[发明专利]大径向间距的强力径向磁悬浮轴承

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种大径向间距的强力径向磁悬浮轴承，该径向磁悬浮轴承是利用多个轴向充磁大磁环同极相对排列，使其同极磁场相互干扰，产生多个大环形高密度干扰波；用同等数量的小磁环，同极相对排列，产生多个小环形高密度干扰波；其中大磁环与小磁环之间的单侧径向间隙大于2毫米；把大磁环干扰波套在同极小磁环干扰波的外侧，就能够实现大磁环组对小磁环组的强力径向悬浮。属于磁悬浮技术领域。

背景技术

在多年以前，国外一些搞永磁磁悬浮轴承的研究人员曾经写过一本书，书里面介绍了一种类似的径向磁悬浮轴承结构，但是其中的结论是永磁材料不能实现磁悬浮轴承，更不能实现具有工业应用价值的高径向力磁悬浮。根据那本书上的图像显示，其设计中的大磁环与小磁环之间的间隙应该与电机转子、定子之间的间隙接近，也就是在一个毫米以下。国内的一些磁悬浮轴承专家均认为永磁材料不能实现高径向力磁悬浮，并且在我们之前也没有产品生产出来，第三届磁悬浮轴承会议上也未见有任何相关报道。

产生这种现象的主要原因就是，这位国外专家试验不全面，他是按照永磁电机转子和定子间隙思路进行试验的，所以在书中的图中，显示的磁环径向间隙非常小，但是永磁干扰波在这个区域内的变化不明显，就会导致中间磁环在偏向其中一侧之后，靠近的一侧磁场增加不明显，远离一侧的衰减不明显。结果就导致悬浮环复位困难。给人的感觉就是径向悬浮力弱，没有工业应用价值。而且在以后的很长时间内，很多人又重复了这个错误的试验，结果就是没有强力永磁径向磁悬浮轴承产品生产出来。

发明内容

本发明的原理是利用多个轴向充磁大磁环同极相对排列，使其同极磁场相互干扰，产生多个大环形高密度干扰波；用同等数量的小磁环，同极相对排列，产生多个小环形高密度干扰波；把大磁环干扰波套在同极小磁环干扰波的外侧；大磁环与小磁环之间的单侧径向间隙应该大于2毫米。这里不同体积不同直径的磁环之间的最佳径向间隙各不相同。目前还不能用数学公式推算。

由于这种永磁干扰波存在一种非常特殊的衰减波峰，而且用霍尔线圈测量不出来，用铁粉也显示不出来，所以当德国人在做了小径向间隙试验之后，显示不出有效径向悬浮力。就否定了永磁材料用于径向悬浮的可能性。就是各高校把目标放在电磁悬浮方面的原因。

实际上在加大了大磁环组与小磁环组之间的径向间距之后，径向悬浮力就显示出来了，也就是说当悬浮环偏向一边之后，靠近的一侧磁场强度剧烈增加，远离的一侧磁场强度剧烈减少。这样悬浮环的径向偏移就能够被迅速的恢复。就能够显示出极高的径向悬浮力，而且体积远远小于主动电磁悬浮轴承。

永磁径向悬浮结构是一种挤压式悬浮结构，这种结构就要求永磁波具有足够的密度和衰减度。当大磁环与小磁环之间的径向距离合理时，在悬浮环出现径向偏移之后，靠近一侧的永磁挤压力要远远大于远离一侧的永磁挤压力，这样悬浮环才能迅速回到中心。如果大磁环与小磁环之间的径向距离小于1毫米，靠近一侧的永磁挤压力比远离一侧的永磁挤压力增大的不明显，就不能产生足够的径向悬浮力。

造成上述两种现象的原因可能与这种干扰波的结构有关。我们一般认识的永磁波是磁力线，这种磁力线是通过铁粉被磁化来显示出来的。但是这种永磁波在相互干扰之后，其波的结构就发生了巨大的变化，主要体现在密度发生的剧烈变化。不是直线函数变化，不存在等距离逐渐衰减的情况。但是存在一个剧烈衰减区域。如果不了解干扰波的剧烈衰减区域，就生产不出强力径向磁悬浮轴承产品。

总结上述试验，能够得出以下结论；用磁环互套机械结构，能够产生两种情况，在径向间距低于2毫米以下，会产生低径向悬浮力，没有工业应用价值；在单侧径向间距达到2毫米以上，可以产生高径向悬浮力，有工业应用价值。

我们的试验与国外那本书上的不同还在于，平行磁环之间如果没有间隙，磁环会比较快的退磁，这种设计就没有用。当磁环之间存在间隙之后，这种退磁现象就消失了。这种设计就能够成为合格产品。

附图说明

图1是本发明的基础径向磁悬浮轴承的径向剖面构造图。

图2是本发明的磁环之间有介质、有空隙、并且有轴向悬浮力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。