CN107559303B - 一种磁悬浮轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁悬浮轴承，所述磁悬浮轴承包括：内轴承套以及所述内轴承套外侧的外轴承套，所述内轴承套内侧壁和外轴承套外侧壁之间具有间隙；所述内轴承套内环设有多块磁铁排列组成磁管或者辐射充磁磁管，所述外轴承套的上端口处均匀布置有四块电磁铁，所述外轴承套内卡进下端口处环设有有多块磁铁排列组成磁管或辐射充磁的磁管；所述内轴承套的外侧磁极与所述外轴承套的内侧的磁极方向相同。本发明的磁悬浮轴承在使用时，无论竖直状态使用还是倾斜状态、水平状态使用时，其都可保持内轴承套和外轴承套同心悬空，保证磁悬浮轴承运行的稳定性，延长使用寿命。

Description

一种磁悬浮轴承

技术领域

本发明涉及磁悬浮技术领域，具体涉及一种磁悬浮轴承。

背景技术

目前，磁悬浮轴承是利用磁力将转子无机械摩擦的悬浮在空间的一种新型高性能轴承。由于磁悬浮轴承具有无接触、无摩擦、振动小、不需要润滑、工作寿命长等优点，可以显著改善旋转机械的振动特性，因此可用于取代传统的高速滚动轴承和滑动轴承。

传统的磁悬浮轴承在使用的过程中，由于磁悬浮轴承铁芯与磁钢之间必须有固定的位置，一旦错位将影响气隙，最终严重影响混合式磁悬浮轴承的磁通密度，降低混合式磁悬浮轴承的悬浮效果。此外，现有的磁悬浮轴承为电磁悬浮，内磁环和套设于内磁环的外磁环之间存在一定间隙，轴的径向之间存在一定的活动偏移量，在轴承转动的过程中，经常使得内磁环与外磁环接触，造成摩擦，容易造成爆炸的危险。

由此可见，传统的磁悬浮轴承在使用的过程中，存在着内磁环与外磁环定位不当，容易造成内磁环与外磁环接触的缺陷以及轴承的使用寿命较低，亟待进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁悬浮轴承，用以解决现有磁悬浮轴承存在的内磁环与外磁环摩擦，使用寿命不高的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种磁悬浮轴承，所述磁悬浮轴承包括：内轴承套以及所述内轴承套外侧的外轴承套，所述内轴承套内侧壁和外轴承套外侧壁之间具有间隙；

所述内轴承套内环设有多块磁铁排列组成磁管或辐射充磁的磁管，所述外轴承套上端口处均匀布置有四块电磁铁，所述外轴承套内下端口处环设有多块磁铁排列组成磁管或辐射充磁的磁管；

所述内轴承套的外侧磁极与所述外轴承套的内侧的磁极方向相同。

优选的，所述内轴承套的上端固定于上固定环上。

优选的，所述磁铁为条形磁铁或者磁管，所述上固定环设有多个槽口，所述条形磁铁或磁管固定于所述槽口内。

优选的，所述外轴承套的底端固定于下固定环上，所述固定环上开设有多个固定孔。

优选的，所述上固定环和所述下固定环采用非磁材料制成，所述非磁材料为白钢、铝合金、尼龙或陶瓷。

优选的，所述下固定环上设有供所述电磁铁电线穿设的穿线孔。

优选的，所述内轴承套和所述外轴承套同心悬浮设置。

优选的，所述内轴承套和所述外轴承套采用非磁材料制成，所述非金属材料为铝合金、白钢、陶瓷、尼龙或塑料。

优选的，所述外轴承套内靠近所述外轴承套的上端口处固定有供电磁铁绕线的支撑架。

本发明磁悬浮轴承具有如下优点：

本发明的磁悬浮轴承在使用时，无论竖直状态使用还是倾斜状态、水平状态使用时，其都可保持内轴承套和外轴承套同心悬浮，保证磁悬浮轴承运行的稳定性，延长使用寿命。

附图说明

图1为本发明的磁悬浮轴承的结构示意图。

图2为本发明的磁悬浮轴承的横截面结构示意图。

图3为本发明的磁悬浮轴承的立体图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1至图3所示，本发明的磁悬浮轴承包括：内轴承套2以及套设在内轴承套2外侧的外轴承套1，内轴承套2内侧壁和外轴承套1外侧壁之间具有间隙；内轴承套2内环设有多块磁铁21排列组成磁管或者辐射充磁的磁管，外轴承套1内靠近外轴承套1的上端口处均匀布置有四块电磁铁12，作为可变换的实施方式，也可在靠近下端口处设置电磁铁，电磁铁的数量可根据具体需要进行设置。外轴承套1内靠近外轴承套1的上端口处固定有供电磁铁绕线的支撑架。外轴承套1内的下端口处环设有有多块磁铁11排列组成磁管或辐射充磁磁管；内轴承套2的外侧磁极与外轴承套2的内侧的磁极方向相同，且内轴承套2和外轴承套1同心悬浮设置。本发明的磁悬浮轴承中，在外轴承套1内靠近上端口处设置电磁铁12，由于在磁悬浮轴承未旋转之前，内轴承套2的外侧壁与外轴承套1的内侧壁接触，使得内轴承套2与外轴承套1相对转动时，使得内轴承套2与外轴承套1之间相互摩擦，为避免这种现象的发生，在磁悬浮轴承旋转前，对设置在外轴承套上端口的四块电磁铁通电，电磁铁使得外轴承套的内侧壁产生与内轴承套内侧壁磁极相同的磁力，根据具体的需要，控制电磁铁的磁力的大小，可以实现外轴承套和内轴承套之间的无摩擦旋转。

