[發明專利]用于磁懸浮轉子系統中的球軸承類型的輔助軸承

有效

• 申請號: 201410539621.7
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104343829B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: F·龐森;M·本瑙德;M·奧利瓦;J·達席爾瓦;J·安德斯
• 申請（專利權）人: SKF磁性機械技術公司
• 主分類號: F16C35/12
• 分類號: F16C35/12;F16C27/00;F16C32/04
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 葛飛

一種組件，包括旋轉軸(104，114)，其相對于固定座(105，115)通過具有中間徑向空氣間隙的至少一個主動磁力軸承和包括同軸布置的第一和第二環形表面(124，123)的至少一個輔助軸承(118)來支撐，所述同軸布置的第一和第二環形表面(124，123)中的一個(124)與所述固定座(105，115)和所述旋轉軸(104，114)中的一個限定了間隙(E2)，所述間隙(E2)比所述中間徑向空氣間隙小，并且所述同軸布置的第一和第二環形表面(124，123)的另一個(123)與所述固定座(105，115)和所述旋轉軸(104，114)的另一個構造為一體。輔助軸承(118)包括相對彼此具有偏移量的第一球軸承和第二球軸承以增加啟動轉矩。

技術領域

本發明涉及一種磁懸浮轉子系統中的球軸承類型的輔助軸承和結合該輔助軸承的磁懸浮。

背景技術

磁力軸承的運轉避免了機械摩擦，但是需要持續地提供電力。一旦電力中斷，軸需要通過所謂的輔助軸承來支撐，其也叫著陸軸承、緊急軸承或者后備軸承。

配備有主動磁力軸承的旋轉機械包括機械輔助軸承，其在磁力軸承中的一個過載或者電子或電控線圈故障或者其他導致故障或者懸架過載的事件時工作。

輔助裝置提供了機械的冗余量，并且需要被正確地定義和標注尺寸以便完全保證機器不會被損壞，并且一旦過載或者伺服控制故障消失，設備可以立即恢復。

一般采用干式潤滑或者套筒套組合(光滑環)的滾動元件軸承可以用于構造輔助軸承。但是具有平滑表面的輔助滑動軸承，特別是利用套筒套組合的輔助軸承具有多個缺點。尤其是套筒具有明顯不足的承載能力并且無法應對高滑動速度。因此，在比如“油和氣”領域中應用的輔助軸承一般是球軸承類型。

這樣，旋轉機械的重量和轉動載荷可以通過主動磁力軸承(AMB)的磁場來支撐。主動磁力軸承裝配有輔助軸承，其在機器的等待期不得不支撐轉子，并且一旦主動磁力軸承故障也能夠抓住轉子。

輔助軸承包括高精度機械軸承，其在軸向和徑向方向被“柔和地”預加負荷。

著陸軸承布置的傳統設計是由成對布置的并且在軸向上預加負荷以增加轉矩的一組角接觸球軸承或深溝球軸承組成。

附圖6圖示一種球軸承類型的傳統輔助軸承18，包括一對滾動元件3、13，每組滾動元件3、13位于定子籠1、11和轉子籠2、12之間。轉子籠2、12與繞軸X-X′旋轉的轉子構件4構成一體，而在定子籠1、11和固定的定子構件5之間形成間隙。該間隙可以是例如介于0.2到0.3毫米之間，并且比相關的徑向磁力軸承(未圖示)的氣體間隙小，其中氣體間隙可以是例如介于0.4到0.6毫米之間。通常，輔助軸承的間隙大概是磁力軸承的氣體間隙的一半。

一種球軸承類型的緊急軸承的例子在美國專利7217039B2中被公開。

圖7圖示了旋轉機械的垂直支撐10的一個例子，包括至少一個主動磁力軸承17、位置傳感器16和輔助軸承18，其可以結合如上文公開的圖6的形式。旋轉機械可以是例如壓縮機。兩個徑向磁力軸承17可以位于壓縮機的中心位置的每一側。兩個輔助軸承18可以位于壓縮機的端部附近。在已知附圖7的例子中，輔助軸承和機器的其他部分之間的間隙通過附圖標記20來表示，并且位于轉子籠2、12和轉子4之間，同時定子籠1、11與固定的定子構件5構成一體。然而，該間隙可以位于定子籠1、11和固定的定子構件5之間，轉子籠2、12可以與轉子4構成一體，如附圖6所示。

當轉子4懸浮在主動磁力軸承中時，與機器，包括磁力軸承和輔助軸承，的過程氣體中的冷卻流相結合的通過轉子的高速旋轉而產生的氣動力矩，迫使球軸承的內環旋轉，如果球軸承阻力矩太小，則導致不可控和不期望的球軸承旋轉。這種現象會產生滾珠的加速磨損，以派生出軸承座的預載的減小。