CN104179801A - 一种径轴向磁悬浮复合单元 - Google Patents

Abstract

本发明是一种径轴向磁悬浮组合单元，由两个通过轴向间隔套体叠加固定在非导磁内圈上且被轴向充磁和等高的环形永磁体所组成的轴承内圈组件通过径向工作气隙与轴向间隔地设置在外圈上的两个与所述环形永磁体等高的电磁线圈所组成的外圈组件所组成。

Description

一种径轴向磁悬浮复合单元

技术领域：

本发明涉及径轴向磁悬浮复合单元及其使用方法。

背景技术：

现有磁悬浮转子支撑技术，普遍认为：径轴向磁悬浮复合单元当中的非接触磁阻式轴向控位轴承，完全可以和电动机或发电机实现互换使用；但已有事实证明：这样的开放性技术方案是片面的，尤其是在结构对称且在径轴向磁悬浮复合单元当中存在径轴向相斥型磁悬浮轴承时，这将是一个严重的技术错误，因为，它会因此而导致磁悬浮转子的回旋精度严重下降，甚至完全丧失了使用磁悬浮轴承的工程意义。

发明内容：

本发明就是要解决上述的技术问题，所采用的技术方案如下：

1、一种径轴向磁悬浮复合单元，它是由至少一个具有径向工作气隙的吸引型轴向磁悬浮轴承和同轴设置在所述吸引型轴向磁悬浮轴承上下或前后部位上的两个相斥型径轴向磁悬浮轴承所组成；所述吸引型轴向磁悬浮轴承由内、外两个被内外单极型辐射取向充磁的磁环所构成，所述内、外磁环的内部磁通方向相互一致，所述内、外磁环的高度相等以及使内、外两个磁环的高度中位线径向重合；所述每个相斥型径轴向磁悬浮轴承均由内外两个等高且被内外单极型辐射取向充磁的磁环所构成，所述内外磁环的内部磁通方向互为相反以及使两个内外磁环的高度相等和内磁环与外磁环的高度中位线之间存在径向不对齐位置偏差，并使所述径轴向磁悬浮组合单元当中的两个相斥型径轴向磁悬浮轴承的转子部所受到的轴向斥力共同指向转子轴杆的同一方向；所述吸引型轴向磁悬浮轴承和所述相斥型径轴向磁悬浮轴承当中的外磁环和内磁环分别固定在径轴向磁悬浮组合单元的内、外圈套体上，从而构成径轴向磁悬浮组合单元的内圈组件和外圈组件，所述内、外圈套体也可以被径轴向磁悬浮组合单元应用装置的筒形内壁和轴杆所代替，在所述的径轴向磁悬浮组合单元内、外圈组件当中，各轴向排列的永磁体之间均设有轴向距定位套体，所述轴向距定位套体可以采用非导磁材料制作，也可以采用导磁材料制作，还可以在轴向相邻且内部磁通构成互为相反一侧的磁环之间，设置出各自独立的铁心磁路，例如：采用三片式集成式轴向距定位套体，即：中间一片采用非导磁材料，两边接触磁环的两片采用导磁材料构成的轴向距定位套体，也可以是把一个磁极面的轴向定位套从侧面的中间部位上设置径向口环形凹槽使其成为具有两个磁极极面的铁磁材料的轴向定位套，从而使各磁环的磁路相互独立，所述的径轴向磁悬浮组合单元可以使用在垂直轴设备上，也可以在平轴设备上使用，并且允许将其中的吸引型轴向磁悬浮轴承被电动机或发电机所取代，从而成为自带动力的径轴向磁悬浮组合单元。

在本发明当中，当所述的径轴向磁悬浮组合单元作为单自由度磁悬浮支撑系统使用时，所述的吸引型轴向磁悬浮轴承将被具有径向工作气隙的电动机或发电机所替代。

2、一种径轴向磁悬浮组合单元，它是由至少一个具有径向工作气隙的吸引型轴向磁悬浮轴承和同轴设置在所述吸引型轴向磁悬浮轴承上下或前后部位上的两个相斥型径轴向磁悬浮轴承所组成；所述吸引型轴向磁悬浮轴承由内外两个被轴向充磁的磁环所构成，所述内、外磁环的内部磁通方向互为相反，所述内、外磁环的高度相等以及使两个内、外磁环的高度中位线相互重合；所述每个相斥型径轴向磁悬浮轴承均由内外两个被轴向充磁的磁环所构成，所述内外磁环的内部磁通方向相互一致以及使两个内外磁环的高度相等和内、外磁环的高度中位线之间存在不对齐位置偏差；并使所述径轴向磁悬浮组合单元当中的两个相斥型径轴向磁悬浮轴承转子部所受到的轴向斥力共同指同一方向，所述吸引型轴向磁悬浮轴承和所述相斥型径轴向磁悬浮轴承当中的外磁环和内磁环分别固定在径轴向磁悬浮组合单元的非导磁内、外圈套体上，从而构成所述的内、外圈组件，所述内、外圈套体上也可以被径轴向磁悬浮组合单元应用装置的非导磁筒形内壁和轴杆所代替，在所述径轴向磁悬浮组合单元的内、外圈组件当中，各轴向排列的永磁体之间均设有轴向距环形隔离套体。

