CN101982937A

CN101982937A - 用于高速旋转装置的磁悬浮力机构

Info

Publication number: CN101982937A
Application number: CN 201010522373
Authority: CN
Inventors: 朱小林; 刘焕彬; 李继庚; 黄运贤
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2011-03-02

Abstract

本发明提供一种用于高速旋转装置的磁悬浮力机构，包括多个磁性体，各磁性体分别设于高速旋转装置的旋转件与静止件或静止件与静止件之间的各个相邻面上，任意两个相邻面上的磁性体同极相对设置，多个磁性体组成至少两组磁性组件，任意两个相邻面上的磁性体组成一组磁性组件。本用于高速旋转装置的磁悬浮力机构，利用磁性组件内两个磁性体之间的排斥力，使相接触的两个部件可保持一定的间隙，以避免相接触的部件运转或震动时互相摩擦而产生磨损，同时，磁性组件内两个磁性体之间的排斥力有一部分可与轴承的轴向受力相抵消，较好地保证轴承的使用性能，减少设备的维修量。

Description

用于高速旋转装置的磁悬浮力机构

技术领域

本发明涉及机械设备的防磨损技术，特别涉及一种用于高速旋转装置的磁悬浮力机构。

背景技术

在造纸行业的多种设备(如碎浆机、热分散机、各种磨浆机、压力筛等)中，都有一个共同的机械特点：设备运转时，轴承不但承受径向力，同时还承受轴向力。针对该特点，在机械设计时，不得不选择能同时承受两种力的轴承，例如选用圆锥轴承，或圆柱轴承和推力轴承组合，但这两种方式都会使轴承适应的转速大大降低，选用圆锥轴承时，对于同样大小的轴承，圆锥轴承与圆柱轴承相比，受力性能下降10％-30％左右，因而造成轴承的寿命短，维修工作量增大，特别是对于大功率、高转速的设备，往往需要选用昂贵的轴承才能保证设备的正常运转。另一种情况是，在造纸设备中，例如压力筛、浆泵等，转动件与静止件之间存在一个小的间隙，在设备运转时，由于轴向受力不平衡的原因，容易造成动、静件之间存在瞬间局部接触，使设备产生较大的噪声，设备磨损增加，使得设备零件更换频繁。因此，不采用轴承来承受设备轴向受力，选择一种既保持轴向间隙，又能够承受轴向力的方法，对许多机械设备的正常运转，延长设备的使用寿命和减少维修工作量具有较大的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于高速旋转装置的磁悬浮力机构，该机构结构简单，能有效减少高速旋转装置中两个相接触部件之间的摩擦，也有效减少高速旋转装置中轴承的轴向受力。

本发明通过以下技术方案实现：一种用于高速旋转装置的磁悬浮力机构，包括多个磁性体，各磁性体分别设于高速旋转装置的旋转件与静止件或静止件与静止件之间的各个相邻面上，任意两个相邻面上的磁性体同极相对设置，多个磁性体组成至少两组磁性组件，任意两个相邻面上的磁性体组成一组磁性组件。

上述结构中，所述磁性体为圆环结构，设于旋转件或静止件的端面上，磁性体通过螺钉连接或粘接的方式固定于旋转件或静止件的端面上。

所述磁性体为永磁体或用线圈充磁的磁体。

作为一种优选方案，所述多个磁性体组成两组磁性组件，按照旋转轴上的外作用力方向，高速旋转装置的旋转轴上依次设有第一静止件、第二静止件和旋转件，第一静止件与第二静止件之间的相邻面上设有S-S同极相对的第一磁性组件，第二静止件与旋转件之间的相邻面上设有N-N同极相对的第二磁性组件。其中，所述第一静止件为轴承座，第二静止件为搅拌容器，旋转件为搅拌桨。所述第一磁性组件中两个磁性体之间的排斥力为F₁，第二磁性组件中两个磁性体之间的排斥力为F₂，旋转轴上的外作用力为F，F₂＝F₁+F，在实际应用中，F₂≈F₁，F₁远远大于F，因此F可忽略不计。

