CN1037570A

CN1037570A - 磁浮轴承

Info

Publication number: CN1037570A
Application number: CN 88102803
Authority: CN
Inventors: 何延盛
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-05-09
Filing date: 1988-05-09
Publication date: 1989-11-29

Abstract

一种磁浮轴承，它可使转动体在磁场力的被动约束下稳定地悬浮于三维空间进行稳定的、灵活的、高速的、腾空转动，它可用于指针式仪表和转盘式仪表，也可用于纺织机械的定子、超高速离心机，还可用于制导、导航及卫星上的惯性轮、反作用轮、反转天线等。

Description

本发明涉及一种磁浮轴承。

磁浮轴承在国内外虽已有研究和应用，但三维空间的稳浮磁轴是用位移传感器控制的，如苏联专利EP87628，日本专利JP58-81217，及上海微电机研究所勒光华等人研制的磁浮轴承，传感器控制的磁浮轴承，制作复杂，造价高，体积大，应用受到限制。

本发明提供一种不用位移传感器控制的，造价低，体积小，制作简单的三维稳浮磁轴承，它可广泛应用于下列领域：

1、用于指针仪表和转盘仪表以提高其可靠性、稳定性和灵敏性，如动圈仪表、精密压力表、精密天平、电度表等。

2、用于纺织机械的定子以延长使用寿命，节损油耗和电耗。

3、用于各种超速离心机，如冶金实验室用的超速离心机，同位素分离用的超速离心机，涡轮分泵用的超速离心机，生物医学用的离心机。以提高其分离能力。

4、用于制导和导航以提高其定向的精确性。

5、用于卫星上的惯性轮、反作用轮和反转天线以提高其转动的灵活性。

本磁浮轴承的定位原理是将铁质定子和铁质转子构成关于径向和轴向都对称的磁路，使之形成关于径向和轴向都对称的磁场。利用磁路中的轴向对称磁场对磁路中铁质转子形成的径向磁约束力实现对转子的径向定位，利用磁路中的径向对称磁场对铁质转子形成的轴向磁约束力实现对转子的轴向定位，从而在不用传感器的情况下实现对转动体的三维稳定磁悬浮。

本磁浮轴承的结构形式分为永磁式和激磁式两种，如图1和图2所示。

在图1中，轴向磁化的环形永磁体1，铁质环形极靴2，铁质凸形极靴3共同组成本磁浮轴承的定子。铁质转子磁极盘4和非铁质转子转轴5共同组成本磁浮轴承的转子。在转子磁极盘和定子磁极盘的对置面处对称地留1.5mm～2mm的空气隙。在图1中，构成定子的环形永磁体磁路中所形成的磁场，有使转子磁极盘4与定子极靴2和3的对置面对齐的性质，此磁约束力取决于转子磁极与定子磁极对置面处，空气隙中磁场的横压力，其径向磁约束力密度为 1/2 μ。H²（H取轴向磁场），其轴向磁约束力密度为 1/2 μ。H²（H取径向磁场）。关于磁场横压力的论述，详见参考资料一-冯慈璋所编《电磁场》第181页，第87页和参考资料二-屈普夫谬勒所编《理论电工学引论》第367页和145页-146页（方程14·5），第148页（方程14·16，方程14·18，方程14·19）。当转子的偏心力小于磁约束力时，转子就不会偏离对齐的位置，即不偏心，从而形成对转子的径向和轴向的三维稳定磁悬浮。

由于本磁浮轴承在不用传感器的情况下，以简单的结构实现三维稳定磁悬浮，制作简单，造价低廉，体积小，使磁浮轴承的无磨擦性优点能扩展到用于各种精密的指针式和转盘式仪表，以提高其可靠性、稳定性和灵敏性。

图2所示的磁浮轴承为激磁式的载重磁浮轴承，其定子由激磁园柱形定子磁极6，铁质园形定子端盖7，铁质环形定子8，铁质园形凹槽定子磁极环9共同组成，其转子由园形凹槽铁质转子磁极盘10，非铁质转子转轴11，旋转重物12共同组成。本磁浮轴承还设有提重磁极13和应急限位支承套14。当磁浮轴承中无电流时，旋转体被应急限位支承套14所支承，当磁浮轴承中有激磁电流时，园形凹槽铁质转子磁极盘10就在铁质园形凹槽定子磁极环9的作用下，使转子和定子的对置面在径向和轴向都对齐，并受到稳定的径向和轴向磁约束力，形成稳定的三维磁悬浮。转子和定子磁极的对置面处所开的园形凸槽，起着增大磁悬浮力的作用。提重磁极13起着平衡旋转体重量的作用，以减小磁浮轴承径向的集中负载。

由于图2所示的磁浮轴承，不仅不用位移传感器，而且还设置有提重磁极，所以既能降低造价，又能提高磁浮轴承的载重能力，⒛苁视Ω咚僭俗４佣讶雀〈胖岢械奈弈ゲ列杂诺憷┱沟椒闹档亩ㄗ雍透咚倮胄幕确矫妗?

实施如附图1或附图2所示的磁浮轴承的技术要点：

1、图1或图2所示的磁浮轴承，其磁路的构成形式及构成磁路的零部件的形状、材料，按本说明书对附图1或附图2的说明执行。

2、制作图1所示的磁浮轴承时，应使转子磁极盘4与定子极靴2和3的对置面对齐。

3、制作图2所示的磁浮轴承时，应能使定子磁极和转子磁极对置面处的凹部与凹部对齐，凸部和凸部对齐。

4、磁约束力的决定，请查阅本说明书提及的参考资料二。

5、图1或图2所示的磁浮轴承要求在磁路中形成关于径向和轴向对称的磁场，所以在制作和安装时应先检查磁路，特别是磁场的对称性。如果磁场的对称性发生偏差，就应通过调整定子磁极和转子磁极对置面处的空气隙，使得由磁场对称性偏差所引起的偏心力尽可能地小于磁约束力。

Claims

1、一种磁浮轴承，其定位原理特征是，将磁轴承的定子和转子组成关于轴向和径向都对称的磁路，利用定子磁极发出的径向对称磁场，约束转子磁极的轴向位移，利用定子磁极发出的轴向对称磁场，约束转子磁极的径向位移，从而实现对转动体的三维稳定磁悬浮。

2、根据权利要求1所记载的磁浮轴承，当其用于对仪表转轴的悬浮时，其特征在于定子由轴向磁化的环形永磁体1，铁质环形定子极靴2和铁质凸形定子极靴3共同组成，而转子由铁质转子磁极盘4和非铁质转子转轴5共同组成。

3、根据权利要求1所记载的磁浮轴承，当其用于对较重旋转体的悬浮时，其特征在于定子由激磁园柱形定子磁极6，铁质定子园形端盖7，铁质环形定子8，园形凹槽定子磁极环9共同组成，而转子由开有园形凹槽的铁质转子磁极盘10和非铁质转轴11共同组成，并设有提重磁极13和应急限位支承套14。