在本发明当中，当所述的径轴向磁悬浮组合单元作为单自由度磁悬浮支撑系统使用时，所述的吸引型轴向磁悬浮轴承还可以被电动机或发电机所替代。

3、一种径轴向磁悬浮组合单元，它是由至少一个具有径向工作气隙的吸引型轴向磁悬浮轴承和同轴设置在所述吸引型轴向磁悬浮轴承上下或左右两侧部位上的两个相斥型径轴向磁悬浮轴承所组成；在所述的径轴向磁悬浮组合单元当中，所述吸引型轴向磁悬浮轴承和两个相斥型径轴向磁悬浮轴承在轴向分布规律上显示对称性；位于中间位置上的吸引型轴向磁悬浮轴承的内、外磁环通过径向工作气隙相互对齐，而对于吸引型轴向磁悬浮轴承两边的相斥型径轴向磁悬浮轴承当中的内、外磁环来说，则要求：必须将它们各自的轴向高度中位线保持在两者的不对齐位置偏差之处，从而使其获得气隙磁场的径轴向的相斥力；所述吸引型轴向磁悬浮轴承由内、外两个被内外单极型辐射取向充磁的磁环通过径向工作气隙相互对正而成，并使径向相对的内、外磁环的内部磁通方向相互一致和内、外磁环的轴向厚度相等；所述每个相斥型径轴向磁悬浮轴承均由内外两个被内外单极型辐射取向充磁的磁环所构成，所述内、外磁环的内部磁通方向互为相反以及使两个内外磁环的轴向厚度相等，并使所述径轴向磁悬浮组合单元当中的两个相斥型径轴向磁悬浮轴承所产生的轴向斥力方向保持相反，即：分别指向两端或共同指向中间；所述吸引型轴向磁悬浮轴承和所述相斥型径轴向磁悬浮轴承的外磁环和内磁环分别固定在径轴向磁悬浮组合单元的内、外圈套体上，所述内、外圈套体也可以被径轴向磁悬浮组合单元应用装置的筒形内壁和轴杆所替代，在所述的径轴向磁悬浮组合单元内、外圈组件当中，各轴向排列的永磁体之间均设有轴向距定位套体，所述径向气隙两侧内圈组件上的轴向距定位套体和外圈组件上的轴向距定位套体的长度不相等，所述每个组件上的轴向距定位套体长度都相等，所述轴向距定位套体以及径轴向磁悬浮组合单元的内、外圈套体和端部档盖可以采用非导磁材料制作，也可以采用导磁材料制作，还可以在轴向相邻且内部磁通构成互为相反一侧的磁环之间，设置出各自独立的铁心磁路，例如：采用三片式集成式轴向距定位套体，即：中间一片采用非导磁材料，两边接触磁环的两片采用导磁材料构成的轴向距定位套体，也可以是把一个磁极面的轴向定位套从侧面的中间部位上设置径向口环形凹槽使其成为具有两个磁极极面的铁磁材料的轴向定位套，从而使各磁环的磁路相互独立，所述径轴向磁悬浮组合单元在垂直轴设备或平轴设备上使用时，对称地分布于设备当中的电机轴杆两端，但绝不允许有将径轴向磁悬浮组合单元当中的吸引型轴向磁悬浮轴承被电机所替代的行为发生。

4、一种径轴向磁悬浮组合单元，它是由至少一个具有径向工作气隙的吸引型轴向磁悬浮轴承和同轴设置在所述吸引型轴向磁悬浮轴承上下或左右两侧部位上的两个相斥型径轴向磁悬浮轴承所组成；在所述的径轴向磁悬浮组合单元当中，所述吸引型轴向磁悬浮轴承和两个相斥型径轴向磁悬浮轴承在轴向分布规律上显示对称性；位于中间位置上的吸引型轴向磁悬浮轴承的内、外磁环通过径向工作气隙相互对齐而对于吸引型轴向磁悬浮轴承两边的相斥型径轴向磁悬浮轴承当中的内、外磁环来说，则要求：必须将它们各自的轴向高度中位线保持在两者的不对齐位置偏差之处，从而使其获得气隙磁场的径轴向相斥力；所述吸引型轴向磁悬浮轴承由内、外两个被轴向充磁的磁环所构成，所述内、外磁环的内部磁通方向互为相反，所述内、外磁环的轴向厚度相等，所述每个相斥型径轴向磁悬浮轴承均由内、外两个被轴向充磁的磁环所构成，所述内、外磁环的内部磁通方向相互一致以及使两个内、外磁环的轴向厚度相等和使内、外磁环的轴向高度中位线相互错位。在所述的径轴向磁悬浮组合单元当中，两个相斥型径轴向磁悬浮轴承所产生的轴向斥力保持相反，所述吸引型轴向磁悬浮轴承和所述相斥型径轴向磁悬浮轴承的外磁环和内磁环分别固定在径轴向磁悬浮组合单元的非导磁内、外圈套体包括端部的档盖上，所述内、外圈套体也可以被径轴向磁悬浮组合单元应用装置的非导磁筒形内壁和轴杆所替代，在所述的径轴向磁悬浮组合单元内、外圈组件当中，各轴向排列的永磁体之间均设有轴向距定位套体，所述轴向距定位套体可以采用非导磁材料制作，也可以采用导磁材料制作，所述径轴向磁悬浮组合单元在垂直轴设备或平轴设备上使用时，对称地分布于设备当中的电机轴杆两端，而绝不允许有将径轴向磁悬浮组合单元当中的吸引型轴向磁悬浮轴承被电机所替代的行为发生。

