专利名称：三维平衡磁力轴承的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轴承，尤其是一种三维平衡磁力轴承。
背景技术：
轴承是通过内套与外套之间的相对旋转达到支撑旋转轴的目的， 普通的轴承是在内套与外套之间设置滚针、钢球等摩擦小的机构降低 内套与外套之间的摩擦系数，提高机件的运转效率。这种以滚动摩擦 代替滑动摩擦的轴承虽然可以大幅度降低摩擦力，但对于高速电机和 特殊的应用场合，这种滚动摩擦力依然非常明显。为了进一步降低摩 擦，磁力轴承应运而生。磁力轴承是在内套与外套之间设置磁环，利 用磁力同性相斥的原理使内套与外套相互排斥，在内套与外套之间保 持一定的空隙。这样，内套与外套之间只有磁场分布，无任何直接接 触的部分，其摩擦力几乎为零。在减低摩擦力的同时，这种磁力轴承 也存在一定的缺陷，限制其广泛的推广应用内套与外套之间缺乏轴 向的定位， 一个很小的轴向力就可以使内套与外套发生轴向偏移，与 壳体发生碰撞，轻则增加摩擦力，重则影响轴承的使用寿命。为了达 到轴向平衡，有些磁力轴承采用附加有源可控磁力装置，使磁力轴承 的结构变得非常复杂，影响了工业化生产效率，生产成本大幅度提高， 产品的故障率也高。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、具有轴向定位能力、不易发 生轴向偏移的三维平衡磁力轴承。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案
本发明所述的三维平衡磁力轴承，包括镜像对称设置在同一轴线 上的磁力组件，各磁力组件均固定安装在管状的外壳中，磁力组件包 括套装在一起的内套和外套，内套和外套均为圆柱体的管状结构，在 内套的外壁上固定套装有内套磁环，在外套的内壁上固定安装有外套磁环，内套磁环和外套磁环的磁场均为径向分布，并且外套磁环内侧 的磁极与内套磁环外侧的磁极极性相同，其特征在于每一磁力组件 中的至少两个外套磁环以及与之数量相等的内套磁环均为轴向分布， 在由一个外套磁环和一个内套磁环构成的磁力对中，至少有一个磁力 对中的外套磁环和一个内套磁环在轴向位置上相互错位。
所述外套磁环为不等宽磁环，即外套磁环一个端面与其轴线垂 直，另一端面与轴线不垂直。
在两外套磁环之间的外套内壁上固定安装有外防撞环，外防撞环
的内径小于外套磁环的内径；在两内套磁环之间的内套外壁上固定安
装有内防撞环，内防撞环的外径大于内套磁环的外径。
在磁力组件的两端面设置有非导磁材料的挡板，挡板固定安装在
外套的两端面上，挡板的中心带有直径大于内套的外径的安装孔，内
套的端部位于该安装孔中。
采用上述技术方案后，该三维平衡磁力轴承利用磁力同性相斥的
原理在保持内套和外套之间的径向间隙的同时，还能保持内套和外套
轴向位置平衡，即使在外力作用下内套和外套轴向发生位移，也能在
磁力作用下回位；同时，改进后的不等宽外套磁环提供了非均匀的磁
场，能够补偿重力作用，使内套和外套的同心度更好。
图1为本发明一个实施例的结构示意图； 图2是不等宽磁环的剖视图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的描述。 本发明所述的三维平衡磁力轴承，包括镜像对称设置在同一轴线 上的磁力组件，各磁力组件均固定安装在管状的外壳5中，固定套装 在中轴6上，图1实施例采用了两套磁力组件。各磁力组件包括套装 在一起的内套1和外套2，内套1和外套2均为圆柱体的管状结构， 内套l固定套装在中轴6上，外套2固定安装在外壳5的内壁上，在 外套2的两端部还可以固定安装不导磁材料制造的挡板10，挡板10 的中心带有直径大于内套1的外径的安装孔，以便于内套1的端部从 该安装孔中伸出。在内套l的外壁上固定套装有内套磁环3，在外套 2的内壁上固定安装有外套磁环4，内套磁环3和外套磁环4的磁场
4均为径向分布，并且外套磁环4内侧的磁极与内套磁环3外侧的磁极 极性相同，这样可以利用磁力同性相斥的原理使外套磁环4与内套磁 环3之间保持一定的自由活动间隙，中轴6与外壳5之间保持可旋转 的滑动。
