一种永磁磁悬浮装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及磁悬浮技术领域，具体地说是一种不借助任何外力、全靠永磁体磁场提供稳定轴向力和径向悬浮力的永磁磁悬浮装置。
【背景技术】
[0002]磁悬浮技术使转子与定子之间由气隙隔开，无机械接触，因而具有无磨损、能耗低、寿命长、无需润滑、无污染等优点。现有的磁悬浮技术通常利用永磁体同性相斥、异性相吸的磁力作用实现转子的悬浮支撑和轴向限位，结构相对简单，但刚度和稳定性较差，实用性不高。在1842年，英国著名学者恩绍提出了恩邵大定理:若单靠宏观的静态古典电磁力，稳定的磁悬浮是不可能实现的，这是因为在物体上所承受的各种合力，包括引力、静电场和静磁场会使物体变得不稳定。一百多年来，人们一直在挑战该定律，都以失败而告终。考虑到磁悬浮的优势，人们展开了电磁磁悬浮的研宄，一般需在装置上额外增加支点或检测控制系统，虽然取得了很大的进展，由此也增加了结构的复杂性以及轴承体积、成本。如果全永磁磁悬浮取得成功，将是磁悬浮技术的一大飞跃，必然会迎来永磁磁悬浮的研宄热潮。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有磁悬浮技术的不足，打破了【背景技术】中的恩绍大定理，提供一种能够提供稳定轴向力和径向悬浮力的永磁磁悬浮装置，该永磁磁悬浮装置利用永磁体磁力线有纵向抗拉伸力和横向抗压缩力的性质，使悬浮支撑力和轴向力与气隙磁力线相垂直，从而解决永磁体磁力不足，刚度、稳定性较差等问题。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案解决的:
一种永磁磁悬浮装置，包括多组相对设置的径向外磁环和径向内磁环、以及多组相对设置的轴向外磁环和轴向内磁环，其特征在于:相邻的径向外磁环极性相反、相邻的径向内磁环极性相反且相对设置的径向外磁环和径向内磁环的极性相反，同时采用磁力大小相同、磁场为径向的永磁体制成的多组相对设置的径向外磁环和径向内磁环以提供轴向调整力限制径向外磁环和径向内磁环的轴向相对移动；相邻的轴向外磁环极性相反、相邻的轴向内磁环极性相反且相对设置的轴向外磁环和轴向内磁环的极性相反，同时采用磁力大小相同、磁场为轴向的永磁体制成的多组相对设置的轴向外磁环和轴向内磁环以提供径向悬浮调整力限制轴向外磁环和轴向内磁环的径向相对移动。
[0005]提供径向悬浮调整力的多组相对设置的轴向外磁环和轴向内磁环位于提供轴向调整力的多组相对设置的径向外磁环和径向内磁环的两侧以获得均衡的径向悬浮调整力。
[0006]相邻的径向外磁环之间采用介质隔开且磁力大小相同、极性相反，相邻的径向内磁环之间采用介质隔开且磁力大小相同、极性相反，相邻的轴向外磁环之间采用介质隔开且磁力大小相同、极性相反，相邻的轴向内磁环之间采用介质隔开且磁力大小相同、极性相反。
[0007]径向外磁环和径向内磁环之间具有气隙使得多组相对设置的径向外磁环和径向内磁环能够通过气隙起作用提供轴向调整力；且轴向外磁环和轴向内磁环之间具有气隙使得多组相对设置的轴向外磁环和轴向内磁环能够通过气隙起作用提供径向悬浮调整力。
[0008]所述的径向外磁环和径向内磁环采用磁场方向为径向的环形永磁体或磁场方向为径向的多块磁体粘成的环形永磁体；所述的轴向外磁环和轴向内磁环采用磁场方向为轴向的环形永磁体或磁场方向为轴向的多块磁体粘成的环形永磁体。
[0009]所述的径向外磁环固定在径向外磁圈的内圆周面上，而径向内磁环固定在与外磁圈的内圆周面上相对应的径向内磁圈的外圆周面上且径向内磁圈与径向外磁圈构成插套式不接触转动配合；所述的轴向内磁环固定在轴向内磁座上，而轴向外磁环固定在与轴向内磁座上的轴向内磁环相对应位置处的轴向外磁座上且轴向内磁座和轴向外磁座并列设置构成不接触转动配合。
[0010]所述的径向内磁圈和轴向内磁座一体设计构成内磁座，两个轴向外磁座分别通过螺钉安装在径向外磁圈的两侧端面上，其中内磁座的外圆周面上安装多组径向内磁环且径向外磁圈的内圆周面上安装多组与径向内磁环—对应的径向外磁环，内磁座的两侧端面上分别安装多组轴向内磁环与两个轴向外磁座内侧端面上分别安装的多组轴向外磁环
——对应。
