一种磁悬浮轴承径向保护系统[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 111005939 A(43)申请公布日 2020.04.14

(21)申请号 202010014545.3(22)申请日 2020.01.07

(71)申请人 珠海格力电器股份有限公司

地址 519000 广东省珠海市前山金鸡西路(72)发明人 王建辉　张小波　张芳　龚高　

张超　李欣　(74)专利代理机构 北京细软智谷知识产权代理

有限责任公司 11471

代理人 杨娟(51)Int.Cl.

F16C 32/04(2006.01)F16C 41/00(2006.01)

权利要求书1页 说明书6页 附图6页

CN 111005939 A(54)发明名称

一种磁悬浮轴承径向保护系统(57)摘要

本发明涉及一种磁悬浮轴承径向保护系统，

该保护系统包括属于磁悬浮轴承保护技术领域，

第一部件和第二部件，第一部件为软材料制成的结构件，第二部件为硬材料制成的结构件，第一部件和第二部件均用于承受径向冲击并变形，还包括座体和滚珠轴承，座体上设有通孔；第一部件呈环状且该第一部件可拆卸固定安装在座体上，第一部件与通孔同轴；第二部件包括第一环圈，第一环圈安装在第一部件内且该第一环圈的外环壁与第一部件的内环壁紧密相贴；滚珠轴承安装在第一环圈内且该滚珠轴承的外环壁与第一环圈的内环壁紧密相贴，滚珠轴承的内环孔孔径小于通孔的孔径，采用该结构，本发明中的磁悬浮轴承径向保护系统在保护磁悬浮轴承时的可靠性更高。

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权　利　要　求　书

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1.一种磁悬浮轴承径向保护系统，其特征在于：包括第一部件和第二部件，所述第一部件为软材料制成的结构件，所述第二部件为硬材料制成的结构件，所述第一部件和所述第二部件均用于承受径向冲击并变形。

2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮轴承径向保护系统，其特征在于：还包括座体和滚珠轴承，所述座体上设有通孔；

所述第一部件呈环状且该第一部件可拆卸固定安装在所述座体上，所述第一部件与所述通孔同轴设置；

所述第二部件包括第一环圈，所述第一环圈安装在所述第一部件内且该第一环圈的外环壁与所述第一部件的内环壁紧密相贴；

所述滚珠轴承安装在所述第一环圈内且该滚珠轴承的外环壁与所述第一环圈的内环壁紧密相贴，所述滚珠轴承的内环孔孔径小于所述通孔的孔径。

3.根据权利要求2所述的一种磁悬浮轴承径向保护系统，其特征在于：所述座体的一侧端面上还设有与所述通孔同轴的第一槽，所述第一部件安装在所述第一槽内且该第一部件的外环壁与所述第一槽的侧壁紧密相贴。

4.根据权利要求3所述的一种磁悬浮轴承径向保护系统，其特征在于：还包括第一环板，所述第一环板通过螺钉连接于所述座体上并盖合在所述第一槽的槽口处，所述第一环板将所述滚珠轴承压紧在所述第一槽内且该第一环板的内环孔孔径大于所述滚珠轴承的内环孔孔径。

5.根据权利要求4所述的一种磁悬浮轴承径向保护系统，其特征在于：所述第一槽的槽口处还设有第三槽，所述第一环板嵌于所述第三槽中。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的一种磁悬浮轴承径向保护系统，其特征在于：所述第二部件还包括第二环板，所述第二环板同轴地连接于所述第一环圈的一端，所述第一槽的槽底还设有与该第一槽同轴的第二槽，所述第二环板置于所述第二槽内，并且所述第二环板的两端分别与所述第二槽槽底以及所述滚珠轴承的端面相抵，所述第二环板的内环孔孔径大于所述滚珠轴承的内环孔孔径；