如图1所示，每一磁力组件中的至少两个外套磁环4以及与之数 量相等的内套磁环3均为轴向分布，在由一个外套磁环4和一个内套 磁环3构成的磁力对中，至少有一个磁力对中的外套磁环4和一个内 套磁环3在轴向位置上相互错位。图1实施例中，位于镜像对称线内 侧的磁力对在径向位置上对应，即该组磁力对中的外套磁环4和内套 磁环3的磁场中心重合，位于镜像对称线外侧的磁力对在轴向位置上 错位，即该组磁力对中的外套磁环4和内套磁环3的磁场中心在轴向 位置上不重合；这样，两个镜像对称设置的磁力组件中最外侧的内套 磁环3对外套磁环4都有一个轴向推力，这两个轴向推力大小相等、 方向相反，起到轴向定位的作用。
在两外套磁环4之间的外套2内壁上固定安装有外防撞环8，外 防撞环8的内径小于外套磁环4的内径；在两内套磁环3之间的内套 2外壁上固定安装有内防撞环9,内防撞环9的外径大于内套磁环4 的外径。外防撞环8和内防撞环9的设置可以避免外套磁环4与内套 磁环3发生碰撞，提高使用寿命。外防撞环8和内防撞环9均为非导 磁材料制成。
另外，如果将外套磁环4设计成不等宽磁环，即如图2所示，外 套磁环4一个端面与其轴线垂直，另一端面与轴线不垂直。这样的磁 环，宽处的磁力大于窄处，在轴承垂直使用的时候，使外套磁环4宽 的一端在下面、窄的一端在上面，下面较大的磁力可以抵消轴承的部 分重量，使内套1和外套2保持更高的同心度。
当然，上述磁力组件以及磁力对的数量可以根据需要设置，并不 局限于上述实施例。在同一磁力组件中，不同磁力对中的外套磁环4 与内套磁环3也可以都在轴向位置发生错位，只要在磁力组件镜像对 称安装以后，这些因错位产生的轴向磁力相互抵消即可。
权利要求
1、三维平衡磁力轴承，包括镜像对称设置在同一轴线上的磁力组件，各磁力组件均固定安装在管状的外壳(5)中，磁力组件包括套装在一起的内套(1)和外套(2)，内套(1)和外套(2)均为圆柱体的管状结构，在内套(1)的外壁上固定套装有内套磁环(3)，在外套(2)的内壁上固定安装有外套磁环(4)，内套磁环(3)和外套磁环(4)的磁场均为径向分布，并且外套磁环(4)内侧的磁极与内套磁环(3)外侧的磁极极性相同，其特征在于每一磁力组件中的至少两个外套磁环(4)以及与之数量相等的内套磁环(3)均为轴向分布，在由一个外套磁环(4)和一个内套磁环(3)构成的磁力对中，至少有一个磁力对中的外套磁环(4)和一个内套磁环(3)在轴向位置上相互错位。
2、 根据权利要求1所述的三维平衡磁力轴承，其特征在于所 述外套磁环(4)为不等宽磁环，即外套磁环(4) 一个端面与其轴线 垂直，另一端面与轴线不垂直。
3、 根据权利要求1或2所述的三维平衡磁力轴承，其特征在于 在两外套磁环(4)之间的外套(2)内壁上固定安装有外防撞环(8)， 外防撞环(8)的内径小于外套磁环(4)的内径；在两内套磁环(3) 之间的内套(2)外壁上固定安装有内防撞环(9)，内防撞环(9)的 外径大于内套磁环(4)的外径。
4、 根据权利要求1或2所述的三维平衡磁力轴承，其特征在于- 在磁力组件的两端面设置有非导磁材料的挡板(10)，挡板(10)固 定安装在外套(2)的两端面上，挡板(10)的中心带有直径大于内 套(1)的外径的安装孔，内套(1)的端部位于该安装孔中。
全文摘要
本发明涉及一种轴承，尤其是一种三维平衡磁力轴承。包括镜像对称设置在同一轴线上的磁力组件，各磁力组件均固定安装在管状的外壳中，磁力组件包括套装在一起的内套和外套，内套和外套均为圆柱体的管状结构，在内套的外壁上固定套装有内套磁环，在外套的内壁上固定安装有外套磁环，内套磁环和外套磁环的磁场均为径向分布，并且外套磁环内侧的磁极与内套磁环外侧的磁极极性相同，其特征在于每一磁力组件中的至少两个外套磁环以及与之数量相等的内套磁环均为轴向分布，在由一个外套磁环和一个内套磁环构成的磁力对中，至少有一个磁力对中的外套磁环和一个内套磁环在径向位置上相互错位。该三维平衡磁力轴能保持内套和外套轴向位置不变；同时，改进后的不等宽外套磁环提供了非均匀的磁场，能够抵消重力作用，使内套和外套的同心度更好。
文档编号F16C32/04GK101504034SQ200910020019
公开日2009年8月12日 申请日期2009年3月23日 优先权日2009年3月23日
发明者王光顺 申请人:王光顺