專利名稱：高速混合磁懸浮軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高速混合磁懸浮軸承，該磁懸浮軸承是由徑向永磁懸浮結(jié)構(gòu)與軸 向電磁懸浮結(jié)構(gòu)混合組成的磁懸浮軸承。其中兩個(gè)軸向充磁磁環(huán)同極相對，使兩個(gè)同極端 面磁場相互干擾，產(chǎn)生向內(nèi)環(huán)形干擾波，兩個(gè)小磁環(huán)同極相對，同極磁場相互干擾，此時(shí)接 觸端面外側(cè)會產(chǎn)生一個(gè)高密度環(huán)形干擾波，把小環(huán)形高密度干擾波安裝在大環(huán)形高密度干 擾波的內(nèi)側(cè)，利用上述兩個(gè)高密度的環(huán)形干擾波相互擠壓，就能夠?qū)崿F(xiàn)大磁環(huán)組對小磁環(huán) 組的徑向懸?。恍〈怒h(huán)組安裝在主軸上，主軸上還安裝軸向懸浮磁環(huán)，在軸向懸浮磁環(huán)的一 側(cè)安裝一個(gè)導(dǎo)磁體，與大磁環(huán)共同固定在外殼上，導(dǎo)磁體的內(nèi)側(cè)有線圈。這成為一種能夠適 應(yīng)高轉(zhuǎn)速要求的磁懸浮軸承。屬于磁懸浮技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
前面，我們通過試驗(yàn)獲得了一種高密度干擾波，這種干擾波適用于對稱擠壓，帶動(dòng) 懸浮環(huán)實(shí)現(xiàn)徑向磁懸浮。但是完全依靠永磁軸向?qū)ΨQ懸浮會影響主軸的徑向懸浮力，所以 我們需要利用成熟的主動(dòng)電控軸向磁懸浮技術(shù)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的軸向懸浮。同時(shí)由于電磁鐵對 高速旋轉(zhuǎn)鐵環(huán)產(chǎn)生吸引時(shí)，會在鐵環(huán)上產(chǎn)生感應(yīng)磁場，導(dǎo)致吸力改變，致使高速設(shè)備燒毀， 所以我們用弱磁環(huán)替代傳統(tǒng)導(dǎo)磁環(huán)，這樣可以阻止感應(yīng)磁場對電磁鐵懸浮力產(chǎn)生影響，以 適應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的原理是利用兩個(gè)大磁環(huán)極性相對排列，使兩個(gè)大磁環(huán)安裝在外殼上，同 極磁場相互干擾，此時(shí)兩個(gè)磁環(huán)內(nèi)側(cè)就會產(chǎn)生一個(gè)環(huán)形的高密度干擾波；再把兩個(gè)小直徑 磁環(huán)共同安裝在主軸上，使其同極磁場相互干擾，此時(shí)接觸端面外側(cè)會產(chǎn)生一個(gè)與大磁環(huán) 干擾波同極的小磁環(huán)高密度干擾波，磁環(huán)之間能夠有間隙；用上述兩個(gè)高密度垂直于軸向 的環(huán)形干擾波相互擠壓，就能夠?qū)崿F(xiàn)大磁環(huán)環(huán)組對小磁環(huán)組的徑向懸浮；在主軸上還安裝 有軸向懸浮磁環(huán)，與固定在外殼上的導(dǎo)磁體對應(yīng)，導(dǎo)磁體內(nèi)有線圈，通電之后對軸向懸浮磁 環(huán)產(chǎn)生吸引力。這樣就可以實(shí)現(xiàn)主軸徑向、軸向懸浮，同時(shí)又能夠克服高轉(zhuǎn)速狀態(tài)下感應(yīng)磁 場的產(chǎn)生，以適應(yīng)電機(jī)的高轉(zhuǎn)速要求?，F(xiàn)在主動(dòng)磁懸浮軸承很流行，國內(nèi)許多著名大學(xué)都在做，但是為什么沒有產(chǎn)品出 來？因?yàn)榫褪请姶盆F在對圓柱形導(dǎo)磁體進(jìn)行吸引時(shí)，在靜止?fàn)顟B(tài)下，非常牢固。但是當(dāng)導(dǎo)磁 圓柱高速旋轉(zhuǎn)之后，電磁鐵對導(dǎo)磁圓柱的吸引力就會降低。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因我們推測 應(yīng)該是導(dǎo)磁圓柱旋轉(zhuǎn)之后產(chǎn)生了感應(yīng)電流，進(jìn)而產(chǎn)生一種不可控制的感應(yīng)磁場，最后導(dǎo)致 10萬轉(zhuǎn)/分電機(jī)燒毀。