一種永磁懸浮軸承及其安裝結構的製作方法

2023-10-06 05:32:04 1

專利名稱：一種永磁懸浮軸承及其安裝結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種永磁懸浮軸承及其安裝結構。
背景技術：
磁懸浮軸承是利用磁力作用將轉子懸浮於空中，使轉子與定子之間沒有機械接觸，轉子可以運行到很高的轉速，具有機械磨損小、能耗低、噪聲小、壽命長、無需潤滑、無油汙染等優點，特別適用於高速、真空、超淨等特殊環境中。本申請的發明人在中國專利CN 201531526U中公開了一種永磁懸浮軸承，這種永磁懸浮軸承主要包括內圈和外圈，其中內圈為永磁體，外圈由導磁材料或非導磁材料製成。 在該永磁懸浮軸承外圈的兩端分別固定有軸向永磁體，且外圈上固定設置有徑向永磁體， 該徑向永磁體與內圈相吸。內圈套裝在外圈內部，在非承載狀態下，內圈與外圈處於貼合狀態。工作時，將軸頸安裝在內圈中，軸對內圈的壓力能克服徑向永磁體對內圈的吸力，從而使內圈處於懸浮狀態。這種永磁懸浮軸承結構簡單，實用性強，這種永磁懸浮軸承適用於內圈為轉子、外圈為定子的工作場合。但對於一些外圈為轉子、內圈為定子的工作場合，如各種車輛的從動輪中，上述永磁懸浮軸承並不適用。因此，需要提供一種適用於外圈為轉子、內圈為定子的工作場合的永磁懸浮軸承。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種結構簡單的永磁懸浮軸承及該永磁懸浮軸承的安裝結構，所述永磁懸浮軸承及其安裝結構適用於外圈為轉子、內圈為定子的工作場合。作為本實用新型的一個方面，本實用新型提供一種永磁懸浮軸承，該永磁懸浮軸承包括內圈；外圈，該外圈為永磁體，所述內圈套在所述外圈中，所述外圈沿軸向方向的厚度小於所述內圈沿軸向方向的厚度；第一徑向永磁體，該第一徑向永磁體固定在所述內圈上且沿徑向方向上與所述外圈磁力相吸；多個軸向永磁體，該多個軸向永磁體固定在所述內圈上並分別位於所述外圈沿軸向方向的兩側，從而使所述外圈在沿軸向方向上處於力平衡狀態。優選地，在所述外圈處於非承載狀態下，所述第一徑向永磁體與所述外圈之間沿徑向方向的磁性吸引力能夠使所述外圈與所述內圈或所述第一徑向永磁體接觸；在所述外圈處於承載狀態下，所述外圈能夠在所述內圈外懸浮起來，以進行自由轉動。優選地，所述第一徑向永磁體沿軸向方向的厚度不小於所述外圈沿所述內圈軸向方向的厚度，且所述第一徑向永磁體沿所述內圈軸向方向的厚度為所述內圈沿軸向方向的厚度的1/3至2/3。優選地，所述內圈具有槽，所述第一徑向永磁體固定安裝在所述槽內。優選地，所述槽形成在所述內圈的沿軸向方向的中心位置。優選地，所述第一徑向永磁體為扇環體，該扇環體的中心軸線與所述內圈的中心軸線相同，且所述第一徑向永磁體的外圓周面與所述內圈的外圓周面對齊。[0012]優選地，所述軸向永磁體為與所述內圈同軸的扇環體，所述軸向永磁體的外半徑小於所述外圈的外半徑並大於所述內圈的外半徑。優選地，所述軸向永磁體沿徑向方向的寬度為所述外圈沿徑向方向的寬度的 1. 5-2. 5 倍。優選地，在所述永磁懸浮軸承軸向方向的正投影視圖中，所述第一徑向永磁體的內圓周面的投影為第一弧形，所述軸向永磁體的內圓周面的投影為第二弧形，該第一弧形和第二弧形均相對於所述第一弧形的中點與第二弧形的中點之間的連線對稱，且所述第一弧形和第二弧形的開口彼此相對。優選地，所述第一弧形的中心角α為60度至100度，所述第二弧形的中心角β 為120度至200度。