CN104948584A - 一种永磁体轴承装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁体轴承装置，包括轴（1）、轴向磁组（2）和径向磁组（3），所述轴向磁组（2）包括安装在外磁座（4）上的轴向外圈磁体（21）和安装在内磁座（5）上的轴向内圈磁体（22），轴向外圈磁体（21）和轴向内圈磁体（22）的相对面上的磁场极性相反且两者构成不接触转动配合；所述的径向磁组（3）包括安装在外磁座（4）上的径向外圈磁体（31）和安装在内磁座（5）上的径向内圈磁体（32），径向外圈磁体（31）和径向内圈磁体（32）的相对面上的磁场极性相反且两者构成不接触转动配合。本发明的永磁体轴承装置磁场稳定、结构简单，能够消除机械摩擦，降低磨损、能耗和噪声，无需润滑密封且使用寿命长。

Description

一种永磁体轴承装置

技术领域

 本发明涉及轴承装置，尤其是指一种能够同时产生稳定径向悬浮力、轴向力的永磁体轴承装置，具体地说是一种利用永磁体磁力线有纵向抗拉伸力和横向抗压缩力的性质从而使得永磁体之间的悬浮支撑力、轴向力分别与气隙磁力线相垂直的永磁体轴承装置。

背景技术

目前，机械行业普遍使用的轴承包括滚动轴承、滑动轴承、关节轴承等，由于相对运动部件之间机械接触的存在，不可避免地会出现磨损、噪声、发热等问题，在日常维护中还需考虑润滑和油污染的处理。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种利用永磁体磁力线有纵向抗拉伸力和横向抗压缩力的性质从而使得永磁体之间的悬浮支撑力、轴向力分别与气隙磁力线相垂直的永磁体轴承装置。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种永磁体轴承装置，包括轴、轴向磁组和径向磁组，其特征在于：所述的轴向磁组包括安装在外磁座上的轴向外圈磁体和安装在内磁座上的轴向内圈磁体，轴向外圈磁体和轴向内圈磁体的相对面上的磁场极性相反且轴向外圈磁体和轴向内圈磁体构成不接触转动配合以提供径向悬浮调整力限制相对应设置的轴向外圈磁体和轴向内圈磁体的径向相对移动；所述的径向磁组包括安装在外磁座上的径向外圈磁体和安装在内磁座上的径向内圈磁体，径向外圈磁体和径向内圈磁体的相对面上的磁场极性相反且径向外圈磁体和径向内圈磁体构成不接触转动配合以提供轴向调整力限制相对应设置的径向外圈磁体和径向内圈磁体的轴向相对移动。

所述的轴向磁组分别安装在轴的径向两侧以提供均衡的径向悬浮调整力限制相对应设置的轴向外圈磁体和轴向内圈磁体的径向相对移动。

所述的轴向外圈磁体安装在外磁座的轴向内壁上，且轴向内圈磁体安装在内磁座的轴向外端面上；所述的径向外圈磁体安装在外磁座的径向内壁上，且径向内圈磁体安装在内磁座的径向外圆周面上。

所述的轴向外圈磁体和轴向内圈磁体皆为磁环且该磁环采用磁场极性相同、磁场强度相同的环形永磁体制成；所述的径向外圈磁体和径向内圈磁体皆为磁环且该磁环采用磁场极性相同、磁场强度相同的环形永磁体制成。

同一组轴向磁组中选用一对磁环分别构成轴向外圈磁体和轴向内圈磁体，且同一组径向磁组中选用一对磁环分别构成径向外圈磁体和径向内圈磁体。

同一组轴向磁组中选用多对磁环分别构成轴向外圈磁体和轴向内圈磁体，且同一组径向磁组中选用一对磁环分别构成径向外圈磁体和径向内圈磁体。

同一组轴向磁组中选用一对磁环分别构成轴向外圈磁体和轴向内圈磁体，且同一组径向磁组中选用多对磁环分别构成径向外圈磁体和径向内圈磁体。

同一组轴向磁组中选用多对磁环分别构成轴向外圈磁体和轴向内圈磁体，且同一组径向磁组中选用多对磁环分别构成径向外圈磁体和径向内圈磁体。

同一组轴向磁组中选用多对磁环分别构成轴向外圈磁体和轴向内圈磁体时，同一组轴向外圈磁体中的相邻磁环的磁场极性相反且磁力大小相同，且同一组轴向内圈磁体中的相邻磁环的磁场极性相反且磁力大小相同。

