专利名称：永磁电动悬浮轴承的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁悬浮轴承，特别是一种永磁电动悬浮轴承。
背景技术：
磁悬浮轴承的转动套与固定套依靠磁力相对悬浮，因此工作时无摩损、无噪声、无污染、不传递振动、免润滑、免维护、寿命长。磁悬浮轴承有电磁式、永磁式、电磁永磁组合式、永磁与高温超导体复合式。电磁式利用电流产生的磁力使轴承的内套与外套相对悬浮。电磁式磁悬浮轴承结构复杂，而且需要配置一套复杂的电路控制系统才能使其内套运转达到满意的精度和稳定性。电磁永磁组合式同样也很复杂。永磁与高温超导体复合式磁悬浮轴承结构更复杂，制造成本极高。永磁式磁悬浮轴承仅用永磁体的磁力使轴承的内套与外套相对悬浮，一般来说，永磁式悬浮轴承相对于前面所述的其它方式悬浮轴承结构简单，成本低。现有永磁式径向(或者轴向) 磁悬浮轴承，结构还比较简单，但同时具有径向和轴向磁悬浮功能的现有永磁式磁悬浮轴承，结构较复杂、单位体积承载力(承载力值与轴承体积之比值)小，刚度小(轴承的承载力随内套与外套之间隙改变而变化小)，更为不满的是由于零部件制造和装配误差不可避免，造成轴承高速运转时稳定性差，即径向跳动和轴向摆动厉害，甚至会发生转套与固定套相碰撞或刮蹭，故实用性差，难以应用到广阔的领域。
发明内容
本发明的目的是解决现有磁悬浮轴承结构复杂、单位体积承载力小、运转稳定性差、应用受局限等问题，设计了一种永磁电动悬浮轴承，结构紧凑、刚度大、单位体积承载力大、运转稳定性高、用途广。本发明通过以下技术方案实现本发明由内套和外套组成，所述内套、外套上分别设置锥环形永磁体的内磁环、外磁环，内磁环和外磁环锥度相同；在外磁环上嵌有数个导体圈，所述导体圈沿外磁环的周向均布；所述内磁环固定在导磁轴套上组成所述内套；所述外磁环固定在导磁圆筒和导磁圆盘上组成所述外套；所述外套与所述内套同轴心隔间隙地套在所述内套外，外磁环与内磁环隔间隙同磁极性相对。使用时，内套套在要支撑的轴上。内套与外套因磁斥力相对悬浮， 并且，当所述永磁电动悬浮轴承受外力扰动时，内套与外套作相对偏移移动，导体圈因其内的磁通量发生变化而产生感生电流，由楞次定律知，感生电流的磁场将抵抗偏移移动，即导体圈将产生抵抗偏移移动的电动力，使内套与外套恢复原位。图1为本发明的一种结构示意图。在导磁轴套8中部外圆上固套环形永磁体2，称为内磁环，其两端面都是由两个环锥(锥度根据径向和轴向承载力要求确定)面组成的凸起面，且两端面对称；环形永磁体2沿轴向充磁，且两个环锥面的锥尖两边(如图中虚线的两边)的充磁方向相反。导磁轴套8、内磁环2构成本发明轴承的内套。在内磁环2的两端面外对称配置两个大小、形状相同的右外磁环4、左外磁环6，右外磁环4和左外磁环6的内圆比导磁轴套8的大外圆每面大一间隙；右外磁环4和左外磁环6与内磁环2相对的面是由两个环锥(锥度与内套环形永磁体的两端面锥度相同)面组成的凹面，右外磁环4和左外磁环6的另一端面是平面，右外磁环4和左外磁环6轴向充磁， 且使右外磁环4和左外磁环6与内磁环2相对的面沿轴向离开一间隙同磁极性相对，右外磁环4和左外磁环6的外圆比内磁环2的外圆每面大一间隙。如图1、图2示，在右外磁环 4和左外磁环6的凹面的两斜面嵌数个导体圈5，导体圈5沿周向均布；在右外磁环4和6 的外圆紧套导磁圆筒1，导磁圆筒1的端面与右外磁环4和左外磁环6的外侧端面(平面) 齐平。