一种用于磁轴承的柔性簧片轴向保护轴承制造技术

本发明专利技术公开了一种用于磁轴承的柔性簧片轴向保护轴承，其外部有A端盖(70A)、B端盖(70B)、A中心通孔(70C)；其内部有A簧片(1)、B簧片(2)、C簧片(3)、D簧片(4)。轴向保护轴承利用簧片与通孔相结合的结构设计，在转子失稳产生巨大冲击时，能利用簧片自身的弹性变形吸收掉大量的转子动能，而不至于损坏高速旋转磁悬浮机构中内部其他零部件。

A flexible reed axial protective bearing for magnetic bearing

【技术实现步骤摘要】
一种用于磁轴承的柔性簧片轴向保护轴承
本专利技术涉及一种轴向保护轴承，更特别地说，是指一种用于磁轴承的柔性簧片轴向保护轴承。
技术介绍
近年来，随着磁悬浮技术的进步，高速磁悬浮电机迅速发展，其具有转速高、功率密度高、小体积、响应快和可直接驱动负载等优点，广泛应用于高速磁悬浮鼓风机、磁悬浮超高真空分子泵、磁悬浮储能飞轮和磁悬浮力矩陀螺等高速旋转设备。磁轴承的承载能力是通过设计确定的，且受尺寸大小限制，如果实际载荷超过这一承载能力，或者磁轴承的支承因某种原因失效了，转子将不再处于悬浮状态而会与机械边界发生触碰。为了在这一跌落碰撞中避免造成转子上的叠片结构和磁轴承定子损坏，安装了保护轴承。保护轴承起着临时支撑转子和保护定子系统的作用。磁悬浮技术具体是指磁悬浮轴承(或称磁轴承)技术，是利用电磁力将转子悬浮起来，以代替传统的机械轴承支撑。磁轴承可以克服机械轴承擦损耗大的缺点，运行过程中转子无任何机械接触，无摩擦、无润滑，提高了机械寿命。因此其转速可以非常高，通常在10000rpm～60000rpm之间。其几何尺寸远小于输出功率相同的常规旋转设备，有效地节约了材料，大幅度提高了设备的能量密度。磁悬浮技术使得直接驱动负载变成可能，无需增速机构，减小了系统体积，可实现零传动损耗运行，效率高，大大降低了运行噪声。高速磁悬浮电机中的保护轴承具有以下三个作用：(1)工作时起到保护作用，主要体现在对磁轴承的保护。(2)停止时起到支撑作用，主要体现在对转子的保护。(3)调式时起到辅助作用，主要体现在对控制系统的保护。2017年3月第25卷第3期《光学精密工程》，高速磁悬浮永磁电机多物理场分析及转子损耗优化，作者韩邦成等，在“高速磁悬浮永磁电机结构”中公开了保护轴承。电机使用3个机械轴承作为保护轴承，以防止磁轴承失稳情况下定转子之间发生碰撞。用于磁轴承的传统滚珠保护轴承存在先天的缺陷。磁悬浮转子一般工作在数万转每分，能量密度较高，当失稳现象发生时，高速转子会突然与保护轴承发生碰撞，并带动保护轴承一起转动。有可能导致轴承保持架的机械损坏。使转子继续与设备内部其他组件如磁轴承和电机定子等发生碰撞，导致设备报废。或由于摩擦生热会使滚珠和轴承膨胀，导致保护轴承卡死停转。为了克服滚珠式保护轴承这种先天的缺陷，本专利技术设计一种柔性簧片式轴向保护轴承结构，该结构无滚珠轴承，且避免了因转子在高速下跌落摩擦产生大量的热而发生熔焊现象，进而造成轴向冲击载荷致使转子损坏。
技术实现思路
为了避免磁悬浮机构上的转子与轴向磁轴承发生碰撞，本专利技术设计了一种用于磁轴承的柔性簧片轴向保护轴承。本专利技术的柔性簧片轴向保护轴承，在转子失稳产生巨大轴向冲击时，能利用柔性簧片自身的弹性变形吸收掉大量的转子动能而不损坏高速磁悬浮电机内部的其他零部件。本专利技术设计的轴向为柔性，可通过轴向的柔性变形提高受到冲击后的轴承的缓冲能力，减小了摩擦生热，避免了轴承发生熔焊的现象。本专利技术设计了一种用于磁轴承的柔性簧片轴向保护轴承，轴向保护轴承安装在转子(10)的推力盘40的两端；其特征在于：柔性簧片轴向保护轴承的外部有A端盖(70A)、B端盖(70B)、A中心通孔(70C)；轴向保护轴承的内部有A簧片(1)、B簧片(2)、C簧片(3)、D簧片(4)；A端盖(70A)的内面板与A簧片(1)的一端、C簧片(3)的一端的接合处有A通孔(11)。A端盖(70A)的内面板与C簧片(3)的另一端、B簧片(2)的一端的接合处有B通孔(12)。A端盖(70A)的内面板与C簧片(3)的两端的接合处有G通孔(17)。B端盖(70B)的内面板与A簧片(1)的另一端、D簧片(4)的一端的接合处有D通孔(14)。B端盖(70B)的内面板与D簧片(4)的另一端、B簧片(2)的另一端的接合处有C通孔(13)。B端盖(70B)的内面板与D簧片(4)的两端的接合处有H通孔(18)。A簧片(1)、C簧片(3)和D簧片(4)的接合处有E通孔(15)。B簧片(2)、C簧片(3)和D簧片(4)的接合处有F通孔(16)。本专利技术设计的柔性簧片轴向保护轴承能够用作高速磁悬浮永磁电机的轴向保护轴承。