具有徑向軸向兩種懸浮功能的磁懸浮軸承的制作方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種具有徑向軸向兩種懸浮功能的磁懸浮軸承，具體的說就是就是用固定永磁體對環(huán)形旋轉(zhuǎn)永磁體進(jìn)行吸引和相斥，環(huán)形旋轉(zhuǎn)永磁體套在旋轉(zhuǎn)主軸上，最終實現(xiàn)固定永磁體對旋轉(zhuǎn)永磁體進(jìn)行吸引和相斥支撐，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)主軸及其旋轉(zhuǎn)載荷的懸浮支撐的軸承系統(tǒng)。屬于磁懸浮技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]利用磁力制造無機(jī)械摩擦的軸承的設(shè)想早已有之，然而要制造出具有實用意義的磁軸承非常困難，以致對于該項技術(shù)至今尚沒有可供普及應(yīng)用的成熟產(chǎn)品。以德國技術(shù)為代表的電磁懸浮軸承技術(shù)是目前國內(nèi)磁懸浮軸承領(lǐng)域的重點(diǎn)研發(fā)對象，但是電磁懸浮軸承用于磁場密度低，所以旋轉(zhuǎn)主軸的載重都非常低，而且需要一個復(fù)雜的電子控制系統(tǒng)，導(dǎo)致其體積龐大，成本高昂，應(yīng)用受到很大限制。為了降低產(chǎn)品的體積和成本，與機(jī)械軸承結(jié)構(gòu)使用的永磁磁懸浮軸承就成為普通旋轉(zhuǎn)機(jī)械的首先。發(fā)明專利200910184549.X是我們在2009年研發(fā)水平軸永磁懸浮軸承，在實際應(yīng)用中方向，這種單純擠壓式磁懸浮軸承穩(wěn)定性不好，不容易加工。節(jié)能效果不明顯。而發(fā)明專利2012105385124所描述的磁懸浮軸承是一個不能實現(xiàn)懸浮的技術(shù)方案。
[0003]所以我們在發(fā)明專利200910184549.X的基礎(chǔ)上，研發(fā)了這種同時具有相吸相斥功能的水平軸磁懸浮軸承，并且把這種軸承應(yīng)用于電動機(jī)、軸流鼓風(fēng)機(jī)及風(fēng)力發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)設(shè)備領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的原理是利用固定的永磁體組合吸引旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的環(huán)形永磁體組合，帶動旋轉(zhuǎn)體及其載荷的重量全部處于懸浮狀態(tài)，實現(xiàn)固定部件對旋轉(zhuǎn)載荷的不接觸懸浮支撐。
[0005]圖1是具有徑向軸向兩種懸浮功能的磁懸浮軸承，其主要結(jié)構(gòu)包括外殼(I)、環(huán)形不導(dǎo)磁體(2)、固定弧形永磁體(3)、固定完整環(huán)形永磁體(301)、固定弧形導(dǎo)磁體(4)、固定完整環(huán)形導(dǎo)磁體(401)、旋轉(zhuǎn)環(huán)形導(dǎo)磁體(5)、旋轉(zhuǎn)環(huán)形永磁體￠)、旋轉(zhuǎn)環(huán)形不導(dǎo)磁體(7)及旋轉(zhuǎn)主軸(8)等部分組成；固定弧形永磁體(3)、固定完整環(huán)形永磁體(301)和旋轉(zhuǎn)環(huán)形永磁體(6)均為軸向充磁磁塊；每個固定弧形永磁體(3)軸向端面都安裝一個固定弧形導(dǎo)磁體(4);相鄰兩個弧形永磁體(3)的充磁方向為相反，也就是端面同極相對排列；每個固定完整環(huán)形永磁體(301)的端面都安裝一個固定完整環(huán)形導(dǎo)磁體(401);相鄰兩個固定完整環(huán)形永磁體(301)的充磁方向相反，也就是端面同極相對排列；固定完整環(huán)形永磁體
