磁悬浮转子的失稳保护机构的制作方法

1.本技术涉及飞轮转子领域，特别涉及一种磁悬浮转子的失稳保护机构。


背景技术：

2.在磁悬浮轴承系统中，为确保磁悬浮轴承系统的安全性和稳定性，通常会在磁悬浮轴承系统加装一组保护轴承，当磁悬浮轴承失效或过载情况下，保护轴承可以短时间内支承高速旋转的转子系统，以防损坏设备，进而可以保证整个系统的安全可靠性。
3.现有技术中对磁悬浮保护轴承多采用机械轴承，这种保护轴承与转子之间的间隙相对固定，因此在磁悬浮轴承失效或过载后，容易带来如下问题：
4.1、高速旋转的转子跌落后和保护轴承内圈的碰撞摩擦形成的反向涡动会加剧碰撞运动的激烈程度，从而给保护轴承带来巨大的振动和冲击，导致保护轴承的损坏；2、转子跌落在保护轴承上驱动保护轴承旋转，在保护轴承加速过程中受冲击载荷时容易打滑，导致保护轴承内圈表面蹭伤与摩损等，大大缩短了保护轴承的使用寿命，进而影响到对整个磁悬浮轴承系统的保护。


技术实现要素：

5.本技术主要提供一种磁悬浮转子的失稳保护机构，以解决现有技术中无法对磁悬浮轴承系统进行良好保护的问题。
6.为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种磁悬浮转子的失稳保护机构，所述磁悬浮转子的失稳保护机构包括转子与保护组件，所述保护组件包括套设于所述转子上且与所述转子连接的耐磨套筒以及套设于所述耐磨套筒上且与所述耐磨套筒间隔设置的保护轴承；其中，所述耐磨套筒与所述转子之间设置有第一缓冲件以在所述耐磨套筒与所述转子间形成缓冲间隙；其中，所述保护组件设置于所述转子沿所述旋转轴的长度方向的端部。
7.根据本技术提供的一实施方式，所述磁悬浮转子的失稳保护机构还包括壳体，所述转子与所述保护组件设置于所述壳体内，所述保护轴承与所述壳体之间还设置有第二缓冲件。
8.根据本技术提供的一实施方式，所述第一缓冲件与所述第二缓冲件为弹性阻尼器。
9.根据本技术提供的一实施方式，所述第一缓冲件与所述第二缓冲件为弹性环。
10.根据本技术提供的一实施方式，所述磁悬浮转子的失稳保护机构还包括电机定子，所述电机定子设置于所述壳体内，且套设于所述转子上，以用于与所述转子配合驱动所述转子绕旋转轴进行旋转。
11.根据本技术提供的一实施方式，所述磁悬浮转子的失稳保护机构还包括磁轴承定子，所述磁轴承定子设置于所述壳体内，且套设于所述转子上，以用于将所述转子相对所述电机定子、磁轴承定子和壳体悬浮。
12.根据本技术提供的一实施方式，所述磁轴承定子为两个，且两个所述磁轴承定子沿所述旋转轴的长度方向分别设置于所述电机定子的两侧。
13.根据本技术提供的一实施方式，所述耐磨套筒靠近所述转子的一侧设置有高强度耐磨层。
14.根据本技术提供的一实施方式，所述耐磨套筒的材质为碳化铬、高锰钢、碳化钨和钛合金中的一种或多种。
15.根据本技术提供的一实施方式，所述保护组件为两组，两组所述保护组件分别设置于所述转子沿所述旋转轴的长度方向的两端。
16.本技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本技术通过在转子外依次套设耐磨套筒与保护轴承，且耐磨套筒与转子之间设置有第一缓冲件以在耐磨套筒与转子间形成缓冲间隙，第一缓冲件可以吸收转子跌落时的振动与冲击，从而可以提高保护轴承的工作转速，从而保证第一缓冲件与保护轴承可以一起工作，或第一缓冲件在转子对保护轴承进行碰撞前就先对转子进行缓冲，以对保护轴承进行保护。
17.进一步的，通过设置耐磨套筒及通过第一缓冲件在耐磨套筒与转子之间形成缓冲间隙，可以进一步限制转子的径向位移，且当转子的径向位移超过缓冲间隙时，转子则会与耐磨套筒发生刚性冲击，以防止转子的径向位移过大对整个磁悬浮转子的失稳保护机构产生损坏。且通过在转子外设置耐磨套筒，可以有效的对转子进行保护，以防止转子直接与保护轴承碰撞、摩擦与对转子进行损坏，进而提高转子的寿命与持久性。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，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，其中：
