CN102808846B - 实用的磁力定位式磁悬浮轴承 - Google Patents

Abstract

一种实用的磁力定位式磁悬浮轴承，由箍套在转轴上的轴向磁性的内环磁体和装在机内并处在内环磁体的外围的轴向磁性的外环磁体以及贴装在外环磁体的轴向的磁极面上的导磁铁件和延伸及覆盖于内环磁体的磁极面处的覆盖面组成，内外环磁体之间有径向开距，外磁环体的轴向宽度大于内环磁体，内环磁体和覆盖面之间有对称的轴向开距，内磁环体和外环磁体在轴向是同侧同磁性而相斥，由于磁导性，覆盖面和内磁环体在轴向也是同側同磁性而相斥，内环磁体及转轴受到径向和轴向的全方位的磁斥力的向内挤压的定位，而实现全方位的磁悬浮，具有能抗御径向和轴向位移的磁支承力和支承钢度；因无磨擦和损耗，节电节能，无磨损，寿命长，而结构简易，制作方便，成本低，外形小巧，实用性强。

Description

实用的磁力定位式磁悬浮轴承

技术领域：磁学，磁悬浮，轴承，特别是磁悬浮轴承

技术背境：

现有的磁悬浮轴承的报导或专利，有的仅是实验品，有的太复杂，难制作，成本过高，有的是性能不全面，不稳定，所以，产品化是任重道远；如，专利200910025506.7采用永磁和电磁结合，太复杂，调控困难，成本太高；而如0115303.2只有径向磁支承力，轴向是不稳定的；又如200620035333.9和200820129979.2采用非常用的无法现购到的径向磁性的整体磁环，需特别加工，而径向磁化困难，成本高；另有一类专利，如，200510098871.2和2180081.01010采用异形的弧形或锥型磁体，制造困难，磁性提不高，成本较高；如200910024727.2也较复杂，成本较高；因而，要实际投用和推广应用，该技术和产品的实用化，乃是当务之急。

发明内容：

发明目的：

发明一种实用的磁力定位式磁悬浮轴承，以特定的磁结构给电机转轴以径向和轴向的全方位的磁力定位，以实现磁悬浮，具有能抗御位移的磁支承力和支承刚度；它和机械轴承相比，用非接触性的磁力，无磨擦和损耗，节电节能，无磨损，长寿命，无噪声，运行平稳，转速可提高，性能全面，结构简易，制作方便，外形小巧，成本低，实用性强，易于产品化。

技术方案：

所发明的磁力定位式磁悬浮轴承所采用的结构是由同轴地箍套在转轴上的空心的圆环形的具有轴向磁性的内环磁体和固定地装在机内相应处的较大的空心的圆环形的并套在内环磁体的外围的具有轴向磁性的外环磁体以及导磁件所组成，内环磁体和外环磁体之间有径向开距并都同轴地处于一转轴的垂直面上，内环磁体和外环磁体都具有轴向的两个相背的互为异磁性的磁极面，而内环磁体和外环磁体在轴向同一侧的相对应的磁极面的磁极性是相同的，则，在另一侧也是如此，所以，内环磁体和外环磁体相互具有两侧的共两股在径向同性相斥的磁斥合力，即，在径向，内环磁体受到外环磁体的径向的向内的磁斥力的对称的均衡的挤压，则，箍套有内环磁体的转轴得到了具有径向定位作用的磁支承力，并被赋予了能抗御径向位移的支承刚度，得以径向磁悬浮；外环磁体的轴向的宽度大于内环磁体的轴向的宽度，导磁件是空心环状的导磁体，可采用环状的导磁铁件，并分别相对称地贴装在外环磁体的轴向的两个磁极面上，该两件导磁铁件都对称地延伸并覆盖于内环磁体的轴向的两个磁极面处而成为导磁的覆盖面，由于其良好的磁导性能，覆盖面的磁性和被贴装的外环磁体的该磁极面的磁性是相同的，所以，两件覆盖面分别和相对应的内环磁体的磁极面是同磁性，相互都是同磁性而相斥，又因，两个对称的覆盖面的内侧都和内环磁体的轴向的相对应的两个磁极面之间都有相同的轴向开距，则，内环磁体受到了两旁的覆盖面的两股磁斥力在轴向对称的对峙的挤压，而得到了轴向的磁支承力，并被赋于了能抗御轴向位移的具有轴向定位效应的支承刚度，得以轴向的磁悬浮，因而，箍套有内环磁体的转轴受到了径向和轴向的全方位的支承力并被赋于了能抗御径向和轴向位移的全方位的支承刚度，而实现了径向和轴向的全方位的磁悬浮。

内环磁体和外环磁体都可以是具有轴向磁性的圆环形的空心的整体式磁环，也可以把多个外形相同的具有轴向磁性的小永磁体，按轴向同侧同磁性地，较密集而均匀地排列贴装在圆环状的导磁铁件上，成为可灵活地自制的低成本的具有轴向磁性的分立式的环形磁体。

有益效果；

本发明采用独特的磁结构所提供的非接触性磁力，给转轴以径向和轴向的的磁力定位而实现全方位的磁悬浮，并具有抗御位移的全方位的支承刚度，和机械轴承相比，没有磨擦和损耗，节电节能，永不磨损，寿命长，无噪声，运行平稳，转速可提高，而且，结构简易，制作和调试方便，成本低，易于推广应用，为其实用性和产品化开辟了途经。

附图说明：编号：0，中线1，内环磁体2，非导磁环3，转轴4，外环磁体5，机壳6，径向开距7，外环磁体的宽度8，内环磁体的宽度9和10：内环磁体的轴向的两个磁极面11和12：外环磁体的轴向的两个磁极面13，轴向开距15和16：导磁铁件19和20：覆盖面22，小永磁体