同一组径向磁组中选用多对磁环分别构成径向外圈磁体和径向内圈磁体时，同一组径向外圈磁体中的相邻磁环的磁场极性相反且磁力大小相同，且同一组径向内圈磁体中的相邻磁环的磁场极性相反且磁力大小相同。

本发明相比现有技术有如下优点：

本发明通过利用永磁体磁力线有纵向抗拉伸力和横向抗压缩力的性质让永磁体之间的悬浮支撑力、轴向力分别与气隙磁力线相垂直并进而产生稳定的径向悬浮力、轴向力，使得轴向磁组提供径向悬浮调整力限制相对应设置的轴向外圈磁体和轴向内圈磁体的径向相对移动、径向磁组提供轴向调整力限制相对应设置的径向外圈磁体和径向内圈磁体的轴向相对移动；该永磁体轴承装置利用永磁体同性相斥、异性相吸的特性，能够消除机械摩擦，降低磨损、能耗和噪声，无需润滑、密封且使用寿命长。

附图说明

附图1为本发明的轴向磁组和径向磁组分别采用一对磁环时的结构示意图；

附图2为本发明的轴向磁组和径向磁组分别采用多对磁环时的结构示意图。

其中：1—轴；2—轴向磁组；21—轴向外圈磁体；22—轴向内圈磁体；3—径向磁组；31—径向外圈磁体；32—径向内圈磁体；4—外磁座；5—内磁座。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-2所示：一种永磁体轴承装置，包括轴1、轴向磁组2和径向磁组3，其中轴向磁组2包括安装在外磁座4上的轴向外圈磁体21和安装在内磁座5上的轴向内圈磁体22，轴向外圈磁体21和轴向内圈磁体22的相对面上的磁场极性相反且轴向外圈磁体21和轴向内圈磁体22构成不接触转动配合以提供径向悬浮调整力限制相对应设置的轴向外圈磁体21和轴向内圈磁体22的径向相对移动；径向磁组3包括安装在外磁座4上的径向外圈磁体31和安装在内磁座5上的径向内圈磁体32，径向外圈磁体31和径向内圈磁体32的相对面上的磁场极性相反且径向外圈磁体31和径向内圈磁体32构成不接触转动配合以提供轴向调整力限制相对应设置的径向外圈磁体31和径向内圈磁体32的轴向相对移动。在以述结构的基础上，为平衡轴1径向两侧的悬浮力，每个永磁体轴承装置中一般安装两组轴向磁组2，两组轴向磁组2分别安装在轴1的径向两侧以提供均衡的径向悬浮调整力限制相对应设置的轴向外圈磁体21和轴向内圈磁体22的径向相对移动。具体到轴向外圈磁体21、轴向内圈磁体22、径向外圈磁体31和、径向内圈磁体32的详细位置，轴向外圈磁体21安装在外磁座4的轴向内壁上，且轴向内圈磁体22安装在内磁座5的轴向外端面上；而径向外圈磁体31安装在外磁座4的径向内壁上，且径向内圈磁体32安装在内磁座5的径向外圆周面上。

在轴向磁组2和径向磁组3中，轴向外圈磁体21和轴向内圈磁体22皆为磁环且该磁环采用磁场极性相同、磁场强度相同的环形永磁体制成，同样径向外圈磁体31和径向内圈磁体32皆为磁环且该磁环采用磁场极性相同、磁场强度相同的环形永磁体制成。针对轴向磁组2和径向磁组3中的磁环数量，概括起来有以下四种方式：1）、同一组轴向磁组2中选用一对磁环分别构成轴向外圈磁体21和轴向内圈磁体22，且同一组径向磁组3中选用一对磁环分别构成径向外圈磁体31和径向内圈磁体32（结构如附图1所示）；2）、同一组轴向磁组2中选用多对磁环分别构成轴向外圈磁体21和轴向内圈磁体22，且同一组径向磁组3中选用一对磁环分别构成径向外圈磁体31和径向内圈磁体32；3）、同一组轴向磁组2中选用一对磁环分别构成轴向外圈磁体21和轴向内圈磁体22，且同一组径向磁组3中选用多对磁环分别构成径向外圈磁体31和径向内圈磁体32；4）、同一组轴向磁组2中选用多对磁环分别构成轴向外圈磁体21和轴向内圈磁体22，且同一组径向磁组3中选用多对磁环分别构成径向外圈磁体31和径向内圈磁体32（结构如附图2所示）。在上述四种方式的永磁体轴承装置上，当同一组轴向磁组2中选用多对磁环分别构成轴向外圈磁体21和轴向内圈磁体22时，同一组轴向外圈磁体21中的相邻磁环的磁场极性相反且磁力大小相同，且同一组轴向内圈磁体22中的相邻磁环的磁场极性相反且磁力大小相同；而同一组径向磁组3中选用多对磁环分别构成径向外圈磁体31和径向内圈磁体32时，同一组径向外圈磁体31中的相邻磁环的磁场极性相反且磁力大小相同，且同一组径向内圈磁体32中的相邻磁环的磁场极性相反且磁力大小相同。