在本发明具有轴向对称结构的径轴向磁悬浮组合单元当中，完全可以将所述径轴向磁悬浮组合单元当中的吸引型轴向磁悬浮轴承去除，然后，使两端的两个相斥型径轴向磁悬浮轴承向中间靠拢，并使原来的两个轴向距定位套体复合为一个，从而成为最简结构的径轴向磁悬浮组合单元；这种最简结构的径轴向磁悬浮组合单元，适用于各种单自由度磁悬浮转子支撑系统当中作为磁力元件组合使用。

综上所述，在本发明径轴向磁悬浮组合单元所述的相斥型径轴向磁悬浮轴承当中，位于径向工作气隙两侧磁环的轴向交叉重叠范围可以在内、外等高磁环的三分之一到五分之三之间并允许使所述内、外磁环的体积相等或接近相等。

综合上述，在本发明径轴向磁悬浮组合单元当中，所述相斥型径轴向磁悬浮轴承，还可以是由分别设置在内圈组件上被轴向充磁的一个空心内磁环和一个设置在外圈组件上的电磁线圈所构成，所述电磁线圈的导体轴向高度和空心磁环的轴向高度一致并使电磁线圈的轴向高度中位线和空心磁环轴向高度中位线保持在径向不重合状态；固定空心内磁环的内套采用非导磁材料制作；所述吸引型轴向磁悬浮轴承的两种以不同充磁方式获得的磁环所构成的吸引型轴向磁悬浮轴承之间可以互换使用。

5、一种径轴向磁悬浮组合单元，它是由两个通过轴向间隔定位套体固定在径轴向磁悬浮组合单元的非导磁内圈上且被轴向充磁和等高的环形永磁体所组成的内圈组件通过径向工作气隙与轴向间隔地设置在径轴向磁悬浮组合单元的导磁性外圈上的两个与所述环形永磁体等高的电磁线圈所组成的外圈组件所组成；所述内圈组件环形永磁体之间的轴向间隔定位套体和外圈组件上的两个电磁线圈之间的轴向间隔定位套体的轴向厚度不等，所述内圈组件的端部档盖采用非磁性材料制作，所述内圈组件环形永磁体之间的轴向间隔定位套体可以采用非导磁材料制造，也可以采用导磁材料制造，当采用导磁材料制造时，还可以在定位套体的外侧面中间部位上设置径向口环形凹槽使其变为具有两个磁极极面的轴向定位套，从而使轴向相邻磁环之间的磁路相互独立；所述外圈组件上两个电磁线圈之间的磁路也同样可以独立，所述外圈组件的端部档盖及磁环之间的轴向间隔定位套体采用导磁或非磁性材料制作均可。

6、一种径轴向磁悬浮组合单元，它是由一个在外侧中间部位上带有外向型环形凸起部的空心圆柱体磁件通过径轴向气隙与对称地设置在所述空心圆柱体磁件环形凸起部两边的两个圆柱形空心电磁线圈所组成，所述空心圆柱体磁件中间部位上的环形凸起部和两个圆柱形空心电磁线圈轴向距之间的内向型径向口环形凹槽形成凸凹交叉；两个圆柱形空心电磁线圈固定在径轴向磁悬浮组合单元外圈上，空心圆柱体磁件固定在径轴向磁悬浮组合单元内圈或轴杆上；所述空心圆柱体磁件上的SN磁极分别位于空心圆柱体磁件中间部位环形凸起部的径向圆周面上和空心圆柱体磁件的两个轴向端的端面上；所述圆柱形空心电磁线圈与空心圆柱体磁件之间的磁场力保持在相互排斥的状态。

在本发明当中，所述空心圆柱体磁件是一个在内侧内壁中间部位上带有内向型环形凸起部的空心圆柱体磁件通过径轴向气隙与对称地设置在所述空心圆柱体磁件环形凸起部两边的两个圆柱形空心电磁线圈所组成，所述空心圆柱体磁件中间部位上的环形凸起部和两个圆柱形空心电磁线圈轴向距之间的外向型径向口环形凹槽形成凸凹交叉；两个圆柱形空心电磁线圈固定在径轴向磁悬浮组合单元内圈或静轴上，空心圆柱体磁件固定在径轴向磁悬浮组合单元外圈上；所述空心圆柱体磁件上的SN磁极分别位于空心圆柱体磁件的环形凸起部的径向圆周面上和空心圆柱体磁件两个轴向端的端面上；所述圆柱形空心电磁线圈与空心圆柱体磁件之间的磁场力保持在相互排斥的状态。

总而言之，本发明的径轴向磁悬浮组合单元，尤其是轴向对称性结构的径轴向磁悬浮组合单元，有效的解决了单自由度磁悬浮转子在受到轴向扰动力时的平衡受力问题，保证了转子的回旋精度和降低了制造成本。