優選地，該永磁懸浮軸承還包括第二徑向永磁體，該第二徑向永磁體與所述第一徑向永磁體相對於所述內圈的中心軸線對稱設置，且所述第二徑永磁體的磁極方向與所述第一徑向永磁體的磁極方向相反。優選地，所述外圈、所述第一徑向永磁體和所述多個軸向永磁體的磁極方向均為沿軸向方向。作為本實用新型的另外一個方面，提供一種永磁懸浮軸承的安裝結構，該安裝結構包括永磁懸浮軸承，該永磁懸浮軸承為本實用新型所提供的永磁懸浮軸承；輔助軸承， 該輔助軸承與所述永磁懸浮軸承的內圈共軸；固定軸，所述永磁懸浮軸承的所述內圈和所述輔助軸承的內圈固定安裝在所述固定軸的外圓周面上；和中空的旋轉軸，所述永磁懸浮軸承的所述外圈和所述輔助軸承的外圈固定安裝在該旋轉軸的內圓周面上。優選地，安裝完成後，所述永磁懸浮軸承的所述第一徑向永磁體與所述永磁懸浮軸承的所述外圈之間的磁性吸引力與作用在所述旋轉軸上的載荷方向相反。按照本實用新型所提供的永磁懸浮軸承，利用作為永磁體的外圈與軸向永磁體和徑向永磁體的磁力作用，實現對外圈的軸向位置控制和徑向位置控制，更適用於外圈為轉子、內圈為定子的工作環境。

圖1為根據本實用新型一種實施方式的永磁懸浮軸承的立體結構示意圖；圖2為圖1中永磁懸浮軸承的分解示意圖圖3為圖1中永磁懸浮軸承的軸向剖視圖；圖4為圖1中永磁懸浮軸承內圈軸向剖視圖；圖5為圖1中永磁懸浮軸承的第一徑向永磁體的立體圖；圖6為圖5中第一徑向永磁體的徑向截面圖；圖7為圖3的A-A向視圖；圖8為圖1中永磁懸浮軸承的磁極分布示意圖；和圖9為根據本實用新型的永磁懸浮軸承的安裝結構的一種實施方式。附圖標記1 內圈2 外圈3 第一徑向永磁體4 軸向永磁體[0033]6第一端面7第二端面[0034]8輔助軸承11第一弧形[0035]12第二弧形13槽[0036]14固定軸15旋轉軸[0037]9、10第一徑向永磁體的兩個端面
具體實施方式
下面參考附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細地描述。如圖1至圖3所示，本實用新型所提供的永磁懸浮軸承包括內圈 1 ； 外圈2，該外圈2為永磁體，所述內圈1套在所述外圈2中，且所述外圈2的內徑大於所述內圈1的外徑，所述外圈2沿軸向方向的厚度小於所述內圈1沿軸向方向的厚度；第一徑向永磁體3，該第一徑向永磁體3固定在所述內圈1上且沿徑向方向上與所述外圈2磁力相吸；多個軸向永磁體4，該多個軸向永磁體4固定在所述內圈1上並分別位於所述外圈 2沿軸向方向的兩側，從而使所述外圈2在沿軸向方向上處於力平衡狀態。此處，所述永磁懸浮軸承的外圈2為永磁體，工作時，外圈2安裝在輪轂中，內圈1 的內部安裝不做旋轉運動的軸，輪轂上的零部件能夠隨所述外圈2(即轉子)一起轉動。關於永磁懸浮軸承的設置安裝將在下文中進行詳細描述。內圈1可以由導磁材料製成，也可以由非導磁材料製成，外圈2的內徑大於所述內圈1的外徑，這樣，內圈1套在外圈2中。由於內圈1上還固定安裝有第一徑向永磁體3，該第一徑向永磁體3與外圈2磁力相吸，因此，在外圈2處於非承載狀態時第一徑向永磁體3 對外圈2的吸引力能平衡負載對外圈2的一部分或全部作用力。第一徑向永磁體3可以通過多種方式固定安裝到內圈1上，例如可以在內圈1中機加工有缺口，並將第一徑向永磁體3嵌入該缺口中，然後利用粘合劑或填料將第一徑向永磁體3牢固固定。當然，第一徑向永磁體3並不限於上述這種安裝方式，在內圈1為導磁性材料製成的情況下，第一徑向永磁體3也可以固定設置在內圈1的外圓周面上。因此，第一徑向永磁體3與內圈1的固定安裝方式可以根據具體的應用場合而加以選擇，這將在下文中進行更為詳細地描述。