[發(fā)明專利]永磁磁浮軸承

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010180523.0
• 申請日: 2010-05-20
• 公開（公告）號(hào): CN101832334A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏樂漢
• 申請（專利權(quán)）人: 魏樂漢
• 主分類號(hào): F16C32/04
• 分類號(hào): F16C32/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及永磁磁浮軸承系統(tǒng)，特別涉及軸向永磁磁浮軸承和機(jī)械軸承組相組合的磁懸浮軸承系統(tǒng)。

背景技術(shù)

由于磁懸浮軸承沒有機(jī)械接觸，免維護(hù)，能運(yùn)行于高速，不需要潤滑，沒有磨損，壽命長，因此在許多場合受到歡迎，并得到廣泛應(yīng)用。而永磁磁浮軸承由于是被動(dòng)式的，結(jié)構(gòu)簡單，不需要復(fù)雜而昂貴且耗電的控制系統(tǒng)，因此更受到歡迎。

然而，歐肖定理(Earnshaw?theorem-1842年被Samuel?Earnshaw所證明)指出，單獨(dú)依靠永磁體產(chǎn)生的磁力不可能使有六個(gè)自由度的磁性剛體(比如一個(gè)與懸浮磁體相連的帶軸的飛輪，有六個(gè)自由度，三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和三個(gè)平動(dòng)自由度)在重力場中產(chǎn)生三維懸浮，所以永磁磁浮軸承不能單獨(dú)運(yùn)用，必須與其他懸浮或支撐方式相結(jié)合。這一點(diǎn)被許多發(fā)明人所忽視，以致提出一些不能實(shí)施的專利。

現(xiàn)有的永磁磁浮軸承的另一個(gè)缺點(diǎn)是其懸浮力和懸浮剛度小。這是其不能獲得廣泛應(yīng)用的原因之一。

目前，有關(guān)永磁磁浮軸承的國內(nèi)專利幾乎都是根據(jù)磁極同性相斥的原理來構(gòu)成的，其浮力和剛度很小。其適用范圍局限于懸浮輕小的轉(zhuǎn)子，如電度表的轉(zhuǎn)子等。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服以上的缺點(diǎn)，本發(fā)明人結(jié)合本人先前的專利(專利號(hào)03114974.X，專利名稱為“磁懸浮列車及其懸浮、導(dǎo)向和推進(jìn)系統(tǒng)”)，在此提供一種磁懸浮和機(jī)械軸承相結(jié)合，而懸浮力和懸浮剛度都大得多，結(jié)構(gòu)簡單，不需要控制系統(tǒng)，而能量損耗很低和造價(jià)低廉的永磁磁浮軸承系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：這是一種永磁磁浮和機(jī)械軸承相結(jié)合的磁浮軸承系統(tǒng)，由磁環(huán)，間隔環(huán)，導(dǎo)磁環(huán)，飛輪或其他負(fù)載，主轉(zhuǎn)軸和多個(gè)機(jī)械軸承組所組成，其特征在于：整個(gè)系統(tǒng)包括起軸向懸浮作用的磁浮軸承和起徑向限位作用的機(jī)械軸承組。

磁浮軸承包含固定于基座上的靜止磁陣列和固定于下安裝板上的轉(zhuǎn)動(dòng)磁陣列；靜止磁陣列由若干個(gè)固定于基座上的同軸的靜止環(huán)形磁列所組成，轉(zhuǎn)動(dòng)磁陣列由若干個(gè)固定于下安裝板上的同軸的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)形磁列所組成；每一靜止環(huán)形磁列和每一轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)形磁列都由若干個(gè)磁環(huán)和若干個(gè)間隔環(huán)沿軸向交替疊合而成；所有磁環(huán)的充磁方向是輻向向內(nèi)或輻向向外，同一個(gè)磁列中相鄰磁環(huán)的充磁方向相反，處于同一水平面上的磁環(huán)的充磁方向相同；為增加氣隙中的磁通密度和減少磁通泄漏，在最外面的磁列的外側(cè)和最里面的磁列的內(nèi)側(cè)緊貼有導(dǎo)磁環(huán)。