本发明具备单向推力的径轴向磁悬浮组合单元，有效地抵消了转子重力对装置产生的危害，性能可靠，使用安全系数高，尤其适合垂直轴风力发电机和磁悬浮飞轮储能电池，磁悬浮风机、磁悬浮分子泵、磁悬浮空气压缩机的使用。

本发明采用辐向环技术磁环构成的径轴向磁悬浮组合单元，比现有技术径轴向磁悬浮组合单元的磁能利用效率提高将近一倍。

具体实施例：

下面用具体的实施例，对本发明径轴向磁悬浮组合单元做进一步的描述：

1、一种径轴向磁悬浮复合单元，它是由一个具有径向工作气隙的吸引型轴向磁悬浮轴承和同轴设置在所述吸引型轴向磁悬浮轴承上下部位上的两个相斥型径轴向磁悬浮轴承所组成；所述吸引型轴向磁悬浮轴承由内、外两个被内外单极型辐射取向充磁的磁环所构成，所述内、外磁环的内部磁通方向相互一致，所述内、外磁环的高度相等以及使内、外两个磁环的高度中位线径向重合；所述每个相斥型径轴向磁悬浮轴承均由内外两个等高且被内外单极型辐射取向充磁的磁环所构成，所述内外磁环的内部磁通方向互为相反以及使两个内外磁环的高度相等和内磁环与外磁环的高度中位线之间存在径向不对齐位置偏差，并使所述径轴向磁悬浮组合单元当中的两个相斥型径轴向磁悬浮轴承的转子部所受到的轴向斥力共同指向转子轴杆的同一方向；所述吸引型轴向磁悬浮轴承和所述相斥型径轴向磁悬浮轴承当中的外磁环和内磁环分别固定在径轴向磁悬浮组合单元的内、外圈套体上，从而构成径轴向磁悬浮组合单元的内圈组件和外圈组件，在所述的径轴向磁悬浮组合单元内、外圈组件当中，各轴向排列的永磁体之间均设有轴向距定位套体，所述轴向距定位套体采用导磁材料制作并在轴向相邻且内部磁通构成互为相反一侧的磁环之间，设置出各自独立的铁心磁路，即：从轴向定位套侧面的中间部位上设有径向口环形凹槽，使其成为具有两个磁极极面的铁磁材料的轴向定位套，从而使轴向相邻磁环之间的磁路相互独立。

2、一种径轴向磁悬浮组合单元，它是由一个具有径向工作气隙的吸引型轴向磁悬浮轴承和同轴设置在所述吸引型轴向磁悬浮轴承上下或前后部位上的两个相斥型径轴向磁悬浮轴承所组成；所述吸引型轴向磁悬浮轴承由内外两个被轴向充磁的磁环所构成，所述内、外磁环的内部磁通方向互为相反，所述内、外磁环的高度相等以及使两个内、外磁环的高度中位线相互重合；所述每个相斥型径轴向磁悬浮轴承均由内外两个被轴向充磁的磁环所构成，所述内外磁环的内部磁通方向相互一致以及使两个内外磁环的高度相等和内、外磁环的高度中位线之间存在不对齐位置偏差；并使所述径轴向磁悬浮组合单元当中的两个相斥型径轴向磁悬浮轴承转子部所受到的轴向斥力共同指同一方向，所述吸引型轴向磁悬浮轴承和所述相斥型径轴向磁悬浮轴承当中的外磁环和内磁环分别固定在径轴向磁悬浮组合单元的非导磁内、外圈套体上，在所述径轴向磁悬浮组合单元的内、外圈组件当中，各轴向排列的永磁体之间均设有轴向距环形隔离套体，所述环形隔离套体及所述非导磁内、外圈套体的端部档圈均可采用非导磁材料制作。

3、一种径轴向磁悬浮组合单元，它是由一个具有径向工作气隙的吸引型轴向磁悬浮轴承和同轴设置在所述吸引型轴向磁悬浮轴承上下或左右两侧部位上的两个相斥型径轴向磁悬浮轴承所组成；在所述的径轴向磁悬浮组合单元当中，所述吸引型轴向磁悬浮轴承和两个相斥型径轴向磁悬浮轴承在轴向分布规律上显示对称性；位于中间位置上的吸引型轴向磁悬浮轴承的内、外磁环通过径向工作气隙相互对齐，而对于吸引型轴向磁悬浮轴承两边的相斥型径轴向磁悬浮轴承当中的内、外磁环来说，则要求：必须将它们各自的轴向高度中位线保持在两者的不对齐位置偏差之处，从而使其获得气隙磁场的径轴向的相斥力；所述吸引型轴向磁悬浮轴承由内、外两个被内外单极型辐射取向充磁的磁环通过径向工作气隙相互对正而成，并使径向相对的内、外磁环的内部磁通方向相互一致和内、外磁环的轴向厚度相等；所述每个相斥型径轴向磁悬浮轴承均由内外两个被内外单极型辐射取向充磁的磁环所构成，所述内、外磁环的内部磁通方向互为相反以及使两个内外磁环的轴向厚度相等，并使所述径轴向磁悬浮组合单元当中的两个相斥型径轴向磁悬浮轴承所产生的轴向斥力方向保持相反，即：分别指向两端或共同指向中间；所述吸引型轴向磁悬浮轴承和所述相斥型径轴向磁悬浮轴承的外磁环和内磁环分别固定在径轴向磁悬浮组合单元的内、外圈套体上，在所述的径轴向磁悬浮组合单元内、外圈组件当中，各轴向排列的永磁体之间均设有轴向距定位套体，所述径向气隙两侧内圈组件上的轴向距定位套体和外圈组件上的轴向距定位套体的长度不相等，所述每个组件上的轴向距定位套体长度都相等，所述轴向距定位套体以及径轴向磁悬浮组合单元的内、外圈套体和端部档盖采用导磁材料制作，并在轴向相邻且内部磁通构成互为相反一侧的磁环之间，设置出各自独立的铁心磁路，例如：采用三片式集成式轴向距定位套体，即：中间一片采用非导磁材料，两边接触磁环的两片采用导磁材料构成的轴向距定位套体，从而使各磁环的磁路相互独立，所述径轴向磁悬浮组合单元在垂直轴设备或平轴设备上使用时，对称地分布于设备当中的电机轴杆两端，绝不允许有将径轴向磁悬浮组合单元当中的吸引型轴向磁悬浮轴承被电机所替代的行为发生。

