拼接式可调冗余磁轴承的支撑轴系

技术领域

本实用新型涉及轴承领域，具体涉及一种拼接式可调冗余磁轴承的支撑轴系。

背景技术

磁轴承，是一种新型高性能轴承。与传统滚珠轴承、滑动轴承以及油膜轴承相比，磁轴承不存在机械接触，转子可以达到很高的运转速度，具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点，特别适用高速、真空、超净等特殊环境。

现有的磁轴承技术，单个磁轴承主要采用线圈电流来控制轴承的支撑载荷并对载荷进行调整，通过控制线圈中的电流，控制高速旋转轴的自由度。一般对于高速旋转主轴5个自由度的控制，需要2个径向控制磁轴承和1个轴向控制磁轴承，前者每个磁轴承控制径向的2个自由度，后者每个磁轴承控制轴向的1个自由度。传统上采用3个磁轴承支撑高速旋转的主轴，存在磁轴承数量多、冗余度差、抗干扰能力差、安全系数低等缺点。

实用新型内容

针对以上不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种拼接式可调冗余磁轴承的支撑轴系，使得磁轴承具有较好的冗余互补性能，减少支撑轴系的轴承用量，提高抗干扰能力差和安全性能。

为解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是，

拼接式可调冗余磁轴承，包括转子铁芯和定子铁芯，转子铁芯转动安装在定子铁芯内，转子铁芯与定子铁芯之间形成安装间隙，还包括永磁体组件和励磁线圈，励磁线圈安装在安装间隙内，永磁体组件成对对称安装在安装间隙的两端，在安装间隙的外侧盖设有端盖。

进一步的，定子铁芯的内壁上均布有励磁柱，励磁线圈绕设在励磁柱上。

进一步的，定子铁芯的两侧端面上开设有永磁体固定槽，永磁体组件包括第一永磁体组和第二永磁体组，第一永磁体组、第二永磁体组分别固定安装在永磁体固定槽内。

进一步的，在相邻的永磁体固定槽之间设有安装台，安装台上挖设有螺孔，对应的，端盖上挖设有固定孔，固定孔与螺孔连接。

采用上述拼接式可调冗余磁轴承的支撑轴系，包括主轴、磁轴承和安装底座，主轴通过磁轴承转动安装在安装底座上，安装底座上安装有轴承调节组件，以对磁轴承的轴线位置进行调节。

进一步的，轴承调节组件包括成对相对设置的调节件，调节件包括定位块和固定板，定位块滑动安装在安装底座上，固定板固定安装在安装底座上，固定板上安装有调节螺母，调节螺母与定位块连接。

进一步的，在轴承调节组件上可拆式安装有上夹板，形成轴承座，上夹板与固定板可拆式连接。

进一步的，安装底座上设有定位孔，对应的，在固定板的底面上设有销轴孔，定位孔与销轴孔之间通过销轴连接。

进一步的，安装底座上固定安装有主轴支架，主轴支架包括下支架和上定位支架，上定位支架可拆式安装在下支架上，下支架与上定位支架的结合面上形成轴孔，主轴安装在轴孔内。

进一步的，主轴上还套设有辅助轴承，辅助轴承卡接在轴孔内。

本实用新型的有益效果是，(1)通过永磁体组件、励磁线圈共同对转子铁芯进行悬浮支撑，可以有效提高磁轴承的冗余互补性能，并且轴承的内外圈不存在机械接触，提高系统的运行、传动效率。

(2)余磁轴承在径向上存在双磁链回路的冗余设计，永磁体组成的磁链回路和径向励磁线圈通入直流电形成的线圈励磁磁链回路，永磁体回路克服大部分的轴重、轴上部件以及轴上载荷，而励磁线圈磁链生成的载荷用来克服高速旋转主轴的运动波动，对悬悬浮力进行稳定性控制，具有冗余稳定性，系统的可靠性相对较高。

(3)通过轴承调节组件的设置，便于在磁轴承在安装过程中，对磁轴承的外圈的轴线进行高度和轴向调节，提高轴承的内外圈同轴度。

(4)在主轴上设置辅助轴承，在系统在静止阶段，对主轴上载荷进行支撑，减小磁轴承内部永磁体和励磁线圈的承重载荷，实现静止状态励磁线圈零电流供电；在转轴高速旋转过程中，辅助轴承主要对系统，尤其是磁轴承系统进行保护，防止高速的碰撞冲击、摩擦损坏磁轴承。

