永磁懸浮軸的製作方法
2023-05-26 18:41:36 2
專利名稱：永磁懸浮軸的製作方法
技術領域：
本發明涉及磁懸浮軸與軸承技術領域。具體地說涉及一種永磁懸浮軸在軸承的斥力與吸力及輪子的支撐力聯合作用下，沿輪子支撐力方向處於懸浮狀態的技術系統。
背景技術：
磁懸浮軸與軸承之間有一定氣隙，在轉動過程中它們之間不接觸。因此，工作時無摩擦、不發熱、轉速高、能耗低、使用壽命長，是公認的換代技術，「綠色機電產品」。各國在這一技術領域競相開發，而中國在這一技術領域也達到了世界先進水平。如上海大學研發的160xDs50M主動磁懸浮軸承技術，最高轉速50000r/min；功率4.5-22kW。該技術是上海大學2004年在上海國際工業博覽會上的展出項目，專利申請號為200310107945.5。該軸承的主要缺點是，磁懸浮軸的六個自由度都由氣隙傳感電磁控制，因此造成了能耗高，可靠性差，體積大，成本高等缺點。
發明內容
本發明的目的在於提供一種永磁懸浮軸。
本發明提供的永磁懸浮軸的懸浮力大，工作狀態穩定，節能效果顯著，重量輕，造價低。
為實現上述目的，本發明提供的永磁懸浮軸，包括主軸上固定有一導向定滑輪，該導向定滑輪運行在一導軌上；該導向定滑輪的上下側對稱設置有永磁懸浮軸，該永磁懸浮軸設置成一側為N極，另一側為S側，分別固定在軸基上，該軸基固定在主軸上；一軸承座，固定有上下兩個永磁懸浮軸承，分別設置在永磁懸浮軸的周圍，該永磁懸浮軸承分為吸力軸瓦和斥力軸瓦，其中吸力軸瓦安裝在導向定滑輪接觸導軌一側，與永磁懸浮軸為異極相對，以產生吸力；斥力軸瓦為馬蹄形，安裝在永磁懸浮軸的其餘三側，與永磁懸浮軸為同極相對，以產生斥力；永磁懸浮軸與永磁懸浮軸承之間設有氣隙；主軸上還固定有上下兩個永磁懸浮端子，分別位於軸基的上下端，且與永磁懸浮軸為異極相對應；軸承座上還固定有上下兩個永磁限位端子軸承，分別位於永磁懸浮端子的上下兩側，兩者同極相對且設有氣隙；由上述結構，主軸上下端的永磁懸浮端子受其外側永磁限位端子軸承的同極排斥而懸浮在兩者之間，永磁懸浮軸受永磁懸浮軸承中吸力軸瓦和斥力軸瓦的聯合作用，將導向輪約束到導軌一側；當主軸與機械軸承脫離接觸，吸力軸瓦與永磁懸浮軸之間的氣隙隨之增大，懸浮力也增大。
其中軸承座上還上下兩個機械軸承，該機械軸承分別位於導向定滑輪與永磁懸浮軸之間，機械軸承的內孔直徑比主軸直徑大1-30mm，可活動地套設在主軸上，且與導向定滑輪與永磁懸浮軸之間設有氣隙。
其中機械軸承與主軸之間的氣隙為1-31mm。
其中永磁懸浮軸與永磁懸浮軸承之間的氣隙為2-32mm。
其中永磁限位端子軸承與永磁懸浮端子之間的氣隙為1-15mm。
其中永磁懸浮軸的兩側面分別設有內外導磁壁，內外導磁壁與永磁懸浮軸之間設有1-30mm氣隙，內導磁壁與軸基一體製成，外導磁壁為環形；內導磁壁與機械軸承之間設有1-15mm氣隙。
其中外導磁壁與永磁懸浮端子及永磁懸浮軸之間設有絕磁墊，該絕磁墊的厚度為1-30mm。
其中永磁懸浮軸瓦的兩側對稱地設有導磁壁，該導磁壁與永磁懸浮軸的間隙為1-30mm。
本發明永磁懸浮軸的王作原理是，主軸兩端的永磁懸浮端子受其外側軸承上的永磁限位端子排斥力作用而懸在兩者之間。永磁懸浮軸受磁懸浮軸承吸力和斥力的作用將工作輪約束到導軌一側，為了防止永磁軸與永磁軸瓦接觸，設有限位機械軸承，該軸承與主軸的氣隙比磁懸浮軸與永磁軸瓦之間氣隙小1mm，也就是說機械限位軸承在任何情況下都能保證磁懸浮軸與永磁軸瓦之間不發生接觸。當工作輪受設計範圍內的載荷時，主軸與機械軸承脫離，處於懸浮工作狀態，或弱壓力小摩擦力工作狀態。
