一种磁悬浮储能系统滑动式保护轴承结构技术方案

本实用新型专利技术公开一种磁悬浮储能系统滑动式保护轴承结构，包括设置于转子上端的上保护轴承组件和设置于转子下端的下保护轴承组件，所述上保护轴承组件包括上轴向保护轴承和上径向保护轴承，所述上轴向保护轴承由上环形铜片、下环形铜片和止推盘组成，所述上径向保护轴承由上环形套筒和上环形铜套环组成，所述下保护轴承组件包括下径向保护轴承，所述下径向保护轴承由下环形套筒和下环形铜套环组成。本设计采用滑动轴承方案，主要用于高速重型储能飞轮，替换保持架易损坏的滚动轴承和普通的自润滑滑动轴承。整体结构简单科学，坚固耐用，抗冲击性能好、摩擦系数低、导热系数高、表面不易产生烧蚀融化。产生烧蚀融化。产生烧蚀融化。

【技术实现步骤摘要】
一种磁悬浮储能系统滑动式保护轴承结构


[0001]本技术涉及磁悬浮飞轮储能系统
，具体为一种磁悬浮储能系统滑动式保护轴承结构。

技术介绍

[0002]磁悬浮飞轮储能系统是将电能存储为动能并从存储的动能中产生电能的装置。磁悬浮飞轮储能系统应用范围很广，可以应用在汽车和航天邻域这种移动平台，也可以应用在UPS电源/太阳能和风力发电系统电量存储这种固定平台上。磁悬浮储能系统包括几个主要组件：转子、电动机/发电机、磁轴承和保护轴承。该系统还包括结构壳体，真空泵，电力输入/输出以及用于电磁轴承控制硬件。
[0003]在磁悬浮储能系统中，转子与保护轴承之间存在间隙。磁悬浮轴承工作过程中，转子一直该间隙中高速旋转。当磁悬浮系统出现问题或突然断电情况下造成磁轴承失效时，飞轮转子与保护轴承发生碰撞接触，转子在保护轴承上高速旋转，直至转子静止。在磁悬浮储能系统转子跌落时，转子会跌落在保护轴承上并在其上产生陀螺力矩和极高的分布不均匀的旋转力矩，并且保护轴承在工作时，会产生大量的热量，降低轴承的结构强度。因此保护轴承一般采用摩擦系数低、承载高、耐温高和转速高的滚动轴承，对于高速重型磁悬浮飞轮也可采用自润滑轴承或可倾瓦油膜轴承。
[0004]在磁悬浮轴承发生故障时，转子会跌落在保护轴承上并在其上产生陀螺力矩和极高的分布不均匀的旋转力矩，这两种力矩给保护轴承带来巨大径向冲击力和旋转加速度，造成转子与保护轴承之间摩擦力巨大，发热严重，降低保护轴承和转子的结构强度，最终导致保护轴承和磁悬浮系统零部件损坏。
[0005]传统的保护轴承一般采用摩擦系数低、承载高、耐温高和转速高的滚动轴承，但这种滚动轴承在转子多次跌落后，极有可能造成轴承保持架损坏，轴承解体，磁悬浮系统零部件损坏，因此这种保护轴承需频繁更换，经理效益不好，并且滚动轴承很难用于高速重型储能飞轮。
[0006]保护轴承还可以采用滑动轴承，如自润滑轴承或可倾瓦油膜轴承。自润滑轴承无保持架问题，摩擦系数也相对较低，能够多次使用，但在转子多次跌落后，表面会发生烧蚀，摩擦系数增大，局部发热集严重，极易造成局部焊接或高温融化，造成转子粘合性磨损。可倾瓦油膜轴承系统过于复杂，技术难度高，真空环境下表现不好，经济效益不高。因此需要一种结构强度高、抗冲击性能好、摩擦系数低、导热系数高、表面不易产生烧蚀融化和局部焊接、可多次重复使用的保护轴承来解决上述问题。

