[发明专利]轴承装置

说明书

发明技术领域

本发明涉及例如在流变测量装置和其他灵敏的仪器中使用的摩擦极小的轴承装置。

发明背景

在一种已知的测量仪器中，该仪器的可动部分利用扭转阻力很小和起动扭矩很低的一些垂直的带子或绳子悬挂起来，并悬挂在这些带子或绳子之间。该仪器的可动部分受要测量的试件的功率、作用力等影响。动圈式电流计是这种仪器的一个例子。被带子或绳子悬挂起来的仪器零件可以用于在没有实际接触(即没有从另一个零件来的机构影响)的情况下，该仪器的移动零件或转动零件也会受到影响或偏移的仪器中。对于要测试或要进行分析的物体，实际上与可动零件连接，或指示装置等用机械方式与一个发送器连接的情况，已知的装置几乎不能使用。

对于要求摩擦小的起动扭矩小的轴承，曾经建议使用不同形式的磁性轴承。DE3437937公布了这样一种装置，并且详细地公布了用于为流变测量系统导向和支承该系统的一种装置。本发明要提供一种结构简单，摩擦极小，并且基于带有一个软铁零件和一个垂直气隙的一个静止磁铁系统和一个可动磁铁系统的导向和支承装置。

然而，早在19世纪，EARNSHAW先生就证明了像根据上述DE公布的装置那样的装置，由于其固有的不稳定性，是不可能实现的。实际上，不可能达到如在上述DE公布中所保持的轴向和径向的稳定性。根据上述DE公布的装置，不但横向稳定性差，而且是不稳定的。这意味着，该装置将很快失去纵向稳定性，并且其上部或下部的二个磁铁的位置也是不稳定的。

为了进一步说明技术的状况，和在现有技术水平的基础上形成本发明，必需指出，本发明主要是基于只包括永久磁铁的无源磁铁系统而构成的。有源的磁铁轴承包括多个其形状和排列方式与同步电机的定子装置非常相似的电磁铁；在该同步电机中，通常情况下，其电枢或转子是由一组园形的变压器金属片构成的。该转子的位置和用多个距离传感器读出和检查，从这些传感器发出的信号，通过一个快速作用的增压控制系统，对通向控制每一个电磁铁的每一个放大器的信号进行优化，并分配该后述的信号。这样，可以容易地重新调整该转子和轴，并将该转子引导至预定位置。通常称为无源磁铁轴承的环形磁铁轴承，包括互相吸引或互相排斥的环形永久磁铁。该轴承只能在一个所希望的方向(径向或轴向)上达到稳定。然而，在其他方向上，该轴承总是不稳定的，这是一个100多年以前已经证明的事实。如果要使用的话，则这种形式的轴承要与一个辅助轴承(例如，一个有源的磁铁轴承)一起使用。

发明目的

本发明的一个目的是要通过使用摩擦阻力最小的一种无源磁铁系统，提供一种具体地(但不是唯一地)用于该变仪形式的仪器中的轴向和径向都稳定的轴承装置。

发明概要

本发明提供了一种无源磁铁式的轴承装置。该装置可利用磁铁(最好是永久磁铁)，对可相对于另一个零件运动的一个零件进行支承。本发明的轴承装置的目的，是要对扭矩进行稳定的、基本上是无摩擦的测量，而通常的测量仪器中的轴承系统为滚珠轴承式一类的，其摩擦力和起动扭矩都太大。本发明的特点是，一个零件可相对于另一个零件转动至少几分之一转，多对磁铁是按照使其磁力场互相排斥或吸引的方式配置的。这样，力的分量可将该回转零件保持在一个预先确定的径向位置上，并沿着轴向方向，使该回转零件偏移。本发明的特点还在于，在该轴承装置的一个零件和另一个零件之间，连接着至少一个机械式的、基本上稳定的定位装置。该定位装置沿着该轴承装置的一个零件的回转轴线工作，与使该一个零件，在一个轴向方向偏移的力平衡。

附图的简要说明

下面，将参照附图更详细地来说明本发明，其中：

图1为表示用于Couette式粘度计中的带有无源磁铁轴承的轴承装置的一个实施例的示意性轴向截面图；

图2为用在一个振动式粘度计中的带有一个无源磁铁轴承装置的一个实施例的示意性轴向截面图；

图2b为表示用于带一个杯形件的粘度计中的，带有具备在轴向磁化的同心磁铁的，一个无源磁铁轴承装置的实施例的示意性轴向截面图；

图2c为表示只带有一个杯形件的振动式粘度计，和具有在径向磁化的同心磁铁的一种无源磁铁轴承的一个实施例的轴向截面图；

图3为表示带有无源磁铁平行排列的互相排斥式的磁铁轴承的一种Couette式粘度计的轴向截面图；

图4为表示带有磁铁平行排列的一种互相吸引式的无源磁铁轴承的一种振动式粘度计的轴向截面图；

图5示意性表示作为一种径向磁铁轴承的，沿径向和轴向方向磁化的磁铁组合的10种不同的结构形式；

图6为示意性表示具有根据本发明的轴承为一种流变测量仪器的部分纵截面图；