专利名称：永磁悬浮轴的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁悬浮轴与轴承技术领域。具体地说涉及一种永磁悬浮轴在轴承的斥力与吸力及轮子的支撑力联合作用下，沿轮子支撑力方向处于悬浮状态的技术系统。
背景技术：
磁悬浮轴与轴承之间有一定气隙，在转动过程中它们之间不接触。因此，工作时无摩擦、不发热、转速高、能耗低、使用寿命长，是公认的换代技术，“绿色机电产品”。各国在这一技术领域竞相开发，而中国在这一技术领域也达到了世界先进水平。如上海大学研发的160xDs50M主动磁悬浮轴承技术，最高转速50000r/min；功率4.5-22kW。该技术是上海大学2004年在上海国际工业博览会上的展出项目，专利申请号为200310107945.5。该轴承的主要缺点是，磁悬浮轴的六个自由度都由气隙传感电磁控制，因此造成了能耗高，可靠性差，体积大，成本高等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种永磁悬浮轴。
本发明提供的永磁悬浮轴的悬浮力大，工作状态稳定，节能效果显著，重量轻，造价低。
为实现上述目的，本发明提供的永磁悬浮轴，包括主轴上固定有一导向定滑轮，该导向定滑轮运行在一导轨上；该导向定滑轮的上下侧对称设置有永磁悬浮轴，该永磁悬浮轴设置成一侧为N极，另一侧为S侧，分别固定在轴基上，该轴基固定在主轴上；一轴承座，固定有上下两个永磁悬浮轴承，分别设置在永磁悬浮轴的周围，该永磁悬浮轴承分为吸力轴瓦和斥力轴瓦，其中吸力轴瓦安装在导向定滑轮接触导轨一侧，与永磁悬浮轴为异极相对，以产生吸力；斥力轴瓦为马蹄形，安装在永磁悬浮轴的其余三侧，与永磁悬浮轴为同极相对，以产生斥力；永磁悬浮轴与永磁悬浮轴承之间设有气隙；主轴上还固定有上下两个永磁悬浮端子，分别位于轴基的上下端，且与永磁悬浮轴为异极相对应；轴承座上还固定有上下两个永磁限位端子轴承，分别位于永磁悬浮端子的上下两侧，两者同极相对且设有气隙；由上述结构，主轴上下端的永磁悬浮端子受其外侧永磁限位端子轴承的同极排斥而悬浮在两者之间，永磁悬浮轴受永磁悬浮轴承中吸力轴瓦和斥力轴瓦的联合作用，将导向轮约束到导轨一侧；当主轴与机械轴承脱离接触，吸力轴瓦与永磁悬浮轴之间的气隙随之增大，悬浮力也增大。
其中轴承座上还上下两个机械轴承，该机械轴承分别位于导向定滑轮与永磁悬浮轴之间，机械轴承的内孔直径比主轴直径大1-30mm，可活动地套设在主轴上，且与导向定滑轮与永磁悬浮轴之间设有气隙。
其中机械轴承与主轴之间的气隙为1-31mm。
其中永磁悬浮轴与永磁悬浮轴承之间的气隙为2-32mm。
其中永磁限位端子轴承与永磁悬浮端子之间的气隙为1-15mm。
其中永磁悬浮轴的两侧面分别设有内外导磁壁，内外导磁壁与永磁悬浮轴之间设有1-30mm气隙，内导磁壁与轴基一体制成，外导磁壁为环形；内导磁壁与机械轴承之间设有1-15mm气隙。
其中外导磁壁与永磁悬浮端子及永磁悬浮轴之间设有绝磁垫，该绝磁垫的厚度为1-30mm。
其中永磁悬浮轴瓦的两侧对称地设有导磁壁，该导磁壁与永磁悬浮轴的间隙为1-30mm。
本发明永磁悬浮轴的王作原理是，主轴两端的永磁悬浮端子受其外侧轴承上的永磁限位端子排斥力作用而悬在两者之间。永磁悬浮轴受磁悬浮轴承吸力和斥力的作用将工作轮约束到导轨一侧，为了防止永磁轴与永磁轴瓦接触，设有限位机械轴承，该轴承与主轴的气隙比磁悬浮轴与永磁轴瓦之间气隙小1mm，也就是说机械限位轴承在任何情况下都能保证磁悬浮轴与永磁轴瓦之间不发生接触。当工作轮受设计范围内的载荷时，主轴与机械轴承脱离，处于悬浮工作状态，或弱压力小摩擦力工作状态。