附图1整体式的磁力定位式磁悬浮轴承的结构总图

附图2：分立式的环形磁体的结构图

具体实施方法：

实施例1：采用整体式的环形磁体的磁悬浮轴承的结构见：附图1

空心的圆环状的内环磁体1通过非导磁环2同轴地箍套在转轴3的中线0处，在内环磁体1的外围的中线0处，空心的圆环状的较大的外环磁体4相对应地同轴地安装在机壳5内，随转轴3而旋转的内环磁体1处于外环磁体4的内中央，内环磁体1和外环磁体4之间有对称的径向开距6，内环磁体1具有轴向的两个相背的互为异磁性的磁极面9和10，外环磁体4的轴向的宽度7大于内环磁体1的轴向宽度8，在外环磁体4，的轴向的两个相背的互为异磁性的磁极面11和12上分别地对称地贴装有空心的外形相同的圆环形的导磁铁件15和16，它们(15，16)都向内环磁体1处延伸并有覆盖于内环磁体1的磁极面(9，10)的方位处的覆盖面(19，20)，内环磁体1的轴向的磁极面(9，10)和左右两旁的导磁铁件(15，16)的覆盖面(19，20)之间都有相对称的相同的轴向的开距13，内外环磁体(1，4)在轴向同一侧的磁性是相同的，即，内环磁体1在中线0的左旁的磁极面9的磁性是和外环磁体4的左旁的磁极面11的磁性是相同，如，都是N极，则，内环磁体1的右边的磁极面10的磁性是相反的磁性为S极，则，外环磁体4的右边的磁极面12的磁极性也是S极，则，内环磁体1的轴向的两个磁极面(9，10)都分别和外环磁体4的轴向的相对应的两个磁极面(11，12)都是同磁性而相斥，则，内环磁体1受到了外环磁体4的左右共两股磁斥力的对称的均衡的向内的挤压而获得了径向的向心的磁支承力并被赋予了能抗御径向的位移的支承刚度，使箍套有内环磁体1的转轴3实现了径向的磁悬浮；另外，由于导磁铁件(15，16)的良好的磁导性，其磁性和外环磁体4的磁极面(11，12)的磁性相同，则，导磁铁件(15，16)及覆盖面(19，20)的磁性和内环磁体1的轴向的相对应的磁极面(9，10)的磁性也是相同的，则内环磁体1和两旁的导磁铁件(15，16)及覆盖面(19，20)都是同磁性而相斥，即，内环磁体1的左侧的磁极面9受到了左旁的同磁性的导磁铁件15及覆盖面19的推斥，内环磁体1的右侧的磁极面10受到了右旁的同磁性的导磁铁件16及覆盖面20的推斥，这两个推斥力相等而方向相反，即，内环磁体1受到了两旁的推斥力的向内的对称的均衡的对峙的挤压，而获得了有轴向的定位作用的磁支承力并被赋于了能抗御轴向位移的支承刚度，而使转轴3实现了轴向的磁悬浮；因而，转轴3获得了径向和轴向的全方位的支承力和支承刚度，从而，实现了径向和轴向的全方位的磁悬浮；随着开距(6，7)的减小，磁极面(9，10和11，12)的加大，支承力和支承刚度也增大，转轴3的全方位的负载能力也就增强。

实施例2：分立式磁环的结构见：图2

多个外形相同具有轴向磁性的可现购的小永磁体22，按轴向同侧同磁性，较密集和均匀地排列贴装在导磁铁件(15，16)上，成为分立式磁环体，其磁性相似于整体式的，如取而代之，可灵活低成本地自制磁环体。

Claims (4)

1.一种实用的磁力定位式磁悬浮轴承，其特征在于，它是由同轴地箍套在转轴上的空心的圆环形的具有轴向磁性的内环磁体和固定地装在机内相应处的较大的空心的圆环形的并套在内环磁体的外围的具有轴向磁性的外环磁体以及两个导磁件所组成，内环磁体和外环磁体之间有一径向开距并都同轴地处于一转轴的垂面上，所述的内环磁体和外环磁体在轴向同一侧的相对应的磁极面的磁极性是相同的，因而内磁环体和外环磁体在径向是同磁性相斥；所述的外环磁体的轴向的宽度大于内环磁体的轴向的宽度，所述的两个导磁件都是空心的并同轴地分别地对称地贴装在所述的外环磁体的轴向的两个磁极面上并都有对称地延伸及覆盖于内环磁体的轴向的两个磁极面处而成为两个导磁的覆盖面，另外，所述的两个覆盖面都与所述的内环磁体的相应的磁极面之间都有相同的轴向开距；由于磁导性，所述的覆盖面的磁性和被贴装的外环磁体的该磁极面的磁性是相同，则，所述的内环磁体分别和两旁的各一个所述的覆盖面都是同磁性而分别地在轴向相斥；因而，所述的内环磁体受到了径向和轴向的磁斥力。

2.根据权利要求1所述的一种实用的磁力定位式磁悬浮轴承，其特征为所述内环磁体和外环磁体都是轴向磁性的圆环形整体式的。

3.根据权利要求1所述的一种实用的磁力定位式磁悬浮轴承，其特征在于，由多个外形相同的具有轴向磁性的小永磁体，以轴向同侧同磁性地排列贴装在导磁件上，而成为空心的圆环形的分立式磁环。

4.根据权利要求1所述的一种实用的磁力定位式磁悬浮轴承，其特征为，所述的导磁件及覆盖面是指导磁的圆环状空心的导磁铁件。