永磁轴承的制作方法

本发明涉及磁轴承领域，尤其涉及一种永磁轴承。

背景技术：

磁轴承是一种新型高性能轴承。通过转子与定子之间斥力的作用，实现所述定子与所述转子不进行接触的同时，实现对所述转子的支撑，并使得所述转子能够相对所述定子进行转动。并且，由于所述定子与转子之间不接触，从而使得所述转子相对所述定子进行转动时，磁轴承不存在机械接触。相对与传统轴承来说，转子可以达到很高的运转速度，具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点，在各个领域得到广泛的应用。

目前广泛应用磁轴承为电磁轴承。电磁轴承的结构一般为多磁极结构，包括转子、环绕在转子外的多个对称分布的定子。所述定子包括磁铁铁芯、绕制在磁铁铁芯上的线圈。通过往所述线圈中通入变化的电流，从而使得所述定子产生与所述转子相斥的磁力，从而通过所述定子与所述转子之间的斥力作用，实现所述定子对所述转子的支撑。显然，所述电磁轴承的结构较为复杂。并且，当所述转子转动产生偏差时，通过感应器感应偏差量，再通过控制对应位置的所述定子上电流的大小，从而控制所述定子的线圈中通入的电流大小，以使所述转子回复至稳定位置，但是，该方式响应速度较慢，从而影响所述电磁轴承的可靠性。

技术实现要素：

本发明的提供一种结构简单，且可靠性较好的永磁轴承。

所述永磁轴承包括定子及与所述定子相对的转子，所述定子包括第一磁轭及多个层叠设置的第一永磁环，所述第一磁轭包覆多个所述第一永磁环除与所述定子相对的一个表面外的其他表面；所述转子包括第二磁轭及多个层叠设置的第二永磁环，所述第二磁轭包覆多个所述第二永磁环除与所述转子相对的一个表面外的其他表面；多个所述第一永磁环与多个所述第二永磁环一一对应并间隔设置；每个所述第一永磁环与对应的第二永磁环之间磁力相斥。

其中，每个所述第一永磁环的大小相同，多个所述第一永磁环轴向堆叠设置；每个所述第二永磁环的大小相同，多个所述第二永磁环轴向堆叠设置；所述第一永磁环的内径大于所述第二永磁环的外径，每个所述第一永磁环套于对应的所述第二永磁环外并同环心设置，每个所述第一永磁环与对应的所述第二永磁环的厚度相同。

其中，多个述第一永磁环及多个所述第二永磁环均轴向充磁，相邻的两个所述第一永磁环的充磁方向相反，相邻两个的所述第二永磁环的充磁方向相反，且每个所述第一永磁环与对应的所述第二永磁环的充磁方向相同。

其中，所述第一磁轭包括筒状的第一部分，设于所述第一部分一端的环状的第二部分，以及设于所述第一部分另一端的环状的第三部分；所述第一部分的内径与所述第一永磁环的外径大小相同，堆叠的多个所述第一永磁环夹持于所述第二部分及所述第三部分之间，所述第一部分覆盖堆叠的多个所述第一永磁环的外径表面。

其中，所述第二磁轭包括筒状的第一部分，与所述第一部分一端垂直并连接的第二部分，以及与所述第一部分另一端垂直并连接的第三部分；所述第一部分的内径与所述第二永磁环的内径径大小相同，堆叠的多个所述第二永磁环夹持于所述第二部分及所述第三部分之间，所述第一部分覆盖堆叠的多个所述第二永磁环的外径表面。

其中，多个所述第一永磁环径向堆叠设置，多个所述第一永磁环的圆心重合，且任一个所述第一永磁环的外径大小与相邻的所述第一永磁环的内径大小相同；多个所述第二永磁环径向堆叠设置，多个所述第二永磁环的圆心重合，且任一个所述第二永磁环的外径大小与相邻的所述第二永磁环的内径大小相同；所述第一永磁环的大小与对应的所述第二永磁环的大小相同，且所述第一永磁环与对应的所述第二永磁环轴向层叠。

其中，多个所述第一永磁环及多个所述第二永磁环均轴向充磁，相邻的两个所述第一永磁环的充磁方向相反，相邻的两个所述第二永磁环的充磁方向相反，且每个所述第一永磁环与对应的所述第二永磁环的充磁方向相反。

