CN107131211B - 一种永磁轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种永磁轴承，属于机械零件技术领域。由轴承内圈(1)、内圈永磁体(2)、承载环(4)、滚珠(5)、挡环(8)、轴承外圈(3)、外圈永磁体(7)、圆柱头螺钉(6)组成；首先将挡环与轴承内圈安装于转轴(9)上，然后用圆柱头螺钉将外圈永磁体与轴承外圈连接，利用承载环将滚珠排布于外圈永磁体与轴承外圈的空位中，将轴承外圈、外圈永磁体、滚珠与承载环形成的整体安装于轴承座(10)内，将内圈永磁体与轴承内圈通过花键连接，将轴承外圈组件安装于轴承内圈组件中，利用压盖(11)完成轴向定位。本发明能够有效克服转子冲击或转子轴向窜动引起的永磁轴承破坏，具有轴向自动补偿、失磁自动保护功能，提升了可靠性。

Description

一种永磁轴承
技术领域
本发明属于机械零件技术领域，涉及一种永磁轴承，特别涉及一种具有自补偿性、自保护性的抗冲击永磁轴承。
背景技术
目前，常规永磁轴承多采用转子部件两侧加滚珠方式进行转子部件在永磁轴承中的定位，此种永磁轴承结构较为固定，在转子部件具有轴向窜动时轴承自身不具备补偿功能，容易造成滚珠与支架的过度挤压，进而引起轴承温度的快速提升，当温度高于永磁体失磁温度时造成永磁体失磁，使得永磁轴承损坏。
常规永磁轴承滚珠排列为周向均布式排列，在转子部件承受冲击载荷时，滚珠无法根据冲击载荷进行调整，使得承载滚珠过度挤压引起快速温升破坏轴承。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，为了解决永磁轴承自补偿、抗冲击性差的情况，提出一种新型永磁轴承。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种永磁轴承由运行组件与静止组件两大部件组成，所述的运动组件由轴承内圈、内圈永磁体、承载环、滚珠、挡环组成，所述的静止组件由轴承外圈、外圈永磁体、圆柱头螺钉组成；
所述零件除内圈永磁体与外圈永磁体外均为无磁料；
所述轴承内圈为外圈具有台阶特性的筒状零件，在筒状零件外圈沿周向均布开设轴向内花键槽，其中花键槽深度为台阶高度；
所述内圈永磁体为内圈具有与所述轴承内圈内花键槽一致外花键特征的筒状零件，轴向长度与所述轴承内圈高台阶轴向长度一致，所述内圈永磁体为径向充磁；
所述承载环为内径与所述轴承内圈低台阶外径一致，外径尺寸略小于所述内圈永磁体外径，轴向长度小于所述轴承内圈低台阶轴向长度的筒状零件，在外圈非轴向全长开设有1:10至1:50的锥度；
所述滚珠为球状零件，球状滚珠直径略大于轴承外圈最大内半径与承载环最大外半径之差；
所述挡环为平板环类零件，内径与所述轴承内圈内径一致，外径略小于轴承外圈最大内径；
所述外圈永磁体为瓦片结构，瓦片内径大于所述内圈永磁体外径0.1mm-1mm，外径与轴承外圈的内径一致，轴向长度与所述内圈永磁体轴向长度一致，充磁方向为径向充磁，且内圈极性与所述内圈永磁体外圈极性一致，其中瓦片弧度保持角度为180度且在外圈永磁体轴向中心沿周向开设有一定数量的螺纹孔；
所述轴承外圈为内径与所述外圈永磁体外径一致，轴向长度为所述轴承内圈轴向长度加所述挡环厚度的桶状零件，在桶状零件底部开有直径为所述承载环最大外径的通孔，在距桶状顶面轴向长度为外圈永磁体轴向长度/2+挡环厚度+Xmm处，沿周向开设数量2倍于外圈永磁体螺纹孔的过孔方便安装，其中X为2-3mm；
所述圆柱头螺钉为标准件；
连接关系
