CN103089811A - 具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承 - Google Patents

具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承 Download PDF

Info

Publication number
CN103089811A
CN103089811A CN2011103399999A CN201110339999A CN103089811A CN 103089811 A CN103089811 A CN 103089811A CN 2011103399999 A CN2011103399999 A CN 2011103399999A CN 201110339999 A CN201110339999 A CN 201110339999A CN 103089811 A CN103089811 A CN 103089811A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnet ring
magnet
magnetic
suspension bearing
ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011103399999A
Other languages
English (en)
Inventor
卓向东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN2011103399999A priority Critical patent/CN103089811A/zh
Publication of CN103089811A publication Critical patent/CN103089811A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/0408—Passive magnetic bearings
    • F16C32/041—Passive magnetic bearings with permanent magnets on one part attracting the other part
    • F16C32/0417—Passive magnetic bearings with permanent magnets on one part attracting the other part for axial load mainly
    • F16C32/0419—Passive magnetic bearings with permanent magnets on one part attracting the other part for axial load mainly with facing radial projections

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

本发明的具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承主要是由主轴(1)、导磁体(2)、多个小磁环(3)、多个大磁环(4)及外壳(5)等组成；多个外套大磁环(4)用机械方式固定在外壳(5)内，磁环之间存在间隙，间隙中安装导磁体(2)；多个小磁环(3)用机械方式固定在主轴(1)上，磁环之间存在间隙，间隙中安装导磁体(2)；每个大磁环(4)内侧套一个小磁环(3)，其平行端面极性互为反极，形成多环互套的形式。

Description

具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承
所属技术领域
本发明涉及一种具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承，该轴承是把多个轴向充磁大磁环同极相对，排列在一起，磁环之间存在间隙，并且安装导磁体；把多个轴向充磁小磁环极性相对排列在一起，磁环之间存在间隙，同时安装导磁体。把大磁环组套在小磁环组的外侧，使其互套磁环的每个平面之间极性相反排列。属于磁悬浮技术领域。
背景技术
在2009年，我们研发成功“多环互套轴向磁悬浮轴承”200910036211.X，这种轴承能够把垂直轴及其负载物悬浮起来。虽然其基础结构中，磁环之间存在间隙，但是不容易实现稳定和提高悬浮效率。其主要原因是如果磁环之间间隙过大，虽然能够保持稳定悬浮，但是轴承的悬浮载荷会降低；如果磁环之间间隙过小或者没有间隙，磁环就会出现退磁现象，就不能实现稳定悬浮。这就影响了产品的质量、成本和体积。
发明内容
本发明是为了解决磁环之间间隙过大，会导致悬浮效率降低；磁环之间间隙过小，会导致退磁的问题，我们研发成功了一个新方案。这种新方案不仅能够防止磁环退磁，还能够把磁环端面之间的排斥磁场引出来，提高悬浮的效率和缩小产品的体积。
本发明的基础原理与《多环互套磁悬浮轴承》的原理相同，第一，在永磁体中，轴向充磁磁环的内外侧边缘存在与端面极性相反磁场，这种磁场的方向基本垂直于磁环的端面，会对处于磁环边缘的同极磁场产生轴向挤压力。这样我们可以利用两个端面极性相反，且可以相互套在一起的磁环，相互套在一起。小磁环从接近大磁环端口处，直到套入大磁环三分之一深度时，两个磁环之间都会产生较强的轴向斥力。第二，利用轴向充磁大磁环套一个轴向充磁小磁环，大磁环与小磁环极性相反。这样大磁环内侧的高密度轴向磁场就能够对小磁环外侧的反向轴向磁场产生吸力。这样小磁环就能获得较大的轴向悬浮吸力。把这两种轴向悬浮力组合起来，把多个大磁环固定在一个外壳内，每个大磁环之间存在间隙，把多个小磁环固定在主轴上，每个小磁环之间存在间隙，大磁环组套在小磁环组的外侧，每个大磁环的端面都与小磁环端面平行且极性相反，就能够产生巨大的轴向悬浮力。
现在我们在每两个磁环之间安装导磁体，这样就可以大幅度的提高产品是稳定性。
安装导磁体的作用是把磁环端面的磁场引出来，这样磁环端面相互挤压的磁场就会减弱，有利于阻止磁环出现退磁现象，提高磁环的稳定性；其次能够把磁环端面之间相斥的磁场引导侧面，就能够提高磁环侧面的磁场强度，也就能够提高磁环组之间的悬浮拉力，这样产品的体积就可以降低。
试验证明，导磁体能够引导磁场的方向，当导磁体不是完全覆盖磁环端面，而是偏向一侧时，磁环之间的磁场会被引导到有导磁体一侧，使得该侧的磁场增加，这样就可以利用导磁体来提高产品的效率。
附图说明
图1是本发明的具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承的径向剖面构造图。
图2是本发明的用导磁体引导磁场偏向一侧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。
图1中，主轴(1)、导磁体(2)、多个小磁环(3)、多个大磁环(4)及外壳(5)等组成；多个外套大磁环(4)用机械方式固定在外壳(5)内，磁环之间存在间隙，间隙中安装导磁体(2)；多个小磁环(3)用机械方式固定在主轴(1)上，磁环之间存在间隙，间隙中安装导磁体(2)；每个大磁环(4)内侧套一个小磁环(3)，其平行端面极性互为反极，形成多环互套的形式。
两个磁环在同极端面相对时，磁环端面的磁场会相互挤压，挤压磁场强度超过永磁体自身的矫顽力时，磁环就会出现退磁，导致轴承的悬浮载荷降低。通常为了提高永磁体的稳定性，可以把两个磁环之间的间距拉大。但是这样就会降低悬浮力。现在我们把导磁体安装在磁环之间，可以把磁环端面的磁场引出来，这样相对磁环端面之间相互挤压的磁场就降低了，同时磁环组侧面的磁场还会大幅度提高。
使用导磁体作为稳定结构的好处就是第一能够降低磁环退磁的风险，提高磁环磁场的稳定程度，这样可以提高产品的悬浮稳定性；第二，磁环端面的磁场被引入磁环侧面之后，磁环侧面的磁场就可以大幅度提高，从而提高轴承的悬浮力。这样就可以缩小轴承的体积，节约宝贵的稀土资源。
内磁环组与外磁环组在受到相对作用力后，会出现平行主轴(1)方向的相对位移。
图2中，多个小直径磁环(3)用机械方式固定在主轴(1)的上，小磁环(3)端面之间有环形导磁体(8)，环形导磁体(8)的内径大于小磁环(3)的内径、外径大于磁环(3)的外径；多个大直径磁环(4)用机械方式固定在外壳(5)内，大磁环(4)之间有环形导磁体(9)，导磁体(9)的外径小于磁环(4)的外径、内径小于磁环(4)的内径；使小磁环之间的导磁体(8)就突出于小磁环组的外侧，大磁环组之间的导磁体(9)就向内突出于大磁环的内侧。
上述结构中内磁环组与外磁环组之间的间隙小于2毫米。
上述结构使得每个磁环组都在有导磁体的位置呈现一侧突出一侧凹陷的形状，这样两个磁环端面之间的磁场就被引向有导磁体的一侧；环形导磁体的一个侧面向磁环组的侧面突出，磁环组侧面的导磁体突出部位的磁场就会增加，这种突出在1毫米以内效果最好，把突出侧面作为磁环组的悬浮相对面，这样就可以大幅度提高磁环组之间的相对悬浮力；磁环组有导磁体部位的凹陷侧面的磁场会降低，这样就减少了背离侧面的漏磁。这种优化结构能够提高产品的悬浮效率，降低产品的体积和重量。节约宝贵的稀土资源。
另外如果在端面磁环与导磁体之间垫一个不导磁体，则导磁体引导磁场的效率会降低。
另外磁环平行于充磁方向的长度又称为磁环高度，小于20毫米。每两个磁环相对端面之间的间隙在10毫米以内，环形导磁体的厚度同样在10毫米以内。