19.图1是本技术提供的磁悬浮转子的失稳保护机构第一实施方式的结构示意图；
20.图2是图1所示磁悬浮转子的失稳保护机构局部区域a的结构示意图。
具体实施方式
21.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
22.需要说明，若本技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
23.另外，若本技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能
够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
24.请参阅图1-图2，本技术提供一种磁悬浮转子的失稳保护机构10，该磁悬浮转子的失稳保护机构10包括有转子100与保护组件200。其中转子100在工作时候可以绕旋转轴进行旋转，保护组件200套设于转子100上。
25.如图2所示，保护组件200包括耐磨套筒210与保护轴承220。其中耐磨套筒210套设于转子100上且与转子100连接，即耐磨套筒210可以在转子100进行旋转时候跟随转子100进行旋转。保护轴承220也套设于耐磨套筒210上且与耐磨套筒210间隔设置。
26.其中，耐磨套筒210与转子100之间设置有第一缓冲件230以在耐磨套筒210与转子100间形成缓冲间隙。具体地，第一缓冲件230可以吸收转子100跌落时的振动与冲击，从而可以提高保护轴承220的工作转速，从而保证第一缓冲件230与保护轴承220可以一起进行工作，或第一缓冲件230在转子100对保护轴承220进行碰撞前就先对转子100进行缓冲。且进一步的，通过设置耐磨套筒210及通过第一缓冲件230在耐磨套筒210与转子100之间形成缓冲间隙。可以进一步限制转子100的径向位移，且当转子100的径向位移超过缓冲间隙时，转子100则会与耐磨套筒210发生刚性冲击，以防止转子100的径向位移过大对整个磁悬浮转子的失稳保护机构10产生损坏。且通过在转子100外设置耐磨套筒210，可以有效的对转子100进行保护，以防止转子100直接与保护轴承220碰撞、摩擦与对转子100进行损坏，进而提高转子100的寿命与持久性。
27.在具体实施例中，第一缓冲件230可以为弹性阻尼器或者弹性环，具体可以是第一橡胶圈、挤压油膜阻尼器、弹性波形环或电磁阻尼器等。
28.如图1所示，磁悬浮转子的失稳保护机构10还包括壳体300，转子100与保护组件200设置于壳体300内，保护轴承220与壳体300之间还设置有第二缓冲件240。第二缓冲件240与第一缓冲件230相同，也可以是弹性阻尼器或者弹性环，具体可以是第一橡胶圈、挤压油膜阻尼器、弹性波形环或电磁阻尼器等。
29.具体地，保护轴承220具体可以是球轴承、滚子轴承、滚轮轴承或者滑动轴承等。以球轴承为例，一般可以为深沟球轴承或角接触轴承。具体是保护轴承220的内圈与外圈可以相对转动。具体地，保护轴承220的内圈与耐磨套筒210间隔设置，在正常状态下，保护轴承220的内圈与耐磨套筒210不会发生接触，从而不会跟随耐磨套筒210发生旋转，在转子100跌落的情况下，转子100的径向位移可能过大从而带动耐磨套筒210与耐磨套筒210的内圈撞击，并带动耐磨套筒210的内圈与外圈相对旋转，进而对转子100的旋转动能进行缓冲与逐步释放。保护轴承220的外圈固定于壳体300，且保护轴承220的外圈与壳体300之间设置有第二缓冲件240。
30.通过在保护轴承220与壳体300之间设置有第二缓冲件240，可以进一步减少转子100跌落时与保护轴承220的刚性冲击，进而对转子100以及壳体300进行保护，以防止刚性冲击能量过大对保护轴承220与壳体300直接造成损坏。
31.且通过设置第一缓冲件230与第二缓冲件240形成两个缓冲区，从而可以有效的转子100跌落时候的动能进行吸收，从而降低耐磨套筒210与保护轴承220撞击时候的碰撞冲击力，进而避免对保护轴承220以及壳体300的破坏，同时也可以降低耐磨套筒210和保护轴承220内圈的摩擦力、保护轴承220各部件之间的摩擦力，从而降低保护轴承220等部件的磨
