CN218177747U - 一种径向磁悬浮轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种径向磁悬浮轴承，它包括：轴部件，所述轴部件包括转轴、一体连接在所述转轴外周面上的外凸台以及固定在所述外凸台上的转子磁环；磁悬浮部件，所述磁悬浮部件有两组，且设置在轴部件的两侧，每组磁悬浮部件包括外壳、交替设置在所述外壳内侧壁上的内凸台和磁环槽以及固定在所述内凸台上的定子磁瓦，所述转子磁环插入所述磁环槽内，且与定子磁瓦相配合。本实用新型径向磁悬浮轴承结构简单，将轴部件设置在两组磁悬浮部件之间，利用磁力线拉伸压缩原理进行排列放置，径向采用磁悬浮，受Earnshaw定理的约束，轴向不能再采用永磁悬浮，克服了传统电磁轴承结构复杂、成本高、耗能大等问题，克服普通永磁轴承载荷不足、刚度差问题。

Description

一种径向磁悬浮轴承

技术领域

本实用新型属于磁悬浮轴承技术领域，具体涉及一种径向磁悬浮轴承。

背景技术

目前，市场上重载水轮发电机主要采用的是推力滑动轴承，该轴承在使用时需要进行油润滑，长久使用后会产生雾化，油的使用量比较大，环境污染比较严重，维护成本比较高，对水资源会产生一定的污染，另外，油雾化之后要严谨防火，一旦失火，危险性也比较大；再一个缺点就是，使用推力滑动轴承，其发电阻力比较大，水资源的利用效率比较低。

实用新型内容

本实用新型目的是为了克服现有技术的不足而提供一种径向磁悬浮轴承。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种径向磁悬浮轴承，它包括：

轴部件，所述轴部件包括转轴、一体连接在所述转轴外周面上的外凸台以及固定在所述外凸台上的转子磁环；

磁悬浮部件，所述磁悬浮部件有两组，且设置在轴部件的两侧，每组磁悬浮部件包括外壳、交替设置在所述外壳内侧壁上的内凸台和磁环槽以及固定在所述内凸台上的定子磁瓦，所述转子磁环插入所述磁环槽内，且与定子磁瓦相配合。

优化地，它还包括固定在两组所述磁悬浮部件外侧的端盖以及设置在所述端盖和轴部件之间的止推轴承，所述转轴的两端贯穿所述端盖。

优化地，所述轴部件还包括一体套装在所述转轴上的一级套轴以及一体套装在所述一级套轴上的二级套轴，所述外凸台一体连接在二级套轴的外周面上。

优化地，所述轴部件还包括开设在所述外凸台上的转子槽末端、贯穿转子磁环的转子槽前端以及固定在所述转子槽前端和转子槽末端内的转子紧固螺钉。

优化地，所述磁悬浮部件还包括开设在内凸台上的定子槽末端、贯穿所述定子磁瓦的定子槽前端、固定在定子槽前端和定子槽末端的定子紧固螺钉以及开设在外壳侧壁上的端盖槽末端。

优化地，所述止推轴承包括无滚道座圈和带滚道轴圈以及设置在所述无滚道座圈和带滚道轴圈之间的滚动体，所述无滚道座圈固定在端盖内侧，所述带滚道轴圈抵设在转轴侧壁上。

优化地，它还包括一体连接在端盖靠近外壳一侧的延伸板、贯穿所述端盖的端盖槽前端以及固定在端盖槽前端和端盖槽后端内的端盖紧固螺钉。

优化地，所述转子磁环和定子磁瓦均采用轴向充磁，且充磁方向相同。

优化地，所述定子磁瓦的充磁方向从左向右充磁方向为S-N。

优化地，两组所述外壳之间的缝隙距离为2-3mm。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型径向磁悬浮轴承结构简单，将轴部件设置在两组磁悬浮部件之间，利用磁力线拉伸压缩原理进行排列放置，径向采用磁悬浮，受Earnshaw定理的约束，轴向不能再采用永磁悬浮，克服了传统电磁轴承结构复杂、成本高、耗能大，不能适用于高速场景等问题，克服普通永磁轴承载荷不足、刚度差问题，而且通过永磁体之间的磁力来实现平衡外力的，属于非接触性轴承，会减少摩擦阻力，水资源利用率会大大提高，轴承自身的功耗是相对比较小的，提高了使用寿命；同时，永磁悬浮轴承工作时，不需要进行油润滑，这使得永磁悬浮轴承支承的水轮发电机的成本远小于使用推力滑动轴承支承的水轮发电机成本，另外就是安全性方面也会有很大的提高。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的局部结构示意图；

