混合式悬浮轴承机构及电机驱动的混合式悬浮转子系制造技术

本实用新型专利技术披露的是混合式悬浮轴承机构，属于机械旋转领域，旨在弥补单纯的气悬浮轴承的制造成本高

【技术实现步骤摘要】
混合式悬浮轴承机构及电机驱动的混合式悬浮转子系


[0001]本技术属于机械旋转领域，具体涉及一种混合式悬浮轴承机构及电机驱动的混合式悬浮转子系
。

技术介绍

[0002]气悬浮技术的应用领域广泛，包括在航空航天
、
电力工业
、
重型机械
、
半导体
、
光学制造等多种行业，具体产品比如有平面运动空气轴承
、
气浮转台
、
气浮主轴
、
气浮导轨
、
旋转气悬浮轴承
、
气浮垫
、
气足等等
。
其中支撑轴悬浮旋转的气悬浮轴承已经是成熟的结构形式，由径向和轴向两套气悬浮轴承组件组成一套完整的，构成全自由度约束的气悬浮轴承系统
。
但是，目前来说，气悬浮轴承的制造成本高，轴承系统的结构复杂，加工精度要求很高
。

技术实现思路

[0003]本技术旨在弥补上述气悬浮轴承存在的局限性，以实现悬浮轴承更为广泛或者更为高端的应用
。
[0004]本技术提供一种气悬浮与磁悬浮相结合的混合式悬浮轴承机构，由永磁体之间的推斥力实现转子在轴向的稳定约束；当转子运行时，气悬浮轴承提供径向的约束力，磁悬浮轴承提供轴向的约束力，将转子的运行轨迹约束在径向气浮间隙和轴向磁浮间隙范围内，实现旋转机械的转子组件的无接触悬浮运行
。
[0005]所述的混合式悬浮轴承机构，包含气悬浮轴承和磁悬浮轴承，并一起安装在一个机壳里；所述的混合式悬浮轴承机构的若干零部件，装配完整后会有一个同轴的孔，用以安装一个悬浮转子系的轴芯；其中，所述气悬浮轴承用以提供转子系的径向约束力，所述磁悬浮轴承用以提供转子系的轴向约束力，所述的气悬浮轴承与磁悬浮轴承一起保证转子系的无接触旋转运行
。
[0006]进一步的技术方案：所述的磁悬浮轴承，包含了三个并列同轴的一组磁环；中间的磁环是固定安装在轴端随轴芯旋转的动磁环；所述动磁环的轴向两侧各有一个不随轴芯旋转的静磁环；其中一个静磁环
N
位于轴端里面，另一个静磁环
W
位于轴端的外面；所述的两个静磁环一起固定在同一个磁环壳体组件上，组成了静磁环组件；给三个磁环充磁时，保证相邻的两个磁环在轴向磁性方向相反，形成轴向的推斥力，以提供所述的转子系旋转时与静磁环组件在轴向不接触的约束力；所述的动磁环与磁环壳体组件在径向设有间隙
。
[0007]一种优化的技术方案：所述的三个磁环外型相同，并且充磁前可以相互替换
。
[0008]可选的技术方案：所述轴端外的静磁环
W
没有内孔，即是一个完整的圆磁片
。
[0009]优化的技术方案：所述的磁环壳体组件是导磁材料制作的
。
[0010]可选的技术方案：轴芯的两端各有一个磁悬浮轴承
。
[0011]可选的技术方案：一个轴芯上有若干气悬浮轴承
。
[0012]可选的技术方案：磁环壳体组件包含了磁环壳体与磁环壳体盖
。
[0013]上述混合式悬浮轴承机构的一系列技术方案中，动磁环与轴固定连接并夹在两个静磁环之间，相邻的两个磁环轴向充磁且磁性方向相反，相互推斥，而动静磁环之间的间隙大小，磁环的尺寸和间隙内的磁密共同决定了轴向约束的刚性，设计时调整磁间隙的大小
、
磁环的尺寸和永磁材料的剩磁参数，可以满足轴系允许窜动的范围和轴向支撑的最大承载力；径向气浮轴承将动静磁环的径向偏心度约束在较小范围内，并提供足够的径向支撑力，可以限制动静磁环不同心引起的径向推斥力，使转子免于失稳倾覆；两个静磁环非面对动磁环的端面，与导磁材料加工成的壳体连接并形成磁场的通路，使三个磁环形成闭合的磁路结构，可以增强动静磁环间隙的磁密，继而提高轴向支撑的刚性和最大承载力
。
[0014]在实际实施的技术方案中，一种电机驱动的混合式悬浮转子系，运行时使用了以上任一权利要求所述的混合式悬浮轴承；其中，电机的转子与轴芯固定连接一起构成转子系
。
