一种由磁悬浮轴承支撑高速轴的磁性轴系的制作方法

1.本发明涉及磁性轴系领域，尤其涉及一种由磁悬浮轴承支撑高速轴的磁性轴系。


背景技术：

2.磁性齿轮基本上是一个不具有传统齿轮齿型的传动装置，利用磁耦合力相吸相斥达到传动的目的，称乎其为磁性齿轮仅仅只是构型相似、传动目的一致，本质上不隶属传统齿轮。在以平行为传动方式的磁性齿轮发展快速，与传统齿轮相比，其不管在传动效率、传动比、加工方面都大幅领先，该装置已经实用在工业界多年，学术界也在持续发展。
3.中国发明专利申请（公开号cn101050805，公开日：20071010）公开了一种有级与无级结合式七轴变速箱，是由箱体和七个轴系构成：动力输入轴系i中有两个传动齿轮；传动轴系ii中有三个传动齿轮；传动轴系iii中有四个传动齿轮；高档传动轴系iv中还有传动齿轮二个，最终使动力输出轴系vii形成了四个高档有级、六个高档无级、四个低档有级、六个低档无级、四个倒档有级、六个倒档无级、六个倒档无级的输出模式。本技术的有级和无级结合式七轴变速箱和现有技术相比，融合了无级变速箱和有级变速箱的优点，具有设计合理、结构简单、易于加工、体积小、使用维修方便等特点，而且节油效果好，因而，具有很好的推广使用价值。
4.现有技术存在以下不足：传动轴系是通过高速齿轮轴和低速齿轮按照一定的传动比实现增速和减速，并且高速轴系和低速轴系都使用球轴承支撑。而此种方式中，齿轮体积较大造成整个轴系体积较大，整机造价高；而且高速轴系采用球轴承支撑时，高速轴由于受到球轴承存在接触摩擦的限制转速有限，并且需要油为球轴承冷却润滑，维护成本高。


