专利名称：磁悬浮轴承的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轴承，特别是采用磁力支撑的磁悬浮轴承。
现有的磁悬浮轴承包括永磁磁力轴承和电磁磁力轴承，电磁磁力轴承利用电磁力产生的磁场力使轴与轴承相对悬浮转动，无摩擦阻力，运转精度高，但其结构复杂，需要一套电子控制、检测系统、辅助支承及其他辅助措施，故设备成本高，特别是对于承载力大的轴承，全套设备既复杂又昂贵。目前的永磁磁力轴承，结构简单、成本低，但承载力均不大，主要在电表等仪器中应用，且均是单极或两极永磁悬浮，故其作为磁悬浮的刚度很小，即dH/dz(间隙变化时，承载力的变化)很小，无法达到在众多领域的应用。
本发明的目的是设计一种结构简单、成本低、稳定性好、刚度大、承载力大的磁悬浮轴承，其应用领域非常广泛。
本发明的目的是这样实现的它由至少两组径向稳定磁环和所述的径向稳定磁环之间设置的至少一组轴向稳定磁环组成，所述的径向稳定磁环由一与轴承座固定相连的径向静磁环和一并列设置的与沿径向延伸的轴套固定相连的径向动磁环组成，所述的径向静磁环和径向动磁环均由沿径向的两极以上紧密相连的交叉磁极组成，所述的径向静磁环和径向动磁环沿径向对应的磁极磁力大小相同，极性相反；所述的轴向稳定磁环由一与轴承座固定连接的轴向静磁环和一并排设置的与沿轴向延伸的轴套固定相连的轴向静磁环组成，所述的轴向静磁环和轴向动磁环均由沿轴向的两极以上紧密相连的交叉磁极组成，所述的轴向静磁环和轴向动磁环沿轴向对应的磁极磁力大小相同，极性相反。
上述紧密相连的交叉磁极由单块环行永磁体拼凑而成；上述紧密相连的交叉磁极由两块及两块以上磁块粘成的环行永磁体拼凑而成；上述紧密相连的交叉磁极由多极充磁方法充成；上述紧密相连的交叉磁极有四个磁极。
本发明由于每组径向稳定磁环的由多个紧密相连的交叉磁极组成的径向静磁环和径向动磁环对应的磁极是磁力大小相同、极性相反的，同样，每组轴向稳定磁环的由多个紧密相连的交叉磁极组成的轴向静磁环和轴向动磁环对应的磁极也是磁力大小相同、极性相反的，这样在径向和轴向均形成了拉推磁路，也就是说每组径向稳定磁环和轴向稳定磁环在处于磁极耦合合态时能态最低因而偏离偶合时就有偶合力。对于轴向稳定磁环，在轴向就形成轴向的稳定力，使轴不会产生轴向移动，但轴向稳定磁环在径向是不稳定的，对于径向稳定磁环，由于轴的自重使径向动磁环有向下移的倾向，在偶合力的作用下径向静磁环拉动径向动磁环上移，形成向上的支撑力，即径向稳定磁环使轴具有径向的稳定性，但径向稳定磁环在轴向是不稳定的，当轴向稳定磁环和径向稳定磁环相间配合使用，从设计上加上重力等因素，就能使轴实现整体悬浮并达到稳定性和刚度的要求。故直接采用本实用新型的磁悬浮结构，就能达到结构简单、成本低、稳定性好、刚度大的效果，由于有几个磁极刚度就增加至几倍，根据刚度要求取级数多少，可实现大刚度的磁悬浮，故本发明有极其广泛的应用领域。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明实施例1的结构示意图；图2是本发明实施例2的结构示意图。
实施例1见图1，图中1为被支撑的轴，轴1上设置的径向稳定磁环2为两组，两组径向稳定磁环2之间设置有一组轴向稳定磁环3；径向稳定磁环2由并列设置的径向静磁环4和径向动磁环5组成，径向静磁环4固定在轴承座6上，径向动磁环5固定在沿径向延伸的轴套7上，轴套7与轴1连为一体，径向静磁环4上相间设置有四个紧密相连的交叉磁极，从轴沿径向分别为S极、N极、S极、N极，对应地径向动磁环5上相问也设置有四个紧密相连的交叉磁极，从轴沿径向分别为N极、S极、N极、S极，上述紧密相连的交叉磁极可由单块环行永磁体拼凑而成，也可由多极充磁方法充成多极磁铁，对于大型磁悬浮做大块磁环较难，可采用多块粘为一体。当轴1旋转时，轴套7带动固定在其上的径向动磁环5旋转，而由于轴承座6固定不动，与轴承座6固连的径向静磁环4也固定不动。由于径向静磁环4与径向动磁环5对应的多极磁极的极性相反、大小相等，当两者处于偶合态时，能态最低，轴的重力使轴1及径向动磁环5向下偏离偶合态时，由于多极磁力偶合力的作用，径向静磁环拉动轴1及径向动磁环5回到偶合力最小的位置，使磁能降到最低，即径向具有稳定性。
