专利名称：具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承，该轴承是把多个轴向充磁大磁环同极相对，排列在一起，磁环之间存在间隙，并且安装导磁体；把多个轴向充磁小磁环极性相对排列在一起，磁环之间存在间隙，同时安装导磁体。把大磁环组套在小磁环组的外侧，使其互套磁环的每个平面之间极性相反排列。属于磁悬浮技术领域。
背景技术：
在2009年，我们研发成功“多环互套轴向磁悬浮轴承”200910036211.X，这种轴承
能够把垂直轴及其负载物悬浮起来。虽然其基础结构中，磁环之间存在间隙，但是不容易实现稳定和提高悬浮效率。其主要原因是如果磁环之间间隙过大，虽然能够保持稳定悬浮，但是轴承的悬浮载荷会降低；如果磁环之间间隙过小或者没有间隙，磁环就会出现退磁现象，就不能实现稳定悬浮。这就影响了产品的质量、成本和体积。
发明内容
本发明是为了解决磁环之间间隙过大，会导致悬浮效率降低；磁环之间间隙过小，会导致退磁的问题，我们研发成功了一个新方案。这种新方案不仅能够防止磁环退磁，还能够把磁环端面之间的排斥磁场引出来，提高悬浮的效率和缩小产品的体积。本发明的基础原理与《多环互套磁悬浮轴承》的原理相同，第一，在永磁体中，轴向充磁磁环的内外侧边缘存在与端面极性相反磁场,这种磁场的方向基本垂直于磁环的端面，会对处于磁环边缘的同极磁场产生轴向挤压力。这样我们可以利用两个端面极性相反，且可以相互套在一起的磁环，相互套在一起。小磁环从接近大磁环端口处，直到套入大磁环三分之一深度时，两个磁环之间都会产生较强的轴向斥力。第二，利用轴向充磁大磁环套一个轴向充磁小磁环，大磁环与小磁环极性相反。这样大磁环内侧的高密度轴向磁场就能够对小磁环外侧的反向轴向磁场产生吸力。这样小磁环就能获得较大的轴向悬浮吸力。把这两种轴向悬浮力组合起来，把多个大磁环固定在一个外壳内，每个大磁环之间存在间隙，把多个小磁环固定在主轴上，每个小磁环之间存在间隙，大磁环组套在小磁环组的外侧，每个大磁环的端面都与小磁环端面平行且极性相反，就能够产生巨大的轴向悬浮力。现在我们在每两个磁环之间安装导磁体，这样就可以大幅度的提高产品是稳定性。安装导磁体的作用是把磁环端面的磁场引出来，这样磁环端面相互挤压的磁场就会减弱，有利于阻止磁环出现退磁现象，提高磁环的稳定性；其次能够把磁环端面之间相斥的磁场引导侧面，就能够提高磁环侧面的磁场强度，也就能够提高磁环组之间的悬浮拉力，这样产品的体积就可以降低。试验证明，导磁体能够引导磁场的方向，当导磁体不是完全覆盖磁环端面，而是偏向一侧时，磁环之间的磁场会被弓I导到有导磁体一侧，使得该侧的磁场增加，这样就可以利用导磁体来提高产品的效率。
图1是本发明的具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承的径向剖面构造图。图2是本发明的用导磁体引导磁场偏向一侧的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，主轴(I)、导磁体(2)、多个小磁环(3)、多个大磁环(4)及外壳(5)等组成；多个外套大磁环(4)用机械方式固定在外壳(5)内，磁环之间存在间隙，间隙中安装导磁体(2);多个小磁环(3)用机械方式固定在主轴(I)上，磁环之间存在间隙，间隙中安装导磁体⑵；每个大磁环⑷内侧套一个小磁环(3)，其平行端面极性互为反极，形成多环互套的形式。两个磁环在同极端面相对时，磁环端面的磁场会相互挤压，挤压磁场强度超过永磁体自身的矫顽力时，磁环就会出现退磁，导致轴承的悬浮载荷降低。通常为了提高永磁体的稳定性，可以把两个磁环之间的间距拉大。但是这样就会降低悬浮力。现在我们把导磁体安装在磁环之间，可以把磁环端面的磁场引出来，这样相对磁环端面之间相互挤压的磁场就降低了，同时磁环组侧面的磁场还会大幅度提高。使用导磁体作为稳定结构的好处就是第一能够降低磁环退磁的风险，提高磁环磁场的稳定程度，这样可以提高产品的悬浮稳定性；第二，磁环端面的磁场被引入磁环侧面之后，磁环侧面的磁场就可以大幅度提高，从而提高轴承的悬浮力。这样就可以缩小轴承的体积，节约宝贵的稀土资源。内磁环组与外磁环组在受到相对作用力后，会出现平行于主轴(I)方向的相对位移。图2中，多个小直径磁环(3)用机械方式固定在主轴(I)的上，小磁环(3)端面之间有环形导磁体(8)，环形导磁体(8)的内径大于小磁环(3)的内径、外径大于磁环(3)的外径；多个大直径磁环(4)用机械方式固定在外壳(5)内，大磁环(4)之间有环形导磁体