圖1為本發明永磁懸浮軸在吊軌磁懸浮列車懸浮動力艙中安裝位置示意圖。
圖2為本發明永磁懸浮軸的結構示意圖。
圖3為圖2沿A』-A』線的剖面示意圖。
具體實施例方式
以下所述內容是結合附圖對本發明作的詳細說明，而不應該被理解為是對本發明的限定。
為了方便理解永磁懸浮軸的工作過程，首先請參閱圖1。磁懸浮列車1鑲嵌在弓形吊枕2內，弓形吊枕2固定在工字梁3下方。列車翼磁4與軌磁5同極相對應，其磁場排斥力將列車懸起。列車為上下結構，上部為懸浮動力艙1a，下部為車廂1b，在懸浮動力艙壁1c內側固定有導向輪磁懸浮軸，即本發明的永磁懸浮軸A。
接著參閱圖2、3，主軸6的中間固定有導向定滑輪7(即工作輪)。導向定滑輪7的上下側對稱設置有機械軸承8，該機械軸承8套在主軸6上，機械軸承8與導向定滑輪7之間設有1-15mm氣隙，機械軸承8的內孔直徑大於主軸6的直徑1-30mm。機械軸承8的上下側對稱設置有永磁懸浮軸9，該永磁懸浮軸9設置成一側為N極，另一側為S側(如本實施例中，該永磁懸浮軸9設置成上側為N極，下側為S極)，分別固定在軸基10上，軸基10固定在主軸6上。磁懸浮軸9的兩側面分別設有內外導磁壁11a、11b，內外導磁壁11a、11b與磁懸浮軸9之間設有1-30mm氣隙，內導磁壁11a與軸基10一體製成，外導磁壁11b為環形。內導磁壁11a與機械軸承8之間設有1-15mm氣隙。在主軸6與軸基10的上下端對稱地設置有永磁懸浮端子12，S極懸浮端子12固定在N極懸浮軸9外端，N極懸浮端子12固定在S極懸浮軸9的外端。外導磁壁11b也是懸浮端子12的導磁壁。外導磁壁11b與懸浮端子12及懸浮軸9之間設有非鐵磁性材料製成的絕磁墊13。該絕磁墊的厚度為1-30mm。對應永磁懸浮軸9的周圍設有永磁懸浮軸承14，永磁懸浮軸9與永磁懸浮軸承14之間的氣隙為2-32mm。該永磁懸浮軸承14安裝有吸力軸瓦14a和斥力軸瓦14b，其中吸力軸瓦14a安裝在導向定滑輪7施壓力一側(即圖2和圖3的左側)，且與永磁懸浮軸9為異極相對；斥力軸瓦14b為馬蹄形，安裝在吸力軸瓦14a對側，圍繞在永磁懸浮軸9的其餘三側邊，且與永磁懸浮軸9為同極相對。永磁懸浮軸瓦14a、14b的兩側對稱地設有導磁壁11，該導磁壁11與永磁懸浮軸14的間隙為1-30mm。與永磁懸浮端子12的外側對應位置設有永磁限位端子軸承15，兩者同極相對，之間的氣隙為1-15mm。該端子軸承15外圍設導磁壁11，兩者之間距設有非鐵磁性絕緣套13a，該絕緣套13a的厚度為1-30mm。導向定滑輪7在導軌16上運行。機械軸承8、永磁懸浮軸承14、永磁限位端子軸承15固定在同一軸承座17上。
本發明永磁懸浮軸的工作原理是，主軸6上下端的永磁懸浮端子12受其外側永磁限位端子軸承15的同極排斥而懸浮在兩者之間。永磁懸浮軸9受永磁懸浮軸承14中吸力軸瓦14a，斥力軸瓦14b的聯合作用，將導向輪約束到導軌16一側。為防止永磁懸浮軸9與永磁懸浮軸承14接觸，設有限位機械軸承8，該軸承8與主軸6的間隙比永磁懸浮軸9與永磁懸浮軸承14的間隙小1mm。也就是說，機械限位軸承8在任何情況下都能保證永磁懸浮軸9不與永磁懸浮軸承14接觸。當導向定滑輪7受設計範圍內的荷載時主軸6與機械軸承8脫離接觸，荷載增加吸力軸瓦14a與永磁懸浮軸9之間的氣隙也隨之增大，懸浮力也增大。列車在運行過程中主要處於導向懸浮狀態(有時也處於小壓力，微摩擦力工作狀態)，從而減小了列車運行阻力，節省了能量。
