CN110925306A - 一种集成式磁悬浮轴承 - Google Patents

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伍尚权
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Abstract

一种集成式磁悬浮轴承，涉及轴承技术领域，该集成式磁悬浮轴承包括轴向轴承组件和径向轴承组件，所述轴向轴承组件沿轴向开设有容纳槽，所述径向轴承组件设置在所述容纳槽内与所述轴向轴承组件固定，所述轴向轴承组件的内径与所述径向轴承组件的内径对齐。本发明通过在轴向轴承组件的轴向开设容纳槽，将径向轴承组件固定在容纳槽内，使径向轴承和轴向轴承集成为一体，有效减少磁悬浮轴承轴向尺寸，优化整体结构，减少整机整体轴向尺寸，使其更方便应用于空间陕小场合，同时在整机装配时径向轴承与轴向轴承不用分别装配，降低装配难度，提高装配效率；整机装配后的同轴度效果好，有利于磁悬浮轴承对转子悬浮精度控制及调整。

Description

一种集成式磁悬浮轴承
技术领域
本发明涉及轴承技术领域，特别是涉及一种集成式磁悬浮轴承。
背景技术
磁悬浮轴承是利用电磁力作用，将转子悬浮于空中，使转子与定子之间没有机械接触，没有机械摩擦，是一种低损耗、高性能轴承。在实现转子高转速的同时，还具有无机械磨损、能耗低、噪声小、寿命长，无需润滑和密封、无油污染等优点、磁悬浮轴承转子转速只受转子材料抗拉强度的限制，因此磁悬浮轴承圆周速度可以很高，在高速设备中的应用越来越广泛。
磁悬浮轴承按照磁悬浮轴承的工作原理，可分为三类：
（1）主动磁悬浮轴承（Active Magnetic Bearing，简称 AMB），又称有源磁悬浮轴承或电磁悬浮轴承，通过可控电磁力实现转子的悬浮。由于主动磁悬浮轴承具有转子位置、轴承刚度和阻尼可由控制***确定等优点，所以在磁悬浮应用领域中，主动磁悬浮轴承得到了最广泛的应用。
（2）被动磁悬浮轴承（Passive Magnetic Bearing，简称 PMB），又称为无源磁悬浮轴承，通过永久磁铁的电磁力实现对转子部分或全部自由度的被动支承，具有体积小、无功耗、结构简单等优点。
（3）混合磁悬浮轴承（Hybrid Magnetic Bearing，简称 HMB），其结构中既含有电磁铁，又含有永磁体或超导体，它兼顾主动磁悬浮轴承和被动磁悬浮轴承的综合特点。
以上三种磁悬浮轴承结构中，目前应用最广泛的是主动磁悬浮轴承，通常主动磁悬浮轴承都是径向与轴向轴承分开布置，导致在轴向尺寸上增加，从而影响产品整体尺寸在轴向上增加。
发明内容
本发明的目的之一在于避免现有技术中的不足之处而提供一种集成式磁悬浮轴承，该集成式磁悬浮轴承将径向轴承和轴向轴承集成为一体，有效减少磁悬浮轴承轴向尺寸，优化整体结构，减少整机整体轴向尺寸，使其更方便应用于空间陕小场合。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供一种集成式磁悬浮轴承，包括轴向轴承组件和径向轴承组件，所述轴向轴承组件沿轴向开设有容纳槽，所述径向轴承组件设置在所述容纳槽内与所述轴向轴承组件固定，所述轴向轴承组件的内径与所述径向轴承组件的内径对齐。通过在轴向轴承组件的轴向开设容纳槽，将径向轴承组件固定在容纳槽内，使径向轴承和轴向轴承集成为一体，有效减少磁悬浮轴承轴向尺寸，优化整体结构，减少整机整体轴向尺寸，使其更方便应用于空间陕小场合，同时在整机装配时径向轴承与轴向轴承不用分别装配，降低装配难度，提高装配效率；整机装配后的同轴度效果好，有利于磁悬浮轴承对转子悬浮精度控制及调整。
进一步的，所述轴向轴承组件包括对齐且呈间隙设置的两个轴向定子铁芯，及分别设置在两个所述轴向定子铁芯的内部的轴向绕组，所述容纳槽开设在两个所述轴向定子铁芯的其中之一上。两个轴向定子铁芯之间的间隙用于放置固定在转子上的止推盘，轴向绕组用于产生磁力使止推盘保持轴向平衡，从而将转子在轴向方向形成约束，最终将转子在轴向方向悬浮于空中，容纳槽开设在轴向定子铁芯上，能够使径向轴承组件位于轴向定子铁芯内，使径向轴承和轴向轴承集成为一体，有效减少磁悬浮轴承轴向尺寸，优化整体结构，减少整机整体轴向尺寸，使其更方便应用于空间陕小场合，同时在整机装配时径向轴承与轴向轴承不用分别装配，降低装配难度。
