用于磁悬浮轴承系统的保护装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于磁悬浮轴承系统的保护装置，属于磁悬浮轴承领域。


背景技术：

2.已知磁悬浮轴承系统具备无润滑、无磨损、低噪声、低功耗等特点，因此其尤其适合应用于需要高速旋转的场景中。在磁悬浮轴承系统中，磁轴承在正常工作状态下通过使用磁悬浮将转轴保持在定子内的中心径向位置而不会使得转轴和定子之间产生接触。但是如果供给电磁铁的电能发生中断或者转轴突然被施加大的径向力，轴承将不再能够将转轴固定在中心而发生跌落的情况。因此，辅助轴承是不可或缺的组成部件，起到临时支承、保护的作用，是整个磁悬浮轴承系统安全可靠运行的基本保证。
3.如发明cn200710192283.4中公开了一种用于磁悬浮轴承系统的向心保护轴承，该轴承包括第一层滚动轴承的内圈和外圈、转接环、第二层滚动轴承的内圈和外圈、由径向弹性阻尼器的内环和外环以及径向多层波纹钢板组成的径向弹性阻尼器、螺钉、端盖、机座、转子组件。采用两个或两个以上的滚动轴承承担转轴的转速，提高了轴承的工作转速；利用径向弹性阻尼器在径向的弹性变形和切线方向的摩擦力做功来吸收由振动与冲击而产生的能量，提高了保护轴承寿命。
4.上述现有技术的缺陷在于双层滚动轴承的径向尺寸较大，不利于磁悬浮轴承系统整体的体积控制；双层滚动轴承仅能够承受径向压力，对于轴向压力的支撑效果不好；当转轴是倾斜跌落时，可能在转轴与保护轴承发生不均匀的接触，会在保护轴承的内圈边缘发生很高的接触压力，会对保护轴承和转轴造成伤害；滚动轴承的润滑问题会影响保护效果。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术，本实用新型提供了一种用于磁悬浮轴承系统的保护装置。
6.本实用新型的技术解决方案是：一种用于磁悬浮轴承系统的保护装置，包括转轴、机座、磁轴承定子、磁轴承转子、保护轴承定子、保护轴承转子以及推力盘，磁轴承转子以及保护轴承转子套设于转轴，磁轴承定子以及保护轴承定子设置于机座径向内侧；
7.保护轴承定子的内表面为向转轴方向凸起的平顺表面，该平顺表面在转轴的纵截面中具有凸起轮廓；
8.保护轴承转子的包括径向支撑表面和轴向支撑表面，其中径向支撑表面为保护轴承转子中部的径向外表面，而轴向支撑表面为保护轴承转子两端的凸缘的轴向内表面；径向支撑表面具有在其表面内均匀设置的凹部，其中填充油脂或润滑油；在径向支撑表面的非凹部部分，以及凸缘的轴向支撑表面上涂覆有疏油涂层。
9.进一步的，凹部为条形凹槽，其沿着径向支撑表面的周向延伸，从而将径向支撑表面分隔成若干部分。
10.进一步的，凹部可以是具有矩形、梯形、半圆形或者三角形等剖面形状的凹槽。
11.进一步的，凹部可以在径向支撑表面上形成条状、网状或者点阵状凹槽。
12.进一步的，保护轴承定子和保护轴承转子构成滑动轴承。
13.进一步的，保护轴承定子与保护轴承转子存在径向间隙s1，磁轴承定子与磁轴承转子之间具有径向气隙，其中径向间隙小于径向气隙。
14.进一步的，凸起轮廓具有直线段，所述直线段位于凸起轮廓的轴向中部；凸出轮廓还具有第一倾斜段以及第二倾斜段，其中，两个倾斜段分别位于凸起轮廓的轴向两端，并且向着轴向两端径向向外倾斜，第一倾斜段、第二倾斜段分别与直线段通过圆弧过渡连接。
15.进一步的，直线段占内圈轴向长度的大约60％，第一倾斜段以及第二倾斜段整体占内圈轴向长度的大约35％。
16.进一步的，疏油涂层优选地包括含氟聚合物。
17.进一步的，含氟聚合物可以是碳氟化合物和/或硅。