而如果我們不吸取這種教訓(xùn)，使用無磁的導(dǎo)磁體作為軸向懸浮盤，那么在高速旋 轉(zhuǎn)時(shí)也會產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)磁場，這種磁場會導(dǎo)致吸力改變。如果我們把軸向懸 浮盤改成帶有磁性的磁環(huán)，根據(jù)需要調(diào)整磁場強(qiáng)度。此時(shí)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場不會大于磁 環(huán)本身的磁場。這樣高速旋轉(zhuǎn)后，電磁鐵對軸向懸浮環(huán)的吸力就不會改變。


圖1是本發(fā)明的高速混合磁懸浮軸承的徑向剖面構(gòu)造圖。圖2是本發(fā)明的復(fù)雜電磁鐵高速混合磁懸浮軸承的徑向剖面構(gòu)造圖。圖3是本發(fā)明的鐵盤混合磁懸浮軸承的徑向剖面構(gòu)造圖。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。圖1中，軸向充磁大磁環(huán)(1)、軸向充磁大磁環(huán)O)、軸向充磁小磁環(huán)(3)、軸向充 磁小磁環(huán)G)、大環(huán)形干擾波(5)、小環(huán)形干擾波(6)、線圈(7)、導(dǎo)磁體(8)、軸向懸浮磁環(huán) (9)、主軸(10)及外殼(11)等組成；大磁環(huán)(1)與大磁環(huán)O)同極磁場相對，相互干擾，產(chǎn) 生環(huán)形干擾波(5)，小磁環(huán)C3)與小磁環(huán)(4)同極端面相對，磁場相互干擾，產(chǎn)生小環(huán)形干擾 波㈩)；將小環(huán)形干擾波(6)安裝在大環(huán)形干擾波(5)的內(nèi)側(cè)，兩個(gè)小磁環(huán)就會自動(dòng)處于兩 個(gè)大磁環(huán)的中心位置；小磁環(huán)(3)、(4)與軸向懸浮環(huán)(9)共同安裝在主軸(10)上，導(dǎo)磁體 (8)與軸向懸浮磁環(huán)(9)對應(yīng)，線圈(7)安裝在導(dǎo)磁體(8)內(nèi)。圖2中，軸向充磁大磁環(huán)(1)與軸向充磁大磁環(huán)( 極性相對安裝在外殼(12)內(nèi)， 同極磁場相互干擾，產(chǎn)生高密度大環(huán)形干擾波(5)，兩個(gè)磁環(huán)之間有間隙；軸向充磁小磁環(huán) (3)和軸向充磁小磁環(huán)(4)安裝在主軸(11)上，同極相對，產(chǎn)生高密度小環(huán)形干擾波(6)， 兩個(gè)磁環(huán)之間也有間隙；小環(huán)形干擾波(6)安裝在大環(huán)形干擾波( 的內(nèi)側(cè)，帶動(dòng)兩個(gè)小磁 環(huán)自動(dòng)位于大磁環(huán)的中心；軸向懸浮磁環(huán)(9)也安裝在主軸(11)上，導(dǎo)磁體(7)安裝在外 殼(12)內(nèi)，與軸向懸浮磁環(huán)(9)對應(yīng)，線圈⑶安裝在導(dǎo)磁體(7)內(nèi)；同時(shí)導(dǎo)磁體(7)內(nèi)還 安裝了磁環(huán)(10)。圖3中，軸向充磁大磁環(huán)(1)與軸向充磁大磁環(huán)O)同極磁場相對，相互干擾，產(chǎn) 生環(huán)形干擾波(5)，軸向充磁小磁環(huán)(3)與軸向充磁小磁環(huán)同極端面相對，磁場相互干 擾，產(chǎn)生小環(huán)形干擾波(6)；將小環(huán)形干擾波(6)安裝在大環(huán)形干擾波(5)的內(nèi)側(cè)，兩個(gè)小 磁環(huán)就會自動(dòng)處于兩個(gè)大磁環(huán)的中心位置；導(dǎo)磁推力盤(9)與兩個(gè)軸向充磁小磁環(huán)共同安 裝在主軸(10)上，兩個(gè)導(dǎo)磁體⑶安裝在推力盤(9)的兩側(cè)，兩個(gè)線圈(7)安裝在導(dǎo)磁體 (8)內(nèi)；兩個(gè)導(dǎo)磁體(8)和兩個(gè)軸向充磁大磁環(huán)共同安裝在外殼(11)內(nèi)。由于電磁鐵在吸引導(dǎo)磁體時(shí)，導(dǎo)磁體端面未離開電磁鐵端面，當(dāng)導(dǎo)磁體軸向高速 旋轉(zhuǎn)之后，理論上導(dǎo)磁體內(nèi)不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，也不會產(chǎn)生感應(yīng)磁場。