4、一种径轴向磁悬浮组合单元，它是由一个具有径向工作气隙的吸引型轴向磁悬浮轴承和同轴设置在所述吸引型轴向磁悬浮轴承上下或左右两侧部位上的两个相斥型径轴向磁悬浮轴承所组成；在所述的径轴向磁悬浮组合单元当中，所述吸引型轴向磁悬浮轴承和两个相斥型径轴向磁悬浮轴承在轴向分布规律上显示对称性；位于中间位置上的吸引型轴向磁悬浮轴承的内、外磁环通过径向工作气隙相互对齐而对于吸引型轴向磁悬浮轴承两边的相斥型径轴向磁悬浮轴承当中的内、外磁环来说，则要求：必须将它们各自的轴向高度中位线保持在两者的不对齐位置偏差之处，从而使其获得气隙磁场的径轴向相斥力；所述吸引型轴向磁悬浮轴承由内、外两个被轴向充磁的磁环所构成，所述内、外磁环的内部磁通方向互为相反，所述内、外磁环的轴向厚度相等，所述每个相斥型径轴向磁悬浮轴承均由内、外两个被轴向充磁的磁环所构成，所述内、外磁环的内部磁通方向相互一致以及使两个内、外磁环的轴向厚度相等和使内、外磁环的轴向高度中位线相互错位。在所述的径轴向磁悬浮组合单元当中，两个相斥型径轴向磁悬浮轴承所产生的轴向斥力保持相反，所述吸引型轴向磁悬浮轴承和所述相斥型径轴向磁悬浮轴承的外磁环和内磁环分别固定在径轴向磁悬浮组合单元的非导磁内、外圈套体包括端部的档盖上，在所述的径轴向磁悬浮组合单元内、外圈组件当中，各轴向排列的永磁体之间均设有轴向距定位套体，所述轴向距定位套体可以采用非导磁材料制作，所述径轴向磁悬浮组合单元在垂直轴设备或平轴设备上使用时，对称地分布于设备当中的电机轴杆两端，而不允许有将径轴向磁悬浮组合单元当中的吸引型轴向磁悬浮轴承被电机所替代的行为发生。

在本发明具有轴向对称结构的径轴向磁悬浮组合单元当中，还可以将所述径轴向磁悬浮组合单元当中的吸引型轴向磁悬浮轴承去除，然后，使两端的两个相斥型径轴向磁悬浮轴承向中间靠拢，并使原来的两个轴向距定位套体复合为一个，从而成为最简结构的径轴向磁悬浮组合单元；这种最简结构的径轴向磁悬浮组合单元，适用于各种单自由度磁悬浮转子支撑系统当中作为磁力元件组合使用。

综上所述，在本发明径轴向磁悬浮组合单元所述的相斥型径轴向磁悬浮轴承当中，位于径向工作气隙两侧磁环的轴向交叉重叠范围采用内、外等高磁环的二分之一并使所述内、外磁环的体积相等。

5、一种径轴向磁悬浮组合单元，它是由两个通过轴向间隔定位套体固定在径轴向磁悬浮组合单元的非导磁内圈上且被轴向充磁和等高的环形永磁体所组成的内圈组件通过径向工作气隙与轴向间隔地设置在径轴向磁悬浮组合单元导磁型外圈上的两个与所述环形永磁体等高的电磁线圈所组成的外圈组件所组成；所述内圈组件两环形永磁体之间的轴向间隔定位套体和外圈组件上的两个电磁线圈之间的轴向间隔定位套体的轴向厚度不等，所述内圈组件的端部档盖采用非磁性材料制作，所述内圈组件两环形永磁体之间的轴向间隔定位套体采用导磁材料制造，并在定位套体的外侧面中间部位上设有径向口环形凹槽使其变为具有两个磁极极面的轴向定位套，从而使内圈组件轴向相邻磁环之间的磁路相互独立；所述外圈组件的端部档盖及磁环之间的轴向间隔定位套体均采用导磁材料制作并同样在中间部位上设有径向口环形凹槽。

