CN217440579U - 一种主动调节偏心距的磁性轴承系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于磁轴承领域技术领域，尤其涉及一种主动调节偏心距的磁性轴承系统，包括：磁性轴承组件，其包括环形磁钢、与环形磁钢轴向同向的上导磁环和下导磁环，所述上导磁环通过外筒结构固定支撑，所述下导磁环通过转子结构固定支撑在外筒结构以内；偏移组件，其包括用于调节环形磁钢与上导磁环之间轴向间隙的偏移机构和偏移驱动机构。本实用新型可以实现磁性轴承偏心距的主动调节与控制，与以往的试验相比，此装置可以在一次安装的情况下，实现磁轴承偏心距的调整与改变，以此验证偏心距最优值。

Description

一种主动调节偏心距的磁性轴承系统

技术领域

本实用新型属于磁轴承领域技术领域，尤其涉及一种主动调节偏心距的磁性轴承系统。

背景技术

高速旋转机器部分支承由永磁轴承提供，永磁轴承包括环形磁钢与导磁圆环。永磁轴承提供一定的磁拉力，磁钢与导磁环轴线的相对距离为偏心距，偏心距大小对旋转设备振动特性存在一定影响。按照理论设计结果，偏心距存在最优值，而设计结果需要通过相应的试验进行验证。目前，永磁轴承偏心距是在安装初始时设置好的，后期不可调节，需要开展多次试验进行偏心距的最优值验证试验，试验工序繁琐且耗时耗力。因此，基于这些问题，提供一种便于验证偏心距最优值的主动调节偏心距的磁性轴承系统，具有重要的现实意义。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述现有技术中存在的问题，为旋转机械提供轴一种主动调节偏心距的磁性轴承系统，实现磁轴承偏心距的主动调节与控制。

本实用新型为解决这一问题所采取的技术方案是：

一种主动调节偏心距的磁性轴承系统，包括：

磁性轴承组件，其包括环形磁钢、与环形磁钢轴向同向的上导磁环和下导磁环，所述上导磁环通过外筒结构固定支撑，所述下导磁环通过转子结构固定支撑在外筒结构以内；

偏移组件，其包括用于调节环形磁钢与上导磁环之间轴向间隙的偏移机构和偏移驱动机构。

优选的，所述环形磁钢、上导磁环和下导磁环从上至下依次设置。

进一步优选的，所述上导磁环的上端位于环形磁钢的中心孔内，所述上导磁环和环形磁钢之间构成环形间隙。

进一步优选的，所述外筒结构包括固定在平台上并且内部中空的外筒，所述上导磁环通过导磁环法兰固定在外筒的上端。

进一步优选的，所述下导磁环和转子结构位于外筒以内。

进一步优选的，所述上导磁环和下导磁环两者的中轴线与外筒的中轴线相重合。

进一步优选的，所述转子结构包括上下铰接连接的转子和基座，所述转子的上端与下导磁环固定，所述基座竖直固定在平台上。

进一步优选的，所述偏移机构包括：

滑动导轨，其通过支架平行固定在平台的上方；

固定轴，其通过滑块滑动安装在滑动导轨上，所述环形磁钢固定在固定轴的下端。

进一步优选的，所述偏移驱动机构包括：

步进电机，其设置在支架上，其通过传动结构带动固定轴沿滑动导轨移动；

控制器，其与步进电机电连，所述步进电机根据控制器设定的偏移量带动固定轴沿滑动导轨移动。

进一步优选的，所述滑动导轨、固定轴、转子、基座以及导磁环法兰分别为绝缘材料制成。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

1.本实用新型可以实现磁性轴承偏心距的主动调节与控制，与以往的试验相比，此装置可以在一次安装的情况下，实现磁轴承偏心距的调整与改变，以此验证偏心距最优值。

2.本实用新型中，上导磁环通过导磁环法兰固定在外筒的上端，下导磁环通过转子和基座设置在外筒以内，外筒不但能够起到保护作用，还能用于固定支撑上导磁环。

3.本实用新型中，环形磁钢通过固定轴与导轨上的滑块固定连接形成滑动构件，上导磁环通过导磁环法兰固定，下导磁环通过转子和基座支撑，环形磁钢与导磁环构成磁性轴承，为旋转机械提供一定的磁拉力，通过滑动构件可实现磁性轴承偏心距的主动调节，操作简便，易于实现。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本实用新型范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中A部放大结构示意图。