但是轉(zhuǎn)速在超過一定 范圍之后，感應(yīng)磁場會不會產(chǎn)生還有待于試驗(yàn)和研究。上述三種設(shè)計(jì)中是只有N極干擾波徑向磁懸浮結(jié)構(gòu)的混合磁懸浮軸承，為了提高 徑向懸浮力，能夠采用串聯(lián)的方式，在其中一個(gè)磁環(huán)的S極端外側(cè)，再安裝一個(gè)磁環(huán)同極相 對，產(chǎn)生S極干擾波；同樣小磁環(huán)S端也能夠串聯(lián)產(chǎn)生S極干擾波，與大磁環(huán)S極干擾波對 應(yīng)，形成兩級徑向懸浮，以提高主軸的徑向懸浮力。這種串聯(lián)方式能夠無限延伸下去，直到 徑向懸浮力足夠?yàn)橹?。?dāng)磁塊的機(jī)械結(jié)構(gòu)變化時(shí)，例如磁塊呈現(xiàn)錐形、梯形、內(nèi)外凹槽和不規(guī)則錐形等， 只要排列方式?jīng)]有改變，就不影響N極干擾波和S極干擾波的產(chǎn)生。
權(quán)利要求
1.一種高速混合磁懸浮軸承，其特征是軸向充磁大磁環(huán)(1)軸向充磁與大磁環(huán)(2) 同極磁場相對，產(chǎn)生環(huán)形干擾波(5)，軸向充磁小磁環(huán)C3)與軸向充磁小磁環(huán)同極端面 相對，產(chǎn)生小環(huán)形干擾波(6)；將小環(huán)形干擾波(6)安裝在大環(huán)形干擾波(5)的內(nèi)側(cè)，兩個(gè) 小磁環(huán)就會自動(dòng)處于兩個(gè)大磁環(huán)的中心位置；小磁環(huán)(3)、(4)與軸向懸浮環(huán)(9)共同安裝 在主軸(10)上，導(dǎo)磁體⑶與軸向懸浮磁環(huán)(9)對應(yīng)，線圈(7)安裝在導(dǎo)磁體⑶內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速混合磁懸浮軸承，其特征是同一磁環(huán)的N極和S極能 夠同時(shí)產(chǎn)生徑向干擾波；這種干擾波能夠以串聯(lián)的方式存在。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速混合磁懸浮軸承，其特征是主軸上用于軸向懸浮的磁 環(huán)能夠用導(dǎo)磁環(huán)取得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速混合磁懸浮軸承，其特征是電磁鐵內(nèi)能夠安裝一個(gè)永 磁環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速混合磁懸浮軸承，其特征是當(dāng)磁環(huán)出現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)變化 或磁環(huán)之間存在間隙時(shí)，只要排列方式?jīng)]有改變，就不影響N極干擾波和S極干擾波的產(chǎn)生。
全文摘要
本發(fā)明的高速混合磁懸浮軸承是由軸向充磁大磁環(huán)(1)、軸向充磁大磁環(huán)(2)、軸向充磁小磁環(huán)(3)、軸向充磁小磁環(huán)(4)、大環(huán)形干擾波(5)、小環(huán)形干擾波(6)、線圈(7)、導(dǎo)磁體(8)、軸向懸浮磁環(huán)(9)、主軸(10)及外殼(11)等組成；大磁環(huán)(1)與大磁環(huán)(2)同極磁場相對，相互干擾，產(chǎn)生環(huán)形干擾波(5)，小磁環(huán)(3)與小磁環(huán)(4)同極端面相對，磁場相互干擾，產(chǎn)生小環(huán)形干擾波(6)；將小環(huán)形干擾波(6)安裝在大環(huán)形干擾波(5)的內(nèi)側(cè)，兩個(gè)小磁環(huán)就會自動(dòng)處于兩個(gè)大磁環(huán)的中心位置，實(shí)現(xiàn)徑向懸浮；小磁環(huán)(3)、(4)與軸向懸浮環(huán)(9)共同安裝在主軸(10)上，導(dǎo)磁體(8)與軸向懸浮磁環(huán)(9)對應(yīng)，線圈(7)安裝在導(dǎo)磁體(8)內(nèi)。
文檔編號F16C32/04GK102042302SQ20091003586
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月9日
發(fā)明者卓向東 申請人:卓向東