其中，所述第一磁轭包括环状的第四部分，围绕所述第四部分内环设置的第五部分，以及围绕所述第四部分的外环设置的第六部分；所述第四部分覆盖多个所述第一永磁环的厚度方向的背离所述第二永磁环一个表面，所述第五部分覆盖多个所述第一永磁环中内径最小的一个所述第一永磁环的内径表面，所述第六部分覆盖多个所述第一永磁环中外径最大的一个所述第一永磁环的外径表面。

其中，所述第二磁轭包括环状的第四部分，围绕所述第四部分内环设置的第五部分，围绕所述第四部分的外环设置的第六部分；所述第四部分覆盖多个所述第二永磁环的厚度方向背离所述第一永磁环的一个表面，所述第五部分覆盖多个所述第二永磁环中内径最小的一个所述第二永磁环的内径表面，所述第六部分覆盖多个所述第二永磁环中外径最大的一个所述第二永磁环的外径表面。

其中，所述定子包括第一固定件，多个所述第一永磁环通过所述第一固定件固定在一起；所述转子包括第二固定件，多个所述第二永磁环通过所述第二固定件固定在一起。

本发明提供的所述永磁轴承，其定子及转子均为永磁环形成，结构简单。并且，所述定子的多个所述第一永磁环与所述转子的第二永磁与所述转子的多个所述第二永磁环一一对应并间隔设置，且所述第一永磁环与所述第二永磁环之间的磁力相斥。通过每个第一永磁环与相对应的所述第二永磁环之间斥力的作用，使得所述转子在一定的位置保持稳定并进行平稳的转动。当所述转子转动不稳定时，所述转子偏差位置对应的所述第一永磁环与所述第二永磁环之间的距离发生变化，从而使得保持所述第一永磁环与所述第二永磁环之间的的斥力发生变化，进而推动所述转子回到平稳位置，使得所述转子继续保持稳定并进行平稳的转动，相对于现有技术中的电磁轴承保持所述转子稳定的控制过程反应速度更快捷，使得所述电磁轴承的可靠性更高。

附图说明

为更清楚地阐述本发明的构造特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。

图1是本发明一实施例的永磁轴承的截面示意图；

图2是本发明另一实施例的永磁轴承的截面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，不能理解为对本专利的限制。

请参阅图1，本发明提供一种永磁轴承100。所述永磁轴承100包括定子10及与所述定子10相对并相对所述定子10转动的转子20。所述定子10及所述转子20均为永磁体，且所述定子10与所述转子20之间磁力方向相反，即所述定子10与所述转子20之间产生斥力作用。本实施例中，所述定子10与所述转子20均为筒状，且所述定子10的内径大于所述转子20的外径，所述定子10套设于所述转子20外并与所述转子20之间有间隙，即所述定子10与所述转子20间隔。并且，所述定子10套设于所述转子20外时，所述定子10与所述转子20的轴线能够重合，以使所述转子20与所述定子10之间的距离处处相同，从而使得所述转子20在所述定子10内稳定的转动。

所述定子10包括多个大小相同的第一永磁环11及将多个所述第一永磁环11固定在一起的第一固定件12。多个所述第一永磁环11的内径相同、外径相同，且厚度相同。多个所述第一永磁环11同轴设置并沿轴向堆叠。所述转子20包括多个大小相同的第二永磁环21及将多个所述第二永磁环固定在一起的第二固定件22。多个所述第二永磁环21的内径相同、外径相同，且厚度相同。多个所述第二永磁环21同轴设置并沿轴向堆叠。多个所述第一永磁环11与多个所述第二永磁环21一一对应，每个所述第一永磁环11的内径稍大于所述第二永磁环21的外径，每个所述第二永磁环21外均套有一个所述第一永磁环11，每个所述第一永磁环11的厚度与同其对应的第二永磁环21的厚度相同，每个所述第一永磁环11与对应的第二永磁环21之间磁力相斥，从而保证所述定子10与所述转子20之间的距离相同时，所述定子10与所述转子20之间任意位置的磁力大小相同，从而通过所述转子20转动过程中的稳定。