18.本实用新型与现有技术相比的优点在于：滑动轴承的使用减小保护轴承的径向尺寸，有利于体积控制，同时可以提供径向和轴向支撑；通过对保护轴承定子轮廓的设计保证当转轴无论是否倾斜跌落都可以得到均匀的支撑，减少对保护轴承和转轴造成伤害；通过保护轴承中润滑方式的设计，使得润滑脂在轴承中不易泄漏，保证轴承的润滑效果。
附图说明
19.图1为本实用新型的用于磁悬浮轴承系统的保护装置的示意图；
20.图2为保护轴承定子的剖视图；
21.图3为保护轴承转子的剖视图；
22.图4为保护轴承转子的俯视图。
具体实施方式
23.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
24.如图1所示，本实用新型公开了一种用于磁悬浮轴承系统的保护装置，包括转轴1、机座2、磁轴承定子3、磁轴承转子4、保护轴承定子5、保护轴承转子6以及推力盘7，磁轴承转子4以及保护轴承转子6套设于转轴1，磁轴承定子3以及保护轴承定子5设置于机座2径向内侧，保护轴承定子5与保护轴承转子6存在径向间隙s1；磁轴承定子3与磁轴承转子4之间具有径向气隙s2，其中径向间隙s1小于径向气隙s2，从而使得保护轴承5、6可以起到保护磁轴承3、4的作用。
25.如图2所示，保护轴承定子5的内表面为向转轴方向凸起的平顺表面，该平顺表面在转轴的纵截面中具有凸起轮廓，具体地，凸起轮廓具有直线段511，所述直线段511位于凸起轮廓的轴向中部，直线段511占内圈51轴向长度的大约60％。凸出轮廓还具有第一倾斜段512以及第二倾斜段513，其中，两个倾斜段分别位于凸起轮廓的轴向两端，并且向着轴向两端径向向外倾斜，第一倾斜段512以及第二倾斜段513与直线段511具有夹角α，夹角α大约为5-15
°
，第一倾斜段512以及第二倾斜段513整体占内圈51轴向长度的大约35％，第一倾斜段512、第二倾斜段513分别与直线段511通过圆弧过渡连接。
26.如图3、4所示，保护轴承转子6的包括径向支撑表面61和轴向支撑表面 64，其中径向支撑表面61为保护轴承转子6中部的径向外表面，而轴向支撑表面64为保护轴承转子6两端的凸缘63的轴向内表面。
27.径向支撑表面61具有在其表面内均匀设置的凹部62，作为一个实施例，凹部62可以是具有矩形剖面的条形凹槽，其中填充如油脂或润滑油；凹部62 沿着径向支撑表面61的周向延伸，从而将径向支撑表面61分隔成若干环形表面，在所述若干环形表面上涂覆有疏油涂层，从而可靠防止了润滑剂的泄漏并同时确保了良好的润滑性能。
28.在凸缘63的轴向支撑表面64上同样涂覆有疏油涂层，以防止润滑剂从保护轴承定子5与保护轴承转子6之间的间隙泄漏，同时确保了良好的润滑性能。
29.疏油涂层优选地包括含氟聚合物，如碳氟化合物和/或硅。
30.上述实施例中仅仅对于径向支撑表面61的设计做了示例性说明，本领域技术人员可以根据需要对凹部62的形状以及凹部62在径向支撑表面61中的布置方式做适应性的选择，例如凹部62的剖面形状如梯形、半圆形、三角形等，同样地，条形凹部62可以在径向支撑表面61形成网状或者点阵状。
31.在工作过程中，通过保护轴承中疏油涂层的设计，保证了润滑脂在保护轴承中不易泄漏，保证轴承的润滑效果；而当电磁铁的电能发生中断或者转轴突然被施加大的径向力时，保护轴承由于保护轴承定子轮廓的设计保证当转轴无论是否倾斜跌落都可以得到均匀的支撑，减少对保护轴承和转轴造成伤害。
32.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。