专利名称：高速混合磁悬浮轴承的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高速混合磁悬浮轴承，该磁悬浮轴承是由径向永磁悬浮结构与轴 向电磁悬浮结构混合组成的磁悬浮轴承。其中两个轴向充磁磁环同极相对，使两个同极端 面磁场相互干扰，产生向内环形干扰波，两个小磁环同极相对，同极磁场相互干扰，此时接 触端面外侧会产生一个高密度环形干扰波，把小环形高密度干扰波安装在大环形高密度干 扰波的内侧，利用上述两个高密度的环形干扰波相互挤压，就能够实现大磁环组对小磁环 组的径向悬浮；小磁环组安装在主轴上，主轴上还安装轴向悬浮磁环，在轴向悬浮磁环的一 侧安装一个导磁体，与大磁环共同固定在外壳上，导磁体的内侧有线圈。这成为一种能够适 应高转速要求的磁悬浮轴承。属于磁悬浮技术领域。
背景技术：
前面，我们通过试验获得了一种高密度干扰波，这种干扰波适用于对称挤压，带动 悬浮环实现径向磁悬浮。但是完全依靠永磁轴向对称悬浮会影响主轴的径向悬浮力，所以 我们需要利用成熟的主动电控轴向磁悬浮技术，实现转子的轴向悬浮。同时由于电磁铁对 高速旋转铁环产生吸引时，会在铁环上产生感应磁场，导致吸力改变，致使高速设备烧毁， 所以我们用弱磁环替代传统导磁环，这样可以阻止感应磁场对电磁铁悬浮力产生影响，以 适应高速旋转设备的要求。
发明内容
本发明的原理是利用两个大磁环极性相对排列，使两个大磁环安装在外壳上，同 极磁场相互干扰，此时两个磁环内侧就会产生一个环形的高密度干扰波；再把两个小直径 磁环共同安装在主轴上，使其同极磁场相互干扰，此时接触端面外侧会产生一个与大磁环 干扰波同极的小磁环高密度干扰波，磁环之间能够有间隙；用上述两个高密度垂直于轴向 的环形干扰波相互挤压，就能够实现大磁环环组对小磁环组的径向悬浮；在主轴上还安装 有轴向悬浮磁环，与固定在外壳上的导磁体对应，导磁体内有线圈，通电之后对轴向悬浮磁 环产生吸引力。这样就可以实现主轴径向、轴向悬浮，同时又能够克服高转速状态下感应磁 场的产生，以适应电机的高转速要求。现在主动磁悬浮轴承很流行，国内许多著名大学都在做，但是为什么没有产品出 来？因为就是电磁铁在对圆柱形导磁体进行吸引时，在静止状态下，非常牢固。但是当导磁 圆柱高速旋转之后，电磁铁对导磁圆柱的吸引力就会降低。产生这种现象的原因我们推测 应该是导磁圆柱旋转之后产生了感应电流，进而产生一种不可控制的感应磁场，最后导致 10万转/分电机烧毁。而如果我们不吸取这种教训，使用无磁的导磁体作为轴向悬浮盘，那么在高速旋 转时也会产生感应电流，进而产生感应磁场，这种磁场会导致吸力改变。如果我们把轴向悬 浮盘改成带有磁性的磁环，根据需要调整磁场强度。此时感应电流产生的磁场不会大于磁 环本身的磁场。这样高速旋转后，电磁铁对轴向悬浮环的吸力就不会改变。
图1是本发明的高速混合磁悬浮轴承的径向剖面构造图。图2是本发明的复杂电磁铁高速混合磁悬浮轴承的径向剖面构造图。图3是本发明的铁盘混合磁悬浮轴承的径向剖面构造图。下面结合附图对本发明做进一步说明。图1中，轴向充磁大磁环(1)、轴向充磁大磁环O)、轴向充磁小磁环(3)、轴向充 磁小磁环G)、大环形干扰波(5)、小环形干扰波(6)、线圈(7)、导磁体(8)、轴向悬浮磁环 (9)、主轴(10)及外壳(11)等组成；大磁环(1)与大磁环O)同极磁场相对，相互干扰，产 生环形干扰波(5)，小磁环C3)与小磁环(4)同极端面相对，磁场相互干扰，产生小环形干扰 波㈩)；将小环形干扰波(6)安装在大环形干扰波(5)的内侧，两个小磁环就会自动处于两 个大磁环的中心位置；小磁环(3)、(4)与轴向悬浮环(9)共同安装在主轴(10)上，导磁体 (8)与轴向悬浮磁环(9)对应，线圈(7)安装在导磁体(8)内。