所述第二环板的外环壁与所述第二槽的侧壁之间的距离为b，b≥0。7.根据权利要求6所述的一种磁悬浮轴承径向保护系统，其特征在于：所述第二部件还包括第二环圈，所述第二环圈同轴地连接于所述第二环板上且该第二环圈插接在所述通孔中，所述第二环圈的外环壁与所述通孔孔壁之间的距离为c，c≥0。

8.根据权利要求3-5中任一项所述的一种磁悬浮轴承径向保护系统，其特征在于：所述第一部件的一端与所述第一槽的槽底紧密相贴，所述第一部件的另一端与所述第一环板之间的距离为a，a＞0。

9.根据权利要求8所述的一种磁悬浮轴承径向保护系统，其特征在于：所述第一环圈的另一端与所述第一部件的另一端齐平。

10.根据权利要求9所述的一种磁悬浮轴承径向保护系统，其特征在于：所述第一环圈、第二环圈以及第二环板均是由阻尼金属制成的薄壁结构件并且所述第一环圈、第二环圈以及第二环板一体成型，所述第一部件为橡胶圈。

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一种磁悬浮轴承径向保护系统

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技术领域

[0001]本发明属于磁悬浮轴承保护技术领域，特别涉及一种磁悬浮轴承径向保护系统。背景技术

[0002]磁悬浮轴承是一种利用电磁力将轴悬浮的新型轴承。在磁悬浮轴承系统中，为了提高整个系统的可靠性，还需要一套磁悬浮轴承保护系统，作为磁悬浮轴承失效后转子的临时支撑，保护磁悬浮轴承和转轴不受损坏。传统磁悬浮轴承保护系统往往由于球较低的极限转速，无法支撑超高速转子旋转，且难以承受转子跌落后所带来的巨大振动和冲击，而造成保护轴承的失效。在国内外针对磁悬浮轴承系统的研究和应用过程中，已多次发生由于磁悬浮轴承保护系统失效而导致设备损坏的严重事故，因此提高磁悬浮轴承保护系统的可靠性已成为国内外研究的热点，其中磁悬浮轴承保护系统抵抗冲击的能力对磁悬浮轴承系统的应用有重要的影响，然后现有技术中的磁悬浮轴承保护系统的可靠性均不高。发明内容

[0003]本发明提供一种磁悬浮轴承径向保护系统，用于解决现有技术中的磁悬浮轴承保护系统存在的可靠性低的技术问题。

[0004]本发明通过下述技术方案实现：一种磁悬浮轴承径向保护系统，包括第一部件和第二部件，所述第一部件为软材料制成的结构件，所述第二部件为硬材料制成的结构件，所述第一部件和所述第二部件均用于承受径向冲击并变形。[0005]进一步地，为了更好的实现本发明，还包括座体和滚珠轴承，所述座体上设有通孔；

[0006]所述第一部件呈环状且该第一部件可拆卸固定安装在所述座体上，所述第一部件与所述通孔同轴设置；

[0007]所述第二部件包括第一环圈，所述第一环圈安装在所述第一部件内且该第一环圈的外环壁与所述第一部件的内环壁紧密相贴；

[0008]所述滚珠轴承安装在所述第一环圈内且该滚珠轴承的外环壁与所述第一环圈的内环壁紧密相贴，所述滚珠轴承的内环孔孔径小于所述通孔的孔径。[0009]进一步地，为了更好的实现本发明，所述座体的一侧端面上还设有与所述通孔同轴的第一槽，所述第一部件安装在所述第一槽内且该第一部件的外环壁与所述第一槽的侧壁紧密相贴。

[0010]进一步地，为了更好地实现本发明，还包括第一环板，所述第一环板通过螺钉连接于所述座体上并盖合在所述第一槽的槽口处，所述第一环板将所述滚珠轴承压紧在所述第一槽内且该第一环板的内环孔孔径大于所述滚珠轴承的内环孔孔径。[0011]进一步地，为了更好地实现本发明，所述第一槽的槽口处还设有第三槽，所述第一环板嵌于所述第三槽中。[0012]进一步地，为了更好地实现本发明，所述第二部件还包括第二环板，所述第二环板