图3为本实用新型的剖视图；

图4为本实用新型转轴的主剖视图；

图5为本实用新型图4A-A处的剖视图；

图6为本实用新型转子磁环的结构示意图；

图7为本实用新型两组外壳扣在一起的结构示意图；

图8为本实用新型图7的剖视图；

图9为本实用新型定子磁瓦的结构示意图；

图10为本实用新型端盖的剖视图；

图11位本实用新型端盖的左视图；

附图标记说明：

1、轴部件；11、转轴；12、一级套轴；13、二级套轴；14、外凸台；15、转子槽末端；16、转子磁环；17、转子槽前端；18、转子紧固螺钉；

2、磁悬浮部件；21、外壳；22、磁环槽；23、内凸台；24、定子槽末端；25、定子磁瓦；26、定子槽前端；27、定子紧固螺钉；28、端盖槽末端；

3、端盖；31、延伸板；32、端盖槽前端；33、止推轴承槽前端；34、转轴孔；35、端盖紧固螺钉；

4、止推轴承；41、无滚道座圈；42、带滚道轴圈；43、滚动体；44、止推轴承槽末端；

5、止推轴承紧固螺钉。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步描述。

如图1所示，为本实用新型的结构示意图，它由轴部件1、磁悬浮部件2、端盖3和止推轴承4组成。轴部件1包括转轴11、一级套轴12、二级套轴13、外凸台14、转子槽末端15、转子磁环16、转子槽前端17和转子紧固螺钉18。如图4所示，为转轴11的主剖视图，一级套轴12一体套装在转轴11上，二级套轴13一体套装在一级套轴12上(如图所示，一级套轴12的长度小于转轴11的长度，一级套轴12的直径大于转轴11的直径；二级套轴13的长度小于一级套轴12的长度，二级套轴13的直径大于一级套轴12的直径，因此二级套轴13、一级套轴12和转轴11依次形成直径渐缩的阶梯部，二级套轴13、一级套轴12和转轴11由合金铝制成，合金铝是在加工过程中加入各种合金元素，以提高铝制品的力学性能及化学指标，方便成型加工)。

外凸台14一体连接在二级套轴13的外周面上，外凸台14的数量可以根据实际固定的转子磁环16的数量而定。转子磁环16采用过盈配合的方式安装在外凸台14上，如图6所示，为转子磁环16的结构示意图，转子磁环16具有内环和外环，在安装转子磁环16时，将转子磁环16的内环套在外凸台14上，利用转子磁环16对外凸台14的箍紧力，使两者连接，用以防止连接脱落(转子磁环16与外凸台14的数量相同，转子磁环16的材料为N40，N40是钕铁硼强磁的牌号，钕铁硼强力磁铁具有体积小，重量轻以及磁体强的优点，既能保证使用时的可靠性，而且还可以进行充磁操作)。转子槽末端15圆周开设在外凸台14上，转子槽前端17贯穿外凸台14，且与转子槽末端15相配合(转子槽末端15和转子槽前端17开设有内螺纹)。转子紧固螺钉18外侧开设有外螺纹，在实际固定时，将转子紧固螺钉18旋拧在转子槽前端17和转子槽末端15内，实现转子磁环16与转轴11的固定(转子紧固螺钉18选用内六角沉头螺钉)。转子磁环16的充磁方向采用轴向充磁，且靠近外壳21的各转子磁环16的充磁方向相同，从左至右依次为S-N-S-N。

