一種電磁使能的主動式動壓氣體軸承制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種電磁使能的主動式動壓氣體軸承，包括電磁軸承(1)以及嵌套在電磁軸承(1)和轉(zhuǎn)子軸(2)之間的彈性箔片軸承(3)，其特征在于，所述的彈性箔片軸承(3)包括頂層彈性箔片(31)和底層彈性箔片(32)，所述的頂層彈性箔片(31)為非導(dǎo)磁材料，在頂層彈性箔片(31)的表面分布有多個各自獨立的磁性材料區(qū)域。本發(fā)明專利技術(shù)的電磁使能的主動式動壓氣體軸承結(jié)構(gòu)簡單、精度要求不高，采用氣磁混合軸承結(jié)構(gòu)，具有可調(diào)的磁性平箔片和低成本的壓力傳感器，解決了現(xiàn)有動壓氣體軸承在工作中，存在的低速承載力低、軸承擾動偏心而使?jié)櫥瑲饬餍孤┒y以控制的問題。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于高速無油潤滑支承設(shè)備
，特別涉及一種電磁使能的主動式動壓氣體軸承。
技術(shù)介紹
電磁軸承是利用電磁力使轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮起來并且可以由控制系統(tǒng)控制其軸心位置的一種軸承，通常也可稱為電磁軸承或磁懸浮軸承，現(xiàn)有技術(shù)中最常用的類型是主動磁懸浮軸承(AMB)。電磁軸承是利用磁力的作用是轉(zhuǎn)軸懸浮在空間特定位置，實現(xiàn)傳統(tǒng)軸承的作用，他避免了轉(zhuǎn)子與軸承的直接接觸，也無需潤滑和密封，可以完全消除磨損，降低功耗；其具有可控性，可以對轉(zhuǎn)子的位置進行主動控制，并且通過控制系統(tǒng)可以調(diào)整軸承的剛度和阻尼；電磁軸承還具有壽命長、工作溫度范圍大、自動平衡等優(yōu)點。磁軸承系統(tǒng)由轉(zhuǎn)子、傳感器、控制器和執(zhí)行器四大部分組成，其中執(zhí)行機構(gòu)包括電磁鐵和功率放大器等。從磁軸承自身的發(fā)展上看，還存在不少缺陷，如磁軸承運轉(zhuǎn)的所有核心數(shù)據(jù)與響應(yīng)都來自于轉(zhuǎn)子的位置，但現(xiàn)有的用于確定轉(zhuǎn)子參考位置的傳感器通常容易受到臨近電磁鐵磁場的干擾，傳感器信號的錯誤經(jīng)常是導(dǎo)致磁軸承突發(fā)損毀性故障的主要原因；由于材料的磁飽和性和電磁發(fā)熱等原因，電磁軸承的承載能力有限。氣體軸承是懸浮軸承技術(shù)中較為成熟的一種，具有良好的自適應(yīng)性，可以在高溫、高速和高污染條件下長期運行，無需供油潤滑，因此結(jié)構(gòu)簡單。采用氣體作為潤滑介質(zhì)，因此其在轉(zhuǎn)子低速運轉(zhuǎn)狀態(tài)下承載能力比較低，并且阻尼和剛度也相對比較低，造成熱停車性能差；另外，在起動和停機階段，氣體軸承由于在轉(zhuǎn)子啟停時轉(zhuǎn)速下降，導(dǎo)致軸內(nèi)氣壓不足、支撐力不夠的情況下，會導(dǎo)致軸承出現(xiàn)不可避免的磨損。在通常情況下氣體軸承的急停車或快速啟停都需要額外的氣源進行輔助，且每重復(fù)起停一次，都一定會相應(yīng)地折損一定量的使用壽命，同時造成可靠性的下降；由于氣體軸承對結(jié)構(gòu)的加工精度和材料的要求都非常高，故而限制了氣體軸承的應(yīng)用與發(fā)展，是其無法低成本、高可靠性地普及到各個行業(yè)應(yīng)用中的主要原因之一。現(xiàn)有技術(shù)中的氣磁混合軸承基本上只是在一套完整的靜壓氣體軸承的結(jié)構(gòu)和功能基礎(chǔ)上增加了另一套完整的磁軸承并在磁軸承，通常這種做法只能以提高回轉(zhuǎn)精度目的。