由於內圈1與外圈2之間並沒有固定連接方式，永磁懸浮軸承處於負載狀態時，外圈2在內圈1外面懸浮，外圈2容易沿軸向方向移動，內圈1上固定安裝多個軸向永磁體4， 並將該多個軸向永磁體4設置在外圈2沿軸向方向的兩側能夠使所述外圈2在沿軸向方向上處於力平衡狀態，確保外圈2停留在合適的位置並能防止所述外圈2沿軸向方向竄動。軸向永磁體4可以通過多種方式固定在內圈1上的合適的位置。例如，軸向永磁體4可以固定到內圈1的外圓周面上。再如，至少一個軸向永磁體4固定在內圈1的第一端面6上且至少一個軸向永磁體4固定在內圈1的第二端面7上，從而使外圈2在軸向方向上實現受力平衡狀態。另外，軸向永磁體4還可以嵌入內圈1中，與第一徑向永磁體3類似。優選地，分別固定在外圈2的兩側的軸向永磁體4數量相等且形狀相同，這樣能更好維持外圈2在軸向方向上的力平衡狀態。下面對上述永磁懸浮軸承的原理進行更為詳細地描述。在軸向方向上，軸向永磁體4對外圈2的磁性力可以為斥力或引力，但在優選情況下，軸向永磁體4對外圈2的磁性力為斥力，從而能夠確保外圈2保持與軸向永磁體4之間具有合適的距離。由於在軸向方向上，外圈2處於平衡狀態，因此一旦外圈2偏向內圈1的的某一端，則該端上設置的軸向永磁體4對該外圈2的斥力增大，且另一端上設置的另外的軸向永磁體4對該外圈2的斥力減小，從而在軸向方向上推動外圈2又恢復到平衡狀態。優選地，第一徑向永磁體3與外圈2之間的吸引力應該足夠大，在外圈2處於非承載狀態下，第一徑向永磁體3與外圈2之間沿徑向方向的磁性吸引力能夠使外圈2與內圈 1或第一徑向永磁體3接觸，如圖3所示；且在外圈2處於承載狀態下，外圈2能夠在第一徑向永磁體3以及負載的共同作用下實現在徑向方向上的受力平衡，並能在所述內圈1外懸浮起來，以進行自由轉動。因而，在承載狀態下，利用本實用新型的技術方案能夠實現外圈的懸浮狀態，可以由外圈在負載狀態下做(幾乎)沒有摩擦的轉動。優選地，第一徑向永磁體3沿軸向方向的厚度d3為內圈1沿軸向方向的厚度的 1/3至2/3。進一步優選地，第一徑向永磁體3的厚度d3為內圈1沿軸向的厚度的1/2。優選地，第一徑向永磁體3沿軸向方向的厚度不小於外圈2沿軸向方向的厚度。進一步優選地，第一徑向永磁體3沿內圈1軸向方向的厚度等於外圈2沿內圈1沿軸向方向的厚度。通過使第一徑向永磁體3沿內圈1軸向方向的厚度與外圈2沿軸向方向的厚度相等，能夠使外圈2獲得穩定的磁性吸引力，從而有利於確保外圈2在徑向方向和/或軸向方向處於穩定狀態。通常，為了安裝第一徑向永磁體3，可以在內圈1中預先設置有缺口或槽13，如圖 4所示，然後在裝配過程中將第一徑向永磁體3固定安裝到該槽13內即可。優選地，槽13形成在內圈1上沿軸向方向的中間位置，從而使得第一徑向永磁體3 位於內圈1中沿軸向方向的中間位置。因而，所述內圈1的中心橫截面8將第一徑向永磁體3分為相對於該中心橫截面對稱的兩部分。按照該結構，在非承載狀態下，位於內圈1中沿軸向方向的中間位置的第一徑向永磁體3在軸向方向上也位於內圈1內的中間位置。因此，利用磁性吸引力，第一徑向永磁體3在軸向方向上能夠起到對外圈2定位的作用，從而在更大程度上確保外圈2在軸向方向上處於正確的位置。除通過設置在內圈1的上的槽13將扇環體的第一徑向永磁體3固定在內圈1上之外，還可以通過粘結劑將第一徑向永磁體3牢固地粘結到內圈1上，只要滿足在對外圈2 施加磁性吸引力的同時，不影響外圈2的旋轉即可。第一徑向永磁體3的形狀並無特別要求，以能夠通過磁性作用力來實現對外圈2 的位置控制即可。例如，第一徑向永磁體3可以為長方體形、條形、環形等。為了便於所述第一徑向永磁體3的安裝，優選地，第一徑向永磁體3為扇環體，在內圈1的軸向方向上，扇環體的第一徑向永磁體3具有厚度d3，如圖5所示。優選地，該扇環體的中心軸線與內圈1的中心軸線相同，這樣外圈2受到第一徑向永磁體3的磁性吸力分布較為均勻。優選地，第一徑向永磁體3沿徑向方向的寬度w3與內圈1沿徑向方向的寬度相
