[發明專利]磁性軸承和包括此種軸承的旋轉機械

在審

• 申請號: 201380067387.6
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN105339689A
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發明（設計）人: L·梅;D·菲奧拉文蒂;M·羅馬內利;M·安塞爾米;M·比吉
• 申請（專利權）人: 諾沃皮尼奧內股份有限公司
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;肖日松

技術領域

公開的實施例大體涉及用于具有轉子的旋轉機械的磁性軸承。具體而言，實施例涉及用于如下旋轉機械的磁性軸承，在該旋轉機械中，轉子和軸承在使用時與流體接觸，流體例如腐蝕性、酸性或攜帶顆粒的氣態氣氛。一些示范實施例特別地涉及包括此種磁性軸承的旋轉機械。

背景技術

對旋轉機械使用磁性軸承正變得越來越普遍，尤其是在腐蝕性流體的情況下。當軸承在其中操作的機械的操作流體為酸性、腐蝕性或攜帶顆粒時，通過使用防腐蝕保護技術來保護磁性軸承的線圈和相關器件是至關重要的。這種技術的一個例子是帶護套的軸承，其中，軸承的定子部分由金屬護套保護，該金屬護套由不氧化或腐蝕并且一般不遭遇與環境的侵蝕性相關的任何現象的材料制成。

護套可為焊接到環形支撐件的板的形式，其中放置包括至少一個線圈和鐵磁體的定子磁路。該環形支撐件可由不銹鋼材料例如磁性不銹鋼制成。封閉板的護套可由與環形支撐件相同的材料制成，或者其可為不同的金屬材料，例如，諸如鎳基合金。

為了耐受操作條件(壓力、壓力的快速變化、溫度、耐受腐蝕和磨損的能力)，護套的通常呈現處于0.3到1mm或更大的范圍內的厚度，例如在0.3到0.5mm的范圍內，即，近似于磁性軸承的空氣間隙的厚度(其為軸承的定子磁路與轉子電樞之間的距離)。因此，這種非磁性材料的護套的存在意味著軸承空氣間隙厚度的增大，這導致對來自所述軸承的可得負載的顯著限制。而且，不完全保證在任何條件下磁性軸承的護套與轉子電樞之間都沒有接觸。

因此，期望減小護套的厚度且護套由精煉金屬片構成。然而，需要使用具有高機械性能和抗腐蝕性能的特定材料，以便確保定子磁路相對于腐蝕的保護且在操作中保持相同形狀和尺寸。

此外，護套的生產，在焊接和最終再加工之后，不允許檢查護套的精確厚度，且因此不允許檢查軸承的實際空氣間隙的精確厚度。

發明內容

本發明的目的是補救上述缺點，同時保持護套式軸承的原理的優點。具體而言，本發明的一個目的是提供一種磁性軸承，其更容易構造且具有更高的承載能力。

根據第一方面，在示范實施例中，用于具有轉子的旋轉機械的磁性軸承包括固連到靜止支撐裝置的定子磁路。定子磁路包括放置在保護環形支撐件中的至少一個線圈和鐵磁體，保護環形支撐件保留該鐵磁體的一個表面和該至少一個線圈的一個表面未被覆蓋。軸承還可包括放置在該至少一個線圈的未被保護環形支撐件覆蓋的表面上的至少一個環形塞，并且環形塞和鐵磁體的未被保護環形支撐件覆蓋的表面被保護層包覆。

由于保護層，故塞的材料可針對其磁性和機械性能來選擇：抵抗腐蝕的性能不再相關。塞的材料和定子磁路的材料被保護層相對于腐蝕保護。具體而言，保護層避免了碳和低合金鋼上的濕CO₂腐蝕損壞，并避免了不銹鋼上的氯化物點蝕損壞。從而可能為塞選擇(具有所需的磁性和機械特性的)這些材料。而且，當塞的材料是鐵磁材料時，不再需要具有薄的塞來保護線圈：塞可具有比標準護套大的厚度，這降低了材料的有關機械性能的要求和塞在使用時的變形，從而導致軸承的更長的壽命和更小的空氣間隙。

因此，由于沒有護套且因此由于空氣間隙的減小，本發明的磁性軸承的能力得以提高。而且，保護層在維護步驟期間可容易地重新裝備，這允許提高和簡化軸承的可維護性。此外，保護層比標準護套便宜。

在一些實施例中，保護層可包括鎳層。

所述鎳層可通過無電鎳鍍敷而形成。

所述鎳層可包括鎳和磷。

在一些實施例中，環形塞可包括在鐵磁材料、磁性不銹鋼和鎳基合金的組中選擇的磁性材料。

根據實施例，軸承是軸向磁性軸承。軸承可包括固連到轉子的處于盤的形式的轉子電樞，并且定子磁路可面朝所述轉子電樞。

轉子和轉子電樞在使用時可與腐蝕性、酸性或攜帶顆粒的流體例如氣態氣氛接觸。

在一些實施例中，環形塞例如通過低溫硬焊而硬焊到該至少一個線圈。

在一些實施例中，環形塞可具有U形截面，該U形截面具有徑向連結板和兩個軸向凸緣。

根據另一方面，一種旋轉機械，例如渦輪機，可包括轉子和如先前限定的軸承。

根據另一方面，一種制造如前所述的軸承的方法可包括以下步驟：a)將該至少一個環形塞焊接到該至少一個線圈和/或該鐵磁體，和b)用保護層包覆該至少一個環形塞和該鐵磁體的未被保護環形支撐件覆蓋的表面。

在一些實施例中，該方法在步驟a)和b)之間還可包括以下步驟：對該至少一個環形塞和該鐵磁體的未被保護環形支撐件覆蓋的表面進行再加工，以獲得平整的表面。

附圖說明