其生產(chǎn)維護成本和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性等特征反而要因此大幅上升，使其僅為在實驗室里的高價概念樣機，無法大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。為彌補現(xiàn)有氣磁混合軸承的不足，希望有一種新的氣磁混合軸承，其磁軸承的工作主要用于校準軸承與轉(zhuǎn)子之間的參考位置，當(dāng)氣體軸承質(zhì)量或精度不佳的情況下導(dǎo)致的震動或來自外界的擾動使轉(zhuǎn)子與軸套間的“觸壁”即將發(fā)生時，可由磁軸承主動地將轉(zhuǎn)子牽引回位，避免軸間接觸的發(fā)生，預(yù)防“抱軸”事故。能夠采用低成本傳感器，降低電磁電擾動，提高控制效率。一方面可以提高對磁軸承系統(tǒng)的阻尼、剛度、承載力，另一方面又可以克服氣體軸承難以控制的缺點。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的專利技術(shù)目的是提供一種電磁使能的主動式動壓氣體軸承，其結(jié)構(gòu)簡單、精度要求不高，采用氣磁混合軸承結(jié)構(gòu)，具有可調(diào)的磁性平箔片和低成本的壓力傳感器，解決了現(xiàn)有動壓氣體軸承在工作中，存在的低速承載力低、軸承擾動偏心而使?jié)櫥瑲饬餍孤┒y以控制的問題。本專利技術(shù)的具體技術(shù)方案是一種電磁使能的主動式動壓氣體軸承，包括電磁軸承以及嵌套在電磁軸承和轉(zhuǎn)子軸之間的彈性箔片軸承，其特征在于，所述的彈性箔片軸承包括頂層彈性箔片和底層彈性箔片，所述的頂層彈性箔片為非導(dǎo)磁材料，在頂層彈性箔片的表面分布有多個各自獨立的磁性材料區(qū)域。更進一步地，所述的磁性材料區(qū)域為條狀磁性材料區(qū)域或點狀磁性材料區(qū)域，多個條狀磁性材料區(qū)域或點狀磁性材料區(qū)域均勻分布，所述的條狀磁性材料區(qū)域的長度方向與轉(zhuǎn)子軸的軸線方向平行。更進一步地，所述的頂層彈性箔片為平箔片，所述的底層彈性箔片為波箔片，所述的平箔片由非導(dǎo)磁材料的不銹鋼帶制成，在頂層彈性箔片的表面遮噴多個各自獨立的磁性材料區(qū)域后，用陶瓷涂層覆蓋。更進一步地，還包括彈性箔片軸承座、軸承殼體和壓力傳感器，所述的電磁軸承位于彈性箔片軸承座和軸承殼體之間，所述的彈性箔片軸承座用于安裝底層彈性箔片，所述的壓力傳感器的探頭穿過彈性箔片軸承座用于測量底層彈性箔片處的氣體壓力。更進一步地，還包括左端蓋和右端蓋，所述的電磁軸承包括磁極和纏繞在磁極上的線圈，所述的磁極有多個，安裝在彈性箔片軸承座和軸承殼體之間，沿氣體軸承的周向勻布，所述的磁極的一端指向轉(zhuǎn)子軸的軸線，所述的左端蓋和右端蓋位于彈性箔片軸承座和軸承殼體兩端，將磁極壓緊。更進一步地，所述的壓力傳感器有8個，位于氣體軸承的中部，沿氣體軸承的周向勻布，所述的磁極有8個，每個磁極為硅鋼片疊壓而成。更進一步地，所述的彈性箔片軸承座、左端蓋和右端蓋的材料為硬鋁材料。本專利技術(shù)的有益效果是本專利技術(shù)的電磁使能的主動式動壓氣體軸承與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：1)頂層箔片上設(shè)置有多個磁性材料區(qū)域，通過電磁軸承的磁極的吸引使頂層箔片適度變形，提高軸承中潤滑氣膜一側(cè)的最高壓力和防止?jié)櫥瑲饬餍孤岣咿D(zhuǎn)子抗受擾動偏心撞壁的能力，從而也提高了軸承的承載能力；2)采用成本較低的壓力傳感器采集氣體壓力變化，通過簡單的控制規(guī)律控制頂層箔片的變形，可提供較高轉(zhuǎn)子阻尼，并提高了轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性。