一種組合式磁懸浮軸承的製作方法

2023-05-29 05:00:52

本發明涉及一種磁懸浮軸承，具體涉及一種組合式磁懸浮軸承。

背景技術：

與傳統的軸承相比，磁懸浮軸承不存在機械接觸，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。磁懸浮軸承的優點遠大於普通軸承，對於很多領域，普通軸承因為摩擦力達不到要求或者精度不夠而使得整體功能無法實現。目前國內在磁懸浮軸承方面起步晚，研究深度不夠而落後於國外，國內的磁懸浮軸承種類較少，也多處於理論研究階段，還不能真正意義上用於實際。而要趕超國外，改變這種狀況迫在眉睫。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種組合式磁懸浮軸承，用於將內環磁鐵不與外殼接觸而懸浮於中心軸附近，且整機內部類似於不倒翁原理。

為達到上述目的，本發明採用如下技術方案來實現：

一種組合式磁懸浮軸承，包括前蓋、前磁板、鉛塊、大磁力磁鐵、小磁力磁鐵、內環磁鐵、後磁板、外殼和深溝球軸承；其中，

外殼具有圓環形中空腔體且一端面開口，圓環形中空腔體中均勻間隔設置有若干個安裝孔位，大磁力磁鐵和小磁力磁鐵均採用條形磁鐵，且數量比為1:5，大磁力磁鐵和小磁力磁鐵周向安裝在對應的安裝孔位內且n極均朝向圓心，鉛塊設置在安裝大磁力磁鐵的安裝孔位內；

內環磁鐵設置在外殼的中心處，內環磁鐵的外圈為n極，前磁板和後磁板分別設置在內環磁鐵的兩端，前磁板固定安裝在用於密封外殼開口端面的前蓋上，後磁板固定安裝在外殼上，深溝球軸承套裝在外殼的外側。

本發明進一步的改進在於，大磁力磁鐵的數量為5個，小磁力磁鐵的數量為25個。

本發明進一步的改進在於，深溝球軸承與外殼的外側之間過盈配合。

本發明進一步的改進在於，大磁力磁鐵和小磁力磁鐵是永磁鐵或者電磁鐵，其中，大磁力磁鐵的磁力為小磁力磁鐵的磁力三倍。

本發明進一步的改進在於，前蓋、外殼和內環磁鐵內部連接軸接觸部分採用非導磁材料製成。

本發明進一步的改進在於，深溝球軸承是調心球軸承、調心滾子軸承、圓錐滾子軸承、推力球軸承、角接觸球軸承或者圓柱滾子軸承。

本發明具有如下的優點：

本發明通過將鉛塊和若干個條形磁鐵鑲嵌在外殼的安裝孔位中，且若干個條形磁鐵的n極全部朝向圓心處。內環磁鐵的5個自由度被限制在中心處，只保留一個轉動自由度用於輸出和承載軸，且內環磁鐵外圈為n極，與若干個條形磁鐵相互排斥而被懸浮於軸心處，達到組成環狀的若干個條形磁鐵對內環磁鐵的斥力與軸的重力相平衡來實現內環磁鐵懸浮於中心軸附近的目的，且底部的鉛塊由於重力作用始終沉在整機底部，使得底部的大磁力磁鐵起主要的支撐懸浮作用，讓整體作不倒翁狀在深溝球軸承中，進而保證了大磁力磁鐵處於磁懸浮軸承的底部而將內環磁鐵有效懸浮在軸承中心軸附近。相比傳統軸承，通過將內環磁鐵懸浮於中心軸附近，可以將軸承自身的摩擦降到最低點。

進一步，通過內環磁鐵與外圈的30個磁鐵的同極相斥原理，可以將內環磁鐵懸浮於空中，不使其與外界產生摩擦，從而達到大幅度減小摩擦的目的。

進一步，內環磁鐵在前後方向與前磁板、後磁板同樣是同極相斥原理，使得內環磁鐵不與前後磁板產生摩擦，更一步減少了運動時的摩擦。

進一步，新開發軸承的外殼過盈配合安裝在深溝球軸承內環，由於底部鉛塊的重力，這將整體形成不倒翁狀態而存在於外軸承內部，這有利於外接軸的安裝。

進一步，根據安裝軸的質量大小選擇與之磁力相平衡的5個大磁力磁鐵和25個小磁力磁鐵，根據力的平衡原理，5個大磁力軸承的磁力是25個小磁力軸承磁力的3倍，這將保證在外接軸安裝上去之後，能有效地將軸平衡在接近軸心(圓心)處，為軸的轉動提供根本保證。

進一步，大磁力磁鐵和小磁力磁鐵可以是永磁鐵，也可以是電磁鐵，根據實際情況任意選擇，擴大了此發明的使用範圍。

進一步，前蓋、外殼和內環磁鐵內部的連接軸部分是非導磁材料，這將有效避免磁鐵與磁鐵之間的磁力幹擾問題。

進一步，最外層的深溝球軸承也可以是調心球軸承、調心滾子軸承、圓錐滾子軸承、推力球軸承、角接觸球軸承和圓柱滾子軸承，這能根據使用的實際情況自由的進行選擇，更大一步降低本發明的製造難度及提高使用範圍。

綜上所述，相比傳統軸承，本發明通過將內環磁鐵懸浮於中心軸附近，可以將軸承自身的摩擦降到最低點，具有機械磨損小、能耗低、噪聲小、壽命長等優點，可以適用於高速、真空等特殊環境中。

附圖說明

圖1是本發明一種組合式磁懸浮軸承的結構示意圖。

圖2是本發明一種組合式磁懸浮軸承卸載時的狀態圖。

圖3是本發明一種組合式磁懸浮軸承負載時的狀態圖。

圖4是本發明在負載時的爆炸圖。

圖5是本發明在負載時的另一視角爆炸圖。

圖中：1-前蓋、2-前磁板、3-鉛塊、4-大磁力磁鐵、5-小磁力磁鐵、6-內環磁鐵、7-後磁板、8-外殼、9-深溝球軸承。

具體實施方式

下面結合附圖詳細說明本發明的具體工作情況。

如圖1至圖5所示，本發明提供的一種組合式磁懸浮軸承，將5個大磁力磁鐵4和25個小磁力磁鐵5按照環形陣列均勻排布，30個條形磁鐵的n極朝向圓心，內部的內環磁鐵6會與外部的30個條形磁鐵因同極相斥的原理而懸浮於中心軸偏上位置。同樣在外殼8的前後端，分別有後磁板7、前磁板2與內環磁鐵6因同極相斥原理而將內環磁鐵6懸浮於中間部位，而後磁板7和前磁板2是分別焊接在外殼8和前蓋1上的。負載時，根據安裝軸的質量大小，匹配能與軸重相平衡磁力的5個大磁力磁鐵4，因重力的作用，安裝軸可以懸浮於圓心附近位置，即在垂足上，30個條形磁鐵對內環磁鐵6斥力的合力向上，安裝軸的重力向下，從而向上的斥力與向下的重力平衡，達到一個平衡點，將內環磁鐵6懸浮於軸心附近。5個大磁力磁鐵4底部安裝有鉛塊3，外殼8安裝在深溝球軸承9的內圈上，由於鉛塊3的重力作用，深溝球軸承9的內圈會始終保持鉛塊3和5個大磁力磁鐵4處於底部，從而可以保證5個大磁力磁鐵4對軸的懸浮起到關鍵性作用。

以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵及本發明的優點，本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內，本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。