6、一种径轴向磁悬浮组合单元，它是由一个在外侧中间部位上带有外向型环形凸起部的空心圆柱体磁件通过径轴向气隙与对称地设置在所述空心圆柱体磁件环形凸起部两边的两个圆柱形空心电磁线圈所组成，所述空心圆柱体磁件中间部位上的环形凸起部和两个圆柱形空心电磁线圈轴向距之间的内向型径向口环形凹槽形成凸凹交叉；两个圆柱形空心电磁线圈固定在径轴向磁悬浮组合单元外圈上，空心圆柱体磁件固定在径轴向磁悬浮组合单元内圈或轴杆上；所述空心圆柱体磁件上的SN磁极分别位于空心圆柱体磁件中间部位环形凸起部的径向圆周面上和空心圆柱体磁件的两个轴向端的端面上；所述圆柱形空心电磁线圈与空心圆柱体磁件之间的磁场力保持在相互排斥的状态。

在本发明当中，所述空心圆柱体磁件还可以由一个在内侧内壁中间部位上带有内向型环形凸起部的空心圆柱体永磁部件通过径轴向气隙与对称地设置在所述空心圆柱体磁件环形凸起部两边的两个圆柱形空心电磁线圈所组成，所述空心圆柱体永磁部件中间部位上的环形凸起部和两个圆柱形空心电磁线圈轴向距之间的外向型径向口环形凹槽形成凸凹交叉；两个圆柱形空心电磁线圈固定在径轴向磁悬浮组合单元内圈或静轴上，空心圆柱体磁件固定在径轴向磁悬浮组合单元外圈上；所述空心圆柱体磁件上的SN磁极分别位于空心圆柱体磁件的环形凸起部的径向圆周面上和空心圆柱体磁件两个轴向端的端面上；所述圆柱形空心电磁线圈与空心圆柱体永磁部件之间的磁场力保持在相互排斥的状态。

本文件所描述的技术方案是针对本领域技术人员而展开的，在涉及一些公知常识和惯用技术手段的非必要特征技术细节方面有所简略，这些都是本领域技术人员应该和可以预见的，如：功能器件之间的等同代换、内、外圈组件之间的位置互换以及部件之间的可选性连接方式等，无需付出创造性劳动就可以获得的变型实施方式，同属本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种径轴向磁悬浮复合单元，它是由至少一个具有径向工作气隙的吸引型轴向磁悬浮轴承和同轴设置在所述吸引型轴向磁悬浮轴承上下或前后部位上的两个相斥型径轴向磁悬浮轴承所组成；所述吸引型轴向磁悬浮轴承由内、外两个被内外单极型辐射取向充磁的磁环所构成，所述内、外磁环的内部磁通方向相互一致，所述内、外磁环的高度相等以及使内、外两个磁环的高度中位线径向重合；所述每个相斥型径轴向磁悬浮轴承均由内外两个等高且被内外单极型辐射取向充磁的磁环所构成，所述内外磁环的内部磁通方向互为相反以及使两个内外磁环的高度相等和内磁环与外磁环的高度中位线之间存在径向不对齐位置偏差，并使所述径轴向磁悬浮组合单元当中的两个相斥型径轴向磁悬浮轴承的转子部所受到的轴向斥力共同指向转子轴杆的同一方向；所述吸引型轴向磁悬浮轴承和所述相斥型径轴向磁悬浮轴承当中的外磁环和内磁环分别固定在径轴向磁悬浮组合单元的内、外圈套体上，从而构成径轴向磁悬浮组合单元的内圈组件和外圈组件，所述内、外圈套体也可以被径轴向磁悬浮组合单元应用装置的筒形内壁和轴杆所代替，在所述的径轴向磁悬浮组合单元内、外圈组件当中，各轴向排列的永磁体之间均设有轴向距定位套体，所述轴向距定位套体可以采用非导磁材料制作，也可以采用导磁材料制作，还可以在轴向相邻且内部磁通构成互为相反一侧的磁环之间，设置出各自独立的铁心磁路，所述的径轴向磁悬浮组合单元可以使用在垂直轴设备上，也可以在平轴设备上使用，并且允许将其中的吸引型轴向磁悬浮轴承被电动机或发电机所取代，从而成为自带动力的径轴向磁悬浮组合单元。

2.一种径轴向磁悬浮组合单元，它是由至少一个具有径向工作气隙的吸引型轴向磁悬浮轴承和同轴设置在所述吸引型轴向磁悬浮轴承上下或前后部位上的两个相斥型径轴向磁悬浮轴承所组成；所述吸引型轴向磁悬浮轴承由内外两个被轴向充磁的磁环所构成，所述内、外磁环的内部磁通方向互为相反，所述内、外磁环的高度相等以及使两个内、外磁环的高度中位线相互重合；所述每个相斥型径轴向磁悬浮轴承均由内外两个被轴向充磁的磁环所构成，所述内外磁环的内部磁通方向相互一致以及使两个内外磁环的高度相等和内、外磁环的高度中位线存在不对齐位置偏差；并使所述径轴向磁悬浮组合单元当中的两个相斥型径轴向磁悬浮轴承转子部所受到的轴向斥力共同指同一方向，所述吸引型轴向磁悬浮轴承和所述相斥型径轴向磁悬浮轴承当中的外磁环和内磁环分别固定在径轴向磁悬浮组合单元的非导磁内、外圈套体上，从而构成所述的内、外圈组件，所述内、外圈套体上也可以被径轴向磁悬浮组合单元应用装置的非导磁筒形内壁和轴杆所代替，在所述径轴向磁悬浮组合单元的内、外圈组件当中，各轴向排列的永磁体之间均设有轴向距环形隔离套体。