Claims (6)

1.一种具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承，基础结构包括外壳(5)和主轴(1)两部分，外壳(5)套在主轴(1)外侧；其特征在于多个大磁环(4)用机械方式固定在外壳(5)的内部，磁环之间存在间隙，间隙中安装导磁体(2)；多个小磁环(3)用机械方式固定在主轴上，磁环之间存在间隙，间隙中安装导磁体(2)；大磁环(4)及其导磁体(2)的内径大于小磁环(3)及其导磁体(2)的外径，每个大磁环(4)的端面都与一个小磁环(3)的端面平行且极性相反。
2.根据权利要求1所诉的具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承，其特征是：每两个磁环相对面之间的导磁体偏向磁环一侧，就会出现导磁体(6)向磁环组的一个侧面突出、另外一个侧面凹陷的形状，以实现对磁场方向的改变。
3.根据权利要求1所诉的具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承，其特征是：磁环的高度在20毫米以内。
4.根据权利要求1所诉的具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承，其特征是：磁环之间的间隙在10毫米以内，环形导磁体的厚度同样在10毫米以内。
5.根据权利要求1所诉的具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承，其特征是：大磁环(4)与小磁环(3)之间的距离小于2毫米。
6.根据权利要求2所诉的具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承，其特征是：导磁体的侧面突出长度小于1毫米，同时小于内外磁环之间的距离。
CN2011103399999A 2011-11-02 2011-11-02 具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承 Pending CN103089811A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011103399999A CN103089811A (zh) 2011-11-02 2011-11-02 具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011103399999A CN103089811A (zh) 2011-11-02 2011-11-02 具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103089811A true CN103089811A (zh) 2013-05-08