首先将挡环与轴承内圈安装于转轴(9)上，保证轴承内圈与转轴(9)的过盈配合，然后将外圈永磁体通过圆柱头螺钉安装于轴承外圈上，将滚珠安装于外圈永磁体与轴承外圈形成的空位中，利用承载环保证滚珠排布于外圈永磁体与轴承外圈形成的环形空位中，将轴承外圈、外圈永磁体、滚珠、承载环与圆柱头螺钉形成的整体安装于轴承座(10)内，保证轴承座(10)与轴承外圈的过盈配合，将内圈永磁体通过轴承内圈上的内花键安装于轴承内圈上，最后将轴承外圈、外圈永磁体、滚珠、承载环、圆柱头螺钉与轴承座(10)组成的组件安装于挡环、轴承内圈、内圈永磁体与转轴(9)组成的组件中，利用压盖(11)完成轴承外圈的轴向定位。
有益效果
本发明提出的装置，对比已有技术，采用带斜面的承载环与滚珠配合，结合外圈永磁体与内圈永磁体的不对中，使得转子在轴向窜动时利用磁力能够做到自补偿，通过降低填充于外圈永磁体与轴承外圈形成的环形空间中滚珠数量，促使滚珠在承受冲击载荷时相互挤压而自由滑动，降低单个滚珠承受载荷，进而降低由于滚珠挤压产生快速温升的风险，具有抗冲击性优点，且在永磁体失磁时通过滚珠与承载环形成支撑系统，起到自保护作用。
本发明提出的装置，对比已有技术，能够有效克服转子冲击或转子轴向窜动引起的永磁轴承破坏，具有轴向自动补偿、失磁自动保护的功能，提升了永磁轴承的可靠性。
图面说明
图1为本发明实施例一种永磁轴承的结构示意图。
图2为实施例一种永磁轴承结构A-A剖面构造示意图。
图3为实施例一种永磁轴承结构B-B剖面构造示意图。
附图标记：1-轴承内圈，2-内圈永磁体，3-轴承外圈，4-承载环，5-滚珠，6-圆柱头螺钉，7-外圈永磁体，8-挡环，9-转轴，10-轴承座，11-压盖。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施方式做详细说明。
如图1所示，一种永磁轴承由运行组件与静止组件两大部件组成，所述的运动组件由轴承内圈1、内圈永磁体2、承载环4、滚珠5、挡环8组成，所述的静止组件由轴承外圈3、外圈永磁体7、圆柱头螺钉6组成。配合轴承系统常见零件转轴9、轴承座10与压盖11组成轴承系统。
本发明的重点在于承载环4与滚珠5的配合设计，使其具有抗冲击性、自保护性及自补偿性。
由于挡环8与轴承内圈1内径一致，将其安装于转轴9上，保证轴承内圈1与转轴9的过盈配合，使得轴承内圈1随转轴9的转动而转动；然后将外圈永磁体7通过圆柱头螺钉6安装于轴承外圈3上，由于轴承外圈3螺钉过孔孔位位置为(外圈永磁体7轴向长度/2+挡环8厚度+Xmm)，调整尺寸X为2-3mm，此时外圈永磁体7中心位置与内圈永磁体2中心位置差距为X调整尺寸；将滚珠5安装于外圈永磁体7与轴承外圈3形成的空位中，利用承载环4保证滚珠5排布于外圈永磁体7与轴承外圈3形成的环形空位中，滚珠5数量为填充2/3-5/6环形空位为宜，保证在承受冲击载荷时滚珠5在环形空位中挤压自由滑动，降低单个滚珠5承受载荷，进而降低由于滚珠5挤压产生快速温升的风险，将轴承外圈3、外圈永磁体7、滚珠5、承载环4与圆柱头螺钉6形成的整体安装于轴承座10内，保证轴承座10与轴承外圈3的过盈配合，使得外圈永磁体7保证处于转轴9下部产生恒定排斥力，将内圈永磁体2通过轴承内圈1上的内花键安装于轴承内圈1上，最后将轴承外圈3、外圈永磁体7、滚珠5、承载环4、圆柱头螺钉6与轴承座10组成的组件安装于挡环8、轴承内圈1、内圈永磁体2与转轴9组成的组件中，利用压盖11完成轴承外圈的轴向定位。