技术实现思路

[0007]本技术的目的在于克服现有技术提及的问题，本技术提供一种磁悬浮储能系统滑动式保护轴承结构。
[0008]本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种磁悬浮储能系统滑动式保
护轴承结构,包括设置于转子上端的上保护轴承组件和设置于转子下端的下保护轴承组件，所述上保护轴承组件包括上轴向保护轴承和上径向保护轴承，所述上轴向保护轴承由上环形铜片、下环形铜片和止推盘组成，所述上径向保护轴承由上环形套筒和上环形铜套环组成，所述下保护轴承组件包括下径向保护轴承，所述下径向保护轴承由下环形套筒和下环形铜套环组成；所述上环形套筒和止推盘分别安装于转子的上端，所述下环形套筒安装于转子的下端，所述上环形套筒、止推盘和下环形套筒分别作为上径向保护轴承、上轴向保护轴承和下径向保护轴承的转子结构；所述止推盘设置于所述上环形套筒的下方，所述上环形铜片、下环形铜片、上环形铜套环和下环形铜套环安装于支座上，所述上环形铜片和下环形铜片分别置于所述止推盘的上、下侧，所述上环形铜片和上环形铜片作为所述上轴向保护轴承的定子结构，所述上环形铜套环和下环形铜套环分别置于所述上环形套筒和下环形套筒的外侧，所述上环形铜套环和下环形铜套环分别作为上径向保护轴承和下径向保护轴承的定子结构。
[0009]进一步的，所述止推盘的上下两个表面均设有电镀铜层，并在电镀铜层表面沉积有一层氮化钛陶瓷层。
[0010]进一步的，所述上环形铜片和上环形铜片的表面嵌有干式润滑剂。
[0011]进一步的，所述上环形套筒和下环形套筒的表面均设有电镀铜层，并在电镀铜层表面沉积有一层氮化钛陶瓷层。
[0012]进一步的，所述上环形铜套环和下环形铜套环的表面嵌有干式润滑剂。
[0013]进一步的，所述上环形套筒、止推盘和下环形套筒采用钢材(可选用钛合金等)制成。
[0014]本技术的有益效果是：本设计采用滑动轴承方案，主要用于高速重型储能飞轮，替换保持架易损坏的滚动轴承和普通的自润滑滑动轴承。轴承中的转子结构(上环形套筒、止推盘和下环形套筒)采用钢材作为骨架，保证其结构强度和抗冲击性。
[0015]轴承中的定子结构(上环形铜片、上环形铜片、上环形铜套环和下环形铜套环)采用嵌套带自润滑材料的铜环，减少轴承的摩擦系数，降低轴承摩擦发热，增大表面热传导系数，防止热量集中。在转子结构(上环形套筒、止推盘和下环形套筒)表面镀铜并沉积氮化钛薄层，防止轴承表面粗糙处产生局部焊接或高温融化，造成粘合性磨损。整体结构简单科学，坚固耐用，抗冲击性能好、摩擦系数低、导热系数高、表面不易产生烧蚀融化。
附图说明
[0016]图1为本技术的应用的磁悬浮储能系统整体结构剖切示意图；
[0017]图2为本技术的上保护轴承组件结构示意图；
[0018]图3为本技术的下保护轴承组件结构示意图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本技术进行进一步的说明。
[0020]如图1所示，磁悬浮储能系统关键部位包括轴径一体化磁轴承3、位移传感器4、(飞轮)转子5、电机定转子6和径向磁轴承7，本设计的滑动式保护轴承结构包括设置于转子5上端的上保护轴承组件1(图1圈住的标注1处)和设置于转子5下端的下保护轴承组件2(图1圈
住的标注2处)。
[0021]如图2和图3所示，所述上保护轴承组件1包括上轴向保护轴承和上径向保护轴承，所述上轴向保护轴承由上环形铜片14、下环形铜片15和止推盘13组成，所述上径向保护轴承由上环形套筒11和上环形铜套环12组成，所述下保护轴承组件2包括下径向保护轴承，所述下径向保护轴承由下环形套筒21和下环形铜套环22组成；所述上环形套筒11和止推盘13分别安装于转子5的上端，支座8上设有安装所述止推盘13的阶梯槽，所述下环形套筒21安装于转子5的下端，轴向被端盖51压紧；所述上环形套筒11、止推盘13和下环形套筒21分别作为上径向保护轴承、上轴向保护轴承和下径向保护轴承的转子结构；所述止推盘13设置于所述上环形套筒11的下方，所述上环形铜片14、下环形铜片15、上环形铜套环12和下环形铜套环22安装于支座8上，所述上环形铜片14和下环形铜片14分别置于所述止推盘13的上、下侧，所述上环形铜片14和上环形铜片14作为所述上轴向保护轴承的定子结构，所述上环形铜套环12和下环形铜套环22分别置于所述上环形套筒11和下环形套筒21的外侧，所述上环形铜套环11和下环形铜套环21分别作为上径向保护轴承和下径向保护轴承的定子结构，所述止推盘13本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁悬浮储能系统滑动式保护轴承结构,其特征在于，包括设置于转子上端的上保护轴承组件和设置于转子下端的下保护轴承组件，所述上保护轴承组件包括上轴向保护轴承和上径向保护轴承，所述上轴向保护轴承由上环形铜片、下环形铜片和止推盘组成，所述上径向保护轴承由上环形套筒和上环形铜套环组成，所述下保护轴承组件包括下径向保护轴承，所述下径向保护轴承由下环形套筒和下环形铜套环组成；所述上环形套筒和止推盘分别安装于转子的上端，所述下环形套筒安装于转子的下端，所述上环形套筒、止推盘和下环形套筒分别作为上径向保护轴承、上轴向保护轴承和下径向保护轴承的转子结构；所述止推盘设置于所述上环形套筒的下方，所述上环形铜片、下环形铜片、上环形铜套环和下环形铜套环安装于支座上，所述上环形铜片和下环形铜片分别置于所述止推盘的上、下侧，所述上环形铜片和上环形铜片作为所述上轴向保护...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙永强，贺智威，
申请(专利权)人：坎德拉深圳科技创新有限公司，
类型：新型
国别省市：