CN106979226B - 一种组合式磁悬浮轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种组合式磁悬浮轴承，其中，外壳具有圆环形中空腔体且一端面开口，圆环形中空腔体中均匀间隔设置有若干个安装孔位，大磁力磁铁和小磁力磁铁均采用条形磁铁，且数量比为1:5，大磁力磁铁和小磁力磁铁周向安装在对应的安装孔位内且N极均朝向圆心，铅块设置在安装大磁力磁铁的安装孔位内；内环磁铁设置在外壳的中心处，内环磁铁的外圈为N极，前磁板和后磁板分别设置在内环磁铁的两端，前磁板固定安装在用于密封外壳开口端面的前盖上，后磁板固定安装在外壳上，深沟球轴承套装在外壳的外侧。相对于普通轴承，本发明突出了机械磨损小、能耗低、噪声小等优点，且在安装轴的时候，解决了需要找垂心的缺点。

Description

一种组合式磁悬浮轴承
技术领域
本发明涉及一种磁悬浮轴承，具体涉及一种组合式磁悬浮轴承。
背景技术
与传统的轴承相比，磁悬浮轴承不存在机械接触，转子可以运行到很高的转速，具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点，特别适用于高速、真空、超净等特殊环境中。磁悬浮轴承的优点远大于普通轴承，对于很多领域，普通轴承因为摩擦力达不到要求或者精度不够而使得整体功能无法实现。目前国内在磁悬浮轴承方面起步晚，研究深度不够而落后于国外，国内的磁悬浮轴承种类较少，也多处于理论研究阶段，还不能真正意义上用于实际。而要赶超国外，改变这种状况迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的是提供一种组合式磁悬浮轴承，用于将内环磁铁不与外壳接触而悬浮于中心轴附近，且整机内部类似于不倒翁原理。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现：
一种组合式磁悬浮轴承，包括前盖、前磁板、铅块、大磁力磁铁、小磁力磁铁、内环磁铁、后磁板、外壳和深沟球轴承；其中，
外壳具有圆环形中空腔体且一端面开口，圆环形中空腔体中均匀间隔设置有若干个安装孔位，大磁力磁铁和小磁力磁铁均采用条形磁铁，且数量比为1:5，大磁力磁铁和小磁力磁铁周向安装在对应的安装孔位内且N极均朝向圆心，铅块设置在安装大磁力磁铁的安装孔位内；
内环磁铁设置在外壳的中心处，内环磁铁的外圈为N极，前磁板和后磁板分别设置在内环磁铁的两端，前磁板固定安装在用于密封外壳开口端面的前盖上，后磁板固定安装在外壳上，深沟球轴承套装在外壳的外侧。
本发明进一步的改进在于，大磁力磁铁的数量为5个，小磁力磁铁的数量为25个。
本发明进一步的改进在于，深沟球轴承与外壳的外侧之间过盈配合。
本发明进一步的改进在于，大磁力磁铁和小磁力磁铁是永磁铁或者电磁铁，其中，大磁力磁铁的磁力为小磁力磁铁的磁力三倍。
本发明进一步的改进在于，前盖、外壳和内环磁铁内部连接轴接触部分采用非导磁材料制成。
本发明进一步的改进在于，深沟球轴承是调心球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承、角接触球轴承或者圆柱滚子轴承。
本发明具有如下的优点：
本发明通过将铅块和若干个条形磁铁镶嵌在外壳的安装孔位中，且若干个条形磁铁的N极全部朝向圆心处。内环磁铁的5个自由度被限制在中心处，只保留一个转动自由度用于输出和承载轴，且内环磁铁外圈为N极，与若干个条形磁铁相互排斥而被悬浮于轴心处，达到组成环状的若干个条形磁铁对内环磁铁的斥力与轴的重力相平衡来实现内环磁铁悬浮于中心轴附近的目的，且底部的铅块由于重力作用始终沉在整机底部，使得底部的大磁力磁铁起主要的支撑悬浮作用，让整体作不倒翁状在深沟球轴承中，进而保证了大磁力磁铁处于磁悬浮轴承的底部而将内环磁铁有效悬浮在轴承中心轴附近。相比传统轴承，通过将内环磁铁悬浮于中心轴附近，可以将轴承自身的摩擦降到最低点。
进一步，通过内环磁铁与外圈的30个磁铁的同极相斥原理，可以将内环磁铁悬浮于空中，不使其与外界产生摩擦，从而达到大幅度减小摩擦的目的。
进一步，内环磁铁在前后方向与前磁板、后磁板同样是同极相斥原理，使得内环磁铁不与前后磁板产生摩擦，更一步减少了运动时的摩擦。
进一步，新开发轴承的外壳过盈配合安装在深沟球轴承内环，由于底部铅块的重力，这将整体形成不倒翁状态而存在于外轴承内部，这有利于外接轴的安装。
