一种应用于磁悬浮轴承的内圈常分离式保护轴承

摘要

本发明涉及磁悬浮轴承系统领域，具体涉及一种应用于磁悬浮轴承的内圈常分离式的保护轴承，包括轴承内圈、轴承外圈、滚动体和保持架，其中所述保护轴承外圈、滚动体和保持架组合成轴承主体部分，固定在轴承座上；内圈内滚道面平滑过渡，对滚动体无限位作用，可与轴承主体部分分离，通过过盈配合的方式安装于转子端部；同时能够承受轴向载荷和径向载荷；所述保护轴承，在磁悬浮轴承转子正常工作下处于静止状态，转子与轴承内圈旋转时与轴承主体间存在轴向、径向间隙；当转子、轴承内圈向下跌落与轴承主体接触，轴承内圈内轨道与滚动体紧密贴合，转子被固定在轴承上，得到稳定轴承支撑，避免了转子失稳。

权利要求

1.一种应用于磁悬浮轴承的内圈常分离式保护轴承，包括轴承内圈、轴承外圈、滚动体和保持架；其特征在于：

所述保护轴承外圈、滚动体和保持架组合成轴承主体部分，固定在轴承座上；

所述保护轴承内圈内滚道面平滑过渡，对滚动体无限位作用，，可与轴承主体部分分离且在轴向分离时无阻尼，通过过盈配合的方式安装于转子端部；

所述保护轴承需要同时能够承受轴向载荷和径向载荷，主要是轴向载荷，轴承外圈、滚动体的尺寸与技术要求与同规格角接触球轴承相同；

所述保护轴承，在磁悬浮轴承转子正常工作下处于静止状态，转子与轴承内圈旋转时与轴承主体间存在轴向、径向间隙；当所述转子发生失稳事件，转子、轴承内圈向下跌落与轴承主体接触，轴承内圈内轨道与滚动体紧密贴合，转子被固定在轴承上，得到稳定轴承支撑，有效降低转子离心力。

2.根据权利要求1所述的一种应用于磁悬浮轴承的内圈常分离式的保护轴承，其特征在于，所述保护轴承保持架对滚动体具有限位作用，在立式安装条件下，具有固定滚动体的能力，保证无内圈限位时滚动体不从轴承主体部分脱落。

3.根据权利要求1所述的一种应用于磁悬浮轴承的内圈常分离式的保护轴承，其特征在于，所述转子、轴承内圈与轴承主体部分同轴设置，转子与轴承内圈跌落时轴承内圈均匀与每个滚动体接触并稳定支撑。

4.根据权利要求1所述的一种应用于磁悬浮轴承的内圈常分离式的保护轴承，其特征在于，所述保护轴承只在磁悬浮轴承失效发生转子跌落时进行工作，正常工作下处于静止状态，无需润滑介质对其进行补充。

说明书

一种应用于磁悬浮轴承的内圈常分离式保护轴承

技术领域

[0001] 本发明涉及磁悬浮轴承系统技术领域，尤其涉及一种立式磁悬浮转子跌落的保护轴承装置。

背景技术

[0002] 在磁悬浮轴承系统中，保护轴承(Touchdown Bearings)是磁悬浮轴承的关键部件之一，用来限制转子沿径向和轴向上的最大位移。当磁悬浮轴承因为过载或者元器件故障
而发生跌落时，保护轴承能临时支撑转子直到转子恢复悬浮状态或者安全降速，避免磁悬
浮轴承主要部件的损坏，保证系统的安全性和可靠性。但由于转子与保护轴承之间存在一
定的间隙，转子会在间隙范围内发生弹跳和全周摩擦，转子的涡动会给轴承内圈造成剧烈
碰撞和摩擦。尤其针对立式磁悬浮转子，径向上没有重力约束，转子涡动会使轴承内圈持续
承受转子自重3‑10倍的接触力，容易造成轴承的损伤，并且产生的摩擦力和摩擦扭矩可能
会导致保护轴承的快速温升，降低保护轴承寿命。目前保护轴承的可靠性已经成为磁悬浮
轴承工业化应用的瓶颈之一。

[0003] 针对立式磁悬浮轴承，在不额外增加系统零配件的前提下，重新设计保护轴承结构，使得保护轴承区分与传统的工作方式，以达到在转子跌落时消除保护轴承间隙，并使转
子获得稳定支撑，对提高保护轴承的可靠性可以起到重要作用。

发明内容

[0004] 为了克服上述现有技术可靠性不足的问题，本发明提出了一种应用于磁悬浮轴承的内圈常分离式保护轴承，避免了保护轴承内圈和转子间间隙引起的转子涡动响应、碰撞
接触力，有效提高保护轴承的耐用性。

[0005] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种应用于磁悬浮轴承的内圈常分离式保护轴承，包括轴承外圈、滚动体、保持架、轴承内圈；