(9)，导磁体(9)的外径小于磁环(4)的外径、内径小于磁环(4)的内径；使小磁环之间的导磁体(8)就突出于小磁环组的外侧，大磁环组之间的导磁体(9)就向内突出于大磁环的内侧。上述结构中内磁环组与外磁环组之间的间隙小于2毫米。上述结构使得每个磁环组都在有导磁体的位置呈现一侧突出一侧凹陷的形状，这样两个磁环端面之间的磁场就被引向有导磁体的一侧；环形导磁体的一个侧面向磁环组的侧面突出，磁环组侧面的导磁体突出部位的磁场就会增加，这种突出在I毫米以内效果最好，把突出侧面作为磁环组的悬浮相对面，这样就可以大幅度提高磁环组之间的相对悬浮力；磁环组有导磁体部位的凹陷侧面的磁场会降低，这样就减少了背离侧面的漏磁。这种优化结构能够提高产品的悬浮效率，降低产品的体积和重量。节约宝贵的稀土资源。另外如果在端面磁环与导磁体之间垫一个不导磁体，则导磁体引导磁场的效率会降低。另外磁环平行于充磁方向的长度又称为磁环高度，小于20毫米。每两个磁环相对端面之间的间隙在10毫米以内，环形导磁体的厚度同样在10毫米以内。
权利要求
1.一种具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承，基础结构包括外壳(5)和主轴(I)两部分，外壳(5)套在主轴(1)外侧；其特征在于多个大磁环(4)用机械方式固定在外壳(5)的内部，磁环之间存在间隙，间隙中安装导磁体(2);多个小磁环(3)用机械方式固定在主轴上，磁环之间存在间隙，间隙中安装导磁体(2);大磁环(4)及其导磁体(2)的内径大于小磁环(3)及其导磁体⑵的外径，每个大磁环⑷的端面都与一个小磁环(3)的端面平行且极性相反。
2.根据权利要求1所诉的具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承，其特征是:每两个磁环相对面之间的导磁体偏向磁环一侧，就会出现导磁体￠)向磁环组的一个侧面突出、另外一个侧面凹陷的形状，以实现对磁场方向的改变。
3.根据权利要求1所诉的具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承，其特征是:磁环的高度在20毫米以内。
4.根据权利要求1所诉的具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承，其特征是:磁环之间的间隙在10毫米以内，环形导磁体的厚度同样在10毫米以内。
5.根据权利要求1所诉的具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承，其特征是:大磁环⑷与小磁环(3)之间的距离小于2毫米。
6.根据权利要求2所诉的具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承，其特征是:导磁体的侧面突出长度小于1毫米，同时小于内外磁环之间的距离。
全文摘要
本发明的具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承主要是由主轴(1)、导磁体(2)、多个小磁环(3)、多个大磁环(4)及外壳(5)等组成；多个外套大磁环(4)用机械方式固定在外壳(5)内，磁环之间存在间隙，间隙中安装导磁体(2)；多个小磁环(3)用机械方式固定在主轴(1)上，磁环之间存在间隙，间隙中安装导磁体(2)；每个大磁环(4)内侧套一个小磁环(3)，其平行端面极性互为反极，形成多环互套的形式。
文档编号F16C32/04GK103089811SQ201110339999
公开日2013年5月8日 申请日期2011年11月2日 优先权日2011年11月2日
发明者卓向东 申请人:卓向东