7同，且第一徑向永磁體3的外圓周面與內圈1的外圓周面對齊；進一步優選地，第一徑向永磁體3的外圓周面與內圈1的外圓周面也對齊。在該結構中，在非承載狀態下，外圈2能夠被吸到第一徑向永磁體3的外圓周面上，如圖3和圖7所示。將扇環體的第一徑向永磁體3裝入內圈1中，通常採用兩種結構方式。第一種方式如圖1、圖2、圖5和圖6中所示的扇環體，其中，該扇環體的第一徑向永磁體3的兩個端面9、10 (該兩個端面也彼此平行)與內圈1的中心軸線相平行。在該結構中，扇環體的內圓周面的圓周方向的圓弧所對應的中心角與外圓周面的圓周方向的圓弧所對應的中心角是不同的。另一種方式如圖7所示，內圈1的中心軸線位於扇環體的第一徑向永磁體3的兩個端面9、10所在的平面內，也就是說，內圈1的中心軸線為第一徑向永磁體3的兩個端面 9和10所在平面的交線。在該結構中，第一徑向永磁體3的扇環體的內圓周面的圓周方向的圓弧所對應的中心角與外圓周面的圓周方向的圓弧所對應的中心角是相同的。為了使第一徑向永磁體3對外圈2產生合適的足夠的磁性吸引力，優選地，所述第一徑向永磁體3的扇環體的內圓周面的圓周方向的圓弧(如圖6所示的弧AB)所對應的中心角(如圖7所示的中心角α )為60度至100度。進一步優選地，第一徑向永磁體3的扇環體的內圓周面的圓周方向的圓弧所對應的中心角為90度。以上對本實用新型的永磁懸浮軸承的第一徑向永磁體3的設置及其作用進行了詳細地描述。下面對軸向永磁體4進行詳細地描述。如上所述，軸向永磁體4的個數為多個。但優選地，為了簡便軸向永磁體4與內圈 1的裝配，軸向永磁體4可以設計為兩個，其中一個軸向永磁體4可以位於內圈1的第一端面6上，另一個軸向永磁體4可以位於內圈1的第二端面7上。但本實用新型並不限於此， 位於第一端面6上的軸向永磁體4可以為多個，位於第二端面7上的軸向永磁體4也可以為多個，位於第一端面6上的軸向永磁體4的個數與位於第二端面7上的軸向永磁體4的個數可以不同，只要能夠實現外圈2在軸向方向上處於力平衡狀態即可。分別位於內圈1的兩個端面上的兩組軸向永磁體4作用在外圈2上的磁力為斥力 (或引力)，該一對斥力(或引力)在軸向方向上的分力(如果有的話)大小相等、方向相反，因而在軸向方向上合力為零，從而能夠確保外圈2在軸向方向上的穩定。軸向永磁體4 的幾何形狀並沒有特殊要求，只要能夠實現對外圈2的軸向穩定即可。優選地，為了使軸向永磁體4對外圈2施加理想的作用力，如斥力，如圖3所示，軸向永磁體4沿徑向方向的寬度w4大於內圈1沿徑向方向的寬度，從而使軸向永磁體4的外圓周面突出於內圈1的外圓周面，以使軸向永磁體4與外圈2的位置更為接近，以獲得理想的磁性斥力。優選地，軸向永磁體4為扇環體，該扇環體的中心軸線(即該扇環體的內或外圓周面所在的圓柱面的中心軸線)與內圈1的中心軸線相同。因而，軸向永磁體4的內圓周面、 外圓周面以及內圈1的內圓周面和外圓周面具有共同的中心軸線，從而使外圈2的設置不會影響到外圈2與負載的連接及其旋轉運動。在這裡，軸向永磁體4的扇環體與上述第一徑向永磁體3的扇環體結構類似，因而不再進行詳細地描述。優選地，為了便於內圈1的安裝，軸向永磁體4的扇環體的內圓周面與內圈1的內
