[发明专利]一种带预紧的电磁－弹性箔片气体组合轴承

说明书

技术领域

本发明属于高速无油润滑支承设备技术领域，特别涉及一种带预紧的电磁一弹性箔片气体组合轴承。

背景技术

由于电磁轴承是通过无机械接触电磁力和电子控制实现对转子的支承，其无需润滑与密封，完全消除了磨损；同时，因为其具备可控性，可以对转子的位置进行主动控制，并且控制系统可确定轴承的刚度和阻尼，具有很好的可设计性；由于电磁轴承在运动的过程中可控可调，故而具有很好的动态性能；另外，其还具有寿命长、工作温度范围大(-253～+450℃)等特点。但是，由于材料的磁饱和性和电磁发热等原因，无法更进一步地提高电磁轴承的承载能力。

弹性箔片轴承具有良好的自适应性，可以在高温、高速和高污染条件下长期运行，不需要供油或控制系统等辅助装置，因此结构简单。弹性箔片轴承由于采用气体作为润滑介质，因此承载能力比较低，阻尼和刚度也相对比较低；另外，在起动和停机阶段，由于轴颈和箔片之间产生了摩擦，因此磨损较大。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种体积小、阻尼相当、成本低的带预紧的电磁一弹性箔片气体组合轴承，其具有功耗低、精度高、承载力高的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种带预紧的电磁一弹性箔片气体组合轴承，包括有电磁轴承1和嵌套在电磁轴承1与转子轴颈2之间的弹性箔片轴承3，其中电磁轴承1内壁上设置有磁极4，并且在其轴向上设置有压紧磁极4的端盖5，磁极4用于缠绕线圈6，磁极4在靠近弹性箔片轴承3端的极靴17处沿径向向外5mm处设置了凸台7；箔片轴承轴承座组件8沿轴线方向插入到电磁轴承1各个磁极4的间隙内，并与凸台7形成配合，共同组成箔片轴承轴承座；箔片轴承轴承座组件8上设置有n个(n＝4，6，8，10，12)伸出部分9，在箔片轴承轴承座组件8沿圆周方向均匀布置的m(m＝1，2，3，4，5，6)个伸出部分9的内壁上沿轴向设置有槽10，槽10内安装有顶层弹性箔片11和底层弹性波箔12(n与m的关系具体如下：当n＝4时，m＝1，4；当n＝6时，m＝1，3；当n＝8时，m＝1，4，；当n＝10时，m＝1，5；当n＝12时，m＝1，4，6)。

所述的磁极4的数目为n个(n＝4，6，8，10，12)。

所述的顶层弹性箔片11与底层波箔12的数目均为m(m＝1，2，3，4，5，6)个。

所述的磁极4是由厚度为0.5mm的硅钢片13叠压而成。

所述的顶层弹性箔片11是平箔，其材料为耐高温镍基合金，许可温度达700℃。

所述的顶层弹性箔片11靠近转子轴颈2的表面上设置有PM304耐高温涂层14，许可温度达500℃。

所述的顶层弹性箔片11紧贴底层波箔12安装，在圆周方向上相邻两箔片首尾搭接，即：第二片的前半段搭接在第一片的后半段上，m(m＝1，2，3，4，5，6)片顺次循环搭接。

所述的底层弹性波箔12径向紧贴箔片轴承轴承座组件8与电磁轴承磁极4端部形成的圆周内表面。

所述的底层弹性波箔12的长度是顶层弹性箔片11长度的一半。

所述的箔片轴承轴承座组件8的材料为硬铝，属于非电磁材料，对电磁场分布没有影响。

所述的槽10的径向偏角为30°。

由于本发明是在电磁轴承1中嵌套弹性箔片轴承3的带预紧的电磁～弹性箔片气体组合轴承，其具有以下优点：

第一，集成度高：与电磁轴承和弹性箔片轴承本身相比，本发明采用嵌套式结构，将弹性箔片轴承嵌入到电磁轴承与转轴轴颈之间，减小了轴承轴向尺寸，同时也缩小了轴承的总体积，减小了经济成本，具有集成度高，经济性高的特点。

第二，动态刚度高，承载力提高：由于本发明采用电磁轴承和弹性箔片气体轴承并联工作，极大幅度地提高了轴承的刚度和承载力。

第三，阻尼和稳定性高：由于弹性箔片气体轴承相对于磁轴承可提供较高结构阻尼，可以大幅度地减小转子过临界时的振幅，并可以通过电磁轴承用简单的控制规律使电磁轴承系统顺利地跨过弯曲临界转速，所以本发明的组合轴承不但具有可以提高系统的阻尼和稳定程度，而且具有可简化电磁轴承的控制系统的特点。

第四，结构简化：由于本发明的组合轴承不需要专门的辅助轴承，故具有结构简化的特点。

附图说明

图1为本发明的整体结构二维视图，其中(a)为整体结构主视图；(b)为整体结构剖面图。

图2为本发明的箔片轴承3部分的局部二维放大视图。