(301)、固定完整環(huán)形導(dǎo)磁體(401)、固定弧形永磁體(3)及固定弧形導(dǎo)磁體(4)的內(nèi)徑和外徑全部相同；固定弧形永磁體(3)、固定弧形導(dǎo)磁體(4)、固定完整環(huán)形永磁體(301)與固定完整環(huán)形導(dǎo)磁體(401)都安裝在的環(huán)形不導(dǎo)磁體(2)的內(nèi)側(cè)；環(huán)形不導(dǎo)磁體(2)安裝在外殼(I)內(nèi)，共同形成固定部分組合件；每個旋轉(zhuǎn)環(huán)形永磁體(6)端面都安裝一個旋轉(zhuǎn)環(huán)形導(dǎo)磁體(5)，旋轉(zhuǎn)環(huán)形導(dǎo)磁體(5)的外徑與旋轉(zhuǎn)環(huán)形永磁體(6)的外徑相同；相鄰兩個環(huán)形永磁體(6)的充磁方向相反，也就是端面同極相對排列；旋轉(zhuǎn)環(huán)形導(dǎo)磁體(5)套在旋轉(zhuǎn)環(huán)形不導(dǎo)磁體(7)的外側(cè)；環(huán)形永磁體(6)與旋轉(zhuǎn)環(huán)形導(dǎo)磁體(5)和環(huán)形不導(dǎo)磁體(7)形成的組合環(huán)共同套在旋轉(zhuǎn)主軸(8)上，形成旋轉(zhuǎn)組合件；每個旋轉(zhuǎn)環(huán)形永磁體(6)與對應(yīng)的固定弧形永磁體(3)之間為充磁方向相反，每個旋轉(zhuǎn)環(huán)形永磁體(6)與外側(cè)對應(yīng)的固定完整環(huán)形永磁體(301)之間的充磁方向相反；旋轉(zhuǎn)環(huán)形導(dǎo)磁體(5)及旋轉(zhuǎn)環(huán)形永磁體(6)所形成的旋轉(zhuǎn)組合件套在固定完整環(huán)形永磁體(301)、固定完整環(huán)形導(dǎo)磁體(401)、固定弧形永磁體
(3)及固定弧形導(dǎo)磁體(4)所形成的固定組合件的內(nèi)側(cè)；完成上述全部安裝之后，就成為具有兩種懸浮功能的磁懸浮軸承(901)。
[0006]圖2a是徑向懸浮式磁懸浮軸承，其主要結(jié)構(gòu)包括外殼(I)、環(huán)形不導(dǎo)磁體(2)、固定弧形永磁體(3)、固定弧形導(dǎo)磁體(4)、旋轉(zhuǎn)環(huán)形導(dǎo)磁體(5)、旋轉(zhuǎn)環(huán)形永磁體(6)、旋轉(zhuǎn)環(huán)形不導(dǎo)磁體(7)及旋轉(zhuǎn)主軸(8)等部分組成；固定弧形永磁體(3)和旋轉(zhuǎn)環(huán)形永磁體(6)為軸向充磁磁塊；每個固定弧形永磁體(3)軸向端面都安裝一個固定弧形導(dǎo)磁體(4);相鄰兩個弧形永磁體(3)之間的充磁方向相反，也就是端面同極相對排列；固定弧形導(dǎo)磁體(4)的內(nèi)徑小于固定弧形永磁體(3)的內(nèi)徑，使弧形導(dǎo)磁體(4)向內(nèi)突出于弧形永磁體(3);固定弧形永磁體(3)和固定弧形導(dǎo)磁體(4)安裝在環(huán)形不導(dǎo)磁體(2)的凹槽內(nèi)；環(huán)形不導(dǎo)磁體(2)安裝在外殼(I);每個旋轉(zhuǎn)環(huán)形永磁體(6)端面都安裝一個旋轉(zhuǎn)環(huán)形導(dǎo)磁體(5);旋轉(zhuǎn)環(huán)形導(dǎo)磁體(5)的外徑大于旋轉(zhuǎn)環(huán)形永磁體(6)的外徑；相鄰兩個環(huán)形永磁體(6)的充磁方向相反，也就是端面同極相對排列；旋轉(zhuǎn)環(huán)形導(dǎo)磁體(5)套在旋轉(zhuǎn)環(huán)形不導(dǎo)磁體(7)的外側(cè)；環(huán)形永磁體(6)與環(huán)形不導(dǎo)磁體(7)共同套在旋轉(zhuǎn)主軸(8)上；旋轉(zhuǎn)主軸(8)的突出部分固定住全部旋轉(zhuǎn)部件；每個旋轉(zhuǎn)環(huán)形永磁體(6)與外側(cè)對應(yīng)的固定弧形永磁體(3)之間為充磁方向相反；旋轉(zhuǎn)環(huán)形導(dǎo)磁體(5)、旋轉(zhuǎn)環(huán)形永磁體(6)形成的組合件套在環(huán)形不導(dǎo)磁體(2)、固定弧形永磁體(3)和固定弧形導(dǎo)磁體(4)形成的組合件的內(nèi)側(cè)；完成上述全部安裝之后，就成為具有徑向懸浮功能的磁懸浮軸承(902)。
