[发明专利]一种永磁悬浮轴承

说明书

技术领域

本发明涉及轴承机械零件，尤其涉及永磁悬浮轴承，用于旋转机械转子的悬浮。

背景技术

目前，永磁悬浮轴承有径向和轴向两种，其结构是：径向悬浮轴承由大小不同的两磁环组成，小磁环套在大磁环内，两环长短一样，均轴向充磁，方向相同，两环之间的斥力产生径向力，达到径向悬浮的效果；轴向悬浮轴承由大小相同的磁环组成，左右或上下同轴同心排列，均轴向充磁且方向相反，两环之间的斥力产生轴向力，起到轴向悬浮的作用。

上述径向和轴向永磁悬浮轴承的缺陷是：只能分别实现径向或轴向的悬浮，原因是轴向悬浮轴承没有径向浮力，径向悬浮轴承没有轴向浮力。

发明内容

本发明的目的是提供一种在径向和轴向能同时实现悬浮功能的永磁悬浮轴承。

本发明采用的技术方案是：由位于外圈的一个定子环形永久磁铁、另一个定子环形永久磁铁、位于内圈的一对转子环形永久磁铁和导磁圆盘同轴组成；一对转子环形永久磁铁上下平行且对称固定连接导磁圆盘；在两定子环形永久磁铁内侧面上以导磁圆盘为对称地上下各设置一斜面，在一对转子环形永久磁铁外壁上以导磁圆盘为对称地上下各设置另一斜面，斜面与斜面相互对应且之间具有间隙；两定子环形永久磁铁与一对转子环形永久磁铁均轴向充磁且磁极方向相反。

本发明的优点是：转子具有径向和轴向悬浮双功能，可完全代替机械轴承，避免机械轴承的摩擦与磨损，降低转子的振动和噪音，提高机械产品的寿命及性能。

附图说明

图1是永磁悬浮轴承的主视图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1中局部结构E的放大图。

图中：1.转轴；2.定子环形永久磁铁；3.转子环形永久磁铁；4.定子环形永久磁铁；5.斜面；6.斜面；7.导磁圆盘。

具体实施方式

如图1-2所示，本发明由位于外圈的一个定子环形永久磁铁2、另一个定子环形永久磁铁4、位于内圈的一对转子环形永久磁铁3和导磁圆盘7同轴组成。一对转子环形永久磁铁3上下平行且对称固定连接在导磁圆盘7上，上部的一个转子环形永久磁铁3外壁与定子环形永久磁铁2具有间隙，下部的另一个转子环形永久磁铁3外壁与另一个定子环形永久磁铁4具有间隙。导磁圆盘7于旋转中轴的位置上延伸一个转轴1。

如图3所示，在定子环形永久磁铁2和4的内侧面上、以导磁圆盘7为对称、上下各设置一斜面5。在一对转子环形永久磁铁3外壁上、以导磁圆盘7为对称、上下各设置另一斜面6，斜面6与斜面5相互对应，斜面6与斜面5之间具有定子环形永久磁铁2和4与一对转子环形永久磁铁3之间的间隙。定子环形永久磁铁2和4与一对转子环形永久磁铁3均轴向充磁，并且磁极方向相反，见图3中的箭头所示；这样，斜面6与斜面5相对且相互排斥产生垂直于两斜面的斥力，能产生垂直于两斜面的斥力的原因是：斜面6上某点A沿充磁方向应与斜面5上的某点C发生作用，但由于磁强与距离平方成反比，而且A点的磁力线不止一根而是无数根，A点的磁力线方向呈散射的形状，由于A点与斜面5上的B点距离最近，A、B间磁斥力最强；同样C点与斜面6上的D点之间磁斥力最强，因而垂直于斜面5、6的斥力处处占主导地位，便产生垂直于两斜面5、6的斥力，垂直于两斜面5、6的斥力分解为轴向和径向的分力，轴向和径向的分力使一对转子环形永久磁铁3悬浮在定子环形永久磁铁2和4中间。

本发明只要调节斜面6与斜面5之间的距离就可调节轴承力的大小，距离愈大，轴承力愈小；反之距离愈小，轴承力愈大，原因是磁力与磁体之间的距离平方成反比。两斜面5、6之间的间隙一般都在零点几到几毫米，根据实际需要的浮力大小来选择。设计斜面5、6与转轴1的旋转中轴线之间的夹角，就可调节径向和轴向分力的大小，夹角愈大，轴向分力愈大，径向分力就愈小；反之夹角愈小，轴向分力愈小，径向分力就愈大。理由是径向分力是两斜面5、6之间斥力的正弦，而轴向分力是该斥力的余弦。此夹角可从0至90度变化，0度时变成已有传统的径向轴承，90度时变成现有传统的轴向轴承。

本发明使用时，转轴1、导磁圆盘7与一对转子环形永久磁铁3同轴旋转，转子环形永久磁铁3在转速足够大时能稳定地在六个自由度达到平衡。