分别紧贴右外磁环4和6的外侧端面和导磁圆筒1的端面固接有中孔的右导磁圆盘 3、左导磁圆盘7，它们的中孔直径比非磁性轴套8的大外圆每面大一间隙。右外磁环4和左外磁环6、导磁圆筒1、右导磁圆盘3、左导磁圆盘7构成了该发明的外套。组装时，用压力工装将内套与外套安要求沿轴向压紧，然后在冷却保护下，采取焊接工艺将导磁圆筒1与右导磁圆盘3和7焊接起来，也可以用螺栓联接。由于内磁环2与右外磁环4和左外磁环6沿轴向离开一轴承间隙同磁极性锥面相对，且内磁环2中的磁通方向与导磁圆筒1中的磁通方向相同，因而在内磁环2和右外磁环 4及左外磁环6的锥面上既产生轴向相互排斥力，又可使产生径向相互排斥力，且可使排斥力大小相等、方向相反，内套和外套相对悬浮，在径向和轴向具有刚性和稳定性。再者，当轴承受外力扰动，内套与外套作相对偏移移动时，右外磁环4和左外磁环6上的导体圈5将产生抵抗偏移移动的电动力，使内套与外套复原位。所以，这种轴承比普通的磁悬浮轴承刚性强的多、更稳定。图3为本发明的另一种结构示意图。在导磁轴套11中部外圆上固定径向充磁的外锥环形右内磁环10和左内磁环14，右内磁环10和左内磁环14大小、形状相同，右内磁环10和左内磁环14小端面相对贴，并使右内磁环10与左内磁环14充磁方向相反。导磁轴套11、右内磁环10、左内磁环14构成了本发明的内套。在右内磁环10和左内磁环14外沿径向离开一间隙套径向充磁外磁环15，外磁环 15的内孔为左右对称的内锥面，锥度分别与右内磁环10、左内磁环14的锥度相同，且使外磁环15与右内磁环10和左内磁环14沿径向同磁极性相对(图中虚线所示为极性分界面)； 如图3、图4示，在外磁环15的两内锥面嵌数个导电圈12，导体圈12沿周向均布；在外磁环 15的外圆上固套导磁圆筒16，其两端面与外磁环15的端面齐平；紧贴外磁环15的外端面和导磁圆筒16的端面固接右导磁圆盘9和左导磁圆盘13，它们的中孔直径比导磁轴套11 的外径大。外磁环15、导磁圆筒11、右导磁圆盘9、左导磁圆盘13构成了本发明的外套。组装时，用压力工装将内套与外套按要求沿轴向压紧，然后在冷却保护下，采取焊接工艺将导磁圆筒16与右导磁圆盘9和左导磁圆盘13焊接起来，也可以用螺栓联接。由于右内磁环10和左内磁环14在径向与外磁环15隔间隙同磁极性相对，因而在每个右内磁环10和左内磁环14的外锥面和外磁环15的内锥面上产生径向磁斥力和轴向磁斥力，而且可使右内磁环10和左内磁环14与外磁环15在径向上相互的磁斥力大小相等、方向相反，在轴向也同样。所以内套和外套相对悬浮，在径向和轴向具有刚性和稳定性。 再者，当轴承受外力扰动，内套与外套作相对偏移移动时，外磁环15上的导体圈12将产生抵抗偏移移动的电动力，使内套与外套复原位。所以，这种轴承比普通的磁悬浮轴承刚性强的多、更稳定。
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所述轴承的内套作支撑旋转轴的载体，外套作为固定套；所述内套也可作支撑固定轴的固定套，外套作为转动套，即内套、外套的功能可同时互换。本发明有益的效果是1.从整体结构看第一，本发明由于导磁轴套、导磁圆盘、导磁圆筒构成磁屏蔽壳，所以漏磁小，磁体利用率高。第二，除内外套之间隙再无任何空隙，所述轴承的内部空间装配了最多的永磁体，与现有的同时具有径向和轴向承载功能的磁悬浮轴承相比，本发明结构筒单紧凑，单位体积承载能力大、刚度大；第三，组成本发明的零部件为圆环形、圆盘形、圆筒形，工艺性好，成本低。2.由于在内磁环或外磁环设置导体圈，利用电动原理抵抗内套和外套因外部扰动而产生偏移，从而极大地提高了轴承运转的稳定性、刚性、可靠性。3.根据实际应用要求，设计内套、外套之间隙，既可作为单向减振器或阻尼器使用，又可作为多向减振器或阻尼器使用。
