[發(fā)明專利]一種徑向-止推動壓浮環(huán)和磁懸浮支承電主軸系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210073151.4
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114679002A
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設計）人: 竺志大;孫帥;寇海江;曾勵;唐率;王文軍;張帆;楊堅;張坤坤
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: H02K7/08
• 分類號: H02K7/08;H02K7/09;H02K5/16;H02K11/21
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛

本發(fā)明公開了一種徑向?止推動壓浮環(huán)和磁懸浮支承電主軸系統(tǒng)，結構上由電主軸，端蓋，軸承座，電機外殼，編碼器，推力盤，推力盤螺母，徑向?止推浮環(huán)，動壓氣體軸承，徑向磁懸浮軸承，冷卻套，電機定子，永磁片，保護套構成。所述電主軸的前后兩端由徑向磁懸浮軸承、動壓氣體軸承和徑向?止推浮環(huán)組合支承。所述動壓氣體軸承內側加工有人字槽，靠近徑向?止推浮環(huán)的端面加工有軸承氣槽；所述徑向?止推浮環(huán)的端面，在靠近推力盤的端面加工有浮環(huán)氣槽。本發(fā)明提出的一種徑向?止推動壓浮環(huán)和磁懸浮支承電主軸系統(tǒng)，能在高低不同的工況下穩(wěn)定有效的支承電主軸，支承方式無接觸、無摩擦，極大的提高了電主軸和軸承系統(tǒng)的壽命。

技術領域

本發(fā)明屬于軸承制備技術領域，特別是一種徑向-止推動壓浮環(huán)和磁懸浮支承電主軸系統(tǒng)。

背景技術

電主軸是高速、精密單元，承受較大徑向和軸向切削負荷，融合了變頻調速技術、高速軸承技術及關鍵制造裝配技術等，其中高速軸承技術是電主軸中的關鍵技術。高速電主軸軸承應用場合需要軸承具有卓越的性能，提高速度性能、運轉精度、系統(tǒng)剛度是軸承行業(yè)面臨的幾大難題。目前高速電主軸采用的軸承多為陶瓷滾動軸承、磁懸浮軸承、氣體軸承。陶瓷滾動軸承高速運轉時溫升很高，滾動體的離心力較大，會導致軸承失效；磁懸浮軸承利用磁場力支承轉子，具有無接觸、無摩擦、無潤滑等優(yōu)點；此外更顯著的特點是，可以對轉子進行主動控制；動壓氣體浮環(huán)軸承具有精度高、結構緊湊、摩擦功耗低等優(yōu)點，最顯著的特點是能夠提高轉軸的轉動速度，廣泛應用于渦輪機、透平機等高速旋轉機械；但動壓氣體浮環(huán)軸承可控性差，最突出的缺點為在電主軸啟停或降速時，動壓效應較小，無法形成支承氣膜，使電主軸與軸承之間發(fā)生摩擦。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種徑向-止推動壓浮環(huán)和磁懸浮支承電主軸系統(tǒng)，針對動壓氣體軸承承載能力低，可控性差以及電主軸啟動或降速時與軸承之間產生碰磨的問題，以提高整個軸承系統(tǒng)的剛度和承載能力。

實現本發(fā)明目的的技術解決方案為：

一種徑向-止推動壓浮環(huán)和磁懸浮支承電主軸系統(tǒng)，包括電機外殼、固定在電機外殼兩端的軸承座、以及電主軸，所述電主軸與電機外殼之間設有永磁片和電機定子；

所述電主軸和兩側的軸承座之間均通過徑向磁懸浮軸承和動壓氣體軸承支承；所述動壓氣體軸承與電主軸之間設有徑向-止推浮環(huán)外側設有推力盤；所述推力盤通過推力盤螺母緊固在電主軸上；電主軸轉動時，動壓氣體軸承與徑向-止推浮環(huán)形成氣膜作用于推力盤，使電主軸實現軸向靜止；

所述徑向磁懸浮軸承和動壓氣體軸承交互工作；所述徑向磁懸浮軸承用于電主軸啟動或降速時，產生電磁力的作用于電主軸；所述動壓氣體軸承，用于電主軸正常工作時，與徑向-止推浮環(huán)、電主軸之間形成雙層氣膜，使電主軸懸浮。

本發(fā)明與現有技術相比，其顯著優(yōu)點是：

本發(fā)明提出的一種徑向-止推動壓浮環(huán)和磁懸浮支承電主軸系統(tǒng)，能在高低不同的工況下穩(wěn)定有效的支承電主軸，高速工況下，利用動壓氣體軸承的動壓效應在動壓氣體軸承、徑向-止推浮環(huán)與電主軸之間形成雙層氣膜，提高了整個軸承系統(tǒng)的承載能力和剛度；在低速工況下或主軸啟停時，利用磁懸浮軸承的可控性，通過位移傳感器檢測轉子的偏轉信息，改變線圈電流的大小，調節(jié)轉子的位置，避免了電主軸與軸承間的碰磨；同時止推浮環(huán)不僅能承受徑向載荷，還可以承載軸向載荷，提高了軸承系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置中立體結構示意圖。

圖2為本發(fā)明裝置中整體剖視結構示意圖。

圖3為本發(fā)明裝置中傳感器分布圖。

圖4(a-b)分別為本發(fā)明裝置中徑向-止推浮環(huán)端面圖及剖面圖。

圖5(a-b)分別為本發(fā)明裝置中動壓氣體軸承端面圖及剖面圖。