下面通过具体实施例和其功用来进一步的说明本发明的永磁体轴承装置。

实施例一

本发明提供的永磁体轴承装置的实施例一的结构图如图1所示，该永磁体轴承装置包括轴1、两组轴向磁组2和一组径向磁组3，内磁座5固定设置在轴1上，每组轴向磁组2包括安装在外磁座4上的轴向外圈磁体21和安装在内磁座5上的轴向内圈磁体22，其中轴向外圈磁体21安装在外磁座4的轴向内壁上，且轴向内圈磁体22安装在内磁座5的轴向外端面上，轴向外圈磁体21和轴向内圈磁体22皆采用单个磁环构成且该磁环采用磁场极性相同、磁场强度相同的环形永磁体制成，轴向外圈磁体21和轴向内圈磁体22的相对面上的磁场极性相反且轴向外圈磁体21和轴向内圈磁体22构成不接触转动配合以提供径向悬浮调整力限制相对应设置的轴向外圈磁体21和轴向内圈磁体22的径向相对移动；径向磁组3包括安装在外磁座4上的径向外圈磁体31和安装在内磁座5上的径向内圈磁体32，其中径向外圈磁体31安装在外磁座4的径向内壁上，且径向内圈磁体32安装在内磁座5的径向外圆周面上，径向外圈磁体31和径向内圈磁体32皆采用单个磁环构成且该磁环采用磁场极性相同、磁场强度相同的环形永磁体制成，径向外圈磁体31和径向内圈磁体32的相对面上的磁场极性相反且径向外圈磁体31和径向内圈磁体32构成不接触转动配合以提供轴向调整力限制相对应设置的径向外圈磁体31和径向内圈磁体32的轴向相对移动。

本发明提供的永磁体轴承装置在使用时，当由于轴1的自重或轴向载荷使轴向内圈磁体22有下移的倾向时，因为永磁体磁力线有纵向抗拉伸力和横向抗压缩力的性质，使得相对设置的轴向外圈磁体21会对其产生径向引力，从而形成向上的支撑力，使轴1具有径向的稳定性；反之对轴向外圈磁体21亦是如此，但轴向磁组2在轴向上是不稳定的。而在每组对应设置的径向外圈磁体31和径向内圈磁体32之间，一旦径向内圈磁体32产生轴向偏移，因为永磁体磁力线有纵向抗拉伸力和横向抗压缩力的性质，使得相对设置的径向外圈磁体31会对其产生轴向引力以阻止轴1的轴向偏移，从而形成稳定的轴向力；反之对径向外圈磁体31亦是如此。轴向磁组2和径向磁组3的配合使用，使得轴1实现悬浮并达到稳定性和刚度的要求。

实施例二

本发明提供的永磁体轴承装置的实施例一的结构图如图2所示，实施例二与实施例一的永磁体轴承装置的区别在于每组轴向磁组2中的轴向外圈磁体21和轴向内圈磁体22分别由三对磁环构成、每组径向磁组3中的径向外圈磁体31和径向内圈磁体32分别由四对磁环构成。当该永磁体轴承装置在使用时，当由于轴1的自重或轴向载荷使轴向内圈磁体22有下移的倾向时，因为永磁体磁力线有纵向抗拉伸力和横向抗压缩力的性质，使得相对设置的轴向外圈磁体21和轴向内圈磁体22中的对应磁环产生径向引力、相邻磁环产生径向斥力以阻止轴1的径向偏移，从而形成向上的支撑力，使轴1具有径向的稳定性；反之对轴向外圈磁体21亦是如此，但轴向磁组2在轴向上是不稳定的。而在每组对应设置的径向外圈磁体31和径向内圈磁体32之间，一旦径向内圈磁体32产生轴向偏移，因为永磁体磁力线有纵向抗拉伸力和横向抗压缩力的性质，使得相对设置的径向外圈磁体31和轴向内圈磁体22中的对应磁环产生轴向引力、相邻磁环产生轴向斥力以阻止轴1的轴向偏移，从而形成稳定的轴向力；反之对径向外圈磁体31亦是如此。轴向磁组2和径向磁组3的配合使用，使得轴1实现悬浮并达到稳定性和刚度的要求。