图1为本发明的一种结构示意图；图2为图1中外磁环5的左视图；图3为本发明的另一种结构示意图；图4为图3中外磁环15的A-A剖视图。
具体实施例方式实施方式1 如图1示。在导磁轴套8中部外圆上固套环形永磁体2，称为内磁环， 其两端面都是由两个环锥(锥度根据径向和轴向承载力要求确定)面组成的凸起面，且两端面对称；环形永磁体2沿轴向充磁，且两个环锥面的锥尖两边(如图中虚线的两边)的充磁方向相反。导磁轴套8、内磁环2构成本发明轴承的内套。在内磁环2的两端面外对称配置两个大小、形状相同的右外磁环4、左外磁环6，右外磁环4和左外磁环6的内圆比导磁轴套8的大外圆每面大一间隙；右外磁环4和左外磁环6与内磁环2相对的面是由两个环锥(锥度与内套环形永磁体的两端面锥度相同)面组成的凹面，右外磁环4和左外磁环6的另一端面是平面，右外磁环4和左外磁环6轴向充磁， 且使右外磁环4和左外磁环6与内磁环2相对的面沿轴向离开一间隙同磁极性相对，右外磁环4和左外磁环6的外圆比内磁环2的外圆每面大一间隙。如图1、图2示，在右外磁环 4和左外磁环6的凹面的两斜面嵌数个导体圈5，导体圈5沿周向均布；在右外磁环4和6 的外圆紧套导磁圆筒1，导磁圆筒1的端面与右外磁环4和左外磁环6的外侧端面(平面) 齐平。分别紧贴右外磁环4和6的外侧端面和导磁圆筒1的端面固接有中孔的右导磁圆盘 3、左导磁圆盘7，它们的中孔直径比非磁性轴套8的大外圆每面大一间隙。右外磁环4和左外磁环6、导磁圆筒1、右导磁圆盘3、左导磁圆盘7构成了该发明的外套。实施方式2 如图3示。在导磁轴套11中部外圆上固定径向充磁的外锥环形右内磁环10和左内磁环14，右内磁环10和左内磁环14大小、形状相同，右内磁环10和左内磁环14小端面相对贴，并使右内磁环10与左内磁环14充磁方向相反。导磁轴套11、右内磁环10、左内磁环14构成了本发明的内套。
在右内磁环10和左内磁环14外沿径向离开一间隙套径向充磁外磁环15，外磁环 15的内孔为左右对称的内锥面，锥度分别与右内磁环10、左内磁环14的锥度相同，且使外磁环15与右内磁环10和左内磁环14沿径向同磁极性相对(图中虚线所示为极性分界面)； 如图3、图4示，在外磁环15的两内锥面嵌数个导电圈12，导体圈12沿周向均布；在外磁环 15的外圆上固套导磁圆筒16，其两端面与外磁环15的端面齐平；紧贴外磁环15的外端面和导磁圆筒16的端面固接右导磁圆盘9和左导磁圆盘13，它们的中孔直径比导磁轴套11 的外径大。外磁环15、导磁圆筒11、右导磁圆盘9、左导磁圆盘13构成了本发明的外套。
权利要求
1.一种永磁电动悬浮轴承，其特征是由内套和外套组成，所述内套、外套上分别设置锥环形永磁体的内磁环、外磁环，内磁环和外磁环锥度相同；在外磁环上嵌有数个导体圈， 所述导体圈沿外磁环的周向均布；所述内磁环固定在导磁轴套上组成所述内套；所述外磁环固定在导磁圆筒和导磁圆盘上组成所述外套；所述外套与所述内套同轴心隔间隙地套在所述内套外，外磁环与内磁环隔间隙同磁极性相对。