由于轴承外圈3桶状底部开有直径为承载环4最大外径的通孔，而球状滚珠5直径略大于轴承外圈3最大内半径与承载环4最大外半径之差，则球状滚珠5与挡环8可以有效约束承载环4与内圈永磁体2的轴向位移；利用承载环4上开设的1:10至1:50的锥度和外圈永磁体7与内圈永磁体2中心产生的调整尺寸，在转子产生轴向窜动时轴承产生自补偿性调整；由于滚珠5数量为填充2/3-5/6外圈永磁体7与轴承外圈3形成的环形空位，转子在承受冲击载荷时滚珠5在环形空位中挤压自由滑动，降低单个滚珠5承受载荷，进而降低由于滚珠5挤压产生快速温升的风险，具有抗冲击性优点，且在永磁体失磁时通过滚珠与承载环4形成支撑系统，起到自保护作用。

Claims (1)

1.一种永磁轴承，其特征在于：由运行组件与静止组件两大部件组成，所述的运行组件由轴承内圈(1)、内圈永磁体(2)、承载环(4)、滚珠(5)、挡环(8)组成，所述的静止组件由轴承外圈(3)、外圈永磁体(7)、圆柱头螺钉(6)组成；
内圈永磁体(2)与外圈永磁体(7)为有磁料，轴承内圈(1)、承载环(4)、滚珠(5)、挡环(8)、轴承外圈(3)、圆柱头螺钉(6)为无磁料；
所述轴承内圈(1)为外圈具有台阶特性的筒状零件，在筒状零件外圈沿周向均布开设轴向内花键槽，其中花键槽深度为台阶高度；
所述内圈永磁体(2)为内圈具有与所述轴承内圈内花键槽一致外花键特征的筒状零件，轴向长度与所述轴承内圈高台阶轴向长度一致，所述内圈永磁体为径向充磁；
所述承载环(4)为内径与所述轴承内圈低台阶外径一致，外径尺寸略小于所述内圈永磁体外径，轴向长度小于所述轴承内圈低台阶轴向长度的筒状零件，在外圈非轴向全长开设有1:10至1:50的锥度；
所述滚珠(5)为球状零件，球状滚珠直径略大于轴承外圈最大内半径与承载环最大外半径之差；
所述挡环(8)为平板环类零件，内径与所述轴承内圈内径一致，外径略小于轴承外圈最大内径；
所述外圈永磁体(7)为瓦片结构，瓦片内径大于所述内圈永磁体外径0.1mm-1mm，外径与轴承外圈的内径一致，轴向长度与所述内圈永磁体轴向长度一致，充磁方向为径向充磁，且内圈极性与所述内圈永磁体外圈极性一致，其中瓦片弧度保持角度为180度且在外圈永磁体轴向中心沿周向开设有一定数量的螺纹孔；
所述轴承外圈(3)为内径与所述外圈永磁体外径一致，轴向长度为所述轴承内圈轴向长度加所述挡环厚度的桶状零件，在桶状零件底部开有直径为所述承载环最大外径的通孔，在距桶状顶面轴向长度为外圈永磁体轴向长度/2+挡环厚度+Xmm处，沿周向开设数量2倍于外圈永磁体螺纹孔的过孔方便安装，其中X为2-3mm；
所述圆柱头螺钉(6)为标准件；
首先将挡环(8)与轴承内圈(1)安装于转轴(9)上，保证轴承内圈(1)与转轴(9)的过盈配合，然后将外圈永磁体(7)通过圆柱头螺钉(6)安装于轴承外圈(3)上，将滚珠(5)安装于外圈永磁体(7)与轴承外圈(3)形成的空位中，利用承载环(4)保证滚珠(5)排布于外圈永磁体(7)与轴承外圈(3)形成的环形空位中，将轴承外圈(3)、外圈永磁体(7)、滚珠(5)、承载环(4)与圆柱头螺钉(6)形成的整体安装于轴承座(10)内，保证轴承座(10)与轴承外圈(3)的过盈配合，将内圈永磁体(2)通过轴承内圈(1)上的内花键安装于轴承内圈(1)上，最后将轴承外圈(3)、外圈永磁体(7)、滚珠(5)、承载环(4)、圆柱头螺钉(6)与轴承座(10)组成的组件安装于挡环(8)、轴承内圈(1)、内圈永磁体(2)与转轴(9)组成的组件中，利用压盖(11)完成轴承外圈的轴向定位。
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