磁悬浮部件2有两组，且对称设置在轴部件1的上下两侧，每组磁悬浮部件2包括外壳21、磁环槽22、内凸台23、定子槽末端24、定子磁瓦25、定子槽前端26、定子紧固螺钉27和端盖槽末端28。如图7所示，为两组外壳21的位置关系图，外壳21的截面形状为半圆且由合金铝制成，在加工外壳21时，是将截面为圆形的空心柱沿其母线切开，从而形成两个半圆形的外壳21(两组半圆形外壳21的间隙距离为2-3mm，该距离是由于切割时切刀的厚度而形成的，两组外壳21之间的间隙距离也便于后续的装配)。如图8所示，为两组外壳21的剖视图，内凸台23一体连接在外壳21的内侧壁上，磁环槽22与内凸台23交替设置(磁环槽22的宽度大于转子磁环16的宽度，如图2所示，当两组半圆形的外壳21相对扣在轴部件1的上下两侧后，轴部件1的转子磁环16插入磁悬浮部件2的磁环槽22内，且位于相邻两组定子磁瓦25之间，转子磁环16与定子磁瓦25在轴方向上的间隙为4mm，确保转轴11转动时，转子磁环16与定子磁瓦25的侧面不发生接触)。

定子磁瓦25固定在内凸台23上，如图9所示，为定子磁瓦25的结构示意图，定子磁瓦25为半圆形，两组定子磁瓦25组成一个圆形。定子槽末端24圆周开设在内凸台23上，定子槽前端26贯穿定子磁瓦25，且与定子槽末端24相配合(定子槽末端24和定子槽前端26开设有内螺纹)。定子紧固螺钉27外侧设有外螺纹，在实际固定时，将定子紧固螺钉27旋拧在定子槽前端26和定子槽末端24内，实现定子磁瓦25和外壳21的固定(定子紧固螺钉27选用内六角沉头螺钉，如图3所示，固定在内凸台23上的定子磁瓦25的圆心朝向转轴11，定子磁瓦25的材料与转子磁环16的材料相同，均为N40)。定子磁瓦25的充磁方向采用轴向充磁，靠近外壳21的各定子磁瓦25的充磁方向相同，从左至右依次为S-N-S-N-S-N-S-N，如图2所示，在转轴11的轴向方向上，设有两组转子磁环16以及相对设置的四组定子磁瓦，每两组定子磁瓦25之间设置有一组转子磁环16，在实际情况下，转子磁环16以及定子磁瓦25在轴向方向上均可增加。端盖槽末端28开设在外壳21的侧壁上，用于后续固定端盖3。

端盖3有两组，由合金铝制成，它们分别固定在两组磁悬浮部件2的左侧和右侧，如图10所示，为端盖3的剖视图。端盖3上圆周开设有端盖槽前端32，将端盖紧固螺钉35旋拧在端盖槽前端32和端盖槽末端28内，实现端盖3与外壳21的固定。转轴孔34开设在端盖3的中心部位处，且转轴孔34的直径大于转轴11的直径(确保安装之后，转轴11与端盖3不发生接触，减少摩擦力以及转动的惯量)。两组端盖3相向一侧一体连接有延伸板31，延伸板31呈环形，且延伸板31内环的直径等于外壳21的直径，当两组外壳21扣在一起时，刚好插入端盖3的延伸板31内。延伸板31与端盖3相垂直，如图10所示，延伸板31与端盖3的夹角处是用于安装外壳21的，如果延伸板31与端盖3之间留有圆角，则势必导致外壳21向内偏移，影响装配精度。止推轴承槽前端33圆周开设在端盖3上，止推轴承槽前端33用于固定止推轴承紧固螺钉5，确保后续止推轴承4的固定。

止推轴承4有两组，它们设置在端盖3和轴部件1之间，它包括无滚道座圈41、带滚道轴圈42、滚动体43和止推轴承槽末端44。止推轴承槽末端44贯穿无滚道座圈41，且与止推轴承槽前端33相配合，止推轴承紧固螺钉5旋拧在止推轴承槽前端33和止推轴承槽末端44内，实现无滚道座圈41的固定。带滚道轴圈42抵设在二级套轴13的侧壁上，滚动体43设置在带滚道轴圈42和无滚道座圈41之间(滚动体43由保持架以及安装在保持架上的滚珠组成，止推轴承4用于承受轴向载荷，减少转轴11在受到轴向力时与端盖3之间的摩擦力，止推轴承4采用轴承钢材料制成，轴承钢具有高而均匀的硬度和耐磨性，以及高的弹性极限，由轴承钢制成的止推轴承4在受到轴向力时，可将力均匀分布在止推轴承4上，避免受力不均匀导致止推轴承4出现倾斜)。