2.根据权利要求1所述的永磁电动悬浮轴承，其特征是在导磁轴套(8)中部外圆上固套环形永磁体O)，称为内磁环，其两端面都是由两个环锥面组成的凸起面，且两端面对称；环形永磁体( 沿轴向充磁，且两个环锥面的锥尖两边的充磁方向相反；导磁轴套(8)、 内磁环(2)构成本发明轴承的内套；在内磁环( 的两端面外对称配置两个大小、形状相同的右外磁环G)、左外磁环(6)， 右外磁环(4)和左外磁环(6)的内圆比导磁轴套(8)的大外圆每面大一间隙；右外磁环(4) 和左外磁环(6)与内磁环(2)相对的面是由两个环锥面组成的凹面，右外磁环(4)和左外磁环(6)的另一端面是平面，右外磁环⑷和左外磁环(6)轴向充磁，且使右外磁环⑷和左外磁环(6)与内磁环( 相对的面沿轴向离开一间隙同磁极性相对，右外磁环(4)和左外磁环(6)的外圆比内磁环O)的外圆每面大一间隙；在右外磁环(4)和左外磁环(6)的凹面的两斜面嵌数个导体圈(5)，导体圈(5)沿周向均布；在右外磁环(4)和(6)的外圆紧套导磁圆筒(1)，导磁圆筒(1)的端面与右外磁环(4)和左外磁环(6)的外侧端面齐平；分别紧贴右外磁环(4)和(6)的外侧端面和导磁圆筒(1)的端面固接有中孔的右导磁圆盘 (3)、左导磁圆盘(7)，它们的中孔直径比非磁性轴套(8)的大外圆每面大一间隙；右外磁环 ⑷和左外磁环(6)、导磁圆筒(1)、右导磁圆盘(3)、左导磁圆盘(7)构成了该发明的外套。
3.根据权利要求1所述的永磁电动悬浮轴承，其特征是在导磁轴套(11)中部外圆上固定径向充磁的外锥环形右内磁环(10)和左内磁环(14)，右内磁环(10)和左内磁环(14) 大小、形状相同，右内磁环(10)和左内磁环(14)小端面相对贴，并使右内磁环(10)与左内磁环(14)充磁方向相反；导磁轴套(11)、右内磁环(10)、左内磁环(14)构成了本发明的内套；在右内磁环(10)和左内磁环(14)外沿径向离开一间隙套径向充磁外磁环(15)，外磁环(15)的内孔为左右对称的内锥面，锥度分别与右内磁环(10)、左内磁环(14)的锥度相同，且使外磁环(1 与右内磁环(10)和左内磁环(14)沿径向同磁极性相对在外磁环(15) 的两内锥面嵌数个导电圈(12)，导体圈(12)沿周向均布；在外磁环(15)的外圆上固套导磁圆筒(16)，其两端面与外磁环(1 的端面齐平；紧贴外磁环(1 的外端面和导磁圆筒 (16)的端面固接右导磁圆盘(9)和左导磁圆盘(13)，它们的中孔直径比导磁轴套(11)的外径大；外磁环(15)、导磁圆筒(11)、右导磁圆盘(9)、左导磁圆盘(13)构成了本发明的外套。
全文摘要
本发明由内套和外套组成，所述内套、外套上分别设置锥环形永磁体的内磁环、外磁环，内磁环和外磁环锥度相同；在外磁环上嵌有数个导体圈，所述导体圈沿外磁环的周向均布；所述内磁环固定在导磁轴套上组成所述内套；所述外磁环固定在导磁圆筒和导磁圆盘上组成所述外套；所述外套与所述内套同轴心隔间隙地套在所述内套外，外磁环与内磁环隔间隙同磁极性相对。内套与外套因磁斥力相对悬浮，当所述永磁电动悬浮轴承受外力扰动时，内套与外套作相对偏移移动，导体圈将产生抵抗偏移移动的电动力，使内套与外套恢复原位。本发明结构紧凑简单、刚度大、单位体积承载力大、运转稳定性高、成本低、用途广。
文档编号F16C32/04GK102374233SQ20101025490
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月17日 优先权日2010年8月17日
发明者刘新广 申请人:刘新广