一种大承载力机械永磁径向悬浮复合轴承的制作方法

本发明属轴承技术领域，特别涉及一种大承载力机械永磁径向悬浮复合轴承。

背景技术：

工业用轴承的种类很多，但各种机械轴承，安装不方便，摩擦力大，运行中产生的温度高，寿命有限，节能效果差，不能适应高速、长寿命、无摩擦、节能的应用环境；在磁悬浮轴承领域，大部分磁悬浮轴承价格昂贵，体积大，承载力小，结构复杂，安装复杂，通用性差，运行安全不够理想，使用场景有限，其辅助电子设备复杂，价格昂贵，体积庞大，无法大范围实现通用性。

此外，在磁悬浮轴承技术领域，永磁悬浮轴承最大的问题就是承载力小，在超过一定转后，稳定性差，因此，亟待解决。

技术实现要素：

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种大承载力机械永磁径向悬浮复合轴承。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种大承载力机械永磁径向悬浮复合轴承，包括钢制多层拱形外圈，钢制多层拱形外圈内设置旋转的钢制多层拱形内圈，钢制多层拱形外圈和钢制多层拱形内圈均设有蜂窝状永磁体放置坑或镶嵌槽，其中多层旋转永磁体镶嵌在钢制多层拱形内圈的蜂窝状永磁体放置坑或镶嵌槽内，多层固定永磁体串联在支撑杆上，各支撑杆之间相互连接，多层固定永磁体及支撑杆固定在轴承外圈上，所述多层固定永磁体和多层旋转永磁体按照同性相斥的原理排列放置；所述多层旋转永磁体的两侧均设置多层推力轴承，制冷半导体置于轴承两侧且通过粘胶层固定在钢制多层拱形外圈上；所述永磁径向悬浮复合轴承的钢制多层拱形内圈与转轴连接。

优选的，所述多层旋转永磁体和多层固定永磁体按照相邻的磁体极性相同形成斥力，且分别按照与水平线形成45°角和135°角进行交替布置。

优选的，所述多层旋转永磁体为n层弧形、圆柱形或方形永磁铁中的任意一种，与钢制多层拱形内圈固定在一起。

优选的，所述多层固定永磁体为n+1层弧形、圆柱形或方形永磁铁中的任意一种，与钢制多层拱形外圈固定在一起。

优选的，所述多层推力轴承的推力轴承挡圈一端镶嵌在旋转的钢制多层拱形内圈上，另一端镶嵌在固定的钢制多层拱形外圈上，中间滚珠通过轴承架相连。

优选的，所述多层推力轴承两侧安装高性能弹性垫子。

优选的，所述钢制多层拱形内圈由左右两部分组成，通过螺栓连接在一起。

优选的，所述粘结层和钢制多层拱形外圈之间有间隙。

优选的，所述支撑杆通过支撑杆连接架连接在一起。

与现有技术相比，本发明发明的有益之处为：

1、本发明克服了传统普通轴承摩擦力大，摩擦发热，耗能高，维护复杂，不能适应超高速场景下运行的问题，克服了电磁悬浮轴承造价昂贵，承载力小，控制系统复杂的问题，达到安装简便、维护简单、无磨损、高速、高精度、高稳定性运行目的，本发明适用范围更广，成本更低，性价比更高，通用性替代性更强；

2、本发明利用永磁体的相互斥力，通过钢制多层拱形内圈的拱形体镶嵌旋转永磁体，和钢制多层拱形外圈固定的支撑杆，串联固定永磁体，n层磁力进行叠加，产生径向大承载力，多层永磁体磁性叠加，刚度成倍加强，轴承的旋转稳定性增强，多层推力轴承稳定轴向2个维度，实现径向磁悬浮旋转状态。永磁体按照a=45°，b=135°角度摆放，99%以上的径向力被永磁悬浮力承担，轴向力被最大幅度减小，推力轴承的摩擦力减小到最小，达到节能，高速，稳定，通用性强、成本低的目的；

3、本发明可以颠倒轴承内圈与外圈镶嵌和串联永磁悬浮轴承的设计顺序，提供另一个大承载力径向永磁悬浮轴承实现形式。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明实施例1中的截面图；

图2为本发明实施例1中的平面图；

图3为本发明实施例2中的截面图；

图4为本发明实施例2中的平面图；

图5为本发明实施例3中的截面图；

图6为本发明实施例4中的截面图。

图中，1、钢制多层拱形外圈，2、支撑杆，3、高性能弹性垫子，4、多层旋转永磁体，5、钢制多层拱形内圈，6、多层固定永磁体，7、多层推力轴承，8、间隙，9、制冷半导体，10、粘胶层，11、支撑杆连接架，12、螺栓，13、转轴。