本实施例中，所述第一永磁环11的充磁方向及所述第二永磁环21的充磁方向均为轴向方向。每个所述第一永磁环11的充磁方向与其对应的第二永磁环21的充磁方向相同，从而使得沿所述转轴30的径向方向设置的所述定子10与所述转子20之间产生斥力的作用，且所述定子10与所述转子20之间的斥力大小与所述定子10与转子20之间的距离大小呈反比。因此，当所述定子10套于所述转子20外时，通过所述定子10与所述转子20各个位置之间的均匀的斥力作用，能够保持所述定子10与所述转子20任意位置之间的距离相同，使得转子20始终保持与所述定子同轴以实现稳定的转动。并且，当所述转子20受到外力的作用相对所述定子10产生偏摆，即所述转子20的轴线与所述定子10的轴线不重合时，即在某一位置所述定子10与所述转子20之间的距离变短时，该位置的所述定子10与所述转子20之间的斥力会增大，从而将所述转子20推回至与所述定子10同轴的位置，从而快速的实现保持所述转子20的稳定转动。本发明的保持所述转子20稳定的控制方式，相对于现有技术中的电磁轴承保持所述转子稳定的控制过程反应速度更快捷，使得所述电磁轴承的可靠性更高。

进一步的，本实施例中，相邻的两个所述第一永磁环11的充磁方向相反，通过第一固定件12(图中未示出)将充磁方向相反并沿轴向方向堆叠的多个所述第一永磁环11固定在一起形成所述定子10，使得所述定子10表面的磁力线密度增加，进而增强所述定子10表面的磁力。同样的，相邻的两个所述第二永磁环21的充磁方向相反，通过第二固定件22将充磁方向相反并沿径向方向堆叠的多个所述第二永磁环21固定在一起形成所述转子20，以增强所述转子20表面的磁力线密度，增强所述转子20表面的磁力。通过增强所述定子10与所述转子20表面的磁力，从而能够在所述定子10与所述转子20之间的斥力足以支撑所述飞轮20稳定转动的同时，尽量减小所述定子10与所述转子20的大小，从而能够减小所述永磁轴承100的大小，使所述永磁轴承100更适于小型机器的应用。并且，任一所述第一永磁环11与同其对应的所述第二永磁环12的充磁方向相同，从而使得所述定子10套于所述转子20外时，所述定子10与所述转子20之间产生斥力的作用，从而使得所述转子20能够在所述定子10内转动并保持稳定。

所述第一固定件12包括固定套筒121，设于所述固定套筒121一端的承载部122及盖板123。所述承载部12及所述盖板123的大小与所述第一永磁环11的大小相同。本实施例中，所述承载部122与所述固定套筒121一体成型，所述盖板123与所述固定套筒螺接。具体的，所述盖板123的内壁设有第一螺纹，所述固定套筒121的外壁设于与所述第一螺纹相对应的第二螺纹，通过所述第一螺纹及所述第二螺纹实现所述盖板123与所述固定套筒121的螺接。所述第一固定件12固定多个所述第一永磁环11时，将多个所述第一永磁环11依依次堆叠于所述承载部123承载，再将所述盖板123螺接固定于所述固定套筒121上，从而通过所述盖板123与所述承载部122压紧固定多个所述第一永磁环11。同样的，所述第二固定件22包括固定套筒221，设于所述固定套筒221一端的承载部222及盖板223。本实施例中，所述承载部222与所述固定套筒221一体成型，所述盖板223与所述固定套筒螺接。具体的，所述盖板223与所述第二永磁环11形状大小相同，所述盖板223的内壁设有第一螺纹，所述固定套筒的外壁设于与所述第一螺纹相对应的第二螺纹，通过所述第一螺纹及所述第二螺纹实现所述盖板223与所述固定套筒221的螺接。所述固定套筒221的外径大小与所述第二永磁环21的内径大小相同。通过所述第二固定件22固定多个所述第二永磁环21时，将多个所述第二永磁环21依次套设于所述固定套筒221上并通过所述承载部223承载，再将所述盖板223螺接固定于所述固定套筒221上，从而实现对多个所述第二永磁环的固定。所述盖板223能在所述固定套筒221上进行轴向运动，从而调节所述盖板223与所述承载部222之间的距离，以将设于所述承载部222与所述盖板223之间的多个所述第二永磁环21压紧固定。