[0006] 保护轴承外圈、滚动体和保持架组合成轴承主体部分，固定在轴承座上；

[0007] 保护轴承内圈内滚道面平滑过渡，对滚动体无限位作用，轴承内圈可与轴承主体部分分离且在轴向分离时无阻尼，通过过盈配合的方式安装于转子端部；

[0008] 保护轴承需要同时能够承受轴向载荷和径向载荷，主要是轴向载荷，轴承外圈、滚动体的尺寸与技术要求与同规格角接触球轴承相同；

[0009] 保护轴承在磁悬浮轴承转子正常工作下处于静止状态，转子与轴承内圈旋转时与轴承主体间存在轴向、径向间隙；当所述转子发生失稳事件，转子、轴承内圈向下跌落与轴
承主体接触，轴承内圈内轨道与滚动体紧密贴合，转子被固定在轴承上，得到稳定轴承支
撑，有效降低转子离心力。

[0010] 根据本发明的另一个实施例，进一步包括：所述保护轴承保持架对滚动体具有限位作用，在立式安装条件下，具有固定滚动体的能力，保证无内圈限位时滚动体不从轴承主
体部分脱落。

[0011] 根据本发明的另一个实施例，进一步包括：所述转子、轴承内圈与轴承主体部分同轴设置，转子与轴承内圈跌落时轴承内圈均匀与每个滚动体接触并稳定支撑。

[0012] 根据本发明的另一个实施例，进一步包括：所述保护轴承只在磁悬浮轴承失效发生转子跌落时进行工作，正常工作下处于静止状态，无需润滑介质对其进行补充。

[0013] 本发明的有益效果是，在磁悬浮轴承系统失效后对转子同时提供稳定的径向和轴向的保护，并且能够同时减小因转子涡动引起的径向接触力和摩擦力；另外，当磁悬浮轴承
再次进行悬浮时，能够及时恢复轴承内圈与配对轴套的间隙，使得保护轴承不干扰磁悬浮
轴承的正常运行；提高了立式保护轴承的可靠性和安全性，降低了保护轴承的检测和维修
成本。

附图说明

[0014] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0015] 图1为本发明所述的一种应用于磁悬浮轴承的内圈常分离式保护轴承的整体结构示意图；

[0016] 图2为图1中保护轴承内圈结构示意图；

[0017] 图3为图1中保持架三维结构示意图；

[0018] 图中，1、转子，2、轴承内圈，3、保持架，4、滚动体，5、轴承外圈。

具体实施方式

[0019] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。以下
对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使
用的任何限制。

[0020] 下面参考图1、图2和图3来描述根据本发明实施例的应用于磁悬浮轴承的内圈常分离式保护轴承。

[0021] 如图1所示，根据本发明实施例的内圈常分离式保护轴承，包括转子1、轴承内圈2、保持架3、滚动体4、轴承外圈5。

[0022] 具体的，轴承内圈2通过过盈配合的方式安装到转子1上，保持架3、滚动体4和轴承外圈5单独组装成轴承主体，保持架3和轴承外圈5同轴设置，滚动体4安装在保持架3上并将
其彼此隔开。

[0023] 在保护轴承主体安装好并且竖直放置后，保持架3应对滚动体4起到限位作用，滚动体应只在保持架3的孔内沿着轴承外圈5的轨道滚动，在轻微的振动或冲击下滚动体不应
从保持架中脱落。

[0024] 为此，在图3中所示，保持架3的孔并非与水平面平行，而是存在5～15°的夹角以保证滚动体4易安装条件下的不脱落。

[0025] 一般来说，轴承外圈5通过过盈配合的方式固定到机架上，轴承内圈2相对于转子1固定，二者的运动方式同步。

[0026] 本发明的工作原理是：在正常运行工况下，轴承内圈2与保护轴承主体，尤其是滚动体4不发生接触，轴承内圈2随着转子1高速旋转，保持架3、滚动体4保持静止状态。当磁轴
承失效时，转子1因重力作用向下跌落，轴承内圈2和滚动体4发生碰撞接触，由于速度差的
存在，在转子1数次弹跳后稳定落在保护轴承上，轴承内圈2与保护轴承主体组合成一组完
整的角接触球轴承，并稳定支撑转子不发生涡动和碰撞。保持架3和滚动体4的公转转速等
于轴承内圈2和转子1转速的一半。该实施例能有效消除转子的涡动，降低保护轴承与转子
的碰撞力，起到对系统的保护作用，提升保护轴承的使用寿命。

[0027] 根据本发明的一个实施例，所述轴承内圈2内滚道面在轴向分离方向平滑过渡，对滚动体无限位作用，在轴向分离时无阻尼。

[0028] 根据本发明的一个实施例，保护轴承只在磁悬浮轴承失效发生转子跌落时进行工作，作为长期不运行的轴承，无需润滑介质对其进行补充，由此，简化了系统的设计，避免转
子的污染。

[0029] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实
施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示
例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中
以合适的方式结合。

[0030] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本
发明的范围由权利要求及其等同物限定。