图1为本发明永磁悬浮轴在吊轨磁悬浮列车悬浮动力舱中安装位置示意图。
图2为本发明永磁悬浮轴的结构示意图。
图3为图2沿A’-A’线的剖面示意图。
具体实施例方式
以下所述内容是结合附图对本发明作的详细说明，而不应该被理解为是对本发明的限定。
为了方便理解永磁悬浮轴的工作过程，首先请参阅图1。磁悬浮列车1镶嵌在弓形吊枕2内，弓形吊枕2固定在工字梁3下方。列车翼磁4与轨磁5同极相对应，其磁场排斥力将列车悬起。列车为上下结构，上部为悬浮动力舱1a，下部为车厢1b，在悬浮动力舱壁1c内侧固定有导向轮磁悬浮轴，即本发明的永磁悬浮轴A。
接着参阅图2、3，主轴6的中间固定有导向定滑轮7(即工作轮)。导向定滑轮7的上下侧对称设置有机械轴承8，该机械轴承8套在主轴6上，机械轴承8与导向定滑轮7之间设有1-15mm气隙，机械轴承8的内孔直径大于主轴6的直径1-30mm。机械轴承8的上下侧对称设置有永磁悬浮轴9，该永磁悬浮轴9设置成一侧为N极，另一侧为S侧(如本实施例中，该永磁悬浮轴9设置成上侧为N极，下侧为S极)，分别固定在轴基10上，轴基10固定在主轴6上。磁悬浮轴9的两侧面分别设有内外导磁壁11a、11b，内外导磁壁11a、11b与磁悬浮轴9之间设有1-30mm气隙，内导磁壁11a与轴基10一体制成，外导磁壁11b为环形。内导磁壁11a与机械轴承8之间设有1-15mm气隙。在主轴6与轴基10的上下端对称地设置有永磁悬浮端子12，S极悬浮端子12固定在N极悬浮轴9外端，N极悬浮端子12固定在S极悬浮轴9的外端。外导磁壁11b也是悬浮端子12的导磁壁。外导磁壁11b与悬浮端子12及悬浮轴9之间设有非铁磁性材料制成的绝磁垫13。该绝磁垫的厚度为1-30mm。对应永磁悬浮轴9的周围设有永磁悬浮轴承14，永磁悬浮轴9与永磁悬浮轴承14之间的气隙为2-32mm。该永磁悬浮轴承14安装有吸力轴瓦14a和斥力轴瓦14b，其中吸力轴瓦14a安装在导向定滑轮7施压力一侧(即图2和图3的左侧)，且与永磁悬浮轴9为异极相对；斥力轴瓦14b为马蹄形，安装在吸力轴瓦14a对侧，围绕在永磁悬浮轴9的其余三侧边，且与永磁悬浮轴9为同极相对。永磁悬浮轴瓦14a、14b的两侧对称地设有导磁壁11，该导磁壁11与永磁悬浮轴14的间隙为1-30mm。与永磁悬浮端子12的外侧对应位置设有永磁限位端子轴承15，两者同极相对，之间的气隙为1-15mm。该端子轴承15外围设导磁壁11，两者之间距设有非铁磁性绝缘套13a，该绝缘套13a的厚度为1-30mm。导向定滑轮7在导轨16上运行。机械轴承8、永磁悬浮轴承14、永磁限位端子轴承15固定在同一轴承座17上。
本发明永磁悬浮轴的工作原理是，主轴6上下端的永磁悬浮端子12受其外侧永磁限位端子轴承15的同极排斥而悬浮在两者之间。永磁悬浮轴9受永磁悬浮轴承14中吸力轴瓦14a，斥力轴瓦14b的联合作用，将导向轮约束到导轨16一侧。为防止永磁悬浮轴9与永磁悬浮轴承14接触，设有限位机械轴承8，该轴承8与主轴6的间隙比永磁悬浮轴9与永磁悬浮轴承14的间隙小1mm。也就是说，机械限位轴承8在任何情况下都能保证永磁悬浮轴9不与永磁悬浮轴承14接触。当导向定滑轮7受设计范围内的荷载时主轴6与机械轴承8脱离接触，荷载增加吸力轴瓦14a与永磁悬浮轴9之间的气隙也随之增大，悬浮力也增大。列车在运行过程中主要处于导向悬浮状态(有时也处于小压力，微摩擦力工作状态)，从而减小了列车运行阻力，节省了能量。