进一步的，所述定子10包括第一磁轭30，所述第一磁轭30位于所述第一固定件12与多个第一永磁环11之间，且包覆所述多个第一永磁环11除与所述转子20相对的表面外的其他表面。所述第一磁轭30为导磁性能良好的软磁材料，通过所述第一磁轭30的导磁作用，使得多个所述第一永磁环11朝向所述转子20一侧的磁力线密度增强，从而增强所述定子10与所述转子20之间的斥力大小，从而使所述定子10与所述转子20之间的斥力满足支撑所述飞轮20稳定转动的需求的同时，尽量少的使用所述第一永磁环11，从而减小所述定子10的大小，进而能减小所述永磁轴承100的体积。可以理解的是，在本发明的其它一些实施例中，所述第一磁轭30能够作为所述定子10的固定件，用于固定多个所述第一永磁环11，从而进一步的减小所述永磁轴承100的体积。同样的，所述转子20包括第二磁轭40，所述第二磁轭40位于所述第二固定件22与多个第二永磁环21之间，且包覆所述多个第二永磁环21除与所述定子10相对的表面外的其他表面。所述第二磁轭40也为导磁性能良好的软磁材料，通过所述第二磁轭30的导磁作用，使得所述第二磁轭40使得多个所述第二永磁环21朝向所述定子10一侧的磁力线密度增强，从而增强所述定子10与所述转子20之间的斥力大小，从而使所述定子10与所述转子20之间的斥力满足支撑所述飞轮20稳定转动的需求的同时，尽量少的使用所述第二永磁环21，从而减小所述转子20的大小，进而能减小所述飞轮系统100的体积。同样的，在本发明的其它一些实施例中，所述第二磁轭40能够作为所述转子20的固定件，用于固定多个所述第二永磁环21，从而进一步的减小所述永磁轴承100的体积。

具体的，所述第一磁轭30包括筒状的第一部分31，与所述第一部分31一端垂直并连接的第二部分32，以及与所述第一部分31另一端垂直并连接的第三部分33；所述第一部分31的内径与所述第一永磁环11的外径大小相同。堆叠的多个所述第一永磁环11夹持于所述第二部分32及所述第三部分33之间，所述第一部分31覆盖堆叠的多个所述第一永磁环11的外径表面，从而通过所述第一磁轭30将多个所述第一永磁环11的磁力线传输至朝向所述定子10一侧的内径表面，实现增强多个所述第一永磁环11朝向所述定子10一侧的磁力线密度的效果。同样的，所述第二磁轭40包括筒状的第一部分41，与所述第一部分41一端垂直并连接的第二部分32，以及与所述第一部分41另一端垂直并连接的第三部分33；所述第一部分41的内径与所述第二永磁环的内径大小相同。堆叠的多个所述第二永磁环夹持于所述第二部分32及所述第三部分33之间，所述第一部分41覆盖堆叠的多个所述第二永磁环的外径表面，从而通过所述第二磁轭40将多个所述第二永磁环21的磁力线传输至朝向所述转子20一侧的外径表面，实现增强多个所述第一永磁环11朝向所述定子10一侧的磁力线密度的效果。

请参阅图2，本发明另一实施例还提供一种永磁轴承200。所述永磁轴承200与所述永磁轴承100的区别在于：本实施例中，所述定子10与所述转子20的轴线重合，所述定子10与所述转子20轴向层叠且间隔设置，所述定子10设于所述转子20轴向一侧。多个所述第一永磁环11径向堆叠设置，多个所述第一永磁环11的圆心重合，且任一个所述第一永磁环11的外径大小与相邻的所述第一永磁环11的内径大小相同。多个所述第二永磁环21径向堆叠设置，多个所述第二永磁环21的圆心重合，且任一个所述第二永磁环21的外径大小与相邻的所述第二永磁环21的内径大小相同。所述第一永磁环11的内径及外径大小与对应的所述第二永磁环21的内径及外径大小相同，每个所述第一永磁环11与对应的所述第二永磁环21外同轴线并相对且间隔设置。