8圓周面對齊，如圖3所示。軸向永磁體4在內圈1上的安裝位置以能對外圈2起到軸向穩定作用即可，沒有特殊要求。而且，優選地，軸向永磁體4與內圈1同軸，且該軸向永磁體4的外半徑小於外圈2 的外半徑並大於內圈1的外半徑，因此便於各個部件的裝配。而且，一方面在承載狀態下， 突出於內圈1的外圓周面的軸向永磁體4不會對外圈2和位於該外圈2外部的零件造成幹涉。在另一方面，在非承載狀態下，能夠克服外圈2所受的磁性力將該外圈2取出，以及進行更換作業。在軸向永磁體4的外圓周面與外圈2的內圓周面齊平的情況中，這可以通過使軸向永磁體4的徑向方向的寬度w4與外圈2沿徑向方向的寬度的差小於外圈2的內徑與內圈1的內徑的差來實現。優選地，軸向永磁體4沿徑向方向的寬度w4為外圈2沿徑向方向的寬度的 1.5-2. 5倍。進一步優選地，軸向永磁體4沿徑向方向的寬度為外圈2沿徑向方向的寬度的 2倍。除了上述優點之外，使軸向永磁體4的寬度w4大於外圈2的寬度，既能夠實現外圈2 在軸向方向上的受力平衡，而且，外圈2兩側的兩組軸向永磁體4對外圈2的斥力在徑向方向上也會產生合力，且該合力有助於使外圈2承載更大的徑向載荷。優選地，如圖7所示，軸向永磁體4在內圈1的位置與第一徑向永磁體3在內圈 1上的位置的相對關係為在該永磁懸浮軸承軸向方向的正投影視圖中，所述第一徑向永磁體3的內圓周面的投影為第一弧形11，所述軸向永磁體4的內圓周面的投影為第二弧形 12，該第一弧形11和第二弧形12相對於所述第一弧形11的中點與第二弧形12的中點之間的連線L在圖7中左右對稱，且所述第一弧形11和第二弧形12的開口彼此相對。實際上，這裡的第一徑向永磁體3的內圓周面所投影的第一弧形11即為上述第一徑向永磁體3的「扇環體的內圓周面的圓周方向的圓弧」。優選地，第一弧形11的中心角α為60度至100度，進一步優選地，為90度。按照該結構，第一徑向永磁體3對外圈2的磁性吸力的方向主要沿向量OC方向(在圖7中向下)，而軸向永磁體4對外圈2的斥力在軸向方向上的合力可以為零，軸向永磁體4對外圈 2的斥力在徑向方向上的合力將主要沿向量DC方向。也就是說，位於外圈2軸向方向兩側的軸向永磁體4對外圈2的斥力在徑向方向上的合力的方向與第一徑向永磁體3對外圈2 的磁性吸力的方向相同，從而在徑向方向上起到輔助第一徑向永磁體3的作用。在該情況下，如果外圈2上負有載荷，該載荷可以利用軸向永磁體4對外圈2的斥力在徑向方向上的合力以及第一徑向永磁體3對外圈2的磁性吸力一同來支撐，同時還能夠克服外圈2自身的重力，從而使本實用新型提供的永磁懸浮軸承能夠適用於承載狀態的工作條件中。優選地，第二弧形12的中心角(圖7中所示的中心角β )為120度至200度。進一步優選地，第二弧形12的中心角為160度至180度，從而能夠使外圈2在軸向方向上獲得更為穩定的平衡狀態。為了進一步提高本實用新型的永磁懸浮軸承的承載能力，優選地，所述永磁懸浮軸承還包括第二徑向永磁體(未顯示)，該第二徑向永磁體固定安裝在所述內圈1上(如嵌入所述內圈1內)，且該第二徑向永磁體與第一徑向永磁體3相對於內圈1的中心軸線對稱設置，該第二徑向永磁體與第一徑向永磁體3的磁極方向相反。[0082]由於第二徑向永磁體與第一徑向永磁體3相對於內圈1的中心軸線對稱，且該第二徑向永磁體與第一徑向永磁體3的磁極方向相反，因此第二徑向永磁體與外圈2為磁力相斥，因而，該第二徑向永磁體對外圈2的磁性斥力的合力方向與第一徑向永磁體3對外圈 2的磁性吸力的合力方向相同，從而能夠允許外圈2承載更大的載荷。優選地，內圈1可以由導磁性材料製成。利用該導磁性材料製成的內圈1，能夠使外圈2與徑向永磁體3和軸向永磁體4之間的磁性作用力更大，從而使外圈2在軸向方向上更為穩固，在徑向方向上能夠承載更大的載荷。