[发明专利]一种磁气混合轴承

权利要求书

1.一种磁气混合轴承，其特征在于：

该磁气混合轴承利用磁轴承结构条件实现气体轴承支承特性，利用磁轴承施加气体轴承模式下的附加约束力，使转轴在磁轴承的尺寸结构中运行在气体轴承支承的力学条件下，获得纯气体轴承的支承特性；电机启动阶段，由磁轴承提供转子起浮支承力；稳定运行阶段，由气体轴承主要承载，磁轴承提供附加等效约束力，使磁气混合轴承获得纯气体轴承的运行条件和支承特性；

所述磁气混合轴承的定子内径按磁轴承的工作气隙要求设计，磁轴承的磁极为气体轴承轴瓦，无需按气体轴承气隙要求加工气体轴承轴套；

所述磁气混合轴承的轴瓦为磁轴承磁极，磁极能够加工形成封闭曲面。

2.根据权利要求1所述的一种磁气混合轴承，其特征在于：所述磁轴承为主动磁悬浮轴承，包括电磁轴承、永磁-电磁混合轴承；

所述气体轴承包括静压气体轴承和动压气体轴承，其中动压气体轴承包括圆柱型动压气体轴承、瓦块型气体轴承。

3.根据权利要求1所述的一种磁气混合轴承，其特征在于：所述磁气混合轴承的设计和应用控制过程如下：

S1：根据磁气混合轴承的名义气隙，即磁轴承的名义气隙C_h，以及气隙内气体的支承特性，获得磁气混合轴承稳态情况下的最小气隙h_min与工作转速的关系曲线，设计磁气混合轴承的工作转速，以及沿轴颈周向的气膜压力分布；

S2：在相同轴尺寸、负载和转速情况下，设计计算出稳态情况下，纯气体轴承的名义气隙C_g、动态刚度和动态阻尼系数；

S3：利用磁轴承的附加约束力调节轴颈水平方向和竖直方向的压强，从而调节磁气混合轴承的动态刚度和动态阻尼，将气体轴承的压强等效为磁轴承的附加电磁力，使磁气混合轴承在磁轴承气隙条件下获得等效于纯气体轴承的支承特性。

4.根据权利要求3所述的一种磁气混合轴承，其特征在于：所述S1中磁气混合轴承的工作转速设计方法为：

随着负载的增加，磁气混合轴承的最小气隙h_min减小，调整转速，保证轴承在额定载荷下处于气体摩擦状态，此时的转速即为工作转速。

5.根据权利要求3所述的一种磁气混合轴承，其特征在于：所述S2中纯气体轴承的名义间隙C_g的设计要求为：

在轴尺寸、负载和转速均相同的情况下,纯气体轴承稳态运行时，保证最小气隙大于等于磁气混合轴承的最小气隙，且C_g的取值范围为0～150μm。

6.根据权利要求3所述的一种磁气混合轴承，其特征在于：所述过程在转子涡动时同样适用,具体如下：

根据所述S1和S2设计出磁气混合轴承的工作转速和纯气体轴承的名义气隙；

根据S3获得磁气混合轴承的动态刚度和动态阻尼系数，通过动力学分析计算出磁气混合轴承在工作转速下的涡动轨迹，保留使轴颈处于气体摩擦状态的附加约束力，作为控制系统参考值。