本实施例中，多个所述第一永磁环11及多个所述第二永磁环21均轴向充磁。相邻的两个所述第一永磁环11的充磁方向相反，通过第一固定件12将充磁方向相反并沿径向方向堆叠的多个所述第一永磁环11固定在一起形成所述定子10，使得所述定子10表面的磁力线密度增加，进而增强所述定子10表面的磁力。可以理解的是，一般情况下，所述定子10所包括的所述第一永磁环11的数量越多，所述定子10表面的磁力越大。同样的，相邻的两个所述第二永磁环21的充磁方向相反，通过固定件(图中未示出)将充磁方向相反并沿径向方向堆叠的多个所述第二永磁环21固定在一起形成所述转子20，以增强所述转子20表面的磁力线密度，增强所述转子20表面的磁力。可以理解的是，一般情况下，所述转子20所包括的所述第二永磁环21的数量越多，所述转子20表面的磁力越大。并且，本实施例中，任一所述第一永磁环11与同其对应的所述第二永磁环21的充磁方向相同，从而使得所述定子10与所述转子20沿轴向方向层叠设置时，所述定子10与所述转子20之间产生斥力的作用，从而使得所述转子20能够相对所述定子10转动并保持稳定。

所述第一固定件12包括承载盘124及第一固定部125及第二固定部126。所述第一固定部125及所述第二固定部126均为筒状。所述第一固定部125垂直并固定于所述承载盘124上，所述第二固定部126与所述承载盘124垂直并可拆卸连接。本实施例中，所述第二固定部126与所述承载盘螺接。所述第一固定部125的外径与最小的所述第一永磁环的内径大小相同，所述第二固定部126与最大的所述第一永磁环11的外径大小相同，从而使得多个沿径向层叠的所述第一永磁环11夹持于所述第一固定部125与所述第二固定部126之间，从而实现所述第一固定件12对多个所述第一永磁环11的固定。同样的，所述第二固定件22包括承载盘224及第一固定部225及第二固定部226。所述第一固定部225及所述第二固定部226均为筒状。所述第一固定部225垂直并固定于所述承载盘224上，所述第二固定部226与所述承载盘224垂直并可拆卸连接。本实施例中，所述第二固定部226与所述承载盘224螺接。所述第一固定部225的外径与最小的所述第二永磁环21的内径大小相同，所述第二固定部226与最大的所述第二永磁环21的外径大小相同，从而使得多个沿径向层叠的所述第二永磁环21夹持于所述第一固定部225与所述第二固定部226之间，从而实现所述第二固定件22对多个所述第二永磁环21的固定。

本实施例中，所述第一磁轭30包括环状的第四部分34，与所述第四部分34垂直并围绕所述第四部分34内环设置的第五部分35，以及与所述第四部分34垂直并围绕所述第四部分34的外环设置的第六部分36；所述第四部分34覆盖多个所述第一永磁环11的厚度方向的背离所述第二永磁环21一个表面，所述第五部分35覆盖多个所述第一永磁环11中内径最小的一个所述第一永磁环11的内径表面，所述第六部分36覆盖多个所述第一永磁环11中外径最大的一个所述第一永磁环11的外径表面。同样的，所述第二磁轭40环状的第四部分44，与所述第四部分44垂直并围绕所述第四部分44内环设置的第五部分45，以及与所述第四部分44垂直并围绕所述第四部分44的外环设置的第六部分46；所述第四部分44覆盖多个所述第二永磁环21的厚度方向背离所述第一永磁环11的一个表面，所述第五部分45覆盖多个所述第二永磁环21中内径最小的一个所述第二永磁环21的内径表面，所述第六部分46覆盖多个所述第二永磁环21中外径最大的一个所述第二永磁环21的外径表面。

本发明提供的所述永磁轴承，所述定子与所述转子相对设置，且所述定子与所述转子之间产生斥力作用，从而使得所述转子相对所述定子转动并保持稳定。其中，所述定子与所述转子可以沿轴向方向设置，也可以沿径向方向设置。当所述转子受到外力的作用相对所述定子产生偏摆，即所述转子的轴线与所述定子的轴线不重合时，在某一位置所述定子与所述转子之间的距离变短时，该位置的所述定子与所述转子之间的斥力会增大，从而将所述转子推回至与所述定子同轴的位置，以快速的实现保持所述转子的稳定转动。本发明的保持所述转子稳定的控制方式，相对于现有技术中的电磁轴承保持所述转子稳定的控制过程反应速度更快捷，使得所述电磁轴承的可靠性更高。并且，本发明中，通过所述定子及转子均为永磁体。并且，控制所述转子的稳定转动时，不需要通过传感器感应所述转子与所述定子之间的距离，也不需要进行电流大小控制，其结构相较于现有技术中的电磁轴承来说，结构更加简单。

以上所述为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。