一種串聯排列的電磁-彈性箔片混合軸承的製作方法

2023-10-10 16:11:34 1

專利名稱：一種串聯排列的電磁-彈性箔片混合軸承的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種軸承，具體涉及一種串聯排列的電磁-彈性箔片混合軸承。
背景技術：
電磁軸承是利用磁力將轉子懸浮，使轉子與定子之間實現無機械摩擦支撐的一種高性能軸承。目前最常見的為主動磁軸承(Active MagneticBearing，簡稱AMB)。主動磁 軸承無需潤滑與密封，完全消除了磨損，同時具備可控性，可以對轉子位置進行主動控制， 並且軸承剛度和阻尼可調，動態性能很好；但由於材料的磁飽和和發熱等原因，無法進一步 提高電磁軸承承載力，而且隨著轉速的提高，系統的時滯現象比較嚴重，容易導致失穩。彈性箔片軸承是一種採用氣體作為潤滑介質的流體膜潤滑軸承，在軸承和轉子之 間形成氣膜，用氣壓支撐轉子實現無摩擦高速運轉。箔片軸承具有良好的自適應性，可以在 高溫高速和汙染條件下長期運行，不需要供油或控制系統等輔助裝置，結構簡單。但箔片軸 承在啟動和停止的低速條件下承載力低，無法完全將轉子浮起，造成軸頸和頂層箔片摩擦， 磨損較大。

發明內容
為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種體積緊湊、阻尼特性 好、成本低的串聯排列的電磁_彈性箔片氣體混合軸承，具有功耗低，承載力大、精度高、穩 定性好的特點。為實現上述目的，本發明採用的技術方案是一種串聯排列的電磁-彈性箔片混 合軸承，包括有軸承座17，軸承座17內設有電磁軸承1，電磁軸承1內壁上有磁極6，磁極6 上設有線圈7，電磁軸承1在軸向上有壓緊磁極6的左端蓋2和右端蓋3，在左端蓋2和右 端蓋3與轉子軸頸4之間嵌套兩個彈性箔片軸承5。所述的彈性箔片軸承5由頂層箔片13和底層箔片14組成，左端蓋2和右端蓋3 同時充當彈性箔片軸承5的軸承座，左端蓋2和右端蓋3沿著圓周方向設置有槽12，槽12 內安裝有頂層彈性箔片13和底層彈性箔片14。所述的左端蓋2的籠狀凸出結構8穿過電磁軸承1的磁極6的空隙與右端蓋3通 過螺釘9相連，左端蓋2的籠狀凸出結構8的凸臺10和右端蓋3的對應位置凹槽11相互 配合。所述的彈性箔片軸承5和電磁軸承的磁極6是串聯結構。所述的左端蓋2和右端蓋3內圓所形成的箔片軸承座直徑與電磁軸承1的內直徑 相同。所述的頂層彈性箔片13為1片且無預緊力，所述的底層彈性箔片14為n(n = 3， 4,5)片，頂層彈性箔片13和底層彈性箔片14通過銷15在圓周方向固定，在軸向由端部擋 圈16和槽12固定。所述的槽12的徑向偏角為37. 5度。
由於本發明是將左端蓋2、右端蓋3內嵌套的箔片軸承5和電磁軸承1串聯起來的電磁-彈性箔片混合軸承，其具有以下優點一、動態剛度和承載力大電磁軸承磁極和轉子軸頸間的空隙極小，而承載力與空 隙的平方成反比，採用把箔片軸承嵌套在電磁軸承磁極和轉子軸頸的氣隙內，必然要增大 電磁軸承磁極與轉子軸頸間的空隙，降低電磁軸承承載力，本發明用電磁軸承和箔片軸承 串聯工作，減小了電磁軸承和轉子軸頸的間隙，大幅提高了總的剛度和承載力。二、阻尼和穩定性高箔片軸承阻尼特性較好，在轉子高速運轉的時候能夠有效的 抑制轉子震動和減小振幅，電磁軸承只需要簡單的控制就可以使轉子穩定的運轉，簡化了 電磁軸承控制系統。三、結構簡化，便於加工本發明採用串聯式結構，充分利用了電磁軸承線圈在軸 向上的寬度，將兩個箔片軸承與電磁軸承磁極串聯式排列，減小了軸承總體積，同時降低了 對電磁軸承磁極內圓的加工精度，縮短了轉子跨距。本發明的優點在於結構簡單，佔據空間小，充分利用了電磁軸承線圈7在軸向方 向的寬度，巧妙的安排兩個彈性箔片軸承5分別在左端蓋2和右端蓋3的內圓內，在不增加 電磁軸承磁極6和轉子軸頸4間氣隙以及軸承在軸向的總長度情況下完成了電磁_彈性箔 片混合軸承的布置，充分發揮了電磁軸承和彈性箔片軸承各自的優點，動態剛度和承載力 大，阻尼和穩定性高，結構簡化，便於加工。