靜止環(huán)形磁列和轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)形磁列同軸地交替排布，相鄰的靜止環(huán)形磁列和轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)形磁列之間留有氣隙，使各轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)形磁列可以在靜止環(huán)形磁列之間無碰擦地自由轉(zhuǎn)動(dòng)。

兩個(gè)機(jī)械軸承組分別安裝在主軸的上下兩端，每一機(jī)械軸承組包括三個(gè)或三個(gè)以上的機(jī)械軸承，機(jī)械軸承的轉(zhuǎn)軸與主轉(zhuǎn)軸平行，并沿主轉(zhuǎn)軸的外圓均布，主轉(zhuǎn)軸和機(jī)械軸承的外表面接觸，機(jī)械軸承的軸是固定不轉(zhuǎn)的，主轉(zhuǎn)軸在機(jī)械軸承的外表面的包絡(luò)面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。

磁浮軸承的磁作用力在軸向產(chǎn)生懸浮力，機(jī)械軸承組則限制主轉(zhuǎn)軸的徑向平移和垂直于轉(zhuǎn)軸方向的傾覆，使其形成一個(gè)穩(wěn)定而阻力很小的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。這可用于飛輪儲(chǔ)能。這稱為(A)型磁浮軸承系統(tǒng)。

前述之(A)型磁浮軸承系統(tǒng)，可形成另一變形，其特征是：主轉(zhuǎn)軸不轉(zhuǎn)動(dòng)，成為立柱，并垂直固定于基座上；下機(jī)械軸承組和轉(zhuǎn)動(dòng)磁陣列安裝在下轉(zhuǎn)動(dòng)板上，下機(jī)械軸承組的軸承繞立柱均布，機(jī)械軸承的外緣和立柱接觸，機(jī)械軸承組繞立柱旋轉(zhuǎn)，上機(jī)械軸承組以相同的方式安裝在上轉(zhuǎn)動(dòng)板上，上下轉(zhuǎn)動(dòng)板之間用結(jié)構(gòu)件或風(fēng)葉連接；其靜止磁陣列和轉(zhuǎn)動(dòng)磁陣列與上述的(A)型磁浮軸承相同。靜止磁陣列安裝在基座上，轉(zhuǎn)動(dòng)磁陣列安裝在下安裝板上；整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)由磁浮軸承抵消其重力，并通過上下機(jī)械軸承組可繞立柱旋轉(zhuǎn)，這種結(jié)構(gòu)適合于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。這稱為(B)型磁浮軸承系統(tǒng)。

前述之(A)型磁浮軸承系統(tǒng)中的機(jī)械軸承組可脫離磁浮軸承獨(dú)立使用，其特征是：以軸向止推裝置替代磁浮軸承，與機(jī)械軸承組配合使用，其機(jī)械軸承的直徑大于主轉(zhuǎn)軸的直徑，主轉(zhuǎn)軸可以垂直、水平或其他角度；主轉(zhuǎn)軸在機(jī)械軸承組的機(jī)械軸承的外圓的包絡(luò)面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。在此情況下，機(jī)械軸承的轉(zhuǎn)速小于主軸的轉(zhuǎn)速，因此可使用低速機(jī)械軸承為主轉(zhuǎn)軸提供高速或超高速轉(zhuǎn)動(dòng)。

根據(jù)前述之(B)型磁浮軸承系統(tǒng)，其特征是：以機(jī)械止推裝置代替磁浮軸承，結(jié)合上述之機(jī)械軸承組，且其機(jī)械軸承的尺寸小于立柱的尺寸，因此，可以用小的機(jī)械軸承來轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量和尺寸都巨大的系統(tǒng)。

根據(jù)前述之(A)型磁浮軸承系統(tǒng)，其特征是：其主轉(zhuǎn)軸是垂直的，傾斜的或水平的。

根據(jù)前述之(B)型磁浮軸承系統(tǒng)，其特征是：其立柱是垂直的或傾斜的或水平的。