[發明專利]航空器或航海器動力系統中的磁懸浮軸承

在審

• 申請號: 202010747611.8
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111884417A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 於岳亮;於璐;於宙
• 申請（專利權）人: 上海穩得海洋科技有限公司
• 主分類號: H02K7/09
• 分類號: H02K7/09;H02N15/00;F16C32/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明是以磁體的趨中效應原理開發的新方法和新裝置，本磁懸浮軸承是一種廣譜的新結構無接觸軸承，包含有主動型、被動型、全磁懸浮型，在磁體結構上可分為永磁型和勵磁型，在結構布置上可分為磁體沿軸向布置和磁體沿徑向布置的不同形式，可用以取代多種傳統機械軸承，尤其適合用以替代航行器中的推力軸承，將軸向力由剛性機械接觸改變為無接觸式彈性傳遞，從根本上消除了摩擦力和磨損，提高軸系的機械傳動效率，更能降低航行器動力噪聲。

技術領域

本發明屬于機械動力技術領域，具體地說，涉及航空器或航海器通用動力系統中的軸承裝置及其安裝方法。

背景技術

在航空器、航海器領域的各種航行器驅動推進器中，動力裝置產生的轉動能量，在將流體向后推動的過程中，航行器轉軸會受到流體的反作用力，但是這個原始反作用推進力往往產生于推進軸上，必須通過推力軸承才可能將推進力傳遞到航行器本體，而成為航行器的真正推進動力。而在推進力傳遞過程中，由于轉子軸處于轉動狀態，就會在推力軸承中產生摩擦力。這種摩擦力會帶來多種不利影響，例如，摩擦力會造成能量損耗、降低機械傳動效率；摩擦所產生的熱能將惡化軸承的工作環境條件，增加散熱的額外開銷和難度；摩擦會造成機械磨損，降低軸承的工作壽命；摩擦會引起機械故障，增加維修保養成本；摩擦產生的振動和噪聲，影響環境、降低航行器的隱蔽性，等等的缺陷，很難從根本上加以克服。

能否將航行器轉軸上的推進力不經推力軸承，直接通過彈性方式轉移到航行器本體，從而大幅消除甚至全部消除摩擦力和磨損，其意義非常巨大，但其難度也是不言而喻的。

發明內容

在研討電機，特別是研究永磁電機的磁場結構時，發現了一種特別的磁場力，這種磁場力是由電機磁場的“趨中效應”所產生的。

所謂“趨中效應”是這樣一種現象，在一段轉軸上的兩端設置滑動軸承，在這段軸上設置轉子體，在轉子體外圍對應的位置設置定子體，定子體固定在機體上，定子體和轉子體間沒有任何機械接觸，定子體和轉子體上分別布置磁鐵和導磁體。則不論轉速是正轉還是反轉，也不論轉速高低如何，磁鐵和導磁體間都會產生穩定的磁性吸力，這個磁性吸力就能夠利用于構成為定子體和轉子體間力傳遞的媒介。如果使轉軸在任何一個軸方向受到一定的軸向外力，則軸向外力都可能使轉軸發生與外力方向相同的或多或少的軸向位移，但是移動后的轉軸將產生一個針對所述軸向外力的磁性回復力，而且這個磁性回復力與所述軸向外力大小相同、方向相反。也就是說，在軸向可以自由移動的轉軸能自動回返到其原始中心的平衡位置，且發現外力方向和大小與位移呈正相關，這種現象稱為轉軸的趨中效應，趨中效應是定子體和轉子體間力傳遞的物理基礎。

這一效應是首先在永磁電機中發現的，本發明的目的，就是利用磁場的趨中效應這一物理基礎，來構筑一種與電機無關的新的軸承結構方法和裝置，以取代傳統的推力軸承，克服傳統推力軸承的既有缺陷。

本發明的構成磁懸浮軸承裝置和方法，目的是利用在一段轉軸上設置的、類似于永磁電機的定子體和轉子體的磁場結構，利用定子體和轉子體間所產生的、使轉軸自動回復到其原始中心平衡位置的趨中效應，可以將轉軸上的受力從轉軸無接觸地傳遞到定子體，從而取代被替代推力軸承的力傳遞功能，消除原有傳統軸承中的摩擦力及磨損，同時提高軸系的機械傳動效率。

本發明的磁懸浮軸承裝置，其特征為，裝置由轉子體(2)和定子體(3)兩部分組成，轉子體(2)設置在轉軸(1)上，轉軸能沿軸向自由移動；定子體則固定在機體上，定子體內無接觸地包圍著轉子體；轉子體和定子體相對應的表面分別布置有成雙數的磁體和對應的導磁體，磁體的極性交替布置，即一種極性磁體的相鄰磁體為另一極性；裝置利用轉子體和定子體間的軸向位移，將轉軸上的軸向力無接觸地轉移到定子體上；轉軸的兩端分別設置滑動軸承，承擔由轉軸重力形成的徑向力。