图2中，轴向充磁大磁环(1)与轴向充磁大磁环( 极性相对安装在外壳(12)内， 同极磁场相互干扰，产生高密度大环形干扰波(5)，两个磁环之间有间隙；轴向充磁小磁环 (3)和轴向充磁小磁环(4)安装在主轴(11)上，同极相对，产生高密度小环形干扰波(6)， 两个磁环之间也有间隙；小环形干扰波(6)安装在大环形干扰波( 的内侧，带动两个小磁 环自动位于大磁环的中心；轴向悬浮磁环(9)也安装在主轴(11)上，导磁体(7)安装在外 壳(12)内，与轴向悬浮磁环(9)对应，线圈⑶安装在导磁体(7)内；同时导磁体(7)内还 安装了磁环(10)。图3中，轴向充磁大磁环(1)与轴向充磁大磁环O)同极磁场相对，相互干扰，产 生环形干扰波(5)，轴向充磁小磁环(3)与轴向充磁小磁环同极端面相对，磁场相互干 扰，产生小环形干扰波(6)；将小环形干扰波(6)安装在大环形干扰波(5)的内侧，两个小 磁环就会自动处于两个大磁环的中心位置；导磁推力盘(9)与两个轴向充磁小磁环共同安 装在主轴(10)上，两个导磁体⑶安装在推力盘(9)的两侧，两个线圈(7)安装在导磁体 (8)内；两个导磁体(8)和两个轴向充磁大磁环共同安装在外壳(11)内。由于电磁铁在吸引导磁体时，导磁体端面未离开电磁铁端面，当导磁体轴向高速 旋转之后，理论上导磁体内不会产生感应电流，也不会产生感应磁场。但是转速在超过一定 范围之后，感应磁场会不会产生还有待于试验和研究。上述三种设计中是只有N极干扰波径向磁悬浮结构的混合磁悬浮轴承，为了提高 径向悬浮力，能够采用串联的方式，在其中一个磁环的S极端外侧，再安装一个磁环同极相 对，产生S极干扰波；同样小磁环S端也能够串联产生S极干扰波，与大磁环S极干扰波对 应，形成两级径向悬浮，以提高主轴的径向悬浮力。这种串联方式能够无限延伸下去，直到 径向悬浮力足够为止。当磁块的机械结构变化时，例如磁块呈现锥形、梯形、内外凹槽和不规则锥形等， 只要排列方式没有改变，就不影响N极干扰波和S极干扰波的产生。
权利要求
1.一种高速混合磁悬浮轴承，其特征是轴向充磁大磁环(1)轴向充磁与大磁环(2) 同极磁场相对，产生环形干扰波(5)，轴向充磁小磁环C3)与轴向充磁小磁环同极端面 相对，产生小环形干扰波(6)；将小环形干扰波(6)安装在大环形干扰波(5)的内侧，两个 小磁环就会自动处于两个大磁环的中心位置；小磁环(3)、(4)与轴向悬浮环(9)共同安装 在主轴(10)上，导磁体⑶与轴向悬浮磁环(9)对应，线圈(7)安装在导磁体⑶内。
2.根据权利要求1所述的高速混合磁悬浮轴承，其特征是同一磁环的N极和S极能 够同时产生径向干扰波；这种干扰波能够以串联的方式存在。
3.根据权利要求1所述的高速混合磁悬浮轴承，其特征是主轴上用于轴向悬浮的磁 环能够用导磁环取得。
4.根据权利要求1所述的高速混合磁悬浮轴承，其特征是电磁铁内能够安装一个永 磁环。
5.根据权利要求1所述的高速混合磁悬浮轴承，其特征是当磁环出现机械结构变化 或磁环之间存在间隙时，只要排列方式没有改变，就不影响N极干扰波和S极干扰波的产生。
全文摘要
本发明的高速混合磁悬浮轴承是由轴向充磁大磁环(1)、轴向充磁大磁环(2)、轴向充磁小磁环(3)、轴向充磁小磁环(4)、大环形干扰波(5)、小环形干扰波(6)、线圈(7)、导磁体(8)、轴向悬浮磁环(9)、主轴(10)及外壳(11)等组成；大磁环(1)与大磁环(2)同极磁场相对，相互干扰，产生环形干扰波(5)，小磁环(3)与小磁环(4)同极端面相对，磁场相互干扰，产生小环形干扰波(6)；将小环形干扰波(6)安装在大环形干扰波(5)的内侧，两个小磁环就会自动处于两个大磁环的中心位置，实现径向悬浮；小磁环(3)、(4)与轴向悬浮环(9)共同安装在主轴(10)上，导磁体(8)与轴向悬浮磁环(9)对应，线圈(7)安装在导磁体(8)内。
文档编号F16C32/04GK102042302SQ20091003586
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月9日 优先权日2009年10月9日
发明者卓向东 申请人:卓向东