[發明專利]電磁式磁浮機構軸承

無效

• 申請號: 200580052384.0
• 申請日: 2005-10-24
• 公開（公告）號: CN101341348A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發明（設計）人: 邱垂南
• 申請（專利權）人: 邱垂南
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04;F04D29/048;F04D29/058
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司
• 代理人: 曾旻輝

技術領域

本發明涉及一種電磁式磁浮機構軸承。

背景技術

目前現有的軸承當中，其種類繁多，按其用途及規格等來細分，約超過數萬多種，因此歸類頗為不易，若依照軸承的機能及相對運動的方式區分，約可分為滾動軸承及滑動軸承二大類，且滾動軸承與滑動軸承各有其優缺點。

滾動軸承與滑動軸承相比較，其優點在于所產生的摩擦力較低、潤滑簡單、可同時承受徑向與推力的負載、忍受超載、可與轉軸緊密接合，使激活扭矩較小，而且當軸徑相當時，其所占的軸向空間也較少；然而，滾動軸承價格較高、噪音大、所需的徑向空間較大、使用壽命短、承受震動的能力較差，而且在破壞前并無預警的跡象，以至于容易造成整體機構的損壞…等，則為滾動軸承的缺點。

另外，滑動軸承主要使用于負荷重、速度低及有沖擊性的機械，而滾動軸承則大半用于負荷輕、速度快、精度高、無沖擊性的機械，但是這二類軸承都是具有其限制性，例如摩擦問題就無法避免，摩擦力不僅損耗能量及機件，也會產生高溫，致使機件因高溫而產生變形，而影響其精度，甚至破壞整個設備，且速度愈高時，該問題會愈嚴重，而為解決摩擦問題，通常會配合適當的潤滑油來降低摩擦系數，來達到改善的目的，然而，使用潤滑油會產生污染問題，嚴重時甚至會影響到整個軸承的運作，而且也不利于環保。

再者，傳統接觸性的軸承裝置，不論如何的加以改善，都無法完全消除摩擦現象，以致機構零件會因摩擦產生微粒漂浮于其中，無法符合目前高科技產業的需求，因此為了解決摩擦問題，即有業者朝非接觸式軸承的方向進行研發。

而目前現有的非接觸式軸承主要分為三類：

1.空氣軸承：其缺點是負荷大時會造成精度較差，難以控制，且剛性不佳，可承受力量較小。

2.流體軸承：其剛性高，可承受負荷大，成本也不高，但是流體阻尼太大，且容易受溫度影響，進而影響精度。

3.磁浮軸承：目前被認為最具發展潛力的非接觸式軸承，它是根據磁力作用的原理，以借著磁場感應產生的磁浮力，將轉軸懸浮起來，使得定子與轉子之間不會相互接觸。

由上可知，相較于其它非接觸式軸承，磁浮軸承確實擁有許多優點：

1.無旋轉阻力，轉軸的轉速可遠高于其它軸承。

2.不需要復雜的潤滑系統或氣壓系統。

3.使用壽命長、維修成本低。

4.無磨擦，可避免因摩擦所產生的阻抗、噪音以及污染問題。

5.用于非常低溫或高真空狀態等特殊工作環境(如外層空間等)。

6.過主動式控制提供所需的剛性，并有效抑制因高速運轉時所產生的振動問題。

然而，磁浮軸承雖有如此多優點，然其亦有某些問題存在，其缺點如下：

1.電流流經電磁鐵時，會因為電磁鐵的磁場線圈的電阻而發熱，進而造成能量上的損耗。

2.磁性電感較低。

3.磁力線發散情形嚴重。

4.結構復雜且不易組裝。

因此，如何將目前的磁浮軸承的缺點做一改善，成為業界普遍的問題。

發明內容

本發明的主要目的是利用一種呈單一五角形塊的電磁鐵，讓定子與轉子上的電磁鐵做一交錯，再利用電斥力原理，讓兩者間的電磁鐵的磁性相互抗衡，至使電磁鐵不會產生位移，使其能夠達到穩定定位的功能。

本發明的次要目的是改變電磁鐵的形狀，使其呈單一五角形塊，可達到改善磁力線發散的情況，并通過改變磁束的分布來提升其機構本身的剛性；

本發明的另一目的是提供一種電流控制器來控制電流量的大小以增減電磁力的強度與磁極，使其轉子周圍能夠平均的受力，以提高磁性電感，在本發明的設計下能將磁性軸承調到最適當的位置，可防止轉子自理想路徑中發生位移；

本發明的又一目的是通過磁浮作用使轉軸轉動時，定子與轉子不會因互相摩擦，致使能量損耗，以使轉軸可高速運轉

為達上述的目的，其本發明的電磁式磁浮機構軸承至少包含：

電磁鐵，呈單一五角形塊，而該電磁鐵上具有一磁場線圈；定子，其內側包覆著復數個電磁鐵，該定子是用導磁材料所制成，并呈一中空圓環狀；

轉子，其外側包覆著復數個電磁鐵，該轉子是用導磁材料所制成，并呈一中空圓環狀；

外套體，將定子外側包覆起來，且該外套體由導磁材料制成，以達到隔絕磁性的效用；

內套體，設于轉子的內側，且該內套體由導磁材料制成，以達到隔絕磁性的效用；

電流控制器，用來控制電磁鐵上電流的大小及方向性，使其能改變電磁力之強弱與磁極；