可选的技术方案是：所述的电机驱动的混合式悬浮转子系，所述电机的转子在轴芯上位于轴承之间，所述电机的两端各有磁悬浮轴承一个，中间有若干气悬浮轴承
。
[0015]技术效果：本技术使用永磁体组件结构实现轴向悬浮，与径向气悬浮组件构成全自由度约束的混合式悬浮轴承系统，在某些应用场合可以简化系统结构，局部降低零件的加工精度，降低了产品成本；多个轴承的应用，也可以提高轴承系统的稳定性和支撑刚度，克服了单纯的气悬浮轴承的局限性，让气悬浮轴承的应用更为广泛和高端
。
附图说明
[0016]本技术中用到的列图说明如下：
[0017]图1一种混合式悬浮轴承的结构示意图
[0018]图2一种电机驱动的悬浮转子系的结构示意图
[0019]其中，1气悬浮轴承；2磁悬浮轴承；3机壳；4悬浮转子系；5轴芯；6动磁环；7静磁环
N
；8静磁环
W
；9磁环壳体组件；
10
静磁环组件；
11
磁环壳体盖；
12
磁环壳体；
13
电机的转子；
14
电机的定子
具体实施例
[0020]实施例1：一种混合式悬浮轴承机构，如图1所示的，包含气悬浮轴承1和磁悬浮轴承2，一起安装在一个机壳3里；所述的混合式悬浮轴承机构的若干零部件，装配完整后有一个同轴的孔，用以安装一个悬浮转子系4的轴芯5；其中，气悬浮轴承1用以提供转子系4的径向约束力，磁悬浮轴承2用以提供转子系4的轴向约束力，所述的气悬浮轴承1与磁悬浮轴承2一起保证转子系4的无接触旋转运行；所述的磁悬浮轴承2，包含了三个并列同轴的一组磁环；中间的磁环是固定安装在轴端随轴芯5旋转的动磁环6；所述动磁环6的轴向两侧各有不随轴芯旋转的静磁环；其中一个静磁环
N7位于轴端里面，另一个静磁环
W8位于轴端的外面；所述的两个静磁环一起固定在同一个磁环壳体组件9上，组成了静磁环组件
10
；给磁环充磁时保证相邻的两个磁环在轴向磁性方向相反，形成轴向的推斥力，以提供所述的转子系旋转时与静磁环组件在轴向没有接触；所述的动磁环6与磁环壳体组件9在径向设有间隙，让动磁环6在旋转运动过程中不会接触磁环壳体组件
9。
[0021]在本实施例中，所述的三个磁环外型相同，充磁前可以相互替换，并且所述的磁环壳体组件9是导磁材料制作的；磁环壳体组件9包含了磁环壳体
12
与磁环壳体盖
11。
[0022]本实施例2：是实施例1的具体应用之一，即轴芯5与电机的转子
13
固定，与动磁环一起构成转子系4，如图2所示的，电机定子
14
与电机的转子
13<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种混合式悬浮轴承机构，其特征在于，包含气悬浮轴承和磁悬浮轴承，并一起安装在一个机壳里；所述的混合式悬浮轴承机构的若干零部件，装配完整后会有一个同轴的孔，用以安装一个悬浮转子系的轴芯；其中，所述气悬浮轴承用以提供转子系的径向约束力，所述磁悬浮轴承用以提供转子系的轴向约束力，所述的气悬浮轴承与磁悬浮轴承一起保证转子系的无接触旋转运行
。2.
如权利要求1所述的混合式悬浮轴承机构，其特征在于，所述的磁悬浮轴承包含了三个并列同轴的一组磁环；中间的磁环是固定安装在轴端随轴芯旋转的动磁环；所述动磁环的轴向两侧各有一个不随轴芯旋转的静磁环；其中一个静磁环
N
(7)
位于轴端里面，另一个静磁环
W
(8)
位于轴端的外面；所述的两个静磁环一起固定在同一个磁环壳体组件上，组成了静磁环组件；给三个磁环充磁时，保证相邻的两个磁环在轴向磁性方向相反，形成轴向的推斥力，以提供所述的转子系旋转时与静磁环组件在轴向不接触的约束力；所述的动磁环与磁环壳体组件在径向设有间隙，也没有接触
。3.
如权利要求2所述的混合式悬浮轴承机构，其特征在于，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李记东，董建新，
申请(专利权)人：精效悬浮苏州科技有限公司，
类型：新型
国别省市：