损风险，提高使用寿命。
32.且进一步的，无论是第一缓冲件230还是第二缓冲件240一方面均可以缓冲转子100跌落时候的撞击能量，另一方面还可以直接作为限位装置以用于对转子100进行径向限位，以防止转子100的径向位移过大从而损坏磁悬浮转子的失稳保护机构10。
33.在具体实施例中，耐磨套筒210靠近转子100的一侧设置有高强度耐磨层。具体地，耐磨套筒210的材质为碳化铬、高锰钢、碳化钨和钛合金中的一种或多种。通过设置高强度耐磨层或将耐磨套筒210的整体通过高强度材质所制备而成，从而可以在转子100发生接触时，可以用于吸收转子100的能量，以便于转子100直接对保护轴承220的内圈进行接触冲击与磨损。
34.如图1所示，磁悬浮转子的失稳保护机构10还包括电机定子400，电机定子400设置于壳体300内，且套设于转子100上，以用于与转子100配合驱动转子100绕旋转轴进行旋转。
35.如图1所示，磁悬浮转子的失稳保护机构10还包括磁轴承定子500，磁轴承定子500设置于壳体300内，且套设于转子100上，以用于驱动转子100相对电机定子400浮空。磁轴承定子500具体为两个，且两个磁轴承定子500沿旋转轴的长度方向分别设置于电机定子400的两侧。
36.在具体实施例中，磁轴承定子500通过提供电磁力或者其他形式的磁力与转子100配合，从而可以将转子100相对磁轴承定子500、电机定子400以及壳体300悬浮。
37.在具体实施例中，保护组件200设置于转子100沿旋转轴的长度方向的端部。即保护组件200具体位于转子100沿旋转轴的长度方向的端部，在具体实施例中，保护组件200具体可以为两组，两组保护组件200分别位于转子100沿旋转轴的长度方向的两端，即位于两个磁轴承定子500的外侧。
38.在具体场景中，磁轴承定子500通过提供电磁力或者其他形式的磁力使得转子100相对磁轴承定子500悬浮，随后电机定子400驱动转子100绕旋转轴进行高速旋转，如果由于磁轴承系统失效、损坏或失去稳定控制等原因导致转子失稳，使得转子100会跌落，且由于转子100具有较高的转速，则可能会对磁轴承定子500或电机定子400直接撞击，以对磁轴承定子500或电机定子400造成损坏，在本技术中，通过设置保护组件200，且保护组件200与转子100的间隙会小于磁轴承定子500与转子100的间隙，且保护组件200与转子100的间隙会小于电机定子400与转子100的间隙，因此在转子100跌落时，会现与保护组件200发生碰撞，一方面可以对转子100的能量进行部分吸收，以减少刚性碰撞对转子100与保护组件200带来的损害，一方面以对转子100进行径向限位，以防止转子100直接对磁轴承定子500或电机定子400造成撞击损害。具体地，转子100在发生跌落时，能量会部分被第一缓冲件230进行吸收，如果跌落时转子100的径向位移过大超过由第一缓冲件230形成的缓冲间隙，则耐磨套筒210会与转子100发生碰撞，以对转子100的能量进行进一步吸收，以减少转子100与保护轴承220的内圈刚性碰撞，以对保护轴承220的内圈进行保护。进一步的，在保护轴承220与壳体300之间设置第二缓冲件240，进一步对转子100的能量进行吸收，以防止转子100对保护轴承220与壳体300造成损坏，且保护轴承220的内圈与外圈可以相对旋转，通过内圈与转子100旋转从而逐渐消减转子100的转速，进而对转子100进行较好的保护。
39.综上所述，本技术提供一种磁悬浮转子的失稳保护机构，通过在耐磨套筒210与转子100之间设置有第一缓冲件230，第一缓冲件230可以吸收转子100跌落时的振动与冲击，
耐磨套筒210可以进一步吸收转子100的刚性冲击，对保护轴承220进行保护，且通过在保护轴承220与壳体300之间设置有第二缓冲件240，可以进一步减少转子100跌落时与保护轴承220的刚性冲击，进而对转子100以及壳体300进行保护，以防止刚性冲击能量过大对保护轴承220与壳体300直接造成损坏。
40.以上所述仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。