图中：1-环形磁钢、2-上导磁环、3-下导磁环、4-滑动导轨、5-固定轴、6-转子、7-基座、8-控制器、9-步进电机、10-支架、11-导磁环法兰、12-外筒。

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本实用新型的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本实用新型形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本实用新型的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的技术特征在同一附图中可能仅在一处进行标示。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。下面就结合附图来具体说明本实用新型。

实施例：

一种主动调节偏心距的磁性轴承系统，包括：磁性轴承组件，其包括环形磁钢1、与环形磁钢1轴向同向的上导磁环2和下导磁环3，所述上导磁环2通过外筒结构固定支撑，所述下导磁环3通过转子结构固定支撑在外筒结构以内；偏移组件，其包括磁性轴承组件和用于调节环形磁钢1与上导磁环2之间轴向间隙的偏移机构和偏移驱动机构。

本实施例中，磁性轴承组件提供一定的磁拉力，环形磁钢和导磁圆环轴线的相对距离为偏心距，偏心距大小对旋转设备振动特性存在一定影响，为试验偏心距的最优值，设计了本磁性轴承系统，具体的：本磁性轴承系统为一种高速旋转机械永磁轴承偏心距主动调节系统，如图1所示，环形磁钢1、上导磁环2和下导磁环3共同构成一个磁性轴承组件(永磁轴承)，上导磁环2和下导磁环3共同构成导磁圆环，其中：上导磁环2通过外筒结构固定支撑，下导磁环3通过转子结构固定支撑在外筒结构以内，环形磁钢1通过偏移机构和偏移驱动机构可调节环形磁钢1与上导磁环2之间轴向间隙，环形磁钢1与上导磁环2之间轴向间隙即为磁轴承偏心距，本磁性轴承系统可以实现磁性轴承偏心距的主动调节与控制，与以往的试验相比，此装置可以在一次安装的情况下，实现磁轴承偏心距的调整与改变，以此验证偏心距最优值。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述环形磁钢1、上导磁环2和下导磁环3从上至下依次设置，共同构成一个磁性轴承组件。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述上导磁环2的上端位于环形磁钢1的中心孔内，所述上导磁环2和环形磁钢1之间构成环形间隙，当环形磁钢1的位置改变时，可实现磁性轴承偏心距的调节。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述外筒结构包括固定在平台上并且内部中空的外筒12，所述上导磁环2通过导磁环法兰11固定在外筒12的上端，外筒12能够起到保护以及固定支撑上导磁环2的作用。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述下导磁环3和转子结构位于外筒12以内，外筒12能够起到保护作用。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述上导磁环2和下导磁环3两者的中轴线与外筒12的中轴线相重合，即上导磁环2和下导磁环3分别位于外筒12的中轴线上。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述转子结构包括上下铰接连接的转子6和基座7，所述转子6的上端与下导磁环3固定，所述基座7竖直固定在平台上，基座7对转子6起到支撑作用，当磁性轴承偏心距改变时，转子6可随之在基座7发生角度改变，以配合下导磁环3的位置改变。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述偏移机构包括：

滑动导轨4，其通过支架10平行固定在平台的上方；

固定轴5，其通过滑块滑动安装在滑动导轨4上，所述环形磁钢1固定在固定轴5的下端，环形磁钢通过固定轴与导轨上的滑块固定连接形成滑动构件。固定轴5、滑动导轨4、环形磁钢1、导磁环等构成偏移组件，环形磁钢通过固定轴与导轨上的滑块固定连接形成滑动构件，上导磁环2通过导磁环法兰固定，下导磁环3与转子6固定连接，基座7用于支撑转子6，环形磁钢与导磁环构成磁性轴承，为旋转机械提供一定的磁拉力。当环形磁钢1随着固定轴5、滑块沿滑动导轨4方向移动时，磁性轴承偏心距可实现主动调节。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述偏移驱动机构包括：

