專利名稱：半靜磁磁懸浮立式軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種軸承，尤其涉及一種半靜磁磁懸浮立式軸承。
背景技術(shù)：
目前中國公開號CN101734170A，發(fā)明創(chuàng)造的名稱為移動物體靜磁磁懸浮和推進(jìn)系統(tǒng)，該申請公開了一種在磁鐵和鐵件間產(chǎn)生的類似彈簧力的靜磁力懸浮MSS技術(shù)。磁懸浮軸承是利用磁性懸浮來支撐負(fù)載從而進(jìn)行無物理接觸的運動。磁懸浮軸承的摩擦小，不需要油潤滑的優(yōu)點。目前磁懸浮軸承有二大類一類是主動型磁浮軸承(AMB)，它的磁浮完全是由電磁鐵加控制單元實現(xiàn)。缺點是比較大的體積和復(fù)雜的控制電路系統(tǒng)。笫二類是被動型(PMB)永磁磁懸浮。由于Earnshaw定律的限制使得建造全永磁磁懸浮軸承相當(dāng)困難，所以兼并永磁懸浮和電磁懸浮或傳統(tǒng)軸承成為二個實際的選擇。兼并永磁懸浮和電磁懸浮結(jié)合二者的優(yōu)勢但仍需要持續(xù)的電能輸入和一個主動的控制單元才能維持負(fù)載的穩(wěn)定。由于目前技術(shù)的復(fù)雜性，主動磁懸浮軸承往往還需要配備一套備用的軸承以備在供電或控制發(fā)生事故之需。有兩種典型的不穩(wěn)定性存在于目前的磁懸浮軸承技術(shù)中首先磁體間的作用是隨著之間距離增加而迅速減少的不穩(wěn)定力。其次是由于磁力是保守力，所能提供的力緩沖非常有限，一旦存在外界驅(qū)動力引起的振蕩極有可能導(dǎo)致懸浮失穩(wěn)。目前主動型的磁浮軸承AMP中含有一電磁組件由一套功率放大器提供電源。另外還含有一控制器和一反饋轉(zhuǎn)子位置的間歇傳感器。這些元件更增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。功率放大器提供給兩組位于轉(zhuǎn)子對邊位置的電磁鐵相同的偏置電流以維持轉(zhuǎn)子的平衡。這種拔河式的平衡由控制器不斷地調(diào)整以抵消外界力的干擾對轉(zhuǎn)子位置的微小偏移。而兼并永磁懸浮和傳統(tǒng)軸承就變得更有效和實用。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種半靜磁磁懸浮立式軸承，在該軸承中，全永磁垂直方向磁懸浮是發(fā)生在一組或多組永磁鐵與鐵軸之間的類似彈簧力的靜磁力。水平方向是由傳統(tǒng)軸承或平衡電磁鐵無受力定位，解決了現(xiàn)有AMP技術(shù)中需要復(fù)雜的電磁平衡、控制系統(tǒng)和懸浮不穩(wěn)定的問題。為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案一種半靜磁磁懸浮立式軸承，包括轉(zhuǎn)動組件、靜磁磁懸浮供力組件、定位轉(zhuǎn)軸組件，所述轉(zhuǎn)動組件由受力鐵環(huán)組成，所述靜磁磁懸浮供力組件由永磁體組成，所述定位轉(zhuǎn)軸組件由軸承組成，定位轉(zhuǎn)軸組件安裝在傳動組件上，懸浮供力由被安裝在轉(zhuǎn)動組件上的非鐵磁性的構(gòu)件上的受力鐵環(huán)與磁鐵組件產(chǎn)生，所述磁鐵組件由內(nèi)外輻射充磁磁環(huán)組構(gòu)成，每組磁環(huán)上下磁環(huán)磁化方向反向放置。所述定位轉(zhuǎn)軸組件至少由一個機械軸承或者電磁鐵平衡裝置構(gòu)成。本實用新型的有益效果是減少軸承的磨損和轉(zhuǎn)動阻力，減少維修成本，延長軸承壽命，節(jié)能減耗，結(jié)構(gòu)簡單。
下面據(jù)實施例和附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是本實用新型的靜磁懸浮MSS結(jié)構(gòu)的構(gòu)造示意圖；圖2是本實用新型的半靜磁磁懸浮立式軸承結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型的半靜磁磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、非磁性的框架支撐結(jié)構(gòu)；2、永磁體；3、永磁體；4、內(nèi)鐵環(huán)；5、非磁性的框架支撐結(jié)構(gòu)；6、軸；7、內(nèi)鐵環(huán)；8、外鐵環(huán)；9、外鐵環(huán)；10、非磁性的框架材料；11、轉(zhuǎn)動組件；12、定位軸承；13、定位軸承組件；14、風(fēng)力渦輪機；15、非磁性框架支撐體；16、MSS組件。
具體實施方式