如上所述，第一徑向永磁體3與外圈2之間磁性相吸，外圈2與軸向永磁體4為相斥(或相吸)，以實現外圈2在承載狀態下的懸浮狀態，這可以通過各個磁體的磁極的設置來實現。優選地，外圈2、第一徑向永磁體3和多個軸向永磁體4的磁極方向均為沿軸向方向，且外圈2的磁極方向與第一徑向永磁體3的磁極方向相反。具體來說，以圖3和圖8中的方位為例進行描述。在軸向方向上，外圈2的左端為 N極，右端為S極；第一徑向永磁體3的左端為S極，右端為N極；對於外圈2左側的軸向永磁體4來說，左端為S極，右端為N極；對於外圈2右側的軸向永磁體4來說，左端為S極， 右端為N極。當然，將圖8中各個磁體的N極和S極反轉(即將圖8中的N極設為S極，將圖8中的S極設為N極)也是完全可行的。由於所述各個磁體的磁極方向為沿軸向方向，因此，一方面能夠方便各個磁體的設置，另一方面，更為重要的是，通過使各個磁極的磁極方向設置為沿軸向方向，能夠使對應的不同磁體(如磁性相互吸引的磁體)形成閉合的磁場迴路，從而不會出現退磁現象，能夠更為長久地使磁場狀態保持穩定。針對不同的應用場合，可以選擇能夠產生不同的磁場強度的永磁體、第一(第二) 徑向永磁體和軸向永磁體。此外，相對於傳統的永磁懸浮軸承而言，本實用新型所提供的永磁懸浮軸承中，軸向永磁體4與內圈1固定在一起(如通過粘合劑粘結在一起)，第一徑向永磁體3與內圈1 固定在一起，因此除了外圈2之外，其餘的部件固定連接為整體。因此，本實用新型的永磁懸浮軸承為集成式的，結構非常緊湊，裝配過程也相對較為簡便。本實用新型所述的永磁懸浮軸承的安裝結構可以包括固定軸、中空的旋轉軸以及本實用新型所述的永磁懸浮軸承。在內圈為定子外圈為轉子的工作場合中，所述固定軸固定不動，所述中空的旋轉軸繞固定軸的中心軸線旋轉。例如，所述固定軸為機架、所述中空的旋轉軸為輪轂。將永磁懸浮軸承的內圈1固定安裝在所述固定軸的外圓周面上。永磁懸浮軸承的外圈2固定安裝在所述中空的旋轉軸的內圓周面上，中空的旋轉軸旋轉時帶動外圈2—同旋轉。由於外圈2在內圈1外懸浮，所以外圈2與內圈1之間無摩擦，從而不會降低中空的旋轉軸的轉速，提高中空的旋轉軸的工作效率。作為本實用新型的另一方面，提供一種永磁懸浮軸承的優選安裝結構，如圖9所示，該安裝結構包括永磁懸浮軸承，該永磁懸浮軸承為本實用新型所提供的上述永磁懸浮軸承；輔助軸承8，該輔助軸承8與永磁懸浮軸承的內圈1共軸；固定軸14，永磁懸浮軸承的內圈1和
10輔助軸承8的內圈固定安裝在固定軸14的外圓周面上；和中空的旋轉軸15，永磁懸浮軸承的外圈2和輔助軸承8的外圈固定安裝在該旋轉軸15的內圓周面上。由於在工作時，永磁懸浮軸承外圈2在內圈1外懸浮，外圈2與內圈1之間並無支撐連接結構，因此，在安裝永磁懸浮軸承時，優選地，在固定軸14上套裝輔助軸承8，該輔助軸承8與永磁懸浮軸承的內圈1共軸。此處的固定軸14可以是直徑處處相等的普通圓軸，也可以是階梯軸。當固定軸14 為直徑處處相等的普通圓軸時，輔助軸承8的內圈內徑與永磁懸浮軸承的內圈1的內徑相同；當固定軸14為階梯軸時，輔助軸承8的內圈的內徑為該內圈安裝處的固定軸14的直徑，而不等於永磁懸浮軸承的內圈1的內徑。同樣，中空的旋轉軸15的內徑可以處處相等，也可以呈階梯變化，可根據中空的旋轉軸15的具體結構選擇輔助軸承8的外圈外徑。在本實用新型所述的永磁懸浮軸承的安裝結構中，對固定軸14、輔助軸承8以及中空的旋轉軸15的具體結構沒有特殊要求，只要能實現輔助軸承8與永磁懸浮軸承的內圈 1共軸，輔助軸承8的外圈與永磁懸浮軸承的外圈2同時固定在旋轉軸15的內表面上即可。