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同轴地连接于所述第一环圈的一端，所述第一槽的槽底还设有与该第一槽同轴的第二槽，所述第二环板置于所述第二槽内，并且所述第二环板的两端分别与所述第二槽槽底以及所述滚珠轴承的端面相抵，所述第二环板的内环孔孔径大于所述滚珠轴承的内环孔孔径；[0013]所述第二环板的外环壁与所述第二槽的侧壁之间的距离为b，b≥0。[0014]进一步地，为了更好地实现本发明，所述第二部件还包括第二环圈，所述第二环圈同轴地连接于所述第二环板上且该第二环圈插接在所述通孔中，所述第二环圈的外环壁与所述通孔孔壁之间的距离为c，c≥0。[0015]进一步地，为了更好地实现本发明，所述第一部件的一端与所述第一槽的槽底紧密相贴，所述第一部件的另一端与所述第一环板之间的距离为a，a＞0。[0016]进一步地，为了更好地实现本发明，所述第一环圈的另一端与所述第一部件的另一端齐平。

[0017]进一步地，为了更好地实现本发明，所述第一环圈、第二环圈以及第二环板均是由阻尼金属制成的薄壁结构件并且所述第一环圈、第二环圈以及第二环板一体成型，所述第一部件为橡胶圈。

[0018]本发明相较于现有技术具有以下有益效果：[0019]本发明提供的磁悬浮轴承径向保护系统，包括软材料制成的第一部件和硬材料制成的第二部件，第一部件和第二部件均用于承受径向冲击并且变形进行缓冲，该种结构的磁悬浮轴承径向保护系统在使用时，如若出现磁悬浮轴承失效而使得轴产生径向偏移和径向冲击时，上述第一部件和第二部件可以同时作用而吸收径向冲击，由于第一部件由软材料制成，第二部件由硬材料制成，这样，软硬结合，使得本发明提供的磁悬浮轴承径向保护系统具有高刚度以及高阻尼的特性，其能够更好地吸收和缓冲径向冲击，可靠性更高。附图说明

[0020]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0021]图1是本发明实施例中的磁悬浮轴承径向保护系统的结构示意图；[0022]图2是本发明实施例中的第二部件的结构示意图；[0023]图3是本发明实施例中的座体的结构示意图；[0024]图4是本发明实施例中的第一环板的结构示意图；[0025]图5是图1所示结构的使用参考图；[0026]图6是图5中的A区域局部放大图；[0027]图7是图5中的B区域局部放大图。[0028]图中：

[0029]1-第一部件；[0030]2-第二部件；21-第一环圈；22-第二环板；23-第二环圈；[0031]3-座体；31-通孔；32-第一槽；33-第三槽；34-第二槽；[0032]4-滚珠轴承；

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CN 111005939 A[0033][0034][0035][0036][0037]

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5-第一环板；51-台阶；6-螺钉；7-转轴；8-电机；

9-磁悬浮轴承。

具体实施方式

[0038]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。[0039]实施例1：

[0040]本实施例提供一种磁悬浮轴承径向保护系统，用于对高速旋转并产生径向偏移的转轴7进行保护，缓冲偏移/冲撞过程中所产生的冲击，吸收冲击作用力，特别用于磁悬浮轴承9的保护。

[0041]该磁悬浮轴承径向保护系统包括软材料制成的第一部件1和硬材料制成的第二部件2，第一部件1和第二部件2均用于承受径向冲击并且变形而进行缓冲，该种结构的磁悬浮轴承径向保护系统在使用时，如若出现磁悬浮轴承9失效而使得转轴7产生径向偏移和径向冲击时，上述第一部件1和第二部件2可以同时作用而吸收径向冲击，由于第一部件1由软材料制成，第二部件2由硬材料制成，这样，软硬结合，使得本实施例提供的磁悬浮轴承径向保护系统具有高刚度以及高阻尼的特性，其能够更好地吸收和缓冲径向冲击和振动，可靠性更高。

