专利名称：立式水泵的磁悬浮轴承支撑装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及适用于各种类型的立式水泵的磁悬浮轴承支撑装置。
背景技术：
磁悬浮轴承具有无机械接触，无须润滑，轴承功耗低，高转速和易于控制等优点。磁悬浮系统主要是以转子、传感器、控制器和执行器四部分组成。通过调节电磁铁绕组上的电流，控制转子产生的吸力和转子的重力相平衡，使转子处于悬浮的平衡位置。当转子受到扰动偏离其参考位置时，位移传感器检测出转子偏离其参考位置的位移，控制系统发出控制信号调节电流，使系统恢复平衡状态。然而传统磁悬浮系统承载能力低，控制效果欠佳等缺点很难应用于大、中型立式水泵系统。
发明内容本实用新型的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种立式水泵的磁悬浮轴承支撑装置，从而有效解决现有技术中的问题。 本实用新型的目的通过采用以下技术方案来实现所述的立式水泵的磁悬浮轴承支撑装置，包括有立式水泵的泵体8，其特点是还包括有所述的立式水泵的旋转主轴3上安装有永磁混合磁悬浮轴承装置7，永磁混合磁悬浮轴承装置7与磁悬浮轴承控制装置相连。所述的永磁混合磁悬浮轴承装置7为多个，永磁混合磁悬浮轴承装置7包括永磁混合磁悬浮轴承l，永磁混合磁悬浮轴承1通过轴承座2安装在立式水泵的泵体8上。[0005] 所述的永磁混合磁悬浮轴承1主要由轴向控制线圈25、轴向定子24、轴向磁轴承气隙12、径向控制线圈13、径向定子22、转子叠片20、径向磁轴承气隙13和插槽式永久磁铁23组成；永磁混合磁悬浮轴承1通过轴承端盖10、轴承壳16、垫圈18与挡圈19固定安装在旋转轴3上，轴承端盖10通过紧固螺栓14固定在轴承座支架15上；永磁混合磁悬浮轴承1的转子叠片20通过挡圈11固定在旋转轴3上，径向定子22对应安装于转子叠片20外部，径向控制线圈21安装在径向定子22上，径向控制线圈21与转子叠片20之间有气隙13，转子叠片20上下两侧装有轴向定子24，轴向定子24通过挡圈19与垫圈18安装在旋转轴3上，轴向定子24与转子叠片之间为轴向磁轴承气隙12 ;轴向控制线圈25安装在插槽式永久磁铁23两侧，插槽式永久磁铁23安装在径向定子22上。 所述的轴承端盖10与旋转主轴3之间设有密封圈9。所述的轴向定子24与轴承端盖10之间设有垫片17。所述的磁悬浮轴承控制装置包括有控制器4，控制器4通过功率放大器5与径向控制线圈21和轴向控制线圈25相连，传感器6安装于旋转轴3两侧，传感器6与控制器4相连。 本实用新型的有益效果是所述的立式水泵的磁悬浮轴承支撑装置，其采用的技术方案是轴向与径向磁悬浮轴承结合的方式，利用永磁体产生静态磁场，从而降低功率放大器的功耗，縮小磁悬浮轴承的体积，提高轴承承载能力，并且利用控制电流控制轴向与径向的电磁场以达到位置平衡。用永久磁铁产生的磁场取代主动磁悬浮轴承中电磁铁产生的静态偏置磁场，从而降低功率放大器的功耗，縮小磁悬浮轴承的体积，提高轴承承载能力。 采用这种结构后，使立式斜流泵和立式水利机械的转速提高，且运转稳定、寿命延长。其应 用于大中型立式水泵，并且除具有磁悬浮轴承的多项优点外，还具有较好的防泥沙淤集于 轴和轴承之间的间隙，可以避免由于主轴磨损引起的水泵的损坏和机组的停工检修带来的 损失。
图1是本实用新型的结构原理示意图； 图2是本实用新型图1中的磁悬浮轴承装置的控制原理示意图； 图3是本实用新型图1中的永磁混合磁悬浮轴承装置7的结构原理示意图。 具体实现方式 如图1、2、3所示，所述的立式水泵的磁悬浮轴承支撑装置，包括有立式水泵的泵 体8，其特点是还包括有所述的立式水泵的旋转主轴3上安装有永磁混合磁悬浮轴承装置 7，永磁混合磁悬浮轴承装置7与磁悬浮轴承控制装置相连。所述的永磁混合磁悬浮轴承装 置7为三个，永磁混合磁悬浮轴承装置7包括永磁混合磁悬浮轴承l，永磁混合磁悬浮轴承 1通过轴承座2安装在立式水泵的泵体8上。 所述的永磁混合磁悬浮轴承1主要由轴向控制线圈25、轴向定子24、轴向磁轴承 气隙12、径向控制线圈13、径向定子22、转子叠片20、径向磁轴承气隙13和插槽式永久磁 铁23组成；永磁混合磁悬浮轴承1通过轴承端盖10、轴承壳16、垫圈18与挡圈19固定安 装在旋转轴3上，轴承端盖10通过紧固螺栓14固定在轴承座支架15上；永磁混合磁悬浮 轴承1的转子叠片20通过挡圈11固定在旋转轴3上，径向定子22对应安装于转子叠片20 外部，径向控制线圈21安装在径向定子22上，径向控制线圈21与转子叠片20之间有气隙 13，转子叠片20上下两侧装有轴向定子24，轴向定子24通过挡圈19与垫圈18安装在旋转 轴3上，轴向定子24与转子叠片之间为轴向磁轴承气隙12 ;轴向控制线圈25安装在插槽 式永久磁铁23两侧，插槽式永久磁铁23安装在径向定子22上。 