本发明通过利用永磁体磁力线有纵向抗拉伸力和横向抗压缩力的性质让永磁体之间的悬浮支撑力、轴向力分别与气隙磁力线相垂直并进而产生稳定的径向悬浮力、轴向力，使得轴向磁组2提供径向悬浮调整力限制相对应设置的轴向外圈磁体21和轴向内圈磁体22的径向相对移动、径向磁组3提供轴向调整力限制相对应设置的径向外圈磁体31和径向内圈磁体32的轴向相对移动；该永磁体轴承装置利用永磁体同性相斥、异性相吸的特性，能够消除机械摩擦，降低磨损、能耗和噪声，无需润滑、密封且使用寿命长。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种永磁体轴承装置，包括轴（1）、轴向磁组（2）和径向磁组（3），其特征在于：所述的轴向磁组（2）包括安装在外磁座（4）上的轴向外圈磁体（21）和安装在内磁座（5）上的轴向内圈磁体（22），轴向外圈磁体（21）和轴向内圈磁体（22）的相对面上的磁场极性相反且轴向外圈磁体（21）和轴向内圈磁体（22）构成不接触转动配合；所述的径向磁组（3）包括安装在外磁座（4）上的径向外圈磁体（31）和安装在内磁座（5）上的径向内圈磁体（32），径向外圈磁体（31）和径向内圈磁体（32）的相对面上的磁场极性相反且径向外圈磁体（31）和径向内圈磁体（32）构成不接触转动配合。

2.根据权利要求1所述的永磁体轴承装置，其特征在于：所述的轴向磁组（2）分别安装在轴（1）的径向两侧以提供均衡的径向悬浮调整力限制相对应设置的轴向外圈磁体（21）和轴向内圈磁体（22）的径向相对移动。

3.根据权利要求1所述的永磁体轴承装置，其特征在于：所述的轴向外圈磁体（21）安装在外磁座（4）的轴向内壁上，且轴向内圈磁体（22）安装在内磁座（5）的轴向外端面上；所述的径向外圈磁体（31）安装在外磁座（4）的径向内壁上，且径向内圈磁体（32）安装在内磁座（5）的径向外圆周面上。

4.根据权利要求1所述的永磁体轴承装置，其特征在于：所述的轴向外圈磁体（21）和轴向内圈磁体（22）皆为磁环且该磁环采用磁场极性相同、磁场强度相同的环形永磁体制成；所述的径向外圈磁体（31）和径向内圈磁体（32）皆为磁环且该磁环采用磁场极性相同、磁场强度相同的环形永磁体制成。

5.根据权利要求4所述的永磁体轴承装置，其特征在于：同一组轴向磁组（2）中选用一对磁环分别构成轴向外圈磁体（21）和轴向内圈磁体（22），且同一组径向磁组（3）中选用一对磁环分别构成径向外圈磁体（31）和径向内圈磁体（32）。

6.根据权利要求4所述的永磁体轴承装置，其特征在于：同一组轴向磁组（2）中选用多对磁环分别构成轴向外圈磁体（21）和轴向内圈磁体（22），且同一组径向磁组（3）中选用一对磁环分别构成径向外圈磁体（31）和径向内圈磁体（32）。

7.根据权利要求4所述的永磁体轴承装置，其特征在于：同一组轴向磁组（2）中选用一对磁环分别构成轴向外圈磁体（21）和轴向内圈磁体（22），且同一组径向磁组（3）中选用多对磁环分别构成径向外圈磁体（31）和径向内圈磁体（32）。

8.根据权利要求4所述的永磁体轴承装置，其特征在于：同一组轴向磁组（2）中选用多对磁环分别构成轴向外圈磁体（21）和轴向内圈磁体（22），且同一组径向磁组（3）中选用多对磁环分别构成径向外圈磁体（31）和径向内圈磁体（32）。

9.根据权利要求6或8所述的永磁体轴承装置，其特征在于：同一组轴向磁组（2）中选用多对磁环分别构成轴向外圈磁体（21）和轴向内圈磁体（22）时，同一组轴向外圈磁体（21）中的相邻磁环的磁场极性相反且磁力大小相同，且同一组轴向内圈磁体（22）中的相邻磁环的磁场极性相反且磁力大小相同。

10.根据权利要求7或8所述的永磁体轴承装置，其特征在于：同一组径向磁组（3）中选用多对磁环分别构成径向外圈磁体（31）和径向内圈磁体（32）时，同一组径向外圈磁体（31）中的相邻磁环的磁场极性相反且磁力大小相同，且同一组径向内圈磁体（32）中的相邻磁环的磁场极性相反且磁力大小相同。