[实用新型]超导体、永磁体及涡轮复合轴承

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种悬浮轴承，特别是一种超导体、永磁体及涡轮复合浮轴承。

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、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。相比较，永磁式悬浮轴承结构简单且成本低，但运转精度和稳定性差，应用受到很大的限制。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，得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，还需要维护，使用成本高。电磁永磁组合式悬浮轴承也有同样的缺陷。永磁与高温超导体复合式磁悬浮轴承，以永磁体作转子，高温超导体作定子，利用高温超导体对永磁磁力线的排斥和钉扎特性实现悬浮和稳定，虽然结构复杂，成本高，但是运转精度和稳定性较高，不需要复杂的电路控制系统。能较好地满足飞轮储能装置、陀螺装置、磁浮车等高运行速度及高精度要求的装置或设备的需要。然而，永磁与高温超导体复合式磁悬浮轴承的零部件制造和装配误差不可避免，永磁体的磁场分布不匀称，高温超导体对永磁体产生磁拉力矩；这些均会影响运转精度和稳定性，因而轴承高速运转时稳定性不可能足够高，同时会造成损耗。而且现有的永磁与高温超导体复合式磁悬浮轴承的运转刚度还不够大。

发明内容

本实用新型将涡轮、永磁体及高温超导体创造性的优化结合，形成一种新颖悬浮轴承，旨在提高永磁体与高温超导体复合式磁悬浮轴承的悬浮力和运转刚度，从而提高运转精度和稳定性，增强轴承载荷能力。为高精度设备提供高精度和高稳定性的轴承。

本实用新型通过下述技术方案实现。

本实用新型由定子和转子组成。定子由圆筒形高温超导体、制冷剂、制冷剂容腔组件组成，容腔组件用非磁性保温材料制作，高温超导体置于制冷剂中且被容腔组件固定。本实用新型按转子与定子的装配位置的不同方式，分为内转子式和外转子式，内转子式是定子包围着转子，外转子式是转子包围定子。内转子式转子，转子由分别用沿径向充磁和沿轴向充磁的圆环形永磁体、非磁性圆环、非磁性圆盘、圆环形导磁体、非磁性转轴及涡轮组成。外转子式转子，转子由沿径向充磁的圆环形永磁体、沿轴向充磁的圆盘形永磁体、导磁圆筒、导磁圆盘及涡轮组成。本实用新型圆筒形高温超导体的大小及数量、沿经向充磁的圆环形永磁体及沿轴向充磁的圆盘形(或圆环形)永磁体的大小及数量，根据对轴承轴向和径向承载力、轴承的尺寸大小要求以确定。本实用新型的定子高温超导体和转子的永磁体在径向和轴向均隔一间隙相对，涡轮设置在转子两端。在真空环境中，应用本实用新型不用配置涡轮，成为永磁体与高温超导体复合悬浮轴承。

本实用新型中，定子高温超导体极力排斥转子永磁体发出的大部分磁力线，在径向和轴向间隙挤压磁力线，从而使转子与定子相对悬浮；另一方面，由于定子高温超导体的晶体缺陷造成的微小空隙，部分永磁力线趁机穿过微小空隙，结果被钉扎在其中，被钉扎的磁力线使转子和定子获得了一定的保持相对稳定力，即转子和定子沿径向、沿轴向相互移动受到牵制。这种牵制使转子和定子相对稳定的同时，也提供了一定的悬浮力。

设置在转子两端的涡轮随着转子高速旋转，将所处环境的流体(不腐蚀表面处理过的金属和永磁体的流体：如空气、惰性气体、清淡水、液态油等)旋压入转子和定子之间的间隙，形成高压气垫或静液层，有力地遏制轴承运转的不稳定因素，提高永磁体与高温超导体复合式磁悬浮轴承的悬浮力和运转刚度，从而提高运转精度和稳定性，增强轴承动载荷能力。为高精度设备提供高精度和高稳定性的轴承。这就是本实用新型的显著优点和有益的效果。

附图说明

图1为实施例一的结构示意图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为实施例二的结构示意图；

图4为图3的B-B剖面图；

图5为实施例三的结构示意图；

图6为图5的C-C剖面图。

具体实施方式

下面结合实施例进一步对本实用新型说明。