轴向稳定磁环3由并排设置的轴向静磁环8和轴向动磁环9组成，轴向静磁环8固定在轴向轴承座10上，轴承座6及轴向轴承座10均固定连接在一基座上。轴向动磁环9固定在沿轴向延伸的轴向轴套11上，轴向轴套11与轴1连为一体，轴向静磁环8上相间设置有四个紧密相连的交叉磁极，从轴1沿轴向分别从左至右为N极、S极、N极、S极，对应地轴向动磁环5上相间也设置有四个紧密相连的交叉磁极，沿径向从左至右分别为S极、N极、S极、N极，上述紧密相连的交叉磁极可由单块环行永磁体拼凑而成，也可由多极充磁方法充成多极磁铁，对于大型磁悬浮做大块磁环较难，可采用多块粘为一体。当轴1旋转时，轴向轴套11带动固定在其上的轴向动磁环9旋转，而由于轴向轴承座10固定不动，与轴向轴承座10固连的轴向静磁环8也固定不动。由于轴向静磁环8与轴向动磁环9对应的多极磁极的极性相反、大小相等，当两者处于偶合态时，能态最低，故轴向具有稳定性。
故本实施例的磁悬浮结构能实现轴向和径向的稳定性，达到本发明的目的。
通过对需承重的部件进行计算，本实施例两组径向稳定磁环2及其其间设置的一组轴向稳定磁环3可以承重的范围为轴重50公斤，刚度500公斤/毫米。
实施例2实施例2设置有四组径向稳定磁环2和两组轴向稳定磁环3，其设置方式见图2，两组轴向稳定磁环3分别设置于两组径向稳定磁环2之间，中间两组径向稳定磁环2的径向静稳定磁环4固定在同一径向轴承座的两面。本实施例的磁极仍然为四个交叉磁极。本实施例比实施例1能承受更大的转动轴。
实施例3在实施例1的径向稳定磁环和轴向稳定磁环的数目上将各磁环的磁极数由4个增加到六个，可实现更大功率的磁悬浮。
权利要求
1．一种磁悬浮轴承，其特征在于它由至少两组径向稳定磁环和所述的径向稳定磁环之间设置的至少一组轴向稳定磁环组成，所述的径向稳定磁环由一与轴承座固定相连的径向静磁环和一并列设置的与沿径向延伸的轴套固定相连的径向动磁环组成，所述的径向静磁环和径向动磁环均由沿径向的两极以上紧密相连的交叉磁极组成，所述的径向静磁环和径向动磁环沿径向对应的磁极磁力大小相同，极性相反；所述的轴向稳定磁环由一与轴承座固定连接的轴向静磁环和一并排设置的与沿轴向延伸的轴套固定相连的轴向静磁环组成，所述的轴向静磁环和轴向动磁环均由沿轴向的两极以上紧密相连的交叉磁极组成，所述的轴向静磁环和轴向动磁环沿轴向对应的磁极磁力大小相同，极性相反。
2．根据权利要求1所述磁悬浮轴承，其特征在于所述紧密相连的交叉磁极由单块环行永磁体拼凑而成；
3．根据权利要求1所述磁悬浮轴承，其特征在于所述紧密相连的交叉磁极由两块及两块以上磁块粘成的环行永磁体拼凑而成；
4．根据权利要求1所述磁悬浮轴承，其特征在于所述紧密相连的交叉磁极由多极充磁方法充成；
5．根据权利要求1所述磁悬浮轴承，其特征在于上述紧密相连的交叉磁极有四个磁极。
全文摘要
本发明涉及一种轴承,它由至少两组径向稳定磁环和所述的径向稳定磁环之间设置的至少一组轴向稳定磁环组成,径向稳定磁环由一与轴承座固定相连的径向静磁环和一并列设置的与沿径向延伸的轴套固定相连的径向动磁环组成,径向静磁环和径向动磁环均由沿径向的两极以上紧密相连的交叉磁极组成,轴向稳定磁环的设置结构与径向稳定磁环相同,设置方向是沿轴向设置。本发明结构简单,可实现大功率磁悬浮。
文档编号F16C32/04GK1287230SQ0013005
公开日2001年3月14日 申请日期2000年10月25日 优先权日2000年10月25日
发明者李国坤, 李晓蓬, 李晓波 申请人:李国坤, 李晓蓬, 李晓波