一種永磁懸浮軸承的製作方法

2023-10-10 15:02:24

專利名稱：一種永磁懸浮軸承的製作方法
技術領域：
本發明涉及軸承機械零件，尤其涉及永磁懸浮軸承，用於旋轉機械轉子的懸浮。
背景技術：
目前，永磁懸浮軸承有徑向和軸向兩種，其結構是徑向懸浮軸承由大小不同的兩 磁環組成，小磁環套在大磁環內，兩環長短一樣，均軸向充磁，方向相同，兩環之間的斥力產 生徑向力，達到徑向懸浮的效果；軸向懸浮軸承由大小相同的磁環組成，左右或上下同軸同 心排列，均軸向充磁且方向相反，兩環之間的斥力產生軸向力，起到軸向懸浮的作用。上述徑向和軸向永磁懸浮軸承的缺陷是只能分別實現徑向或軸向的懸浮，原因 是軸向懸浮軸承沒有徑向浮力，徑向懸浮軸承沒有軸向浮力。

發明內容
本發明的目的是提供一種在徑向和軸向能同時實現懸浮功能的永磁懸浮軸承。本發明採用的技術方案是由位於外圈的一個定子環形永久磁鐵、另一個定子環 形永久磁鐵、位於內圈的一對轉子環形永久磁鐵和導磁圓盤同軸組成；一對轉子環形永久 磁鐵上下平行且對稱固定連接導磁圓盤；在兩定子環形永久磁鐵內側面上以導磁圓盤為對 稱地上下各設置一斜面，在一對轉子環形永久磁鐵外壁上以導磁圓盤為對稱地上下各設置 另一斜面，斜面與斜面相互對應且之間具有間隙；兩定子環形永久磁鐵與一對轉子環形永 久磁鐵均軸向充磁且磁極方向相反。本發明的優點是轉子具有徑向和軸向懸浮雙功能，可完全代替機械軸承，避免機 械軸承的摩擦與磨損，降低轉子的振動和噪音，提高機械產品的壽命及性能。


圖1是永磁懸浮軸承的主視圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是圖1中局部結構E的放大圖。圖中1.轉軸；2.定子環形永久磁鐵；3.轉子環形永久磁鐵；4.定子環形永久磁 鐵；5.斜面；6.斜面；7.導磁圓盤。
具體實施例方式如圖1-2所示，本發明由位於外圈的一個定子環形永久磁鐵2、另一個定子環形永 久磁鐵4、位於內圈的一對轉子環形永久磁鐵3和導磁圓盤7同軸組成。一對轉子環形永久 磁鐵3上下平行且對稱固定連接在導磁圓盤7上，上部的一個轉子環形永久磁鐵3外壁與 定子環形永久磁鐵2具有間隙，下部的另一個轉子環形永久磁鐵3外壁與另一個定子環形 永久磁鐵4具有間隙。導磁圓盤7於旋轉中軸的位置上延伸一個轉軸1。如圖3所示，在定子環形永久磁鐵2和4的內側面上、以導磁圓盤7為對稱、上下各設置一斜面5。在一對轉子環形永久磁鐵3外壁上、以導磁圓盤7為對稱、上下各設置另 一斜面6，斜面6與斜面5相互對應，斜面6與斜面5之間具有定子環形永久磁鐵2和4與 一對轉子環形永久磁鐵3之間的間隙。定子環形永久磁鐵2和4與一對轉子環形永久磁鐵 3均軸向充磁，並且磁極方向相反，見圖3中的箭頭所示；這樣，斜面6與斜面5相對且相互 排斥產生垂直於兩斜面的斥力，能產生垂直於兩斜面的斥力的原因是斜面6上某點A沿充 磁方向應與斜面5上的某點C發生作用，但由於磁強與距離平方成反比，而且A點的磁力線 不止一根而是無數根，A點的磁力線方向呈散射的形狀，由於A點與斜面5上的B點距離最 近，A、B間磁斥力最強；同樣C點與斜面6上的D點之間磁斥力最強，因而垂直於斜面5、6 的斥力處處佔主導地位，便產生垂直於兩斜面5、6的斥力，垂直於兩斜面5、6的斥力分解為 軸向和徑向的分力，軸向和徑向的分力使一對轉子環形永久磁鐵3懸浮在定子環形永久磁 鐵2和4中間。本發明只要調節斜面6與斜面5之間的距離就可調節軸承力的大小，距離愈大，軸 承力愈小；反之距離愈小，軸承力愈大，原因是磁力與磁體之間的距離平方成反比。兩斜面 5、6之間的間隙一般都在零點幾到幾毫米，根據實際需要的浮力大小來選擇。設計斜面5、6 與轉軸1的旋轉中軸線之間的夾角，就可調節徑向和軸向分力的大小，夾角愈大，軸向分力 愈大，徑向分力就愈小；反之夾角愈小，軸向分力愈小，徑向分力就愈大。理由是徑向分力是 兩斜面5、6之間斥力的正弦，而軸向分力是該斥力的餘弦。此夾角可從0至90度變化，0度 時變成已有傳統的徑向軸承，90度時變成現有傳統的軸向軸承。本發明使用時，轉軸1、導磁圓盤7與一對轉子環形永久磁鐵3同軸旋轉，轉子環形 永久磁鐵3在轉速足夠大時能穩定地在六個自由度達到平衡。
權利要求
一種永磁懸浮軸承，其特徵是該永磁懸浮軸承由位於外圈的一個定子環形永久磁鐵(2)、另一個定子環形永久磁鐵(4)、位於內圈的一對轉子環形永久磁鐵(3)和導磁圓盤(7)同軸組成；一對轉子環形永久磁鐵(3)上下平行且對稱固定連接導磁圓盤(7)；在兩定子環形永久磁鐵(2、4)內側面上以導磁圓盤(7)為對稱地上下各設置一斜面(5)，在一對轉子環形永久磁鐵(3)外壁上以導磁圓盤(7)為對稱地上下各設置另一斜面(6)，一斜面(6)與另一斜面(6)相互對應且之間具有間隙；兩定子環形永久磁鐵(2、4)與一對轉子環形永久磁鐵(3)均軸向充磁且磁極方向相反。
2.根據權利要求1所述的一種永磁懸浮軸承，其特徵是所述導磁圓盤(7)於旋轉中 軸的位置上延伸有一個轉軸(1)。
全文摘要
本發明公開了一種永磁懸浮軸承，由位於外圈的一個定子環形永久磁鐵、另一個定子環形永久磁鐵、位於內圈的一對轉子環形永久磁鐵和導磁圓盤同軸組成；一對轉子環形永久磁鐵上下平行且對稱固定連接導磁圓盤；在兩定子環形永久磁鐵內側面上以導磁圓盤為對稱地上下各設置一斜面，在一對轉子環形永久磁鐵外壁上以導磁圓盤為對稱地上下各設置另一斜面，斜面與斜面相互對應且之間具有間隙；兩定子環形永久磁鐵與一對轉子環形永久磁鐵均軸向充磁且磁極方向相反。本發明轉子具有徑向和軸向懸浮雙功能，可完全代替機械軸承，避免機械軸承的摩擦與磨損，降低轉子的振動和噪音，提高機械產品的壽命及性能。
文檔編號F16C32/04GK101825140SQ20101018008
公開日2010年9月8日 申請日期2010年5月21日 優先權日2010年5月21日
發明者錢坤喜 申請人:江蘇大學