电磁轴承转子系统及空压机的制作方法

本公开涉及磁悬浮，尤其涉及一种电磁轴承转子系统及空压机。

背景技术：

1、电磁轴承支撑的高速转子系统拟在燃料电池汽车空压机中的应用是一个趋势，燃料电池汽车空压机的原理是由叶轮带动气体做高速旋转，使气体产生离心力，从而使气体通过叶轮后的流速和压力得到提高，连续地生产出压缩空气。因此离心叶轮作为空压机转子系统的主要部件，其设计的优良与否对空压机的性能有着至关重要的影响。

2、现有空压机中，在电磁轴承失效或失去电源时，辅助轴承仅是起到了支撑作用，并不能同时承载转轴在转动过程产生的轴向力和径向力，使得高速旋转的转轴会破坏电磁轴承，甚至是安装于转轴上的其他设备，对整个转子系统造成冲击作用。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本公开提供了一种安全性高的电磁轴承转子系统及空压机。

2、本公开第一方面提供了一种电磁轴承转子系统，包括：

3、转轴；

4、径向磁轴承，所述径向磁轴承套设于所述转轴上，用于支撑所述转轴的径向负载；

5、轴向磁轴承，所述轴向磁轴承套设于所述转轴上，用于支撑所述转轴的轴向负载；

6、辅助轴承，所述辅助轴承为角接触滑动轴承，所述辅助轴承套设于所述转轴上，所述辅助轴承包括轴承外圈和轴承内圈，所述轴承内圈设置在所述轴承外圈内，且所述轴承内圈与所述轴承外圈锥面配合，所述轴承外圈的内表面和/或所述轴承内圈的外表面设有陶瓷金属复合涂层，所述辅助轴承用以在所述径向磁轴承和/或所述轴向磁轴承失效时对所述转轴提供径向和轴向的支撑。

7、可选的，所述轴承内圈与所述转轴固定连接，所述轴承外圈用于与静止外套固定连接，其中所述静止外套包括与机壳固定连接的静止部件。

8、可选的，所述陶瓷金属复合涂层为cr3c2-25%nicr陶瓷金属复合涂层。

9、可选的，所述陶瓷金属复合涂层的厚度为100μm至300μm。

10、可选的，所述辅助轴承的数量为两个，两个所述辅助轴承分别设于所述转轴的两端。

11、可选的，所述径向磁轴承包括径向定子和径向转子，所述径向转子套设于所述转轴上，所述径向定子具有多个磁极，每个所述磁极缠绕有用于通过电磁力调控所述径向转子处于平衡的线圈绕组。

12、可选的，所述轴向磁轴承包括轴向定子和轴向转子，所述轴向转子套设于所述转轴上，所述轴向定子包括两个具有环形槽的环形电磁铁，所述环形槽中设有用于通过电磁力调控所述轴向转子处于平衡的环形线圈绕组，两个所述环形电磁铁同轴设置在所述轴向转子的两侧。

13、可选的，所述电磁轴承转子系统还包括位置传感器和控制器；

14、所述位置传感器与所述转轴同轴设置且与所述转轴之间具有间隙，用于确定所述转轴的轴向位置和径向位置，且所述位置传感器和所述径向磁轴承、所述轴向磁轴承连接；

15、所述控制器与所述位置传感器电连接，用于接收所述位置传感器的反馈，且所述控制器和所述径向磁轴承、所述轴向磁轴承电连接，以控制所述径向磁轴承和/或所述轴向磁轴承的施力大小。

16、可选的，所述电磁轴承转子系统还包括电机，所述电机包括电机定子和电机转子，所述电机定子能够固定于机壳上，所述电机转子旋转设于所述电机定子内，且与所述电机定子同心设置，所述电机转子的中心部形成有轴孔，所述转轴穿设于所述轴孔中且与所述轴孔固定连接，以驱动所述转轴转动。