进一步的，所述轴向绕组分别位于两个所述轴向定子铁芯之间的间隙的相对侧，且呈对称设置。轴向绕组分别位于两个轴向定子铁芯之间的间隙的相对侧，能够使轴向绕组距离固定在转子上的止推盘的距离最近，避免因距离过远使轴向绕组产生的磁力被削弱，影响转子的轴向稳定性。
进一步的，两个所述轴向定子铁芯之间的间隙的相对侧对称设置有轴向保护部件。轴向保护部件用于防止固定在转子上的止推盘接触摩擦位于止推盘两侧的轴向定子铁芯，避免磨损止推盘和轴向定子铁芯，起到保护止推盘和轴向定子铁芯的作用。
进一步的，两个所述轴向定子铁芯的其中之一的内部设置有传感器组件。传感器组件安装在轴向定子铁芯中，使其与轴向定子铁芯形成一体，有利于缩小磁悬浮轴承整体轴向尺寸。
进一步的，所述传感器组件包括传感器支架，及固定在所述传感器支架上的轴向传感器。传感器支架用于固定轴向传感器，轴向传感器用于转子轴向位置检测，将根据转子位置情况，调整轴向电磁力大小。
进一步的，所述容纳槽内设置有径向保护轴承，所述径向保护轴承的内径与所述轴向轴承组件的内径对齐。在转子径向失稳时，径向保护轴承可以避免转子接触摩擦径向轴承组件，避免磨损径向轴承组件，起到保护径向轴承组件的作用，具体为径向保护轴承的内径小于径向定子铁芯的内径。
进一步的，所述径向轴承组件包括位于所述容纳槽内部的径向定子铁芯，及设置在径向定子铁芯的内部的径向绕组。径向绕组用于产生磁力使转子保持径向平衡，将根据转子位置情况，调整径向电磁力大小。
进一步的，所述径向轴承组件还包括径向传感器。径向传感器用于转子径向位置检测。
进一步的，所述径向传感器固定在所述传感器支架上。将径向传感器固定在传感器支架上，能够减少使用额外的支架，能够减少内部结构的数量，有利于磁悬浮轴承轴向尺寸，优化整体结构，减少整机整体轴向尺寸，使其更方便应用于空间陕小场合。
本发明的有益效果：本发明的一种集成式磁悬浮轴承，包括轴向轴承组件和径向轴承组件，所述轴向轴承组件沿轴向开设有容纳槽，所述径向轴承组件设置在所述容纳槽内与所述轴向轴承组件固定，所述轴向轴承组件的内径与所述径向轴承组件的内径对齐。本发明通过在轴向轴承组件的轴向开设容纳槽，将径向轴承组件固定在容纳槽内，使径向轴承和轴向轴承集成为一体，有效减少磁悬浮轴承轴向尺寸，优化整体结构，减少整机整体轴向尺寸，使其更方便应用于空间陕小场合，同时在整机装配时径向轴承与轴向轴承不用分别装配，降低装配难度，提高装配效率；整机装配后的同轴度效果好，有利于磁悬浮轴承对转子悬浮精度控制及调整。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明的一种集成式磁悬浮轴承的整体结构剖视图。
图2是本发明的一种集成式磁悬浮轴承的轴向轴承组件的电磁场方向示意图。
图3是本发明的一种集成式磁悬浮轴承的径向轴承组件的电磁场方向示意图。
图中包括有：
轴向轴承组件1，径向轴承组件2，容纳槽3，轴向定子铁芯4，轴向绕组5，转子6，止推盘7，轴向保护部件8，传感器组件9，传感器支架10，轴向传感器11，径向保护轴承12，径向定子铁芯13，径向绕组14，径向传感器15。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本实施例的一种集成式磁悬浮轴承，如图1-3所示，包括轴向轴承组件1和径向轴承组件 2，所述轴向轴承组件1沿轴向开设有容纳槽3，所述径向轴承组件2设置在所述容纳槽3内与所述轴向轴承组件1固定，所述轴向轴承组件1的内径与所述径向轴承组件2的内径对齐。通过在轴向轴承组件1的轴向开设容纳槽3，将径向轴承组件2固定在容纳槽3内，使 径向轴承和轴向轴承集成为一体，有效减少磁悬浮轴承轴向尺寸，优化整体结构，减少整机整体轴向尺寸，使其更方便应用于空间陕小场合，同时在整机装配时径向轴承与轴向轴承不 用分别装配，降低装配难度，提高装配效率；整机装配后的同轴度效果好，有利于磁悬浮轴 承对转子悬浮精度控制及调整。当然对于图2标识的轴向轴承组件的电磁场方向和图3标识 的径向轴承组件的电磁场方向只是为了便于理解而列举的其中一种情况。