如图3所示，端盖3的内侧与无滚道座圈41相配合，带滚道轴圈42与转轴11相配合，定子磁瓦25与转子磁环16在轴方向上各留有4mm的间隙，转轴11的两端与端盖3存在缝隙，因此整个转轴11处于悬浮的状态，转轴11转动时，极大程度地降低了能耗，克服了普通永磁轴承载荷不足以及刚度差的问题。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种径向磁悬浮轴承，其特征在于，它包括：

轴部件（1），所述轴部件（1）包括转轴（11）、一体连接在所述转轴（11）外周面上的外凸台（14）以及固定在所述外凸台（14）上的转子磁环（16）；

磁悬浮部件（2），所述磁悬浮部件（2）有两组，且设置在轴部件（1）的两侧，每组磁悬浮部件（2）包括外壳（21）、交替设置在所述外壳（21）内侧壁上的内凸台（23）和磁环槽（22）以及固定在所述内凸台（23）上的定子磁瓦（25），所述转子磁环（16）插入所述磁环槽（22）内，且与定子磁瓦（25）相配合。

2.根据权利要求1所述的一种径向磁悬浮轴承，其特征在于：它还包括固定在两组所述磁悬浮部件（2）外侧的端盖（3）以及设置在所述端盖（3）和轴部件（1）之间的止推轴承（4），所述转轴（11）的两端贯穿所述端盖（3）。

3.根据权利要求2所述的一种径向磁悬浮轴承，其特征在于：所述轴部件（1）还包括一体套装在所述转轴（11）上的一级套轴（12）以及一体套装在所述一级套轴（12）上的二级套轴（13），所述外凸台（14）一体连接在二级套轴（13）的外周面上。

4.根据权利要求3所述的一种径向磁悬浮轴承，其特征在于：所述轴部件（1）还包括开设在所述外凸台（14）上的转子槽末端（15）、贯穿转子磁环（16）的转子槽前端（17）以及固定在所述转子槽前端（17）和转子槽末端（15）内的转子紧固螺钉（18）。

5.根据权利要求2所述的一种径向磁悬浮轴承，其特征在于：所述磁悬浮部件（2）还包括开设在内凸台（23）上的定子槽末端（24）、贯穿所述定子磁瓦（25）的定子槽前端（26）、固定在定子槽前端（26）和定子槽末端（24）内的定子紧固螺钉（27）以及开设在外壳（21）侧壁上的端盖槽末端（28）。

6.根据权利要求3所述的一种径向磁悬浮轴承，其特征在于：所述止推轴承（4）包括无滚道座圈（41）和带滚道轴圈（42）以及设置在所述无滚道座圈（41）和带滚道轴圈（42）之间的滚动体（43），所述无滚道座圈（41）固定在端盖（3）内侧，所述带滚道轴圈（42）抵设在二级套轴（13）的侧壁上。

7.根据权利要求5所述的一种径向磁悬浮轴承，其特征在于：它还包括一体连接在端盖（3）靠近外壳（21）一侧的延伸板（31）、贯穿所述端盖（3）的端盖槽前端（32）以及固定在端盖槽前端（32）和端盖槽末端（28）内的端盖紧固螺钉（35）。

8.根据权利要求1所述的一种径向磁悬浮轴承，其特征在于：所述转子磁环（16）和定子磁瓦（25）均采用轴向充磁，且充磁方向相同。

9.根据权利要求8所述的一种径向磁悬浮轴承，其特征在于：所述定子磁瓦（25）的充磁方向从左向右充磁方向为S-N。

10.根据权利要求1所述的一种径向磁悬浮轴承，其特征在于：两组所述外壳（21）之间的缝隙距离为2-3mm。

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