本發明應用於磁懸浮列車上有如下優點1、提高了列車的運行速度，減少了摩擦阻力，節能。
2、安全可靠，機械壽命長。
3、造價低，體積小。
權利要求
1.一種永磁懸浮軸，包括主軸上固定有一導向定滑輪，該導向定滑輪運行在一導軌上；該導向定滑輪的上下側對稱設置有永磁懸浮軸，該永磁懸浮軸設置成一側為N極，另一側為S側，分別固定在軸基上，該軸基固定在主軸上；一軸承座，固定有上下兩個永磁懸浮軸承，分別設置在永磁懸浮軸的周圍，該永磁懸浮軸承分為吸力軸瓦和斥力軸瓦，其中吸力軸瓦安裝在導向定滑輪接觸導軌一側，與永磁懸浮軸為異極相對，以產生吸力；斥力軸瓦為馬蹄形，安裝在永磁懸浮軸的其餘三側，與永磁懸浮軸為同極相對，以產生斥力；永磁懸浮軸與永磁懸浮軸承之間設有氣隙；主軸上還固定有上下兩個永磁懸浮端子，分別位於軸基的上下端，且與永磁懸浮軸為異極相對應；軸承座上還固定有上下兩個永磁限位端子軸承，分別位於永磁懸浮端子的上下兩側，兩者同極相對且設有氣隙；由上述結構，主軸上下端的永磁懸浮端子受其外側永磁限位端子軸承的同極排斥而懸浮在兩者之間，永磁懸浮軸受永磁懸浮軸承中吸力軸瓦和斥力軸瓦的聯合作用，將導向輪約束到導軌一側；當主軸與機械軸承脫離接觸，吸力軸瓦與永磁懸浮軸之間的氣隙隨之增大，懸浮力也增大。
2.權利要求1的永磁懸浮軸，其特徵在於，軸承座上還上下兩個機械軸承，該機械軸承分別位於導向定滑輪與永磁懸浮軸之間，機械軸承的內孔直徑比主軸直徑大1-30mm，可活動地套設在主軸上，且與導向定滑輪與永磁懸浮軸之間設有氣隙。
3.權利要求2的永磁懸浮軸，其特徵在於，機械軸承與主軸之間的氣隙為1-31mm。
4.權利要求1的永磁懸浮軸，其特徵在於，永磁懸浮軸與永磁懸浮軸承之間的氣隙為2-32mm。
5.權利要求1的永磁懸浮軸，其特徵在於，永磁限位端子軸承與永磁懸浮端子之間的氣隙為1-15mm。
6.權利要求1的永磁懸浮軸，其特徵在於，永磁懸浮軸的兩側面分別設有內外導磁壁，內外導磁壁與永磁懸浮軸之間設有1-30mm氣隙，內導磁壁與軸基一體製成，外導磁壁為環形；內導磁壁與機械軸承之間設有1-15mm氣隙。
7.權利要求1的永磁懸浮軸，其特徵在於，外導磁壁與永磁懸浮端子及永磁懸浮軸之間設有絕磁墊，該絕磁墊的厚度為1-30mm。
8.權利要求1的永磁懸浮軸，其特徵在於，永磁懸浮軸瓦的兩側對稱地設有導磁壁，該導磁壁與永磁懸浮軸的間隙為1-30mm。
全文摘要
一種永磁懸浮軸，主軸上固定有一導向定滑輪，該定滑輪運行在一導軌上；該導向定滑輪的上下側對稱設置有永磁懸浮軸，該永磁懸浮軸設置成一側為N極，另一側為S側，固定在軸基上，該軸基固定在主軸上；一軸承座，固定有上下兩個永磁懸浮軸承，設置在永磁懸浮軸的周圍，該永磁懸浮軸承中吸力軸瓦安裝在導向定滑輪接觸導軌一側，與永磁懸浮軸為異極相對；斥力軸瓦安裝在吸力軸瓦對側，與永磁懸浮軸為同極相對；永磁懸浮軸與永磁懸浮軸承之間設有氣隙；主軸上還固定有上下兩個永磁懸浮端子，分別位於軸基的上下端，且與永磁懸浮軸為異極相對應；軸承座上還固定有上下兩個永磁限位端子軸承，分別位於永磁懸浮端子的上下兩側，兩者同極相對且設有氣隙。
文檔編號F16C32/04GK1854546SQ20051006708
公開日2006年11月1日 申請日期2005年4月29日 優先權日2005年4月29日
發明者李嶺群 申請人:李嶺群