[0042]值得说明的是，现有技术中，一些用于保护磁悬浮轴承的装置是使用硬材料来缓冲径向冲击，另外一些保护磁悬浮轴承的装置是使用软材料来缓冲径向冲击，前一种装置缓冲和吸收冲击的能力不足，能够吸收的冲击和振动十分有限，而后一种则刚性不足，虽然能够吸收足够的冲击和振动，但是产生的变形量会非常大，很可能使得转轴与磁悬浮轴承接触而造成损失。

[0043]本实施例提供的磁悬浮轴承径向保护系统则是采用软材料和硬材料的结合来吸收冲击和振动，抗冲击和减震能力更强，而且产生的变形相对更小，从而更加可靠。[0044]实施例2：

[0045]本实施例作为实施例1的一种具体实施方式，本实施例中提供的磁悬浮轴承径向保护系统还包括座体3和滚珠轴承4，座体3为硬质金属材料制成的圆板结构，该座体3上设有通孔31，最佳地，通孔31设于座体3的中心位置并贯穿座体3的两个相对板面，而且该通孔31为圆孔。

[0046]上述第一部件1则是环状结构，最佳地，该第一部件1为圆环结构，其可拆卸固定安装在座体3上，比如，座体3上凸设有若干凸块，若干凸块围成一个圈，而第一部件1则套在上述圈里面并卡紧。该第一部件1安装在座体3上的时候，其与上述通孔31同轴，也即第一部件1的中轴线与上述通孔31的中轴线共线。[0047]上述第二部件2包括第一环圈21，最佳地该第一环圈21也是圆环，第一环圈21则安

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装在上述第一部件1内部，并且该第一环圈21的外环壁与第一部件1的内环壁紧密相贴，最佳地，使得第一环圈21与第一部件1过盈配合，而且该第一环圈21也与上述第一部件1同轴设置。

[0048]上述滚珠轴承4则安装在上述第一环圈21内，该滚珠轴承4的外环壁与上述第一环圈21的内环壁紧密相贴，最佳地，该滚珠轴承4与上述第一环圈21过盈配合。[0049]此时，上述滚珠轴承4与第一环圈21以及第一部件1则稳固地套接在一起，滚珠轴承4的内环孔与上述通孔31则是同轴的，而且该滚珠轴承4的内环孔孔径小于上述通孔31的孔径。

[0050]采用上述结构，本实施例提供的磁悬浮轴承径向保护系统使用时，将穿过磁悬浮轴承9中心孔的转轴7插入上述滚珠轴承4的内环孔中，并且使得滚珠轴承4的内环孔与转轴7同轴。需要说明的是，滚珠轴承4的内环孔孔径需大于转轴7的外径。当磁悬浮轴承9失效时，转轴7在高速旋转的情况下产生径向偏移，此时，转轴7将会首先与滚珠轴承4接触，随后滚珠轴承4将会把冲击传递到与之接触的第一环圈21上，第一环圈21又将传递到第一部件1上，受到冲击和第一环圈21和第一部件1将会产生变形并吸收冲击和振动，减少滚珠轴承4收到的冲击力，延长滚珠轴承4的使用寿命。[0051]作为本实施例的一种最佳实施方式，本实施例中的第一部件1为橡胶圈，而上述第一环圈21则是阻尼金属制成的薄壁结构，最佳地，该阻尼金属为弹簧钢，从而使得第一环圈21具有足够的刚度和可塑性。而且可以通过使用不同厚度的第一环圈21和第一部件1，达到调整本实施例提供的磁悬浮轴承径向保护系统的刚度和阻尼的目的。另外，本实施例提供的磁悬浮轴承径向保护系统的结构相较于现有技术中的阻尼器，其结构更加简单，成本更低，制造更加方便，更易于推广运用。还有就是，该种结构的磁悬浮轴承径向保护系统，不会影响磁悬浮轴承9中心位置，实用性更强。[0052]实施例3：