本专利技术柔性簧片轴向保护轴承的优点在于：①本专利技术的柔性簧片轴向保护轴承以簧片与通孔的弹性应变能的方式吸收掉转子大部分转动动能，能够承受大惯量失稳转子的瞬间高频无序撞击产生的轴向冲击载荷，避免转子和定子、磁轴承等零部件发生刚性撞击导致损坏，提高了磁悬浮系统使用寿命。②本专利技术的柔性簧片轴向保护轴承代替了传统滚珠轴承，使磁悬浮设备在总体设计阶段能够将用于轴向磁轴承的轴向保护轴承作为磁悬浮系统的一部分进行总体优化设计，尤其是磁轴承保护轴部分更加紧凑合理。③本专利技术的柔性簧片轴向保护轴承自身具有弹性变形能力，无需附加弹性构件，降低了磁悬浮系统的复杂性，提高了可靠性。④本专利技术的柔性簧片轴向保护轴承采用一体化加工，避免了装配间隙，提高了磁悬浮系统的精度。附图说明图1是本专利技术轴向保护轴承与转子的装配图。图1A是本专利技术轴向保护轴承与转子、径向轴承的装配图。图1B是本专利技术轴向保护轴承与转子、径向轴承的另一视角装配图。图2是本专利技术轴向保护轴承的结构图。图2A是本专利技术轴向保护轴承的图片。图2B是本专利技术轴向保护轴承的A-A剖的内部结构图。图2C是本专利技术轴向保护轴承的内部结构的局部放大图。图3是本专利技术轴向保护轴承的承受载荷的示意图。图3A是本专利技术轴向保护轴承在承受载荷时的翅片分布图。图4是本专利技术轴向保护轴承的尺寸标注图。图5是本专利技术轴向保护轴承在不同簧片厚度下的保护轴承刚度曲线。图6是本专利技术轴向保护轴承在不同厚度簧片下的应变能－位移的关系曲线。1.A簧片2.B簧片3.C簧片4.D簧片11.A通孔12.B通孔13.C通孔14.D通孔15.E通孔16.F通孔17.G通孔18.H通孔10.转子20.轴套30.径向保护轴承40.推力盘50.A挡圈60.B挡圈70.A轴向保护轴承70A.AA端盖70B.AB端盖70C.A中心通孔70D.A翅片70E.B翅片70F.C翅片70G.D翅片80.B轴向保护轴承具体实施方式下面将结合附图和实施例对本专利技术做进一步的详细说明。参见图1、图1A、图1B所示，本专利技术设计的柔性簧片轴向保护轴承与转子10安装时，需要结构相同的两个柔性簧片轴向保护轴承同时装配，所述转子10可以是高速磁悬浮永磁电机的转子。在高速磁悬浮永磁电机中保护轴承分为径向保护本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于磁轴承的柔性簧片轴向保护轴承，轴向保护轴承安装在转子(10)的推力盘40的两端；其特征在于：柔性簧片轴向保护轴承的外部有A端盖(70A)、B端盖(70B)、A中心通孔(70C)；轴向保护轴承的内部有A簧片(1)、B簧片(2)、C簧片(3)、D簧片(4)；/nA端盖(70A)的内面板与A簧片(1)的一端、C簧片(3)的一端的接合处有A通孔(11)；/nA端盖(70A)的内面板与C簧片(3)的另一端、B簧片(2)的一端的接合处有B通孔(12)；/nA端盖(70A)的内面板与C簧片(3)的两端的接合处有G通孔(17)；/nB端盖(70B)的内面板与A簧片(1)的另一端、D簧片(4)的一端的接合处有D通孔(14)；/nB端盖(70B)的内面板与D簧片(4)的另一端、B簧片(2)的另一端的接合处有C通孔(13)；/nB端盖(70B)的内面板与D簧片(4)的两端的接合处有H通孔(18)；/nA簧片(1)、C簧片(3)和D簧片(4)的接合处有E通孔(15)；/nB簧片(2)、C簧片(3)和D簧片(4)的接合处有F通孔(16)。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于磁轴承的柔性簧片轴向保护轴承，轴向保护轴承安装在转子(10)的推力盘40的两端；其特征在于：柔性簧片轴向保护轴承的外部有A端盖(70A)、B端盖(70B)、A中心通孔(70C)；轴向保护轴承的内部有A簧片(1)、B簧片(2)、C簧片(3)、D簧片(4)；
A端盖(70A)的内面板与A簧片(1)的一端、C簧片(3)的一端的接合处有A通孔(11)；
A端盖(70A)的内面板与C簧片(3)的另一端、B簧片(2)的一端的接合处有B通孔(12)；
A端盖(70A)的内面板与C簧片(3)的两端的接合处有G通孔(17)；
B端盖(70B)的内面板与A簧片(1)的另一端、D簧片(4)的一端的接合处有D通孔(14)；
B端盖(70B)的内面板与D簧片(4)的另一端、B簧片(2)的另一端的接合处有C通孔(13)；
B端盖(70B)的内面板与D簧片(4)的两端的接合处有H通孔(18)；
A簧片(1)、C簧片(3)和D簧片(4)的接合处有E通孔(15)；
B簧片(2)、C簧片(3)和D簧片(4)的接合处有F通孔(16)。


2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王坤，王韵涵，郑世强，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11