所述轴向轴承组件1包括对齐且呈间隙设置的两个轴向定子铁芯4，及分别设置在两个所述轴向定子铁芯4的内部的轴向绕组5，所述容纳槽3开设在两个所述轴向定子铁芯4的其中之一上。两个轴向定子铁芯4之间的间隙用于放置固定在转子6上的止推盘7，轴向绕组5用于产生磁力使止推盘7保持轴向平衡，从而将转子6在轴向方向形成约束，最终将转子6在轴向方向悬浮于空中，容纳槽3开设在轴向定子铁芯4上，能够使径向轴承组件2位于轴向定子铁芯4内，使径向轴承和轴向轴承集成为一体，有效减少磁悬浮轴承轴向尺寸，优化整体结构，减少整机整体轴向尺寸，使其更方便应用于空间陕小场合，同时在整机装配时径向轴承与轴向轴承不用分别装配，降低装配难度。
所述轴向绕组5分别位于两个所述轴向定子铁芯4之间的间隙的相对侧，且呈对称设置。轴向绕组5分别位于两个轴向定子铁芯4之间的间隙的相对侧，能够使轴向绕组5距离固定在转子6上的止推盘7的距离最近，避免因距离过远使轴向绕组5产生的磁力被削弱，影响转子的轴向稳定性。
两个所述轴向定子铁芯4之间的间隙的相对侧对称设置有轴向保护部件8。轴向保护部件8用于防止固定在转子6上的止推盘7接触摩擦位于止推盘7两侧的轴向定子铁芯4，避免磨损止推盘7和轴向定子铁芯4，起到保护止推盘7和轴向定子铁芯4的作用，轴向保护部件8可以为石墨、高速轴承、陶瓷轴承等。
两个所述轴向定子铁芯4的其中之一的内部设置有传感器组件9。传感器组件安装在轴向定子铁芯4中，使其与轴向定子铁芯4形成一体，有利于缩小磁悬浮轴承整体轴向尺寸。
所述传感器组件9包括传感器支架10，及固定在所述传感器支架10上的轴向传感器11。传感器支架10用于固定轴向传感器11，轴向传感器11用于转子6轴向位置检测，将根据转子6位置情况，调整轴向电磁力大小，传感器支架10采用非导磁性材料，如铝合金、其它非导磁性材料。
所述容纳槽3内设置有径向保护轴承12，所述径向保护轴承12的内径与所述轴向轴承组件1的内径对齐。在转子6径向失稳时，径向保护轴承12可以避免转子6接触摩擦径向轴承组件2，避免磨损径向轴承组件2，起到保护径向轴承组件2的作用，具体为径向保护轴承12的内径小于径向定子铁芯的内径。
所述径向轴承组件2包括位于所述容纳槽3内部的径向定子铁芯13，及设置在径向定子铁芯12的内部的径向绕组14。径向绕组14用于产生磁力使转子6保持径向平衡。
所述径向轴承组件2还包括径向传感器15。径向传感器15用于转子6径向位置检测，将根据转子6位置情况，调整径向电磁力大小。
所述径向传感器15固定在所述传感器支架10上。将径向传感器15固定在传感器支架10上，能够减少使用额外的支架，能够减少内部结构的数量，有利于磁悬浮轴承轴向尺寸，优化整体结构，减少整机整体轴向尺寸，使其更方便应用于空间陕小场合。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种集成式磁悬浮轴承，包括轴向轴承组件和径向轴承组件，其特征在于：所述轴向轴承组件沿轴向开设有容纳槽，所述径向轴承组件设置在所述容纳槽内与所述轴向轴承组件固定，所述轴向轴承组件的内径与所述径向轴承组件的内径对齐。
2.如权利要求1所述的一种集成式磁悬浮轴承，其特征在于：所述轴向轴承组件包括对齐且呈间隙设置的两个轴向定子铁芯，及分别设置在两个所述轴向定子铁芯的内部的轴向绕组，所述容纳槽开设在两个所述轴向定子铁芯的其中之一上。
3.如权利要求2所述的一种集成式磁悬浮轴承，其特征在于：所述轴向绕组分别位于两个所述轴向定子铁芯之间的间隙的相对侧，且呈对称设置。
4.如权利要求2所述的一种集成式磁悬浮轴承，其特征在于：两个所述轴向定子铁芯之间的间隙的相对侧对称设置有轴向保护部件。
5.如权利要求2所述的一种集成式磁悬浮轴承，其特征在于：两个所述轴向定子铁芯的其中之一的内部设置有传感器组件。
6.如权利要求5所述的一种集成式磁悬浮轴承，其特征在于：所述传感器组件包括传感器支架，及固定在所述传感器支架上的轴向传感器。
7.如权利要求2所述的一种集成式磁悬浮轴承，其特征在于：所述容纳槽内设置有径向保护轴承，所述径向保护轴承的内径与所述轴承轴向定子组件的内径对齐。
8.如权利要求1所述的一种集成式磁悬浮轴承，其特征在于：所述径向轴承组件包括位于所述容纳槽内部的径向定子铁芯，及设置在径向定子铁芯的内部的径向绕组。
9.如权利要求8所述的一种集成式磁悬浮轴承，其特征在于：所述径向轴承组件还包括径向传感器。
10.如权利要求6和9所述的一种集成式磁悬浮轴承，其特征在于：所述径向传感器固定在所述传感器支架上。
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