由於永磁懸浮軸承的內圈1和外圈2之間並無支撐或連接，當該永磁懸浮軸承處於負載狀態時，外圈2在內圈1外部懸浮。當中空的旋轉軸15旋轉時，外圈2隨之旋轉。在固定軸14上安裝與內圈1共軸的輔助軸承8可對永磁懸浮軸承的外圈2起到對心的作用， 即，在永磁懸浮軸承的外圈2處於旋轉狀態時，該外圈2、永磁懸浮軸承的內圈1、輔助軸承 8、旋轉軸15以及固定軸14軸線重合，從而使得高速旋轉狀態下的外圈2更加穩定。此外，在旋轉軸15運轉時，大部分載荷都由永磁懸浮軸承承擔，輔助軸承8所承擔的載荷很小，從而使得輔助軸承8內部的摩擦力也很小，因此，幾乎不會對旋轉軸15的旋轉產生影響。優選地，安裝完成後，永磁懸浮軸承的第一徑向永磁體3與永磁懸浮軸承的外圈2 之間的磁性吸引力與旋轉軸15上承載的載荷F方向相反。這樣，在旋轉軸15旋轉時，以及外圈2自身的重力與第一徑向永磁體3對外圈2的磁性吸引力相平衡，從而使外圈2能在內圈1外懸浮，並做與內圈1幾乎沒有摩擦的旋轉，有利於套在永磁懸浮軸承的外圈2外部的旋轉軸15的旋轉，提高旋轉軸15的工作效率。在圖9中所示的永磁懸浮軸承的安裝結構中，只在永磁懸浮軸承的一側安裝了輔助軸承8，然而，本實用新型所述的永磁懸浮軸承的安裝結構並不限於此，還可以在永磁懸浮軸承的兩側分別安裝輔助軸承8。而輔助軸承8的形式也可以是多樣的，例如可以是圖9 中所示的滾動軸承，也可以是其他形式的軸承，只要能對永磁懸浮軸承起到對心作用即可。本實用新型提供的永磁懸浮軸承外圈為永磁體，能夠在內圈外懸浮，更加適用於外圈為轉子、內圈為定子的工作場合。本實用新型提供的永磁懸浮軸承的安裝結構採用了輔助軸承，在永磁懸浮軸承的外圈沿徑向方向移動時對永磁懸浮軸承起到輔助支撐的作用，更利於永磁懸浮軸承的穩定運轉。以上對本實用新型所提供的永磁懸浮軸承進行了詳細地描述。雖然本實用新型已通過上述實施例所公開，然而上述實施例並非用以限定本實用新型，任何本實用新型所屬技術領域中的技術人員，在不脫離本實用新型的精神和範圍內，應當可作各種更動與修改。因此本實用新型的保護範圍應當以所附權利要求書所界定的範圍為準。
權利要求1.一種永磁懸浮軸承，其特徵在於，該永磁懸浮軸承包括內圈(1)；外圈0)，該外圈(2)為永磁體，所述內圈(1)套在所述外圈(2)中，且所述外圈(2)的內徑大於所述內圈⑴的外徑，所述外圈(2)沿軸向方向的厚度小於所述內圈⑴沿軸向方向的厚度；第一徑向永磁體(3)，該第一徑向永磁體C3)固定在所述內圈(1)上且沿徑向方向上與所述外圈(2)磁力相吸；多個軸向永磁體G)，該多個軸向永磁體(4)固定在所述內圈(1)上並分別位於所述外圈(2)沿軸向方向的兩側，從而使所述外圈( 在沿軸向方向上處於力平衡狀態。
2.根據權利要求1所述的永磁懸浮軸承，其特徵在於，在所述外圈( 處於非承載狀態下，所述第一徑向永磁體(3)與所述外圈( 之間沿徑向方向的磁性吸引力使所述外圈 (2)與所述內圈(1)或所述第一徑向永磁體C3)接觸；在所述外圈( 處於承載狀態下，所述外圈( 在所述內圈(1)外懸浮起來，以進行自由轉動。
3.根據權利要求1所述的永磁懸浮軸承，其特徵在於，所述第一徑向永磁體C3)沿所述內圈(1)軸向方向的厚度不小於所述外圈(2)沿所述內圈(1)軸向方向的厚度，且所述第一徑向永磁體(3)沿所述內圈(1)軸向方向的厚度為所述內圈(1)沿軸向方向的厚度的 1/3 至 2/3。
4.根據權利要求1-3中任意一項所述的永磁懸浮軸承，其特徵在於，所述內圈(1)具有槽(13)，所述第一徑向永磁體(3)固定安裝在所述槽(13)內。