本发明应用于磁悬浮列车上有如下优点1、提高了列车的运行速度，减少了摩擦阻力，节能。
2、安全可靠，机械寿命长。
3、造价低，体积小。
权利要求
1.一种永磁悬浮轴，包括主轴上固定有一导向定滑轮，该导向定滑轮运行在一导轨上；该导向定滑轮的上下侧对称设置有永磁悬浮轴，该永磁悬浮轴设置成一侧为N极，另一侧为S侧，分别固定在轴基上，该轴基固定在主轴上；一轴承座，固定有上下两个永磁悬浮轴承，分别设置在永磁悬浮轴的周围，该永磁悬浮轴承分为吸力轴瓦和斥力轴瓦，其中吸力轴瓦安装在导向定滑轮接触导轨一侧，与永磁悬浮轴为异极相对，以产生吸力；斥力轴瓦为马蹄形，安装在永磁悬浮轴的其余三侧，与永磁悬浮轴为同极相对，以产生斥力；永磁悬浮轴与永磁悬浮轴承之间设有气隙；主轴上还固定有上下两个永磁悬浮端子，分别位于轴基的上下端，且与永磁悬浮轴为异极相对应；轴承座上还固定有上下两个永磁限位端子轴承，分别位于永磁悬浮端子的上下两侧，两者同极相对且设有气隙；由上述结构，主轴上下端的永磁悬浮端子受其外侧永磁限位端子轴承的同极排斥而悬浮在两者之间，永磁悬浮轴受永磁悬浮轴承中吸力轴瓦和斥力轴瓦的联合作用，将导向轮约束到导轨一侧；当主轴与机械轴承脱离接触，吸力轴瓦与永磁悬浮轴之间的气隙随之增大，悬浮力也增大。
2.权利要求1的永磁悬浮轴，其特征在于，轴承座上还上下两个机械轴承，该机械轴承分别位于导向定滑轮与永磁悬浮轴之间，机械轴承的内孔直径比主轴直径大1-30mm，可活动地套设在主轴上，且与导向定滑轮与永磁悬浮轴之间设有气隙。
3.权利要求2的永磁悬浮轴，其特征在于，机械轴承与主轴之间的气隙为1-31mm。
4.权利要求1的永磁悬浮轴，其特征在于，永磁悬浮轴与永磁悬浮轴承之间的气隙为2-32mm。
5.权利要求1的永磁悬浮轴，其特征在于，永磁限位端子轴承与永磁悬浮端子之间的气隙为1-15mm。
6.权利要求1的永磁悬浮轴，其特征在于，永磁悬浮轴的两侧面分别设有内外导磁壁，内外导磁壁与永磁悬浮轴之间设有1-30mm气隙，内导磁壁与轴基一体制成，外导磁壁为环形；内导磁壁与机械轴承之间设有1-15mm气隙。
7.权利要求1的永磁悬浮轴，其特征在于，外导磁壁与永磁悬浮端子及永磁悬浮轴之间设有绝磁垫，该绝磁垫的厚度为1-30mm。
8.权利要求1的永磁悬浮轴，其特征在于，永磁悬浮轴瓦的两侧对称地设有导磁壁，该导磁壁与永磁悬浮轴的间隙为1-30mm。
全文摘要
一种永磁悬浮轴，主轴上固定有一导向定滑轮，该定滑轮运行在一导轨上；该导向定滑轮的上下侧对称设置有永磁悬浮轴，该永磁悬浮轴设置成一侧为N极，另一侧为S侧，固定在轴基上，该轴基固定在主轴上；一轴承座，固定有上下两个永磁悬浮轴承，设置在永磁悬浮轴的周围，该永磁悬浮轴承中吸力轴瓦安装在导向定滑轮接触导轨一侧，与永磁悬浮轴为异极相对；斥力轴瓦安装在吸力轴瓦对侧，与永磁悬浮轴为同极相对；永磁悬浮轴与永磁悬浮轴承之间设有气隙；主轴上还固定有上下两个永磁悬浮端子，分别位于轴基的上下端，且与永磁悬浮轴为异极相对应；轴承座上还固定有上下两个永磁限位端子轴承，分别位于永磁悬浮端子的上下两侧，两者同极相对且设有气隙。
文档编号F16C32/04GK1854546SQ20051006708
公开日2006年11月1日 申请日期2005年4月29日 优先权日2005年4月29日
发明者李岭群 申请人:李岭群