圖1為本發明的整體結構視圖，其中(a)為主視圖；(b)為剖視圖。圖2為本發明的左端蓋2的結構視圖，其中(a)為主視圖；(b)為剖視圖。圖3為本發明的右端蓋3的二維視圖，其中(a)為主視圖；(b)為剖視圖。圖4為本發明的彈性箔片軸承5的局部結構放大視圖。圖5為本發明的彈性箔片的三維視圖，其中(a)為頂層彈性箔片13的三維視圖； (b)為底層彈性箔片14的三維視圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作進一步詳細說明。本發明主要針對不增加軸承軸向長度和不增大電磁軸承和轉子軸頸間氣隙的基 本要求，設計安裝彈性箔片軸承的結構。參照圖1，一種串聯排列的電磁-彈性箔片混合軸承整體結構，包括有軸承座17， 軸承座17內設置有電磁軸承1，電磁軸承1上有磁極6，磁極6上繞有線圈7，電磁軸承1在 軸向上配置有壓緊磁極6的左端蓋2和右端蓋3，在左端蓋2和右端蓋3與轉子軸頸4之間 嵌套兩個彈性箔片軸承5。參照圖1、2、3，左端蓋2的籠狀凸出結構8穿過電磁軸承1的磁極6的空隙與右端 蓋3通過螺釘9相連，左端蓋2的籠狀凸出結構8的凸臺10和右端蓋對應位置凹槽11相 互配合，確保了左端蓋2和右端蓋3內圓的同軸度，左端蓋2和右端蓋3同時充當箔片軸承 的軸承座，左端蓋2和右端蓋3沿著圓周方向設置有槽12，槽12內安裝有彈性箔片軸承5。參照圖4、5，彈性箔片軸承5由頂層箔片13和底層箔片14組成，頂層箔片13和底層箔片14都預先彎曲成形，在安裝端留有用於插入槽12的突起，並經過表面熱處理，頂 層箔片13還塗有耐磨材料塗層來減少轉子軸頸4和頂層箔片13間的磨損，彈性箔片軸承 5的端部插入左端蓋2和右端蓋3上的槽12內，圓周方向由銷15固定，軸向方向上由槽12 的終止端和軸向擋圈16固定。安裝方法以左端蓋2上的彈性箔片軸承5為例，先將底層箔片14和頂層箔片13 插入到左端蓋2上的槽12內，再將銷15插入槽12內壓緊頂層箔片13和底層箔片14，最後 由軸向擋圈16固定彈性箔片軸承5的軸向位置。右端蓋3上的彈性箔片軸承安裝方法與 此相同。本發明的工作原理是 工作時，先由電磁軸承1把轉子浮起，轉子加速到彈性箔片軸承的起飛轉速時，會 在彈性箔片軸承5和轉子軸頸4表面建立起氣膜潤滑支撐，轉子可以單獨由彈性箔片軸承5 支撐，電磁軸承1隻起到調整轉子軸心位置和提供輔助承載力以及減小震動的功能。當電 磁軸承1失效時，彈性箔片軸承5還可以起到保護軸承的作用。
權利要求
一種串聯排列的電磁-彈性箔片混合軸承，包括有軸承座(17)，其特徵在於，軸承座(17)內設有電磁軸承(1)，電磁軸承(1)內壁上有磁極(6)，磁極(6)上設有線圈(7)，電磁軸承(1)在軸向上有壓緊磁極(6)的左端蓋(2)和右端蓋(3)，在左端蓋(2)和右端蓋(3)與轉子軸頸(4)之間嵌套兩個彈性箔片軸承(5)。
2.根據權利要求1所述的一種串聯排列的電磁_彈性箔片混合軸承，其特徵在於，所述 的彈性箔片軸承(5)由頂層箔片(13和底層箔片(14)組成，左端蓋(2)和右端蓋(3)同時 充當彈性箔片軸承(5)的軸承座，左端蓋(2)和右端蓋(3)沿著圓周方向設置有槽(12)，槽 (12)內安裝有頂層彈性箔片(13)和底層彈性箔片(14)。
3.根據權利要求1所述的一種串聯排列的電磁一彈性箔片混合軸承，其特徵在於，所 述的左端蓋(2)的籠狀凸出結構(8穿過電磁軸承(1)的磁極(6)的空隙與右端蓋(3)通 過螺釘(9)相連，左端蓋(2)的籠狀凸出結構(8)的凸臺(10)和右端蓋(3)的對應位置凹 槽(11)相互配合。
4.根據權利要求1所述的一種串聯排列的電磁_彈性箔片混合軸承，其特徵在於，所述 的彈性箔片軸承(5)和電磁軸承的磁極(6)是串聯結構。
5.根據權利要求1所述的一種串聯排列的電磁_彈性箔片混合軸承，其特徵在於，所述 的左端蓋(2)和右端蓋(3)內圓所形成的箔片軸承座直徑與電磁軸承(1)的內直徑相同。
6.根據權利要求1所述的一種串聯排列的電磁_彈性箔片混合軸承，其特徵在於，所述 的頂層彈性箔片(13)為1片，所述的底層彈性箔片(14)為1片或多片，頂層彈性箔片(13) 和底層彈性箔片(14)銷(15)在圓周方向固定，在軸向由端部擋圈(16)和槽(12)固定，或 者通過焊接直接固定在左端蓋(2)和右端蓋(3)上。
全文摘要
一種串聯排列的電磁-彈性箔片混合軸承整體結構，包括有軸承座17，軸承座17內設置有電磁軸承1，電磁軸承1上有磁極6，磁極6上繞有線圈7，電磁軸承1在軸向上配置有壓緊磁極6的左端蓋2和右端蓋3，左端蓋2和右端蓋3沿著圓周方向設有槽12，槽12內設有頂層彈性箔片13和底層彈性箔片14，電磁軸承1把轉子浮起，轉子加速到起飛轉速時，會在彈性箔片5和轉子軸頸4表面建立起潤滑氣膜支撐，在電磁軸承不工作時轉子可單獨由彈性箔片軸承5支撐，具有功耗低，承載力大、精度高、穩定性好的特點。
文檔編號F16C32/00GK101799044SQ20101012007
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月8日 優先權日2010年3月8日
發明者孫巖樺, 徐益飛, 田野, 虞烈 申請人:西安交通大學