具体实施方式

下面结合附图对发明作进一步说明。

实施例1

如图1-2所示，一种大承载力机械永磁径向悬浮复合轴承，包括钢制多层拱形外圈1，钢制多层拱形外圈1内设置旋转的钢制多层拱形内圈5，钢制多层拱形内圈5钢制多层拱形外圈1和钢制多层拱形内圈5均设有蜂窝状永磁体放置坑或镶嵌槽，其中多层旋转永磁体4镶嵌在钢制多层拱形内圈5的蜂窝状永磁体放置坑或镶嵌槽内，多层固定永磁体6即不能转动的永磁体，串联在支撑杆2上，各支撑杆之间通过支撑杆连接架11相互连接，支撑力通过支撑杆传递到钢制多层拱形外圈1，多层固定永磁体6及支撑杆2固定在轴承外圈上。

所述多层固定永磁体6和多层旋转永磁体4按照a=45°角和b=135°角以同性相斥的原理排列放置，利用永磁铁之间相斥力，使得钢制多层拱形内圈中的转轴悬浮起来。所述多层旋转永磁体4的两侧均设置多层推力轴承7，多层推力轴承7推力轴承挡圈一端镶嵌在旋转的钢制多层拱形内圈5上，另一端镶嵌在固定的钢制多层拱形外圈1上，中间滚珠通过轴承架相连，确保多层旋转永磁体4，在悬浮旋转时保持轴向稳定。所述多层旋转永磁体4为n层弧形、圆柱形或方形永磁铁中的任意一种，与钢制多层拱形内圈5固定在一起；多层固定永磁体6为n+1层弧形、圆柱形或方形永磁铁中的任意一种，与钢制多层拱形外圈1固定在一起，且多层旋转永磁体4位于多层固定永磁体6的两侧。所述钢制多层拱形内圈5由左右两部分组成，通过螺栓12连接在一起，永磁径向悬浮复合轴承的钢制多层拱形内圈与转轴13连接。粘结层14和钢制多层拱形外圈1之间有间隙8。

多层固定永磁体6通过支撑杆多层相连，支撑杆2通过支撑杆连接架11连接在一起。旋转永磁体通过拱形内圈多层相连，多层旋转永磁体4和多层固定永磁体6按照相邻的磁体极性相同形成斥力，按照图示a=45°角和b=135°角装配在一起后，多层永磁体形成的斥力n层叠加并加强，在径向上形成强大的支撑力，并通过连接部分即支撑杆和钢制多层拱形内圈5的拱形结构传递给钢制多层拱形外圈1和钢制多层拱形内圈5，实现径向磁悬浮轴承大承载力的目的。本实施案例中，永磁体为无数个弧形、圆柱形或方形，其镶嵌在钢制多层拱形内圈5和钢制多层拱形外圈1的拱形体上，钢制多层拱形内圈5镶嵌多层旋转永磁体4的拱形结构。

为了防止因温度高永磁体失磁，在轴承的两侧安装降温的圆形制冷半导体9，且通过粘胶层10固定在钢制多层拱形外圈1上；多层推力轴承7两侧安装高性能弹性垫子3，补偿机械轴承因磨损产生的间隙，大幅度延长悬浮轴承寿命。本实施案例，为在径向上2层旋转永磁体，其可以做成n层旋转永磁体，图示为在径向上3层固定永磁体，其可做成n+1层固定永磁体。

实施案例2

如图3、图4所示，钢制多层拱形内圈5，通过支撑杆2，将弧形、圆柱形或方形永磁体即多层旋转永磁体4在一定距离上串联起来，支撑杆连接架11将支撑杆2连接在一起，起到稳定作用，磁铁两侧与多层推力轴承7一端镶嵌在一起，形成多层旋转永磁体的轴承内圈。钢制多层拱形外圈1由左右两部分组成，轴承外圈拱形结构上有镶嵌槽或蜂窝坑，将多层固定永磁体6安装在左右拱形结构的镶嵌槽内，形成多层固定永磁体左右内圈，左右内圈通过螺栓12连接起来，轴承内圈组合体夹在左右外圈中间，由多层推力轴承7支撑轴向两个维度的稳定，制冷半导体9通过粘胶10与钢制多层拱形外圈1连接起来，钢制多层拱形内圈5固定在转轴13上，钢制多层拱形外圈1固定在定子上。多层固定永磁体和多层旋转永磁体按照一定角度a=45°，b=135°排列。

本实施案例颠倒轴承内圈与外圈镶嵌和串联永磁悬浮轴承的设计顺序，提供另一个大承载力径向永磁悬浮轴承实现形式。

实施案例3和实施案例4

如图5、图6所示，图5为实施案例1中、图6为实施案例2中根据需要增加n层数实现更大的径向支撑力，多层固定永磁体6和多层旋转永磁体4的层数增加，刚度增加，刚度增加稳定性增加，稳定旋转的转速也会提高，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。

文中实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。