[0053]本实施例作为实施例2的更优实施方式，本实施例中，上述座体3的一侧端面上还设有第一槽32，该第一槽32也是圆槽，并且该第一槽32与上述通孔31同轴，上述第一部件1则安装在第一槽32内，具体地，该第一部件1的外环壁与上述第一槽32的侧壁紧密相贴，最佳地，该第一部件1与第一槽32的侧壁过盈配合，从而使得第一部件1稳固地安装在座体3上，而且第一槽32的侧壁对第一部件1的作用，则可以对第一部件1提供足够强大的径向支撑。

[0054]采用该种结构，上述第一部件1嵌装在座体3里面，从而使得本实施例提供的磁悬浮轴承径向保护系统的结构更加紧凑。[0055]实施例4：

[0056]本实施例作为上述实施例的更优实施方式，本实施例提供发磁悬浮轴承径向保护系统还包括第一环板5，该第一环板5通过螺钉6连接在座体3上，值得注意的是，螺钉6穿过第一环板5以及上述第一部件1后再螺接于上述第一槽32的槽底，可以起到定位第一部件1的作用，避免第一部件1在使用的过程中旋转。

[0057]该第一环板5盖合在上述第一槽32的槽口处，此时，该第一环板5将上述滚珠轴承4压紧在第一槽32内，更优地，上述第一环板5上靠近其内环孔的位置设有环状的台阶51，该台阶51则压在上述滚珠轴承4的外圈端面上，从而将滚珠轴承4压紧在第一槽32内。另外，该

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第一环板5的内环孔孔径大于滚珠轴承4的内环孔孔径，以避免转轴7穿接在上述通孔31中是，转轴7的外壁与第一环板5产生接触。

[0058]作为本实施例的一种更优实施方式，本实施例中，上述座体3上还开设有第三槽33，该第三槽33位于上述第一槽32的槽口处，并且该第三槽33也是圆槽，其与第一槽32同轴，此时，第一槽32实际便是位于上述第三槽33的槽底，上述第一环板5嵌装在第三槽33中，进一步增强本实施例提供的磁悬浮轴承径向保护系统的紧凑性。[0059]实施例5：

[0060]本实施例作为上述实施例的更优实施方式，本实施例中，上述第二部件2还包括第二环板22，该第二环板22同轴地连接在第一环圈21的一端，具体地，该第二环板22的一侧板面与上述第一环圈21的一端连接在一起，最佳地，该第二环板22的外环壁与上述第一环圈21的外环壁齐平，此时该第二环板22也是与上述通孔31同轴的。[0061]上述第一槽32的槽底还设有第二槽34，该第二槽34也是圆槽，并且该第二槽34与上述第一槽32同轴。而上述第二环板22则置于该第二槽34内，并且该第二环板22的两端(也即第二环板22的两个板面)分别与上述滚珠轴承4的端面以及第二槽34槽底相抵，这样，利用上述第二环板22和上述第一环板5，便可以对上述滚珠轴承4进行轴向限位，以使得滚珠轴承4能够稳固地安装在座体3上。需要说明的是，该第二环板22的内环孔孔径大于滚珠轴承4的内环孔孔径，最佳地，该第二环板22只会覆盖上述滚珠轴承4的外圈，以避免转轴7与第二环板22的内环壁接触。

[0062]该第二环板22的外环壁与上述第二槽34的侧壁之间的距离为b，限定b≥0。当b＝0时，上述第二环板22的外环壁与上述第二槽34的侧壁紧密相贴，承受冲击时，该第二环板22的外环壁则会直接将部分冲击传递到第二槽34的侧壁上并产生变形，也即传递至座体3上，此种结构，上述第一部件1和第二部件2则具有足够的刚度。当b＞0时，上述第二环板22的外环壁与第二槽34的侧壁之间具有间隙，承受冲击时，由于第二环板22的外环壁没有直接与座体3接触，故而，此时，第二环板22连通第一环圈21将会先挤压第一部件1，而后第二环板22的外环壁才会与第二槽34的侧壁接触，第二环板22和第一环圈21变形承受冲击，此种结构，上述第一部件1和第二部件2则能够吸收更多的冲击作用力。[0063]作为本实施例的一种最佳实施方式，本实施例中的第二环板22也是阻尼金属制成的薄壁结构，最佳地，该阻尼金属为弹簧钢，而且该第二环板22与第一环圈21一体成型。[0064]实施例6：

