[發(fā)明專利]磁懸浮軸承及被懸浮起來的轉軸

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810023297.8
• 申請日: 2008-04-08
• 公開（公告）號: CN101555905A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發(fā)明（設計）人: 卓向東
• 申請（專利權）人: 卓向東
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04;F16C35/08;H02K7/09;F04D29/048;F04D29/058;F01D25/16;F03D11/00;G11B5/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發(fā)明涉及一種磁懸浮軸承及被懸浮起來的轉軸，該系統(tǒng)是利用大小不等的瓷塊粘接之后形成的梯形臺階，對普通磁環(huán)邊緣進行軸向徑向擠壓，實現(xiàn)軸承定子對軸承轉子的徑向軸向懸浮，成為永磁磁懸浮軸承。為了提高軸承懸浮力的剛性，還可以把部分永磁塊替換成電磁鐵，成為電磁永磁混合磁懸浮軸承。被懸浮起來軸承轉軸上可以附載電機、鼓風機、壓縮機、渦輪機、泵、水輪機、風扇、旋轉門、光盤、電腦硬盤、水表及電表等需要旋轉傳動設備的旋轉部分，成為磁懸浮轉軸一體機。屬于磁懸浮技術領域。

背景技術

目前，傳統(tǒng)的磁懸浮軸承大多數(shù)不能實現(xiàn)全磁懸浮運轉。普通軸承由于需要對滾珠進行摩擦，所以轉速嚴重受限。軸承已成為許多技術發(fā)展的瓶頸。為了提高軸承的轉速，就必須使軸承旋轉部分與固定部分完全分離，使軸承旋轉部分徹底懸浮起來。我們經(jīng)過長時間技術攻關，最終使軸承的旋轉部分找到了有力徑向軸向懸浮支撐，實現(xiàn)了真正意義上的轉子磁懸浮。由于是利用永磁材料進行磁懸浮，所以轉軸吸附起來之后與定子永遠不會接觸。另外還可以增加電磁鐵或用電磁鐵替代部分永磁塊，以提高軸承的懸浮剛性。

發(fā)明內容

為了克服普通滾動軸承不能適應高轉速要求和現(xiàn)有的磁懸浮軸承不能實現(xiàn)全懸浮高剛性的問題，本發(fā)明提供一種可將軸承旋轉部分完全懸浮起來的磁懸浮軸承，可以實現(xiàn)上下磁力不對稱抗偏心和強磁力抗偏心磁懸浮。該設備在整體翻轉時仍然可以保證轉子在全磁懸浮狀態(tài)下運轉，是一種適應動態(tài)設備如飛機上的磁懸浮軸承。

本發(fā)明原理解決的問題所采用的技術方案是：將兩個大小不等的瓷塊粘接在一起，使其與磁環(huán)邊緣的擠壓端成為梯形直角面(也可以不是直角)，小磁塊的底邊比擠壓邊長，使其整個磁塊形成一個向內凸出的斜面，磁塊充磁方向相同且為徑向充磁。將多個磁塊極性全部向內安裝在一個軸承套內，下面就形成一個內小外大的喇叭口，固定擠壓面就成為一個有臺階的環(huán)套。兩個懸浮磁環(huán)固定在轉軸上，被擠壓在有臺階的環(huán)套中間，兩邊多個磁塊與兩個磁環(huán)軸向面相對的部分實現(xiàn)對兩個懸浮磁環(huán)軸向懸浮；兩邊多個磁塊與懸浮磁環(huán)外側的同極部分相互擠壓，實現(xiàn)懸浮磁環(huán)徑向穩(wěn)定。這樣懸浮磁環(huán)就能夠獲得均衡的軸向徑向懸浮力，帶動轉軸完全懸浮起來，成為全磁懸浮軸承。

經(jīng)過試驗，我們知道普通軸向充磁磁環(huán)N極和S極端面的環(huán)外側和環(huán)內側的近端部分都呈現(xiàn)與端面相同的極性，而且呈環(huán)形連續(xù)狀態(tài)，每一個極環(huán)形磁場的高度約為磁環(huán)高度的二分之一。這樣我們就獲得了一個徑向封閉環(huán)形磁場，用方向為徑向排列的磁塊對旋轉磁環(huán)同極部分進行環(huán)形對稱徑向擠壓，旋轉磁環(huán)就可以獲得一個連續(xù)的徑向懸浮力；再配合一個對的旋轉磁環(huán)軸向懸浮力，兩個對稱旋轉磁環(huán)就獲得強有力的徑向軸向懸浮支持。由于磁環(huán)內側和外側都有相同的情況，所以固定懸浮磁塊也可以安裝在磁環(huán)的內側面，以適應外旋轉轉子的要求。

同時我們還發(fā)現(xiàn)，永磁體產(chǎn)生的磁場隨時會在一定范圍進行變化，而且?guī)缀鯖]有規(guī)律。兩個極性相對的磁場之間產(chǎn)生這種變化，就會導致軸向懸浮時磁力必然會偏向一邊。這種偏心力會加大一邊的徑向張力。由于其存在不確定性，這種張力方向是隨機任意方向。在此時軸向張力越大，軸承徑向的可承載力越小。所以該磁懸浮軸承存在軸向載荷與徑向載荷成反比的現(xiàn)象。根據(jù)此現(xiàn)象建立數(shù)學模型，將對大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)運用磁懸浮軸承具有重大意義。

其中上述粘接磁塊也可以由整體磁塊構成。磁塊的梯形徑向軸向擠壓面可以與磁環(huán)邊緣的擠壓面平行，也可以存在夾角。梯形磁塊向內凸出斜面與轉軸平行線之間存在夾角，該夾角不限。另外該磁塊還可以改變成徑向懸浮磁塊和軸向懸浮磁塊徹底分離的兩部分，軸向懸浮磁塊固定在軸承套內與旋轉磁環(huán)極性相對，實現(xiàn)軸向懸浮。也可以由磁環(huán)替代軸向懸浮磁塊固定在軸承套內，實現(xiàn)對旋轉磁環(huán)的軸向懸浮。

為了提高軸承的剛性和穩(wěn)定性，我們還可以用電磁鐵部分或全部取代固定部分的永磁塊，使其成為電磁永磁混合磁懸浮軸承。

旋轉磁環(huán)在被懸浮之后可以帶動轉軸懸浮起來，轉軸可以帶動電機、鼓風機、壓縮機、渦輪機、泵、水輪機、風扇、旋轉門、光盤、電腦硬盤、水表及電表等設備的旋轉部分懸浮起來，成為具有磁懸浮功能的一體機。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是本發(fā)明的徑向粘接梯形磁塊磁懸浮軸承的徑向剖面構造圖。

圖2是本發(fā)明的徑向粘接梯形磁塊磁懸浮軸承的軸向構造圖。

圖3是本發(fā)明的分體軸向徑向懸浮磁塊磁懸浮軸承的徑向剖面構造圖。

圖4是本發(fā)明的具有軸向斜面擠壓結構磁懸浮軸承的徑向剖面構造圖。