所述的轴承端盖10与旋转主轴3之间设有密封圈9。所述的轴向定子24与轴承 端盖10之间设有垫片17。所述的磁悬浮轴承控制装置包括有控制器4，控制器4通过功率 放大器5与径向控制线圈21和轴向控制线圈25相连，传感器6安装于旋转轴3两侧，传感 器6与控制器4相连。 所述的立式水泵的磁悬浮轴承支撑装置，其永久磁铁23采用稀土材料钕铁硼制 成。当径向_轴向都稳定悬浮时，旋转主轴在永久磁铁23产生的静态吸力下处于悬浮的中 间位置，径向单边气隙13和轴向单边气隙12均为3mm。且由于结构的对称性，永久磁铁产 生的磁通密度在转于上下、左右和前后的气隙处是相等的，设计时一般为0. 5T。选择插槽式 永久磁铁是为了便于更换，当电磁轴承由于长期使用永磁铁失效后，容易进行更换。当旋转 轴3在平衡位置受到向右的扰动时，转子就会偏离参考位置向右运动，径向轴承气隙13发 生变化，造成永久磁铁23产生的左右气隙的磁通变化，传感器6检测出转子偏离其参考位 置的位移量，控制器4将这一位移信号转变成控制信号，功率放大器5又将此控制信号变换 成轴向控制线圈与径向控制线圈产生控制电流il与i2，这个电流流经电磁铁线圈绕组使 铁芯内产生电磁磁通，产生相应的电磁力与永磁磁力进行相加，从而调节转子位置，使得转子实现稳定的悬浮。如果转子受到一个向左的外扰力，用类似的方法进行分析。
权利要求一种立式水泵的磁悬浮轴承支撑装置，包括有立式水泵的泵体(8)，其特征是还包括有所述的立式水泵的旋转主轴(3)上安装有永磁混合磁悬浮轴承装置(7)，永磁混合磁悬浮轴承装置(7)与磁悬浮轴承控制装置相连。
2. 根据权利要求1所述的立式水泵的磁悬浮轴承支撑装置，其特征在于所述的永磁混合磁悬浮轴承装置(7)为多个，永磁混合磁悬浮轴承装置(7)包括永磁混合磁悬浮轴承 (l)，永磁混合磁悬浮轴承(1)通过轴承座(2)安装在立式水泵的泵体(8)上。
3. 根据权利要求2所述的立式水泵的磁悬浮轴承支撑装置，其特征在于所述的永磁 混合磁悬浮轴承(1)主要由轴向控制线圈(25)、轴向定子(24)、轴向磁轴承气隙(12)、径 向控制线圈(13)、径向定子(22)、转子叠片(20)、径向磁轴承气隙(13)和插槽式永久磁铁 (23)组成；永磁混合磁悬浮轴承(1)通过轴承端盖(10)、轴承壳(16)、垫圈(18)与挡圈 (19)固定安装在旋转轴(3)上，轴承端盖(10)通过紧固螺栓(14)固定在轴承座支架(15) 上；永磁混合磁悬浮轴承(1)的转子叠片(20)通过挡圈(11)固定在旋转轴(3)上，径向 定子(22)对应安装于转子叠片(20)外部，径向控制线圈(21)安装在径向定子(22)上，径 向控制线圈(21)与转子叠片(20)之间有气隙(13)，转子叠片(20)上下两侧装有轴向定 子(24)，轴向定子(24)通过挡圈(19)与垫圈(18)安装在旋转轴(3)上，轴向定子(24)与 转子叠片之间为轴向磁轴承气隙(12);轴向控制线圈(25)安装在插槽式永久磁铁(23)两 侧，插槽式永久磁铁(23)安装在径向定子(22)上。
4. 根据权利要求3所述的立式水泵的磁悬浮轴承支撑装置，其特征在于所述的轴承 端盖(10)与旋转主轴(3)之间设有密封圈(9)。
5. 根据权利要求3所述的立式水泵的磁悬浮轴承支撑装置，其特征在于所述的轴向 定子(24)与轴承端盖(10)之间设有垫片(17)。
6. 根据权利要求1所述的立式水泵的磁悬浮轴承支撑装置，其特征在于所述的磁悬 浮轴承控制装置包括有控制器(4)，控制器(4)通过功率放大器(5)与径向控制线圈(21) 和轴向控制线圈(25)相连，传感器(6)安装于旋转轴(3)两侧，传感器(6)与控制器(4) 相连。
专利摘要立式水泵的磁悬浮轴承支撑装置，包括有立式水泵的泵体8，其特点是还包括有所述的立式水泵的旋转主轴3上安装有永磁混合磁悬浮轴承装置7，永磁混合磁悬浮轴承装置7与磁悬浮轴承控制装置相连。所述的永磁混合磁悬浮轴承装置7为多个，永磁混合磁悬浮轴承装置7包括永磁混合磁悬浮轴承1，永磁混合磁悬浮轴承1通过轴承座2安装在立式水泵的泵体8上。其用永久磁铁产生的磁场取代主动磁悬浮轴承中电磁铁产生的静态偏置磁场，从而降低功率放大器的功耗，缩小磁悬浮轴承的体积，提高轴承承载能力。采用这种结构后，使立式斜流泵和立式水利机械的转速提高，且运转稳定、寿命延长。
文档编号F04D29/048GK201475031SQ20092016674
公开日2010年5月19日 申请日期2009年8月13日 优先权日2009年8月13日
发明者关红艳, 杨逢瑜, 王其磊, 陈君辉 申请人:兰州理工大学