技术实现要素：

5.本发明的目的是：针对上述问题，提出采用磁性变速轴系实现增速和减速而不需要体积较大的齿轮传动，降低整机造价；而且在高速轴系中采用无接触摩擦的磁轴承支撑，从而提高高速轴转速，并且不需要润滑，降低维护成本的一种由磁悬浮轴承支撑高速轴的磁性轴系。
6.为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：一种由磁悬浮轴承支撑高速轴的磁性轴系，该轴系包括低速轴系和高速轴系；低速轴系包括低速转轴和多个球轴承，低速转轴上固定设置有多个沿着圆周分布的驱动磁钢，低速转轴两端外壁分别与相应位置的球轴承内圈过盈配合；高速轴系包括高速转轴、径向磁轴承和轴向磁轴承，高速转轴设置有径向轴承转子、推力盘和多个从动磁钢；多个径向磁轴承分别套设在高速转轴两端，并且径向磁轴承支撑端与相应位置的径向轴承转子相对齐；轴向磁轴承包括第一限位轴承和第二限位轴承，第一限位轴承的限位部和第二限位轴承的限位部分别位于推力盘轴向两侧；多个驱动磁钢沿着圆周分布，并且驱动磁钢位置与从动磁钢位置相对应。
7.作为优选，圆周方向相邻两个驱动磁钢的n极、s极交替布置；圆周方向相邻两个从
动磁钢的n极、s极交替布置。
8.作为优选，高速转轴上的从动磁钢的数量与低速转轴上的驱动磁钢数量之比与传动比相同。
9.作为优选，多个驱动磁钢和多个从动磁钢外表面都固定套设有保护套。
10.作为优选，保护套设置有保护套内孔，保护套内孔与驱动磁钢和从动磁钢外表面过盈配合。
11.作为优选，保护套材料为碳纤维。
12.作为优选，低速轴系中的球轴承为面对面设置的两个角接触球轴承。
13.作为优选，高速轴系还设置有保护轴承，多个保护轴承分别套设在高速转轴两端，并且保护轴承内圈与高速转轴之间存在间隙。
14.作为优选，高速轴系还设置有被测体、第一径轴向传感器和第二径轴向传感器，多个被测体分别固定在高速转轴的两端，第一径轴向传感器和第二径轴向传感器的感应端分别与高速转轴两端的被测体相对齐。
15.作为优选，被测体为多个在轴向相互堆叠并且分别固定套设在高速转轴上的硅钢片。
16.本发明采用上述技术方案的一种由磁悬浮轴承支撑高速轴的磁性轴系的优点是：高速轴系连接负载，如压缩机叶轮、膨胀机涡轮等，低速轴系连接电动机或发电机；电动机或发电机驱动受球轴承支撑的低速转轴转动进而带动驱动磁钢转动，驱动磁钢通过磁力带动高速转轴上的驱动磁钢转动进而带动高速转轴转动；从而使得轴系能耗低、噪音小、传动比调节范围大、不需要体积较大的齿轮传动，并且不需要体积较大的齿轮传动，降低了整机造价；而且高速转轴转动时被径向磁轴承和轴向磁轴承支撑限位，而径向磁轴承和轴向磁轴承不存在机械接触能够支持高速转轴高速转动；并且径向磁轴承和轴向磁轴承不需要油对其进行润滑，从而降低了维护成本。
附图说明
17.图1为本发明的结构示意图。
18.图2为驱动磁钢和从动磁钢的结构示意图。
19.l1
‑
高速轴转动方向、l2
‑
低速轴转动方向。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
21.实施例1如图1所示的一种由磁悬浮轴承支撑高速轴的磁性轴系，该轴系包括低速轴系1和高速轴系2；低速轴系1包括低速转轴11和多个球轴承12，低速转轴11上固定设置有多个沿着圆周分布的驱动磁钢13，低速转轴11两端外壁分别与相应位置的球轴承12内圈过盈配合；高速轴系2包括高速转轴21、径向磁轴承22和轴向磁轴承23，高速转轴21设置有径向轴承转子、推力盘25和多个从动磁钢26；多个径向磁轴承22分别套设在高速转轴21两端，并且径向磁轴承22支撑端与相应位置的径向轴承转子相对齐；轴向磁轴承23包括第一限位轴承231和第二限位轴承232，第一限位轴承231的限位部和第二限位轴承232的限位部分别位于
推力盘25轴向两侧；多个驱动磁钢13沿着圆周分布，并且驱动磁钢13位置与从动磁钢26位置相对应。此种方式中，高速轴系2连接负载，如压缩机叶轮、膨胀机涡轮等，低速轴系1连接电动机或发电机；电动机或发电机驱动受球轴承12支撑的低速转轴11转动进而带动驱动磁钢13转动，驱动磁钢13通过磁力带动高速转轴21上的驱动磁钢13转动进而带动高速转轴21转动；从而使得轴系能耗低、噪音小、传动比调节范围大、不需要体积较大的齿轮传动，并且降低了整机造价；而且高速转轴21转动时被径向磁轴承22和轴向磁轴承23支撑限位，而径向磁轴承22和轴向磁轴承23不存在机械接触能够支持高速转轴21高速转动；并且径向磁轴承22和轴向磁轴承23不需要油对其进行润滑，从而降低了维护成本。
22.如图2所示，圆周方向相邻两个驱动磁钢13的n极、s极交替布置；圆周方向相邻两个从动磁钢26的n极、s极交替布置。高速转轴21上的从动磁钢26的数量与低速转轴11上的驱动磁钢13数量之比与传动比相同从而实现高速转轴21和低速转轴11的磁力传递。
23.如图1所示，多个驱动磁钢13和多个从动磁钢26外表面都固定套设有保护套4以保护驱动磁钢13和从动磁钢26。保护套4设置有保护套内孔，保护套内孔与驱动磁钢13和从动磁钢26外表面过盈配合。保护套4材料为碳纤维。
24.低速轴系1中的球轴承12为面对面设置的两个角接触球轴承。
25.高速轴系2还设置有保护轴承3，多个保护轴承3分别套设在高速转轴21两端，并且保护轴承3内圈与高速转轴21之间存在间隙。当设备突然断电或者停机时，径向磁轴承22和轴向磁轴承23失去磁力不能对高速转轴21进行支撑限位，此时高速转轴21下落并且与保护轴承3内圈相接触被保护轴承3支撑；从而避免电机突然断电或者停机时高速转轴21突然下落引起径向磁轴承22和轴向磁轴承23等重要零件的损坏。
26.高速轴系2还设置有被测体27、第一径轴向传感器28和第二径轴向传感器29，多个被测体27分别固定在高速转轴21的两端，第一径轴向传感器28和第二径轴向传感器29的感应端分别与高速转轴21两端的被测体27相对齐。被测体27为多个在轴向相互堆叠并且分别固定套设在高速转轴21上的硅钢片。第一径轴向传感器28和第二径轴向传感器29通过检测硅钢片在径向及轴向的位移来检测高速转轴21的径向和轴向的位移。
27.需要说明的是，本方案不仅限于实施例一中提及的一级变速，还可作为多级变速，行星轮等变速传递扭矩等方案。