附图说明

图1是磁轴承的结构示意图。

图2是磁轴承的爆炸示意图。

图3是支撑轴系的结构示意图。

图4是支撑轴系的爆炸示意图。

附图标记：转子铁芯1，定子铁芯2，永磁体组件3，励磁线圈4，端盖5，励磁柱6，永磁体固定槽7，第一永磁体组8，第二永磁体组9，安装台10，螺孔11，固定孔12，主轴13，磁轴承14，安装底座15，轴承调节组件16，调节件17，定位块18，固定板19，调节螺母20，上夹板21，安装耳22，螺钉孔23，夹板螺钉24，销轴26，主轴支架27，下支架28，上定位支架29，轴孔30，辅助轴承31，圆弧部32，卡接肋板33。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步描述。

拼接式可调冗余磁轴承，包括转子铁芯1和定子铁芯2，转子铁芯1转动安装在定子铁芯2内，转子铁芯1与定子铁芯2之间形成安装间隙，还包括永磁体组件3和励磁线圈4，励磁线圈4安装在安装间隙内，永磁体组件3成对对称安装在安装间隙的两端，在安装间隙的外侧盖设有端盖5，永磁体组件3、励磁线圈4共同对转子铁芯1进行悬浮支撑，永磁体组件3用于支撑旋转主轴、转子铁芯1的重量以及主轴上的偏载荷，励磁线圈4用于支撑旋转主轴、轴上的载荷拨动，即，通过控制线圈电流的大小，控制气隙磁通，达到控制、调整转子铁芯径1向力载荷的大小，以应对主轴上的径向载荷变化。

定子铁芯2的内壁上均布有多个励磁柱6，励磁线圈4绕设在励磁柱6上，优选的，在定子铁芯2内设有三个励磁柱6，对应的，每个励磁柱6上套设有励磁线圈4，优选的，每个励磁柱6之间的夹角为120°，使得励磁线圈4对转子铁芯1提供均匀的支撑力。

定子铁芯1的两侧端面上开设有永磁体固定槽7，永磁体组件3包括第一永磁体组8和第二永磁体组9，第一永磁体组8、第二永磁体组9分别固定安装在定子铁芯1两侧的永磁体固定槽7内，第一永磁体组8、第二永磁体组9的充磁方向一致，且沿着径向充磁，即，靠近定子轴心处为S极，圆周外围为N极，第一永磁体组8、第二永磁体组9每极的充磁方向由N极到S极。

在相邻的永磁体固定槽7之间设有安装台10，安装台10上挖设有螺孔11，对应的，端盖5上挖设有固定孔12，固定孔12与螺孔11通过螺钉固定连接，通过端盖5对永磁体组件3进行固定。

第二永磁体组9和励磁线圈组4的磁通回路共同控制卧式轴系的径向的运动，对旋转轴进行悬浮支撑，其中第二永磁体组9由永磁体的剩磁磁通回路控制高速旋转主轴轴重及轴上载荷的偏载荷，励磁线圈组4控制轴重及轴上载荷的波动，即通过控制线圈电流的大小，控制气隙磁通，达到控制、调整径向力载荷的大小；对于一般磁轴承径向永磁体的充磁，多沿着定子直径的方向，励磁线圈组 4和第二永磁体组9每组由3个磁极共同作用。

第一永磁体组8的充磁方向沿着高速旋转主轴的轴向进行充磁，具体充磁方向由配对磁轴承内部的轴向控制永磁体共同决定，即两对磁轴承在轴向充磁方向与自由度控制方向保持一致向外，或者一致向内，共同限制高速旋转主轴轴向的移动自由度。

采用上述拼接式可调冗余磁轴承的支撑轴系，包括主轴13、磁轴承14和安装底座15，所述磁轴承14为上述拼接式可调冗余磁轴承，主轴13通过磁轴承 14转动安装在安装底座15上，安装底座15上安装有轴承调节组件16，通过调节轴承调节组件16来对磁轴承14的轴线位置进行调节，优选的，轴承调节组件 16用于调节磁轴承14轴线的相对高度和径向位置，以便于提高转子铁芯1、定子铁芯2的同轴度，提高磁轴承14的精度，从而提高整个支撑轴系的抗干扰能力差和安全性能。

轴承调节组件16包括成对相对设置的调节件17，优选的，调节件17关于磁轴承14的轴线所在平面对称，调节件17包括定位块18和固定板19，定位块 18滑动安装在安装底座15上，固定板19固定安装在安装底座15上，固定板19 上安装有调节螺母20，调节螺母20与定位块18连接，通过转动调节螺母20控制调节螺母20相对固定板19的伸出量，从而调节相邻定位块18之间的间距，进而调节磁轴承14轴线的相对高度以及径向位置。