Family

ID=48202788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011103399999A Pending CN103089811A (zh) 2011-11-02 2011-11-02 具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103089811A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104295603A (zh) * 2013-07-15 2015-01-21 卓向东 永磁推力轴承及立式磁悬浮电动机
CN104930056A (zh) * 2014-03-18 2015-09-23 卓向东 具有径向轴向两种悬浮功能的磁悬浮轴承
CN110894854A (zh) * 2019-09-25 2020-03-20 北京工业大学 一种集成永磁悬浮的重载气浮主轴
CN113389815A (zh) * 2021-07-08 2021-09-14 冀洪兵 一种轴向高抗压型永磁轴承

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1878250U (de) * 1961-11-21 1963-08-22 Max Baermann Dauermagnetisches lager, insbesondere fuer die axiallagerung des laeufers eines elektrizitaetszaehlers.
JPH07248022A (ja) * 1994-03-10 1995-09-26 Mitsubishi Materials Corp 軸受装置
CN102042313A (zh) * 2009-10-10 2011-05-04 卓向东 多环互套轴向磁悬浮轴承
CN102215018A (zh) * 2010-04-09 2011-10-12 卓向东 用于磁悬浮的基础结构
CN202500897U (zh) * 2011-11-02 2012-10-24 卓向东 具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1878250U (de) * 1961-11-21 1963-08-22 Max Baermann Dauermagnetisches lager, insbesondere fuer die axiallagerung des laeufers eines elektrizitaetszaehlers.
JPH07248022A (ja) * 1994-03-10 1995-09-26 Mitsubishi Materials Corp 軸受装置
CN102042313A (zh) * 2009-10-10 2011-05-04 卓向东 多环互套轴向磁悬浮轴承
CN102215018A (zh) * 2010-04-09 2011-10-12 卓向东 用于磁悬浮的基础结构
CN202500897U (zh) * 2011-11-02 2012-10-24 卓向东 具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104295603A (zh) * 2013-07-15 2015-01-21 卓向东 永磁推力轴承及立式磁悬浮电动机
CN104930056A (zh) * 2014-03-18 2015-09-23 卓向东 具有径向轴向两种悬浮功能的磁悬浮轴承
CN110894854A (zh) * 2019-09-25 2020-03-20 北京工业大学 一种集成永磁悬浮的重载气浮主轴
CN110894854B (zh) * 2019-09-25 2021-06-04 北京工业大学 一种集成永磁悬浮的重载气浮主轴
CN113389815A (zh) * 2021-07-08 2021-09-14 冀洪兵 一种轴向高抗压型永磁轴承
CN113389815B (zh) * 2021-07-08 2023-01-06 冀中能源峰峰集团有限公司物资供销分公司 一种轴向高抗压型永磁轴承

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104747596B (zh) 有支点无摩擦径向永磁悬浮轴承
CN102900761A (zh) 一种永磁偏磁轴向混合磁轴承
CN103089811A (zh) 具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承
CN105782242A (zh) 一种飞轮储能系统及其五自由度磁悬浮支承结构
CN204186802U (zh) 一种新型轴-径向三自由度混合磁轴承
CN101807869A (zh) 磁悬浮轴承电机
CN102072249A (zh) 一种大承载力径向磁轴承
CN202883726U (zh) 一种永磁偏磁轴向混合磁轴承
CN202500897U (zh) 具有磁稳定结构的多环互套轴向磁悬浮轴承
CN204284204U (zh) 一种低功耗永磁偏置轴向混合磁轴承
CN103939465A (zh) 一种单自由度磁轴承
CN201925346U (zh) 一种低功耗大承载力永磁偏置混合径向磁轴承
CN205377491U (zh) 电机转子及永磁电机
TWI484106B (zh) 全磁浮式軸徑向支承系統
CN102042323A (zh) 直线锥形磁悬浮轴承
CN113037140A (zh) 一种倾斜磁化竖直气隙式磁悬浮重力补偿器
CN202565044U (zh) 一种定子永磁式无轴承电机
CN102042313A (zh) 多环互套轴向磁悬浮轴承
CN102042302A (zh) 高速混合磁悬浮轴承
CN109326407A (zh) 基于中低速磁悬浮列车的悬浮电磁铁
CN101608670A (zh) 一种垂直线圈径向均匀磁极低损耗外转子混合磁轴承
CN203939869U (zh) 一种永磁偏置轴向径向磁轴承
CN102042307A (zh) 磁块与磁瓦组合磁环径向磁悬浮轴承
CN102042151A (zh) 多环互套轴向磁悬浮水轮机
CN102042314A (zh) 大径向间距的强力径向磁悬浮轴承

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
DD01 Delivery of document by public notice

Addressee: Zhuo Xiangdong

Document name: the First Notification of an Office Action

C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130508