在這樣的簡化控制下，軸承加工精度要求不高；3)電磁軸承與氣體軸承采用嵌套的并聯(lián)式結(jié)構(gòu)，縮短了氣磁軸承的軸向長度，簡化了結(jié)構(gòu)，集成度高，提高了軸承的綜合性能；4)電磁軸承與氣體軸承協(xié)同工作，改善了軸承在高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的動態(tài)性能和穩(wěn)定性；5)軸承在低速時，動壓氣膜沿未建立，用電磁軸承使轉(zhuǎn)子起浮，提高了氣體軸承的低速性能；本專利技術(shù)的氣體軸承結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，精度要求不高，實用性強，經(jīng)濟成本低。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的電磁使能的主動式動壓氣體軸承的正視圖；圖2為圖1中A-A剖視圖；圖3為圖2中B放大圖；圖4為本專利技術(shù)的電磁使能的主動式動壓氣體軸承的具有條形磁性材料的頂層箔片展開示意圖；圖5為本專利技術(shù)的電磁使能的主動式動壓氣體軸承的具有點狀磁性材料的頂層箔片展開示意圖；圖6為本專利技術(shù)的電磁使能的主動式動壓氣體軸承的頂層箔片變形示意圖。具體實施方式下面結(jié)合說明書附圖對本專利技術(shù)的技術(shù)方案作進一步地描述。如圖1-2所示，本專利技術(shù)的一種電磁使能的主動式動壓氣體軸承，包括電磁軸承1、嵌套在電磁軸承1與轉(zhuǎn)子軸2之間的彈性箔片軸承3、彈性箔片軸承座4、軸承殼體5、壓力傳感器6、左端蓋7和右端蓋8，其特征在于，所述的彈性箔片軸承3包括頂層彈性箔本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種電磁使能的主動式動壓氣體軸承，包括電磁軸承(1)以及嵌套在電磁軸承(1)和轉(zhuǎn)子軸(2)之間的彈性箔片軸承(3)，其特征在于，所述的彈性箔片軸承(3)包括頂層彈性箔片(31)和底層彈性箔片(32)，所述的頂層彈性箔片(31)為非導(dǎo)磁材料，在頂層彈性箔片(31)的表面分布有多個各自獨立的磁性材料區(qū)域。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種電磁使能的主動式動壓氣體軸承，包括電磁軸承(1)以及嵌
套在電磁軸承(1)和轉(zhuǎn)子軸(2)之間的彈性箔片軸承(3)，其特征在于，
所述的彈性箔片軸承(3)包括頂層彈性箔片(31)和底層彈性箔片(32)，
所述的頂層彈性箔片(31)為非導(dǎo)磁材料，在頂層彈性箔片(31)的表面
分布有多個各自獨立的磁性材料區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電磁使能的主動式動壓氣體軸承，其特征
在于，所述的磁性材料區(qū)域為條狀磁性材料區(qū)域或點狀磁性材料區(qū)域，多
個條狀磁性材料區(qū)域或點狀磁性材料區(qū)域均勻分布，所述的條狀磁性材料
區(qū)域的長度方向與轉(zhuǎn)子軸(2)的軸線方向平行。
3.如權(quán)利要求2所述的一種電磁使能的主動式動壓氣體軸承，其特征
在于，所述的頂層彈性箔片(31)為平箔片，所述的底層彈性箔片(32)
為波箔片，所述的平箔片由非導(dǎo)磁材料的不銹鋼帶制成，在頂層彈性箔片
(31)的表面遮噴多個各自獨立的磁性材料區(qū)域后，用陶瓷涂層覆蓋。
4.如權(quán)利要求1-3任一一項所述的一種電磁使能的主動式動壓氣體軸
承，其特征在于，還包括彈性箔片軸承座(4)、軸承殼體(5)和壓力傳感
器(6)，所述的電磁軸承(1)位于彈性箔片軸...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：靳普，
申請(專利權(quán))人：至玥騰風(fēng)科技投資有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11