[实用新型]一种电磁悬浮轴承支撑的涡轮冷却器

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型电磁悬浮轴承支撑的涡轮冷却器，应用于飞机环境控制空气循环制冷系统，发明核心是新型电磁悬浮轴承技术应用研究。

背景技术

电磁悬浮轴承涡轮冷却器的功能是飞机环控系统提供冷却空气或增压空气，如飞机座舱和设备舱环控系统、吊舱制冷系统等。涡轮冷却器转子通过电磁悬浮轴承支撑，电磁悬浮轴承属于主动控制轴承，工作转速高，通常在60000r/min以上。采用电磁悬浮轴承支撑可以提高涡轮冷却器的工作可靠性和使用寿命，同时增加了对涡轮冷却器的工作状态监控，可以实现对产品健康实时诊断和管理。在电磁悬浮轴承的运转过程中，设计了轴承冷却结构，以保证轴承稳定、可靠工作。

目前航空涡轮冷却器普遍使用的是滚珠轴承，其工作状态完全是被动的，承载能力低，轴承的使用状态无法测试和监控，因此，使用滚珠轴承的涡轮冷却器使用可靠性较低，使用寿命较短。

电磁悬浮轴承是利用磁力实现无接触的新型轴承，被认为是支承技术的一次革命，是目前唯一投入实用的非接触主动支承装置。与传统的滚珠轴承和气体轴承相比，电磁悬浮轴承具有低能耗、发热少、无机械磨损、无润滑、无污染、转速高、振动小、使用寿命长、维护费用低等优点，从根本上改变了传统的轴承支撑形式，可显著提高涡轮冷却器的可靠性和使用寿命。

电磁悬浮轴承非常适合作为航空涡轮冷却器的支承部件，是未来全（多）电飞机的核心关键部件。但是，目前电磁悬浮轴承技术在高速机械上的应用还处于原理阶段，不能满足涡轮冷却器的使用环境要求。

本发明通过公开一种电磁悬浮轴承支撑的涡轮冷却器，将电磁轴承技术用于航空涡轮冷却器中，对航空涡轮冷却器的结构进行了改进，考虑了机载使用环境的需求，可以解决航空涡轮冷却器使用可靠性低和寿命短的问题。

发明内容

本发明的目的：针对现有涡轮冷却器的支撑技术，本发明提供一种能够根据载荷实现主动控制、保证轴承可靠工作的新型电磁悬浮轴承，并将新型电磁悬浮轴承应用于飞机涡轮冷却器中，实现对产品健康实时诊断和管理，同时避免了滚珠轴承需要润滑油而带来对空气系统的污染。

本发明采取的技术方案：

一种电磁悬浮轴承支撑的涡轮冷却器，包括向心涡轮单元、压气机单元，压气机单元包括压气机蜗壳6和压气机叶轮7；向心涡轮单元包括涡轮蜗壳1、涡轮叶轮2、喷嘴环3；其特征在于，还包括电磁悬浮轴承单元，电磁悬浮轴承单元包括电磁悬浮径向轴承5和电磁悬浮推力轴承4；压气机叶轮7和涡轮叶轮2通过轴9连接；轴9通过电磁悬浮径向轴承5支撑在壳体8上，涡轮蜗壳1和压气机蜗壳6分别安装于壳体8上，轴中部位置设置止推盘和电磁悬浮推力轴承4，转子上设计了轴向力平衡盘。壳体内部设计有冷却通道为轴承提供冷却。

本发明的有益效果：采用电磁悬浮轴承支撑技术，可以实现对轴承的主动控制，从而实现对轴承工作载荷的有效支撑；采用电磁悬浮轴承支撑技术，可以实施对产品健康实时诊断和管理，为涡轮冷却器设计提供可靠的使用数据。电磁悬浮轴承支撑的涡轮冷却器是多电、全电飞机电动环境控制系统的核心技术，也是民用大型深冷设备的关键技术，在军、民领域都具有重要应用前景。

附图说明

图1为电磁悬浮轴承涡轮冷却器结构示意图；

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步的详细说明。

电磁悬浮轴承涡轮冷却器，包括向心涡轮单元、压气机单元和电磁悬浮轴承单元，其中电磁悬浮轴承作为飞机涡轮冷却器的一种新的支撑技术是本发明专利的核心内容。涡轮消耗气体动能对外输出机械功带动同轴的压气机转动，压气机是涡轮的负载。压气机包括压气机蜗壳6和压气机叶轮7，向心涡轮包括涡轮蜗壳1、涡轮叶轮2、喷嘴环3；压气机叶轮7和涡轮叶轮2通过轴9连接；轴9分别通过电磁悬浮径向轴承5支撑在壳体8上，涡轮蜗壳1和压气机蜗壳6分别安装于壳体8上，轴中部位置设置止推盘和电磁悬浮推力轴承4。壳体内部设计有冷却通道为轴承提供冷却，保证轴承可靠工作。

对轴承的冷却可以采用液体（如水、冷却液等）或空气，其冷却量则根据轴承的发热量来确定。如果产品重量允许，也可以采用壳体自然散热的方式实施对轴承的冷却。

电磁悬浮轴承采用永磁偏置磁悬浮轴承技术，其径向和推力轴承分开设置，也可以采用径向和推力轴承组合设计布置的形式。