5.根據權利要求4所述的永磁懸浮軸承，其特徵在於，所述槽(1 形成在所述內圈 (1)的沿軸向方向的中心位置。
6.根據權利要求4所述的永磁懸浮軸承，其特徵在於，所述第一徑向永磁體C3)為扇環體，該扇環體的中心軸線與所述內圈(1)的中心軸線相同，且所述第一徑向永磁體C3)的外圓周面與所述內圈(1)的外圓周面對齊。
7.根據權利要求6所述的永磁懸浮軸承，其特徵在於，所述軸向永磁體(4)為與所述內圈(1)同軸的扇環體，所述軸向永磁體的外半徑小於所述外圈O)的外半徑並大於所述內圈(1)的外半徑。
8.根據權利要求7所述的永磁懸浮軸承，其特徵在於，所述軸向永磁體(4)沿徑向方向的寬度為所述外圈(2)沿徑向方向的寬度的1. 5-2. 5倍。
9.根據權利要求8所述的永磁懸浮軸承，其特徵在於，在該永磁懸浮軸承軸向方向的正投影視圖中，所述第一徑向永磁體(3)的內圓周面的投影為第一弧形(11)，所述軸向永磁體的內圓周面的投影為第二弧形(12)，該第一弧形(11)和第二弧形(1 均相對於所述第一弧形(11)的中點與第二弧形(1 的中點之間的連線對稱，且所述第一弧形(11) 和第二弧形(1 的開口彼此相對。
10.根據權利要求9所述的永磁懸浮軸承，其特徵在於，所述第一弧形(11)的中心角 α為60度至100度，所述第二弧形(1 的中心角β為120度至200度。
11.根據權利要求1所述的永磁懸浮軸承，其特徵在於，該永磁懸浮軸承還包括第二徑向永磁體，該第二徑向永磁體與所述第一徑向永磁體C3)相對於所述內圈(1)的中心軸線對稱設置，且所述第二徑向永磁體與所述第一徑向永磁體(3)的磁極方向相反。
12.根據權利要求1-3中的任意一項所述的永磁懸浮軸承，其特徵在於，所述外圈O)、 所述第一徑向永磁體C3)和所述軸向永磁體的磁極方向均為沿軸向方向。
13.—種永磁懸浮軸承的安裝結構，其特徵在於，該安裝結構包括永磁懸浮軸承，該永磁懸浮軸承為權利要求1-12中任意一項所述的永磁懸浮軸承； 輔助軸承(8)，該輔助軸承(8)與所述永磁懸浮軸承的內圈(1)共軸； 固定軸(14)，所述永磁懸浮軸承的所述內圈(1)和所述輔助軸承(8)的內圈固定安裝在所述固定軸(14)的外圓周面上；和中空的旋轉軸(15)，所述永磁懸浮軸承的所述外圈( 和所述輔助軸承(8)的外圈固定安裝在該旋轉軸(15)的內圓周面上。
14.根據權利要求13所述的永磁懸浮軸承的安裝結構，其特徵在於，安裝完成後，所述永磁懸浮軸承的所述第一徑向永磁體( 與所述永磁懸浮軸承的所述外圈( 之間的磁性吸引力與作用在所述旋轉軸(15)上的載荷方向相反。
專利摘要一種永磁懸浮軸承，該永磁懸浮軸承包括內圈(1)；外圈(2)，該外圈(2)為永磁體，所述內圈套在所述外圈內部，且所述外圈的內徑大於所述內圈的外徑，所述外圈沿軸向方向的厚度小於所述內圈沿軸向方向的厚度；第一徑向永磁體(3)，該第一徑向永磁體固定在所述內圈上且沿徑向方向上與所述外圈磁力相吸；多個軸向永磁體(4)，該多個軸向永磁體固定在所述內圈的兩端面上從而使所述外圈在沿軸向方向上處於力平衡狀態。本實用新型還提供一種所述永磁懸浮軸承的安裝結構，該安裝結構還包括輔助軸承(8)、固定軸(14)和中空的旋轉軸(15)。本實用新型所述的永磁懸浮軸承及其安裝結構更適用於內圈為定子外圈為轉子的工作場合。
文檔編號F16C32/04GK201982504SQ20112000746
公開日2011年9月21日 申請日期2011年1月11日 優先權日2011年1月11日
發明者張平 申請人:關家樹, 張平, 張思維