步进电机，其设置在支架10上，其通过传动结构带动固定轴5沿滑动导轨4移动，传动结构可以但不限于是螺杆，滑块不但与螺杆螺纹适配，而且与滑动导轨4滑动连接，滑块与固定轴5固定连接，所述螺杆与步进电机的电机轴相连，通过步进电机可带动螺杆转动，继而带动滑块在滑动导轨4上左右移动；

控制器8，其与步进电机9电连，控制器可设定偏移量，步进电机带动滑动构件水平移动，实现磁性轴承系统的偏心距可调节。控制器8内设置有控制芯片，控制芯片发出脉冲信号给到步进电机的电机驱动芯片，电机驱动芯片发出脉冲给步进电机，步进电机接收到一个脉冲就转动一个步距角，步进电机带动螺杆转动，从而带动固定轴5在滑动导轨4上移动而改变环形磁钢1的偏移量，即所述步进电机9根据控制器8设定的偏移量带动固定轴5沿滑动导轨4移动，从而实现磁性轴承偏心距的主动调节与控制。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，为避免产生不必要的干扰，所述滑动导轨4、固定轴5、转子6、基座7以及导磁环法兰11分别为绝缘材料制成，或者在表面覆盖/涂布有绝缘层等。

需要说明的是，本实用新型中使用的控制器、控制芯片、电机驱动芯片、步进电机的具体结构、工作原理、以及电路结构均为现有技术，因此不再详细阐述。

以上实施例对本实用新型进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种主动调节偏心距的磁性轴承系统，其特征在于：包括：

磁性轴承组件，其包括环形磁钢(1)、与环形磁钢(1)轴向同向的上导磁环(2)和下导磁环(3)，所述上导磁环(2)通过外筒结构固定支撑，所述下导磁环(3)通过转子结构固定支撑在外筒结构以内；

偏移组件，其包括用于调节环形磁钢(1)与上导磁环(2)之间轴向间隙的偏移机构和偏移驱动机构。

2.根据权利要求1所述的一种主动调节偏心距的磁性轴承系统，其特征在于：所述环形磁钢(1)、上导磁环(2)和下导磁环(3)从上至下依次设置。

3.根据权利要求2所述的一种主动调节偏心距的磁性轴承系统，其特征在于：所述上导磁环(2)的上端位于环形磁钢(1)的中心孔内，所述上导磁环(2)和环形磁钢(1)之间构成环形间隙。

4.根据权利要求3所述的一种主动调节偏心距的磁性轴承系统，其特征在于：所述外筒结构包括固定在平台上并且内部中空的外筒(12)，所述上导磁环(2)通过导磁环法兰(11)固定在外筒(12)的上端。

5.根据权利要求4所述的一种主动调节偏心距的磁性轴承系统，其特征在于：所述下导磁环(3)和转子结构位于外筒(12)以内。

6.根据权利要求5所述的一种主动调节偏心距的磁性轴承系统，其特征在于：所述上导磁环(2)和下导磁环(3)两者的中轴线与外筒(12)的中轴线相重合。

7.根据权利要求6所述的一种主动调节偏心距的磁性轴承系统，其特征在于：所述转子结构包括上下铰接连接的转子(6)和基座(7)，所述转子(6)的上端与下导磁环(3)固定，所述基座(7)竖直固定在平台上。

8.根据权利要求7所述的一种主动调节偏心距的磁性轴承系统，其特征在于：所述偏移机构包括：

滑动导轨(4)，其通过支架(10)平行固定在平台的上方；

固定轴(5)，其通过滑块滑动安装在滑动导轨(4)上，所述环形磁钢(1)固定在固定轴(5)的下端。

9.根据权利要求8所述的一种主动调节偏心距的磁性轴承系统，其特征在于：所述偏移驱动机构包括：

步进电机，其设置在支架(10)上，其通过传动结构带动固定轴(5)沿滑动导轨(4)移动；

控制器(8)，其与步进电机(9)电连，所述步进电机(9)根据控制器(8)设定的偏移量带动固定轴(5)沿滑动导轨(4)移动。

10.根据权利要求8所述的一种主动调节偏心距的磁性轴承系统，其特征在于：所述滑动导轨(4)、固定轴(5)、转子(6)、基座(7)以及导磁环法兰(11)分别为绝缘材料制成。

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