作为另一种优选方案，所述多个磁性体组成两组磁性组件，按照旋转轴上的外作用力方向，高速旋转装置的旋转轴上依次设有第一静止件、旋转件和第二静止件，第一静止件与旋转件之间的相邻面上设有N-N同极相对的第一磁性组件，旋转件与第二静止件之间的相邻面上设有N-N同极相对的第二磁性组件。其中，所述第一静止件和第二静止件为分别设于旋转轴两端的轴承座，旋转件为旋转轴的轴肩部件。所述第一磁性组件中两个磁性体之间的排斥力为F₁，第二磁性组件中两个磁性体之间的排斥力为F₂，旋转轴上的外作用力为F，F₂＝F₁+F，在实际应用中，F₂≈F₁，F₁远远大于F，因此F可忽略不计。

本用于高速旋转装置的磁悬浮力机构使用时，其原理是：利用磁性体同极互斥的基本物理学原理，在高速旋转装置中两个相接触部件的接触面上分别设置磁性体，两个磁性体同极相对设置，利用两个磁性体之间的排斥力使两个相接触部件保持间隙，防止因摩擦而产生的磨损；同时，由于旋转轴上的外作用力使得轴承不仅径向受力，也轴向受力，磁性体产生的排斥力可与轴向受力抵消，减少轴承受力，方便机械设计中轴承的选择。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本用于高速旋转装置的磁悬浮力机构，通过在高速旋转装置上设置至少两组磁性组件，利用磁性组件内两个磁性体之间的排斥力，使相接触的两个部件可保持一定的间隙，以避免相接触的部件运转或震动时互相摩擦而产生磨损，也使得各部件的轴向受力平衡，防止相互之间产生瞬间局部接触，降低噪音、减少设备磨损，从而有效延长设备的使用寿命并降低维修成本。

2、本磁悬浮力机构安装于旋转轴的轴承座上时，旋转轴受外力作用旋转时，磁性组件内两个磁性体之间的排斥力有一部分可与轴承的轴向受力相抵消，使得轴承上只存在径向受力，在轴承高速运转时可以较好地保证轴承的使用性能，减少设备的维修量；另外，在设备各部件的设计过程中，只考虑轴承的径向受力，对轴承的选择也较为简单。

3、本用于高速旋转装置的磁悬浮力机构，其原理和结构简单，除了运用于造纸行业的各类设备，也可以很好的运用于相近领域的高速旋转装置，使用范围较广。

附图说明

图1是本磁悬浮力机构用于保持相接触部件之间间隙的原理示意图。

图2是图1中各磁性体的设置顺序示意图。

图3是本磁悬浮力机构用于消除轴承轴向受力的原理示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

本实施例一种用于高速旋转装置的磁悬浮力机构，包括多个磁性体，各磁性体分别设于高速旋转装置的旋转件与静止件或静止件与静止件之间的各个相邻面上，任意两个相邻面上的磁性体同极相对设置，多个磁性体组成至少两组磁性组件，任意两个相邻面上的磁性体组成一组磁性组件。

上述结构中，磁性体为圆环结构，设于旋转件或静止件的端面上，磁性体通过螺钉连接或粘接的方式固定于旋转件或静止件的端面上。磁性体为永磁体或用线圈充磁的磁体。

本实施例的磁悬浮力机构使用于搅拌装置中，主要用于保持搅拌装置上旋转件和静止件之间的间隙，其结构如图1所示，多个磁性体1组成两组磁性组件，按照旋转轴2上的外作用力方向，高速旋转装置的旋转轴2上依次设有第一静止件3、第二静止件4和旋转件5，如图2所示，第一静止件3与第二静止件4之间的相邻面上设有S-S同极相对的第一磁性组件，第二静止件4与旋转件5之间的相邻面上设有N-N同极相对的第二磁性组件。其中，第一静止件3为轴承座，第二静止件4为搅拌容器，旋转件5为搅拌桨。第一磁性组件中两个磁性体之间的排斥力为F₁，第二磁性组件中两个磁性体之间的排斥力为F₂，旋转轴上的外作用力为F，F₂＝F₁+F，在实际应用中，F₂≈F₁，F₁远远大于F，因此F可忽略不计。

本实施例的磁悬浮力机构使用时，其原理是：旋转轴2带动旋转件5转动时，旋转件5与第二静止件4之间存在一个很小的间隙，旋转件5转动时容易与第二静止件4发生瞬间局部接触，由于摩擦而产生较大的磨损，设置本实施例的磁悬浮力机构后，利用磁性体同极互斥的基本物理学原理，设置两组磁性组件，各磁性组件中的两个磁性体同极相对设置，利用两个磁性体之间的排斥力使旋转件5和第二静止件4、第二静止件4和第一静止件3之间保持一定的间隙，防止因摩擦而产生的磨损；同时，第一磁性组件内两个磁性体之间的排斥力也可以抵消旋转轴上轴承6的轴向受力，提高轴承6的使用性能。