[0065]本实施例作为上述实施例的更优实施方式，本实施例中，上述第二部件2还包括第二环圈23，该第二环圈23同轴地连接于第二环板22上，具体地，该第二环圈23也是圆圈，第二环圈23和第一环圈21分别位于上述第二环板22的两端，而且该第二环圈23的内环壁与上述第二环板22的内环壁齐平，安装时，该第二环圈23插装在上述通孔31中，而且该第二环圈23的外环壁与通孔31孔壁之间的距离为c，c≥0。[0066]当c＝0时，第二环圈23的外环壁与通孔31孔壁直接接触，承受冲击时，第一环圈21拉动第二环板22并带动第二环圈23沿径向朝外扩散，此时第二环圈23手通孔31孔壁的限制作用，则可以增强第一部件1和第二部件2的刚度。当c＞0时，第二环圈23的外环壁与通孔31孔壁之间具有间隙，承受冲击时，第一环圈21与第二环板22以及第二环圈23沿径向朝外，由于第二环圈23和通孔31孔壁之间的间隙存在，故而整个第二部件2将先挤压第一部件1，随

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后采用与座体3接触而吸收冲击力。

[0067]作为本实施例的一种最佳实施方式，本实施例中的第二环圈23也是阻尼金属制成的薄壁结构，最佳地，该阻尼金属为弹簧钢，而且该第二环圈23与第二环板22一体成型。[0068]实施例7：

[0069]本实施例作为上述实施例的更优实施方式，本实施例中，上述第一部件1安装在第一槽32内的时候，其一端与上述第一槽32的槽底紧密相贴，而该第一部件1的另一端(也即靠近第一环板5的一端)与第一环板5之间则具有一定的间隙，具体地，该间隙的宽度为a，其中a大于0。

[0070]采用该种结构，当第一部件1受到挤压而变形时，第一部件1与第一环板5之间的间隙则可以对第一部件1的变形提供让位。

[0071]作为本实施例的一种最佳实施方式，本实施例中，上述第二部件2的第一环圈21的另一端(也即靠近第一环板5的一端)与第一部件1的另一端(也即靠近第一环板5的一端)齐平，也即第一环圈21与第一环板5之间也具有一定的间隙，以给第一环圈21的变形提供让位。

[0072]实施例8：

[0073]本实施例作为本发明的一种具体使用实施例，如图5至图7所示，电机8的转轴7穿接在磁悬浮轴承9的中心孔中，此时，转轴7与磁悬浮轴承9的中心孔之间的距离为L，并且该转轴7还穿接在本发明提供的磁悬浮轴承径向保护系统的滚珠轴承4内环孔里面，此时，转轴7与滚珠轴承4的内环孔孔壁之间的距离为d。[0074]作为本实施例的最佳实施方式，上述第二环板22与第二槽34侧壁之间的距离b，上述第二环圈23的外环壁与通孔31孔壁之间的距离c,与转轴7与滚珠轴承4的内环孔孔壁之间的距离为d以及转轴7与磁悬浮轴承9的中心孔之间的距离为L，满足如下条件：b+d＜L，且c+d＜L。这样，当磁悬浮轴承9失效时，转轴7发生径向偏移，使得第一部件1和第二部件2沿径向朝外扩张，在转轴7接触到磁悬浮轴承9中心孔孔壁之前，第二环板22外壁将先接触到第二槽34侧壁，或者第二环圈23的外环壁将先接触到通孔31孔壁，从而可以尽最大可能避免转轴7与磁悬浮轴承9中心孔孔壁接触，进而保护磁悬浮轴承9。[0075]以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明记载的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

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