3.按照权利要求1、2所述的任一径轴向磁悬浮组合单元，其特征是：当所述的径轴向磁悬浮组合单元作为单自由度磁悬浮支撑系统使用时，所述的吸引型轴向磁悬浮轴承将被具有径向工作气隙的电动机或发电机所替代；在所述相斥型径轴向磁悬浮轴承当中，位于径向工作气隙两侧磁环的轴向交叉重叠范围可以是在内、外等高磁环的三分之一到五分之三之间。

4.一种径轴向磁悬浮组合单元，它是由至少一个具有径向工作气隙的吸引型轴向磁悬浮轴承和同轴设置在所述吸引型轴向磁悬浮轴承上下或左右两侧部位上的两个相斥型径轴向磁悬浮轴承所组成；在所述的径轴向磁悬浮组合单元当中，所述吸引型轴向磁悬浮轴承和两个相斥型径轴向磁悬浮轴承在轴向分布规律上显示对称性；位于中间位置上的吸引型轴向磁悬浮轴承的内、外磁环通过径向工作气隙相互对齐，而对于吸引型轴向磁悬浮轴承两边的相斥型径轴向磁悬浮轴承当中的内、外磁环来说，则要求：必须将它们各自的轴向高度中位线保持在两者的不对齐位置偏差之处，从而使其获得气隙磁场的径轴向的相斥力；所述吸引型轴向磁悬浮轴承由内、外两个被内外单极型辐射取向充磁的磁环通过径向工作气隙相互对正而成，并使径向相对的内、外磁环的内部磁通方向相互一致和内、外磁环的轴向厚度相等；所述每个相斥型径轴向磁悬浮轴承均由内外两个被内外单极型辐射取向充磁的磁环所构成，所述内、外磁环的内部磁通方向互为相反以及使两个内外磁环的轴向厚度相等，并使所述径轴向磁悬浮组合单元当中的两个相斥型径轴向磁悬浮轴承所产生的轴向斥力方向保持相反，即：分别指向两端或共同指向中间；所述吸引型轴向磁悬浮轴承和所述相斥型径轴向磁悬浮轴承的外磁环和内磁环分别固定在径轴向磁悬浮组合单元的内、外圈套体上，所述内、外圈套体也可以被径轴向磁悬浮组合单元应用装置的筒形内壁和轴杆所替代，在所述的径轴向磁悬浮组合单元内、外圈组件当中，各轴向排列的永磁体之间均设有轴向距定位套体，所述内、外圈组件上的轴向距定位套体长度不等，所述每个组件上的轴向距定位套体长度都相等，所述轴向距定位套体以及径轴向磁悬浮组合单元的内、外圈套体和端部档盖可以采用非导磁材料制作，也可以采用导磁材料制作，还可以在轴向相邻且内部磁通显示互为相反一侧的组件磁环之间，设置为各磁环相互独立的铁心磁路，所述径轴向磁悬浮组合单元在垂直轴设备或平轴设备上使用时，对称地分布于设备当中的电机轴杆两端，但绝不允许有将径轴向磁悬浮组合单元当中的吸引型轴向磁悬浮轴承被电机所替代的行为发生。

5.一种径轴向磁悬浮组合单元，它是由至少一个具有径向工作气隙的吸引型轴向磁悬浮轴承和同轴设置在所述吸引型轴向磁悬浮轴承上下或左右两侧部位上的两个相斥型径轴向磁悬浮轴承所组成；在所述的径轴向磁悬浮组合单元当中，所述吸引型轴向磁悬浮轴承和两个相斥型径轴向磁悬浮轴承在轴向分布规律上显示对称性；位于中间位置上的吸引型轴向磁悬浮轴承的内、外磁环通过径向工作气隙相互对齐而对于吸引型轴向磁悬浮轴承两边的相斥型径轴向磁悬浮轴承当中的内、外磁环来说，则要求：必须将它们各自的轴向高度中位线保持在两者的不对齐位置偏差之处，从而使其获得气隙磁场的径轴向相斥力；所述吸引型轴向磁悬浮轴承由内、外两个被轴向充磁的磁环所构成，所述内、外磁环的内部磁通方向互为相反，所述内、外磁环的轴向厚度相等，所述每个相斥型径轴向磁悬浮轴承均由内、外两个被轴向充磁的磁环所构成，所述内、外磁环的内部磁通方向相互一致以及使两个内、外磁环的轴向厚度相等和使内、外磁环的轴向高度中位线相互错位。在所述的径轴向磁悬浮组合单元当中，两个相斥型径轴向磁悬浮轴承所产生的轴向斥力保持相反，所述吸引型轴向磁悬浮轴承和所述相斥型径轴向磁悬浮轴承的外磁环和内磁环分别固定在径轴向磁悬浮组合单元的非导磁内、外圈套体包括端部的档盖上，所述内、外圈套体也可以被径轴向磁悬浮组合单元应用装置的非导磁筒形内壁和轴杆所替代，在所述的径轴向磁悬浮组合单元内、外圈组件当中，各轴向排列的永磁体之间均设有轴向距定位套体，所述轴向距定位套体可以采用非导磁材料制作，也可以采用导磁材料制作，所述径轴向磁悬浮组合单元在垂直轴设备或平轴设备上使用时，对称地分布于设备当中的电机轴杆两端，而绝不允许有将径轴向磁悬浮组合单元当中的吸引型轴向磁悬浮轴承被电机所替代的行为发生。

