[實用新型]基于陀螺效應的永磁懸浮軸承

有效

• 申請號: 201720037032.8
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN206377149U
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 陳科楓
• 申請（專利權）人: 陳科楓
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司11514
• 代理人: 安娜

技術領域

本實用新型涉及機械零件技術領域，具體涉及一種軸承，更具體的涉及一種基于陀螺效應的永磁懸浮軸承。

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個環形磁環組成，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。

1839年，英國科學家Samuel Earnshaw從理論上證明了在僅由永磁體構成的靜磁場中磁體不可能在所有自由度上實現穩定平衡。因此，目前的永磁軸承若要實現穩定懸浮必須至少在一個自由度上依靠電磁軸承或超導磁懸浮軸承或抗磁性懸浮，否則無法完全懸浮。Earnshaw定理認為靜態永磁懸浮不可能達到穩定平衡，而利用陀螺效應的磁懸浮陀螺，則證明當轉速超過臨界值，旋轉體能夠實現穩定的永磁懸浮。可見，陀螺效應與Earnshaw定理是可共存的。

有鑒于此，特提出本實用新型。

實用新型內容

本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本實用新型的目的在于提出一種基于陀螺效應的永磁懸浮軸承。具體技術方案如下：

一種基于陀螺效應的永磁懸浮軸承，包括轉軸、對稱安裝在所述轉軸兩端的兩組磁體組；所述磁體組包括固定在定子側的第一環形磁鐵、第二環形磁鐵，以及固定在轉子側的第三環形磁鐵；所述第一環形磁鐵與所述第二環形磁鐵上下間隔設置，所述第二環形磁鐵與所述第三環形磁鐵同軸同心設置，所述第二環形磁鐵內徑尺寸大于所述第三環形磁鐵外徑尺寸，所述第一環形磁鐵與所述第三環形磁鐵軸向排斥，所述第二環形磁鐵與所述第三環形磁徑向排斥。

根據本實用新型提供的基于陀螺效應的永磁懸浮軸承，其利用轉子高速旋轉時產生的陀螺力矩承受全永磁軸承系統的微量不平衡力矩和外力矩，使其在軸向和徑向均具有一定承載力，旋轉體轉速高于臨界轉速時，可不依靠外部場提供能量，利用陀螺效應實現超低功耗的永磁懸浮。而且轉子中磁鐵少于定子中磁鐵質量，使轉子相對密度降低，可相對的提高裝置的能量密度，且增加了單位磁鐵所能提供的負載能力。

另外，根據本實用新型上述實施例的基于陀螺效應的永磁懸浮軸承，還可以具有如下附加的技術特征：

根據本實用新型的一個示例，還包括在定子與轉子相接觸時對裝置進行保護的保護軸承，所述保護軸承安裝在永磁懸浮軸承上和/或安裝在定子與轉子之間。

根據本實用新型的一個示例，所述保護軸承包括徑向保護軸承和軸向保護軸承，所述徑向保護軸承安裝在所述第一環形磁鐵的內圈，所述軸向保護軸承安裝在定子側和/或轉子側。

根據本實用新型的一個示例，所述第一環形磁鐵與所述第二環形磁鐵、第三環形磁鐵組成的單元的位置可互換。

根據本實用新型的一個示例，所述磁體組包括多個第一環形磁鐵和第二環形磁鐵、第三環形磁鐵組成的單元，所述第一環形磁鐵和所述第二環形磁鐵、第三環形磁鐵組成的單元交錯間隔布設。

根據本實用新型的一個示例，所述磁體組包括一個第一環形磁鐵和兩組第二環形磁鐵、第三環形磁鐵組成的單元，所述第一環形磁鐵置于所述兩組第二環形磁鐵、第三環形磁鐵組成的單元之間。

根據本實用新型的一個示例，所述磁體組包括兩個第一環形磁鐵和一組第二環形磁鐵、第三環形磁鐵組成的單元，所述第二環形磁鐵、第三環形磁鐵組成的單元置于所述兩個第一環形磁鐵之間。

根據本實用新型的一個示例，所述磁體組的材質包括永磁鐵。

根據本實用新型的一個示例，所述永磁鐵為合金永磁鐵。

根據本實用新型的一個示例，所述第二環形磁鐵與所述第三環形磁鐵間隙配合。

本實用新型的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

附圖說明

圖1為本實用新型一種實施例的基于陀螺效應的永磁懸浮軸承的結構示意圖；

圖2為本實用新型另一種實施例的基于陀螺效應的永磁懸浮軸承的結構示意圖；

圖3為本實用新型再一種實施例的基于陀螺效應的永磁懸浮軸承的結構示意圖；

圖4為本實用新型再一種實施例的基于陀螺效應的永磁懸浮軸承的結構示意圖；

圖5為本實用新型再一種實施例的基于陀螺效應的永磁懸浮軸承的結構示意圖。

具體實施方式