本實用新型的工作原理如下如圖1所示，永磁環(huán)2和永磁環(huán)3被如圖示箭頭磁化排列成如圖所示的布局旨在磁體工作的間歇產(chǎn)生一強梯度磁場。這梯度場將置于其中的內(nèi)鐵環(huán)4和內(nèi)鐵環(huán)7磁化并對其產(chǎn)生一個沿著軸6方向磁彈簧力。外鐵環(huán)8和外鐵環(huán)9固定所有磁環(huán)并作為磁路的磁軛。部件5是非磁性的框架支撐結(jié)構(gòu)，起到固定內(nèi)鐵環(huán)4和內(nèi)鐵環(huán)7并將其與軸6相連的作用。部件1也是非磁性的框架支撐結(jié)構(gòu)。內(nèi)鐵環(huán)4和內(nèi)鐵環(huán)7受到的彈簧力隨著內(nèi)鐵環(huán)沿軸6方向位移增加而增加，并總是指向平衡位置，可以平衡任何沿軸方向的負(fù)載和波動。沿縱向該系統(tǒng)在中間對稱位置是平衡的，但是不穩(wěn)定的，當(dāng)偏離該平衡位置有一個側(cè)向力，如果要內(nèi)鐵環(huán)4和內(nèi)鐵環(huán)7維持在中間位置不與永磁環(huán)2和永磁環(huán)3接觸必須有一個定位裝置將內(nèi)鐵環(huán)4和內(nèi)鐵環(huán)7相聯(lián)的軸6固定在該平衡位置。由于該靜磁力本質(zhì)上是磁吸引性的且具有彈簧力的屬性，所以產(chǎn)生的磁懸浮是在垂直方向穩(wěn)定的。磁體組件對內(nèi)鐵環(huán)4和內(nèi)鐵環(huán)7的磁力隨著他們離開中間平衡位置的距離增加(當(dāng)負(fù)荷增加時)而增加。內(nèi)鐵環(huán)4和內(nèi)鐵環(huán)7受其兩邊永磁體2和永磁體3的吸引要離開中心位置而偏向右邊或左邊。該水平方向的定位可以由一組或多組傳統(tǒng)軸承來實現(xiàn)，也可用一對或多對平衡電磁鐵代替軸承而實現(xiàn)。如圖2所示，給出了本實用新型的半靜磁磁懸浮立式軸承。對轉(zhuǎn)軸起定位作用的定位軸承12，精密的制造和調(diào)節(jié)可以使得轉(zhuǎn)動組件11在水平方向受到很小甚至為零的偏側(cè)力，從而使得定位軸承12幾乎是不受力的承載，這種特性可以大大地減少對軸承的摩損和轉(zhuǎn)動阻力。磁浮受力部件內(nèi)鐵環(huán)被安裝在一非鐵磁性的基座并有一大一小兩鐵環(huán)組合而成，中間安裝有非磁性的框架材料10以減少側(cè)偏力的幅度，進(jìn)一步減小定位軸承12在沒有精確控制到零側(cè)偏力情況下對定位軸承12所產(chǎn)生的側(cè)壓力。定位軸承12安裝在傳動組件11上，并在傳動組件的軸向上可微量自由調(diào)整位置，以免定位軸承12承載部分垂直方向的負(fù)載。本實用新型的半靜磁磁懸浮立式軸承還可以用于風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)，如圖3所示，該系統(tǒng)包括本實用新型MSS組件16和兩套定位軸承組件13，風(fēng)力渦輪機14的重量依靠一組或多組本實用新型軸承承載而在垂直方向靜磁懸浮，風(fēng)力渦輪機14由定位軸承組件13水平方向平衡，風(fēng)輪與底座間的磁懸浮空間沒有限制，可以容許更大的垂直運作波動和制造公差。
權(quán)利要求1.一種半靜磁磁懸浮立式軸承，包括轉(zhuǎn)動組件、靜磁磁懸浮供力組件、定位轉(zhuǎn)軸組件，所述轉(zhuǎn)動組件由受力鐵環(huán)組成，所述靜磁磁懸浮供力組件由永磁體組成，所述定位轉(zhuǎn)軸組件由軸承組成，其特征是，定位轉(zhuǎn)軸組件安裝在轉(zhuǎn)動組件上，懸浮供力由被安裝在轉(zhuǎn)動組件上的非鐵磁性的構(gòu)件上的受力鐵環(huán)與磁鐵組件產(chǎn)生，所述磁鐵組件由內(nèi)外輻射充磁磁環(huán)組構(gòu)成，每組磁環(huán)上下磁環(huán)磁化方向反向放置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半靜磁磁懸浮立式軸承，所述定位轉(zhuǎn)軸組件至少由一個機械軸承或者電磁鐵平衡裝置構(gòu)成。
專利摘要一種半靜磁磁懸浮立式軸承，包括轉(zhuǎn)動組件、靜磁磁懸浮供力組件、定位轉(zhuǎn)軸組件，所述轉(zhuǎn)動組件由受力鐵環(huán)組成，所述靜磁磁懸浮供力組件由永磁體組成，所述定位轉(zhuǎn)軸組件由軸承組成，其特征是，定位轉(zhuǎn)軸組件安裝在轉(zhuǎn)動組件上，懸浮供力由被安裝在轉(zhuǎn)動組件上的非鐵磁性的構(gòu)件上的受力鐵環(huán)與磁鐵組件產(chǎn)生。磁鐵組件由內(nèi)外輻射充磁磁環(huán)組構(gòu)成，每組磁環(huán)上下磁環(huán)磁化方向反向放置。上述靜磁磁懸浮機構(gòu)其采用靜磁磁懸浮(MSS)技術(shù)。定位轉(zhuǎn)軸組件也可以用電磁平衡定位組件代替。
文檔編號F16C32/04GK202158081SQ20112021452
公開日2012年3月7日 申請日期2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者計齊根 申請人:無錫美格磁浮技術(shù)有限公司