实施例二

本实施例的磁悬浮力机构应用于高速旋转轴上，主要用于消除轴承的轴向受力，如图3所示，多个磁性体1组成两组磁性组件，按照旋转轴2上的外作用力方向，高速旋转装置的旋转轴2上依次设有第一静止件3、旋转件5和第二静止件4，第一静止件3与旋转件5之间的相邻面上设有N-N同极相对的第一磁性组件，旋转件5与第二静止件4之间的相邻面上设有N-N同极相对的第二磁性组件。其中，第一静止件3和第二静止件4为分别设于旋转轴两端的轴承座，旋转件5为旋转轴的轴肩部件。第一磁性组件中两个磁性体之间的排斥力为F₁，第二磁性组件中两个磁性体之间的排斥力为F₂，旋转轴上的外作用力为F，F₂＝F₁+F，在实际应用中，F₂≈F₁，F₁远远大于F，因此F可忽略不计。

本实施例的磁悬浮力机构使用时，其原理是：旋转轴2在外作用力的作用下旋转时，轴承6不仅径向受力，也轴向受力，这就降低了轴承6的使用性能，设置本实施例的磁悬浮力机构后，利用磁性体同极互斥的基本物理学原理，设置两组磁性组件，各磁性组件中的两个磁性体同极相对设置，第一磁性组件内两个磁性体之间的部分排斥力抵消了旋转轴上轴承6的轴向受力，提高轴承6的使用性能；同时，第一磁性组件和第二磁性组件内磁性体之间的排斥力也使得第一静止件3与旋转件5、旋转件5与第二静止件4之间保持一定的间隙，避免因摩擦而产生的磨损。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims

1.用于高速旋转装置的磁悬浮力机构，其特征在于，包括多个磁性体，各磁性体分别设于高速旋转装置的旋转件与静止件或静止件与静止件之间的各个相邻面上，任意两个相邻面上的磁性体同极相对设置，多个磁性体组成至少两组磁性组件，任意两个相邻面上的磁性体组成一组磁性组件。

2.根据权利要求1所述用于高速旋转装置的磁悬浮力机构，其特征在于，所述磁性体为圆环结构，设于旋转件或静止件的端面上，磁性体通过螺钉连接或粘接的方式固定于旋转件或静止件的端面上。

3.根据权利要求1所述用于高速旋转装置的磁悬浮力机构，其特征在于，所述磁性体为永磁体或用线圈充磁的磁体。

4.根据权利要求1所述用于高速旋转装置的磁悬浮力机构，其特征在于，所述多个磁性体组成两组磁性组件，按照旋转轴上的外作用力方向，高速旋转装置的旋转轴上依次设有第一静止件、第二静止件和旋转件，第一静止件与第二静止件之间的相邻面上设有S-S同极相对的第一磁性组件，第二静止件与旋转件之间的相邻面上设有N-N同极相对的第二磁性组件。

5.根据权利要求4所述用于高速旋转装置的磁悬浮力机构，其特征在于，所述第一静止件为轴承座，第二静止件为搅拌容器，旋转件为搅拌桨。

6.根据权利要求4所述用于高速旋转装置的磁悬浮力机构，其特征在于，所述第一磁性组件中两个磁性体之间的排斥力为F₁，第二磁性组件中两个磁性体之间的排斥力为F₂，旋转轴上的外作用力为F，F₂＝F₁+F。

7.根据权利要求1所述用于高速旋转装置的磁悬浮力机构，其特征在于，所述多个磁性体组成两组磁性组件，按照旋转轴上的外作用力方向，高速旋转装置的旋转轴上依次设有第一静止件、旋转件和第二静止件，第一静止件与旋转件之间的相邻面上设有N-N同极相对的第一磁性组件，旋转件与第二静止件之间的相邻面上设有N-N同极相对的第二磁性组件。

8.根据权利要求7所述用于高速旋转装置的磁悬浮力机构，其特征在于，所述第一静止件和第二静止件为分别设于旋转轴两端的轴承座，旋转件为旋转轴的轴肩部件。

9.根据权利要求7所述用于高速旋转装置的磁悬浮力机构，其特征在于，所述第一磁性组件中两个磁性体之间的排斥力为F₁，第二磁性组件中两个磁性体之间的排斥力为F₂，旋转轴上的外作用力为F，F₂＝F₁+F。