17、本公开第二方面提供了一种空压机，包括机壳和上述任一实施例所述的电磁轴承转子系统，所述电磁轴承转子系统设置在所述机壳内。

18、本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

19、本公开提供的电磁轴承转子系统及空压机，包括转轴、径向磁轴承、轴向磁轴承和辅助轴承，径向磁轴承套设于转轴上，用于支撑转轴的径向负载；轴向磁轴承套设于转轴上，用于支撑转轴的轴向负载；通过采用角接触滑动轴承作为辅助轴承，辅助轴承套设在转轴上，且辅助轴承包括轴承外圈和轴承内圈，轴承内圈设置在轴承外圈内，且轴承内圈与轴承外圈锥面配合，使得径向磁轴承和/或轴向磁轴承失效时，辅助轴承可对转轴提供径向和轴向的支撑，同时轴承外圈的内表面和/或轴承内圈的外表面设有陶瓷金属复合涂层，防止轴承外圈和轴承内圈对磨的表面造成严重磨损，对整个电磁轴承转子系统造成冲击作用。

技术特征：

1.一种电磁轴承转子系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电磁轴承转子系统，其特征在于，所述轴承内圈（402）与所述转轴（1）固定连接，所述轴承外圈（401）用于与静止外套固定连接，其中所述静止外套包括与机壳固定连接的静止部件。

3.根据权利要求1所述的电磁轴承转子系统，其特征在于，所述陶瓷金属复合涂层（403）为cr3c2-25%nicr陶瓷金属复合涂层。

4.根据权利要求1所述的电磁轴承转子系统，其特征在于，所述陶瓷金属复合涂层（403）的厚度为100μm至300μm。

5.根据权利要求1至4任一项所述的电磁轴承转子系统，其特征在于，所述辅助轴承（4）的数量为两个，两个所述辅助轴承（4）分别设于所述转轴（1）的两端。

6.根据权利要求1至4任一项所述的电磁轴承转子系统，其特征在于，所述径向磁轴承（2）包括径向定子和径向转子，所述径向转子套设于所述转轴（1）上，所述径向定子具有多个磁极，每个所述磁极缠绕有用于通过电磁力调控所述径向转子处于平衡的线圈绕组。

7.根据权利要求1至4任一项所述的电磁轴承转子系统，其特征在于，所述轴向磁轴承（3）包括轴向定子和轴向转子，所述轴向转子套设于所述转轴（1）上，所述轴向定子包括两个具有环形槽的环形电磁铁，所述环形槽中设有用于通过电磁力调控所述轴向转子处于平衡的环形线圈绕组，两个所述环形电磁铁同轴设置在所述轴向转子的两侧。

8.根据权利要求1至4任一项所述的电磁轴承转子系统，其特征在于，还包括位置传感器（5）和控制器（6）；

9.根据权利要求1至4任一项所述的电磁轴承转子系统，其特征在于，还包括电机，所述电机包括电机定子和电机转子，所述电机定子能够固定于机壳上，所述电机转子旋转设于所述电机定子内，且与所述电机定子同心设置，所述电机转子的中心部形成有轴孔，所述转轴（1）穿设于所述轴孔中且与所述轴孔固定连接，以驱动所述转轴（1）转动。

10.一种空压机，包括机壳和如权利要求1至9任一项所述的电磁轴承转子系统，所述电磁轴承转子系统设置在所述机壳内。

技术总结
本公开涉及一种电磁轴承转子系统及空压机，此电磁轴承转子系统包括转轴、径向磁轴承、轴向磁轴承和辅助轴承，径向磁轴承套设于转轴上，用于支撑转轴的径向负载；轴向磁轴承套设于转轴上，用于支撑转轴的轴向负载；通过采用角接触滑动轴承作为辅助轴承，辅助轴承套设在转轴上，且辅助轴承包括轴承外圈和轴承内圈，轴承内圈设置在轴承外圈内，且轴承内圈与轴承外圈锥面配合，使得径向磁轴承和/或轴向磁轴承失效时，辅助轴承可对转轴提供径向和轴向的支撑，同时轴承外圈的内表面和/或轴承内圈的外表面设有陶瓷金属复合涂层，防止轴承外圈和轴承内圈对磨的表面造成严重磨损，对整个电磁轴承转子系统造成冲击作用。

技术研发人员：郭煜晨,李小磊,伍德民
受保护的技术使用者：季华实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12