[0007]圖2b是圖2a的軸向剖面構(gòu)造圖。其中外殼⑴套在環(huán)形不導(dǎo)磁體⑵的外側(cè)，固定弧形導(dǎo)磁體(4)的內(nèi)徑小于固定弧形永磁體(3)的內(nèi)徑，固定弧形永磁體(3)和固定弧形導(dǎo)磁體(4)共同安裝在環(huán)形不導(dǎo)磁體(2)的上部凹槽內(nèi)；弧形導(dǎo)磁體(4)向內(nèi)突出于弧形永磁體(3)不超過6毫米，以內(nèi)突出于0.2毫米左右為最佳；同理，環(huán)形導(dǎo)磁體(5)的外徑大于環(huán)形永磁體(6)的外徑不超過6毫米，以直徑大于0.4毫米左右為最佳；固定弧形永磁體(3)和固定弧形導(dǎo)磁體(4)的弧度在I度至300度之間。
[0008]上述兩種結(jié)構(gòu)均為內(nèi)轉(zhuǎn)子磁懸浮軸承，只要把旋轉(zhuǎn)體磁塊組合安裝到外殼上，固定體磁塊組合安裝到主軸上，就成為外轉(zhuǎn)子水平軸磁懸浮軸承
[0009]在水平軸磁懸浮結(jié)構(gòu)中，還可以設(shè)計出既有相吸，又有相斥結(jié)構(gòu)的徑向磁懸浮軸承，也就是圖3a所示的磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)，其中上部相吸懸浮結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與圖2a結(jié)構(gòu)完全相同；只是下部又增加了一組固定相斥磁懸浮結(jié)構(gòu)，其主要固定部件為弧形永磁體
(302)和弧形導(dǎo)磁體(401);每個弧形永磁體(302)端面上都安裝一個弧形導(dǎo)磁體(401)，兩個弧形永磁體(302)的充磁方向為相反，也就是端面同極相對；固定弧形永磁體(302)與對應(yīng)旋轉(zhuǎn)環(huán)形永磁體(6)充磁方向相同；弧形永磁體(302)和弧形導(dǎo)磁體(401)共同安裝在環(huán)形不導(dǎo)磁體(2)的凹槽內(nèi)；在垂直坐標(biāo)方向上，當(dāng)弧形永磁體(302)和弧形導(dǎo)磁體(401)組成的固定組合體與旋轉(zhuǎn)環(huán)形導(dǎo)磁體(5)和旋轉(zhuǎn)環(huán)形永磁體(6)組成的旋轉(zhuǎn)組合體平行排列時，旋轉(zhuǎn)組合體只獲得向上的徑向懸浮作用；在垂直坐標(biāo)方向上，當(dāng)弧形永磁體(302)和弧形導(dǎo)磁體(401)組成的固定組合體與旋轉(zhuǎn)環(huán)形導(dǎo)磁體(5)和旋轉(zhuǎn)環(huán)形永磁體
(6)組成的旋轉(zhuǎn)組合體錯位排列時，旋轉(zhuǎn)組合體能夠獲得向上的徑向懸浮作用和軸向推力兩個作用力。
[0010]圖3a中的下部的相斥磁懸浮結(jié)構(gòu)——弧形永磁體(302)和弧形導(dǎo)磁體(401)組合體，是與上部相吸磁懸浮結(jié)構(gòu)——固定弧形永磁體(3)和固定弧形導(dǎo)磁體(4)組合體，上下對稱安裝在一個環(huán)形不導(dǎo)磁體(2)的內(nèi)側(cè)；在去除上部相吸磁懸浮結(jié)構(gòu)的情況下，下部相斥磁懸浮結(jié)構(gòu)能夠單獨(dú)使用。
[0011]圖1、圖2a及圖3a所述磁