[0011]两个轴向内磁座分别通过螺钉安装在径向内磁圈的两侧端面上，两个轴向外磁座分别通过螺钉安装在径向外磁圈的两侧端面上，其中径向内磁圈的外圆周面上安装多组径向内磁环且径向外磁圈的内圆周面上安装多组与径向内磁环--对应的径向外磁环；两个轴向内磁座的外侧端面上分别安装多组轴向内磁环与两个轴向外磁座内侧端面上分别安装的多组轴向外磁环--对应。
[0012]两个轴向外磁座分别通过螺钉安装在径向外磁圈的两侧端面上，两个U型的轴向内磁座分别固定安装在径向内磁圈的两侧端面上，其中径向内磁圈的外圆周面上安装多组径向内磁环且径向外磁圈的内圆周面上安装多组与径向内磁环--对应的径向外磁环；两个轴向外磁座的内圆周面上沿径向排布多组轴向外磁环，而每个轴向外磁环两侧的同一个轴向内磁座的两个内端面上皆分别设有与该轴向外磁环相对应设置的轴向内磁环。
[0013]两个轴向内磁座分别固定安装在径向内磁圈的两侧端面上使得两个轴向内磁座和径向内磁圈的截面形状呈H型，两个轴向外磁座分别通过螺钉安装在半截面形状呈T型的径向外磁圈的两侧端面上，其中径向内磁圈的外圆周面上安装多组径向内磁环且径向外磁圈的内圆周面上安装多组与径向内磁环--对应的径向外磁环；轴向内磁座的端面两侧皆设置有沿径向排布的多组轴向内磁环，且与轴向内磁座的端面两侧相对应的轴向外磁座的内侧端面上和径向外磁圈的外侧端面上分别设有与轴向内磁环一一对应的轴向外磁环。
[0014]所述的径向外磁圈与轴向外磁座直接或间接固定连接且无相对运动，径向内磁圈与轴向内磁座直接或间接固定连接且无相对运动；使得所述的径向外磁圈和轴向外磁座与定子直接或间接固定连接而径向内磁圈和轴向内磁座与转子直接或间接固定连接且随转子转动；或使得所述的径向外磁圈和轴向外磁座与转子直接或间接固定连接且随转子转动而径向内磁圈和轴向内磁座与定子直接或间接固定连接。
[0015]两个轴向外磁座分别通过螺钉安装在径向内磁圈的两侧端面上，径向外磁圈和轴向内磁座一体设计构成半截面形状呈T型的外磁座，其中外磁座的内圆周面上安装多组径向外磁环且径向内磁圈的外圆周面上安装多组与径向外磁环一一对应的径向内磁环，外磁座的两侧端面上分别安装多组轴向内磁环与两个轴向外磁座内侧端面上分别安装的多组轴向外磁环--对应。
[0016]所述的径向外磁圈与轴向内磁座直接或间接固定连接且无相对运动，径向内磁圈与轴向外磁座直接或间接固定连接且无相对运动；使得所述的径向外磁圈和轴向内磁座与定子直接或间接固定连接而径向内磁圈和轴向外磁座与转子直接或间接固定连接且随转子转动；或使得所述的径向外磁圈和轴向内磁座与转子直接或间接固定连接且随转子转动而径向内磁圈和轴向外磁座与定子直接或间接固定连接。
[0017]本发明相比现有技术有如下优点:
本发明中采用的每组对应设置的轴向外磁环和轴向内磁环之间、相邻的轴向外磁环之间和相邻的轴向内磁环之间极性相反，当由于轴的自重或轴向载荷使轴向内磁环有下移的倾向时，相对的轴向外磁环会对其产生径向引力、相邻的轴向外磁环会对其产生径向斥力以阻止轴的径向偏移，从而形成向上的支撑力，使轴具有径向的稳定性，反之对轴向外磁环亦是如此，但轴向磁环在轴向是不稳定的；而每组对应设置的径向外磁环和径向内磁环之间、相邻的径向外磁环之间和相邻的径向内磁环之间极性相反，一旦径向内磁环产生轴向偏移，相对径向外磁环会对其产生轴向引力，相邻的径向外磁环会对其产生轴向斥力，阻止轴的轴向偏移，从而形成稳定的轴向力，反之对径向外磁环亦是如此；轴向磁环和径向磁环的配合使用，使得轴实现悬浮并达到稳定性和刚度的要求，磁悬浮装置的刚度取决于轴向磁环和径向磁环的尺寸、数量和材料，可根据不同应用领域的刚度需求具体设计轴向磁环和径向磁环的结构，该永磁磁悬浮装置能够提供稳定的径向悬浮调整力和轴向调整力，旋转精度较高，具有结构简单、成本低、稳定性好、刚度大、便于安装和加工的优点，有较高的实用价值。
【附图说明】
[0018]附图1为本发明的永磁磁悬浮装置运行原理结构示意图；
附图2为附图1垂直于轴线的A-A截面结构示意图；
附图3为附图1垂直于轴线的B-B截面结构示意图。
[0019]附图4为本发明的永磁磁悬浮装置具体实施例一的结构示意图；
附图5为本发明的永磁磁悬浮装置具体实施例二的结构示意图；
附图6为本发明的永磁磁悬浮装置具体实施例