在一些优选的方式中，调节块17为楔形块，磁轴承14安装在相邻楔形块的斜面上，通过调节楔形块之间的间距来调节磁轴承14轴线的相对高度以及径向位置。

在轴承调节组件16上可拆式安装有上夹板21，形成轴承座，上夹板21与固定板19可拆式连接，优选的，在上夹板的两侧设有安装耳22，在安装耳22 上挖设有螺钉孔23，在螺钉孔23内安装有夹板螺钉24，上夹板21的两端通过夹板螺钉24固定安装在固定板19的上端面上。

在一些优选的方式中，上夹板21包括圆弧部32和安装耳22，圆弧部32的两端均连接有安装耳22，螺钉孔23挖设在安装耳22内，在安装耳22的下端面上设有平行设置的卡接肋板33，卡接肋板33之间的间距与固定板19的宽度一致，便于将安装耳22定位安装至固定板19上。

安装底座15上设有定位孔，定位孔位于轴承调节组件16的下方，对应的，在固定板19的底面上设有销轴孔，定位孔与销轴孔之间通过销轴26连接，通过销轴26将固定板19固定安装在安装底座15上，提高固定板19的安装精度，从而提高轴承调节组件16的安装精度。

安装底座15上固定安装有主轴支架27，主轴支架27包括下支架28和上定位支架29，上定位支架29可拆式安装在下支架27上，下支架27与上定位支架 29的结合面上形成轴孔30，主轴13安装在轴孔30内。

在一些优选的方式中，在安装座板15上固定安装有两个主轴支架27、两个轴承座，两个轴承座均位于两个主轴支架27之间，对应的，在主轴上安装有两个磁轴承14，主轴13的一侧端部伸出于主轴支架27的外侧，便于主轴13与其他设备连接。

主轴13上还套设有辅助轴承31，辅助轴承31卡接在轴孔30内，辅助轴承 31的作用是，在系统在静止阶段，对主轴13上载荷进行支撑，减小磁轴承内部永磁体和励磁线圈的承重载荷，实现静止状态励磁线圈零电流供电；在转轴高速旋转过程中，辅助轴承主要对系统，尤其是磁轴承系统进行保护，防止高速的碰撞冲击、摩擦损坏磁轴承。

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实用新型。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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本实用新型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。

尽管本文较多地使用了图中附图标记对应的术语，但并不排除使用其它术语的可能性；使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (6)

1.拼接式可调冗余磁轴承的支撑轴系，其特征在于，包括主轴(13)、磁轴承(14)和安装底座(15)，主轴(13)通过磁轴承(14)转动安装在安装底座(15)上，安装底座(15)上安装有轴承调节组件(16)，以对磁轴承(14)的轴线位置进行调节。

2.根据权利要求1所述的拼接式可调冗余磁轴承的支撑轴系，其特征在于，轴承调节组件(16)包括成对相对设置的调节件(17)，调节件(17)包括定位块(18)和固定板(19)，定位块(18)滑动安装在安装底座(15)上，固定板(19)固定安装在安装底座(15)上，固定板(19)上安装有调节螺母(20)，调节螺母(20)与定位块(18)连接。

3.根据权利要求2所述的拼接式可调冗余磁轴承的支撑轴系，其特征在于，在轴承调节组件(16)上可拆式安装有上夹板(21)，形成轴承座，上夹板(21)与固定板(19)可拆式连接。

4.根据权利要求2所述的拼接式可调冗余磁轴承的支撑轴系，其特征在于，安装底座(15)上设有定位孔，对应的，在固定板(19)的底面上设有销轴(26)孔，定位孔与销轴(26)孔之间通过销轴(26)连接。

5.根据权利要求1所述的拼接式可调冗余磁轴承的支撑轴系，其特征在于，安装底座(15)上固定安装有主轴支架(27)，主轴支架(27)包括下支架(28)和上定位支架(29)，上定位支架(29)可拆式安装在下支架(28)上，下支架(28)与上定位支架(29)的结合面上形成轴孔(30)，主轴(13)安装在轴孔(30)内。

6.根据权利要求5所述的拼接式可调冗余磁轴承的支撑轴系，其特征在于，主轴(13)上还套设有辅助轴承(31)，辅助轴承(31)卡接在轴孔(30)内。

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