[發(fā)明專利]具有徑向?qū)бb置和軸向調(diào)整裝置的用于磁力支承轉(zhuǎn)子軸的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680023485.X
• 申請(qǐng)日: 2006-06-22
• 公開（公告）號(hào): CN101218445A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岡特·里斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號(hào): F16C32/04
• 分類號(hào): F16C32/04
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 謝強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于將轉(zhuǎn)子軸相對(duì)于定子磁力支承的裝置，有下列特征：

a)一個(gè)第一支承部分與轉(zhuǎn)子軸連接以及被與該定子對(duì)應(yīng)設(shè)置的一個(gè)第二支承部分在有間距的情況下圍繞，

b)第一支承部分含有一些垂直于轉(zhuǎn)子軸軸線定向的和沿此軸線的方向前后排列的轉(zhuǎn)子盤元件，它們分別隔開距離形成空隙，

c)第二支承部分含有一些垂直于轉(zhuǎn)子軸的軸線定向的和沿轉(zhuǎn)子軸線的方向前后排列、彼此隔開距離的定子盤元件，它們分別插入相鄰轉(zhuǎn)子盤元件的其中一個(gè)空隙內(nèi)，

d)在這些元件之間形成基本上沿軸向定向的磁通。

背景技術(shù)

例如由DE3844563C2可知一種相應(yīng)的支承裝置。

磁力支承裝置允許不接觸和無磨損地支承運(yùn)動(dòng)構(gòu)件。這些構(gòu)件不需要潤(rùn)滑劑以及可以成為低摩擦結(jié)構(gòu)。常用的(傳統(tǒng)的)徑向或軸向磁力支承裝置，利用在定子的固定的電磁鐵與轉(zhuǎn)子體的隨同旋轉(zhuǎn)的鐵磁性元件之間的磁力。在此類支承中磁力始終是相吸的。其結(jié)果是，原則上沿所有的三個(gè)空間方向都不能達(dá)到固有穩(wěn)定地支承。因此這些磁力支承裝置需要一種主動(dòng)式支承調(diào)整裝置，它通過位置傳感器和調(diào)節(jié)回路控制電磁鐵的電流以及消除轉(zhuǎn)子體從其額定位置的偏離。多通道結(jié)構(gòu)的調(diào)整裝置需要復(fù)雜的功率電子設(shè)備。相應(yīng)的磁力支承裝置例如使用在渦輪分子泵組、超離心機(jī)、機(jī)床高速旋轉(zhuǎn)芯軸和有旋轉(zhuǎn)陽極的X射線管中；還已知使用在電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、渦輪和壓縮機(jī)內(nèi)。

圖1概略表示一種相應(yīng)的磁力支承裝置30的基本結(jié)構(gòu)。圖中表示兩個(gè)主動(dòng)式徑向支承31和32，它們包括勵(lì)磁鐵33和34以及在轉(zhuǎn)子軸37上的徑向支承轉(zhuǎn)子盤35和36、一個(gè)主動(dòng)式軸向支承38，該軸向支承38包括在轉(zhuǎn)子軸37上的軸向支承轉(zhuǎn)子盤39和40以及在轉(zhuǎn)子盤上的同心勵(lì)磁繞組42i、以及五個(gè)距離傳感器41a至41e，它們與每個(gè)徑向支承的各兩個(gè)側(cè)向自由度和軸向支承的一個(gè)自由度相對(duì)應(yīng)。此外在這里還需要五個(gè)配屬的調(diào)節(jié)回路r1至r4或z5。由于在這種支承裝置中當(dāng)支承間隙變小時(shí)吸力增大，所以這些裝置從開始起就是不穩(wěn)定的。因此轉(zhuǎn)子軸37的位置必須通過由借助傳感器41a至41e的距離測(cè)量裝置和下游的調(diào)節(jié)器及下游給勵(lì)磁鐵33和34饋電的放大器組成的調(diào)節(jié)回路穩(wěn)定化。因此相應(yīng)的磁力支承裝置相當(dāng)復(fù)雜。為預(yù)防調(diào)節(jié)回路突然失效，必須附加地采用機(jī)械式止推支承。

此外例如由DE4436831C2還已知一些磁力支承裝置，它們有永久磁鐵和高T_C超導(dǎo)材料。這種磁力支承裝置是自穩(wěn)定的，也就是說它們不需要調(diào)節(jié)。然而由于超導(dǎo)材料所要求的尤其低于80K的低溫工作溫度，所以需要隔熱和通過適當(dāng)?shù)牡蜏乩鋮s劑或通過制冷機(jī)制冷。

屬于現(xiàn)有技術(shù)的還包括一些沿一個(gè)方向自穩(wěn)定的支承裝置，它們有磁通量、鐵的軟磁性部分以及永久磁鐵。在這種支承裝置例如可以由DE3409047A1和前言提及的DE3844563C2得知的相應(yīng)的設(shè)計(jì)中，在軸上的永久磁鐵環(huán)沿軸向與鐵磁軛的極排成一條直線并因而導(dǎo)致徑向定心。在這里磁通量通過勵(lì)磁線圈增強(qiáng)，必要時(shí)軸向不穩(wěn)定的自由度通過電子調(diào)節(jié)回路穩(wěn)定化?？梢詫⒍鄠€(gè)沿軸向前后交替的具有相同軸向磁化的固定及旋轉(zhuǎn)磁鐵環(huán)排成一列以及滿足徑向支承功能。在這里還必須主動(dòng)穩(wěn)定軸向自由度。

但是以上論及的所有具有永久磁鐵部分的支承裝置，支承力比較小以及支承剛性不夠。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于不接觸地支承軸的磁力支承裝置，尤其用于高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)器，如渦輪壓縮機(jī)，它與列舉的現(xiàn)有技術(shù)相比不那么復(fù)雜。尤其在考慮到動(dòng)態(tài)力和狹窄的間隙公差的情況下應(yīng)能保證提供大的支承力和高的支承剛性。

此技術(shù)問題通過權(quán)利要求1中說明的措施得以解決。據(jù)此，在按本發(fā)明的用于將轉(zhuǎn)子軸相對(duì)于定子磁力支承的裝置中應(yīng)有下列特征：

-第一支承部分與轉(zhuǎn)子軸連接以及被對(duì)應(yīng)于定子配設(shè)的第二支承部分在彼此有間距的情況下圍繞，

-第一支承部分含有一些垂直于轉(zhuǎn)子軸的軸線定向的且沿轉(zhuǎn)子軸的軸線方向前后排列的軟磁性轉(zhuǎn)子盤元件，它們分別隔開距離形成空隙，

-第二支承部分含有一些垂直于轉(zhuǎn)子軸的軸線定向的且沿此軸線方向前后排列、彼此隔開距離的軟磁性定子盤元件，它們分別插入相鄰轉(zhuǎn)子盤元件的空隙內(nèi)，

-轉(zhuǎn)子盤元件和定子盤元件在它們彼此面對(duì)的側(cè)設(shè)計(jì)有一些環(huán)形的、分別通過空氣間隙相對(duì)置的齒形延伸段，

-為了徑向?qū)б?，為定子盤元件配設(shè)產(chǎn)生磁場(chǎng)的裝置，用于產(chǎn)生在轉(zhuǎn)子盤元件與定子盤元件之間基本上沿軸向定向的固定磁通量，