6.按照权利要求4、5所述的任一径轴向磁悬浮组合单元，其特征是：将所述径轴向磁悬浮组合单元当中的吸引型轴向磁悬浮轴承去除，然后，使两端的两个相斥型径轴向磁悬浮轴承向中间靠拢，并使原来的两个轴向距定位套体复合为一个，从而成为最简结构的径轴向磁悬浮组合单元；在所述相斥型径轴向磁悬浮轴承当中，位于径向工作气隙两侧磁环的轴向交叉重叠范围可以是在内、外等高磁环的三分之一到五分之三之间，这种最简结构的径轴向磁悬浮组合单元，适用于各种单自由度磁悬浮转子支撑系统当中作为磁力元件组合使用。

7.按照权利要求1、2、4、5所述的任一径轴向磁悬浮组合单元，其特征是：所述的相斥型径轴向磁悬浮轴承，是由分别设置在内圈组件上被轴向充磁的一个空心内磁环和一个设置在外圈组件上的电磁线圈所构成，所述电磁线圈的导体轴向高度和空心磁环的轴向高度一致并使电磁线圈的轴向内、外磁环和空心磁环轴向高度中位线保持在径向不重合状态；固定空心内磁环的内套采用非导磁材料制作；所述吸引型轴向磁悬浮轴承的两种以不同充磁方式获得的磁环所构成的吸引型轴向磁悬浮轴承之间可以互换使用。

8.一种径轴向磁悬浮组合单元，它是由两个通过轴向间隔定位套体固定在径轴向磁悬浮组合单元的非导磁内圈上且被轴向充磁和等高的环形永磁体所组成的内圈组件通过径向工作气隙与轴向间隔地设置在径轴向磁悬浮组合单元的导磁性外圈上的两个与所述环形永磁体等高的电磁线圈所组成的外圈组件所组成；所述内圈组件环形永磁体之间的轴向间隔定位套体和外圈组件上的两个电磁线圈之间的轴向间隔定位套体的轴向厚度不等，所述内圈组件的端部档盖采用非磁性材料制作，所述内圈组件环形永磁体之间的轴向间隔定位套体可以采用非导磁材料制造，也可以采用导磁材料制造，当采用导磁材料制造时，还可以在定位套体的外侧面中间部位上设置径向口环形凹槽使其变为具有两个磁极极面的轴向定位套，从而使轴向相邻磁环之间的磁路相互独立；所述外圈组件上两个电磁线圈之间的磁路也同样可以独立，所述外圈组件的端部档盖及磁环之间的轴向间隔定位套体采用导磁或非磁性材料制作均可。

9.一种径轴向磁悬浮组合单元，它是由一个在外侧中间部位上带有外向型环形凸起部的空心圆柱体磁件通过径轴向气隙与对称地设置在所述空心圆柱体磁件环形凸起部两边的两个圆柱形空心电磁线圈所组成，所述空心圆柱体磁件中间部位上的环形凸起部和两个圆柱形空心电磁线圈轴向距之间的内向型径向口环形凹槽形成凸凹交叉；两个圆柱形空心电磁线圈固定在径轴向磁悬浮组合单元外圈上，空心圆柱体磁件固定在径轴向磁悬浮组合单元内圈或轴杆上；所述空心圆柱体磁件上的SN磁极分别位于空心圆柱体磁件中间部位环形凸起部的径向圆周面上和空心圆柱体磁件的两个轴向端的端面上；所述圆柱形空心电磁线圈与空心圆柱体磁件之间的磁场力保持在相互排斥的状态。

10.按照权利要求9所述的径轴向磁悬浮组合单元，其特征是：所述空心圆柱体磁件是一个在内侧内壁中间部位上带有内向型环形凸起部的空心圆柱体磁件通过径轴向气隙与对称地设置在所述空心圆柱体磁件环形凸起部两边的两个圆柱形空心电磁线圈所组成，所述空心圆柱体磁件中间部位上的环形凸起部和两个圆柱形空心电磁线圈轴向距之间的外向型径向口环形凹槽形成凸凹交叉；两个圆柱形空心电磁线圈固定在径轴向磁悬浮组合单元内圈或静轴上，空心圆柱体磁件固定在径轴向磁悬浮组合单元外圈上；所述空心圆柱体磁件上的SN磁极分别位于空心圆柱体磁件的环形凸起部的径向圆周面上和空心圆柱体磁件两个轴向端的端面上；所述圆柱形空心电磁线圈与空心圆柱体磁件之间的磁场力保持在相互排斥的状态。