进一步，根据安装轴的质量大小选择与之磁力相平衡的5个大磁力磁铁和25个小磁力磁铁，根据力的平衡原理，5个大磁力轴承的磁力是25个小磁力轴承磁力的3倍，这将保证在外接轴安装上去之后，能有效地将轴平衡在接近轴心(圆心)处，为轴的转动提供根本保证。
进一步，大磁力磁铁和小磁力磁铁可以是永磁铁，也可以是电磁铁，根据实际情况任意选择，扩大了此发明的使用范围。
进一步，前盖、外壳和内环磁铁内部的连接轴部分是非导磁材料，这将有效避免磁铁与磁铁之间的磁力干扰问题。
进一步，最外层的深沟球轴承也可以是调心球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承、角接触球轴承和圆柱滚子轴承，这能根据使用的实际情况自由的进行选择，更大一步降低本发明的制造难度及提高使用范围。
综上所述，相比传统轴承，本发明通过将内环磁铁悬浮于中心轴附近，可以将轴承自身的摩擦降到最低点，具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长等优点，可以适用于高速、真空等特殊环境中。
附图说明
图1是本发明一种组合式磁悬浮轴承的结构示意图。
图2是本发明一种组合式磁悬浮轴承卸载时的状态图。
图3是本发明一种组合式磁悬浮轴承负载时的状态图。
图4是本发明在负载时的爆炸图。
图5是本发明在负载时的另一视角爆炸图。
图中：1-前盖、2-前磁板、3-铅块、4-大磁力磁铁、5-小磁力磁铁、6-内环磁铁、7-后磁板、8-外壳、9-深沟球轴承。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体工作情况。
如图1至图5所示，本发明提供的一种组合式磁悬浮轴承，将5个大磁力磁铁4和25个小磁力磁铁5按照环形阵列均匀排布，30个条形磁铁的N极朝向圆心，内部的内环磁铁6会与外部的30个条形磁铁因同极相斥的原理而悬浮于中心轴偏上位置。同样在外壳8的前后端，分别有后磁板7、前磁板2与内环磁铁6因同极相斥原理而将内环磁铁6悬浮于中间部位，而后磁板7和前磁板2是分别焊接在外壳8和前盖1上的。负载时，根据安装轴的质量大小，匹配能与轴重相平衡磁力的5个大磁力磁铁4，因重力的作用，安装轴可以悬浮于圆心附近位置，即在垂足上，30个条形磁铁对内环磁铁6斥力的合力向上，安装轴的重力向下，从而向上的斥力与向下的重力平衡，达到一个平衡点，将内环磁铁6悬浮于轴心附近。5个大磁力磁铁4底部安装有铅块3，外壳8安装在深沟球轴承9的内圈上，由于铅块3的重力作用，深沟球轴承9的内圈会始终保持铅块3和5个大磁力磁铁4处于底部，从而可以保证5个大磁力磁铁4对轴的悬浮起到关键性作用。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种组合式磁悬浮轴承，其特征在于，包括前盖（1）、前磁板（2）、铅块（3）、大磁力磁铁（4）、小磁力磁铁（5）、内环磁铁（6）、后磁板（7）、外壳（8）和深沟球轴承（9）；其中，
外壳（8）具有圆环形中空腔体且一端面开口，圆环形中空腔体中均匀间隔设置有若干个安装孔位，大磁力磁铁（4）和小磁力磁铁（5）均采用条形磁铁，且数量比为1:5，大磁力磁铁（4）和小磁力磁铁（5）周向安装在对应的安装孔位内且N极均朝向圆心，铅块（3）设置在安装大磁力磁铁（4）的安装孔位内；
内环磁铁（6）设置在外壳（8）的中心处，内环磁铁（6）的外圈为N极，前磁板（2）和后磁板（7）分别设置在内环磁铁（6）的两端，前磁板（2）固定安装在用于密封外壳（8）开口端面的前盖（1）上，后磁板（7）固定安装在外壳（8）上，深沟球轴承（9）套装在外壳（8）的外侧；
大磁力磁铁（4）的数量为5个，小磁力磁铁（5）的数量为25个；
大磁力磁铁（4）和小磁力磁铁（5）是永磁铁或者电磁铁，其中，大磁力磁铁的磁力为小磁力磁铁的磁力三倍；
前盖（1）、外壳（8）和内环磁铁（6）内部连接轴接触部分采用非导磁材料制成。
2.根据权利要求1所述的一种组合式磁悬浮轴承，其特征在于，深沟球轴承（9）与外壳（8）的外侧之间过盈配合。
3.根据权利要求1所述的一种组合式磁悬浮轴承，其特征在于，深沟球轴承（9）是调心球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承、角接触球轴承或者圆柱滚子轴承。
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