内轴承套2的上端固定于上固定环21上，上固定环21上设有多个固定孔23，利用该固定孔23可以将内轴承套2与外部旋转轴固定连接，使得外部设备相对于外轴承套1旋转，在内轴承套2和外轴承套1相对运动下，实现磁悬浮轴承的无摩擦相对运动。

磁铁为条形磁铁或者磁管，上固定环22设有多个槽口，条形磁铁或者磁管插设于槽口内，在本实施例中，条形磁铁或磁管的N极朝向外侧，S极朝向内侧，相应的外轴承套1靠近下端口处环设的条形磁铁或者磁管的N极朝向内侧，S极朝向外侧，这样使得内轴承套2和外轴承套1之间存在着同极相互排斥的磁力作用，使得内轴承套2和外轴承套1之间存在间隙。

外轴承套1的底端固定于下固定环13上，下固定环13上开设有多个固定孔14，通过多个固定孔14将外轴承套1与外部器件或者设备固定连接，上固定环22和下固定环13采用非磁材料制成，例如非磁材料为白钢、铝合金、尼龙或者陶瓷等。下固定环13上设有供电磁铁电线穿设的出线孔，连接电磁铁的电线通过出线孔与外部电源连接。

内轴承套和外轴承套采用非磁材料制成，非磁材料为白钢、铝合金、陶瓷、尼龙或者塑料。上固定环22和下固定环13采用金属材料制成，其中，金属材料为白钢、铝合金、铸铁、铅基、锡基、或者铝基合金，可对外形成磁屏蔽，上固定环22和下固定环13与内轴承套2和外轴承套1形成磁通闭合回路，这样，各部件磁通量达到稳定，当内轴承套2受到轴向外扰力时，内轴承套2轴向窜动，迫使气隙磁炉变长，磁阻增大，根据“磁阻最小原理”磁通量总是沿着磁阻最小的路径闭合，磁场扭曲产生的切向力会将转子拉回平衡位置，从而实现轴向上自由度平衡。

较佳的，内轴承套2的外径小于外轴承套1内径0.5-10mm，使得内轴承套2与外轴承套1之间存在最合理的间隙，避免间隙过大，内轴承套2旋转过程的不稳定性因素的存在，又恰好使得内轴承套和外轴承套之间的磁力平衡，保证了磁悬浮轴承旋转过程的稳定性。

本发明的磁悬浮轴承的工作过程为：

本发明磁悬浮轴承在静止状态时，内轴承套2悬浮在外轴承套1内腔中，内轴承套2在轴向上悬浮并且承载载重，本发明的磁悬浮轴承可承载1-15公斤重量的物体，虽然，在径向上内轴承套2和外轴承套1之间存在排斥力，但是内轴承套2并不能保持与外轴承套1相同的圆心，而是偏移中心。当内轴承套2与外轴承套1相对旋转，才能使得外轴承套2和内轴承套1同圆心。本发发明通过在外轴承套2靠近上端口处与内轴承套1对应处外加四个电磁线圈形成电磁铁12，在磁悬浮轴承静止壮态时，给四个均匀分布的电磁铁12通直流电，使四个电磁铁12产生的磁性与内轴承套2的永磁铁磁性相斥，使内轴承套2在起动前保持悬空无接触状态，当内轴承套2旋转后，即可停止对电磁铁供电，内轴承套2继续保持无接触旋转，当内轴承套2转动时，再给电磁铁通入直流电，以保持内轴承套2与外轴承套1同心，本发明的磁悬浮轴承实现了动态和静态，内轴承套和外轴承套的无摩擦悬浮。

本发明的磁悬浮轴承套当需要水平或倾斜使用时，通过控制电流的大小，控制4个电磁铁磁力的大小，以使得内轴承套和外轴承套在水平或者倾斜状态下仍然同心，以实现磁悬浮轴承的在旋转过程中的无摩擦状态。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (3)

1.一种磁悬浮轴承，其特征在于，所述磁悬浮轴承包括：内轴承套以及所述内轴承套外侧的外轴承套，所述内轴承套内侧壁和外轴承套外侧壁之间具有间隙；

所述内轴承套内环设有多块磁铁排列组成磁管或辐射充磁的磁管，所述外轴承套上端口处均匀布置有四块电磁铁，所述外轴承套内下端口处环设有多块磁铁排列组成磁管或辐射充磁的磁管；

所述内轴承套的外侧磁极与所述外轴承套的内侧的磁极方向相同；所述内轴承套的上端固定于上固定环上；

所述外轴承套的底端固定于下固定环上，所述固定环上开设有多个固定孔；

所述上固定环和下固定环与内轴承套和外轴承套形成磁通闭合回路，这样，各部件磁通量达到稳定，当所述内轴承套受到轴向外扰力时，所述内轴承套轴向窜动，迫使气隙磁炉变长，磁阻增大，磁场扭曲产生的切向力会将转子拉回平衡位置，从而实现轴向上自由度平衡；

所述上固定环和所述下固定环采用非磁材料制成，所述非磁材料为白钢、铝合金、尼龙或陶瓷；

所述内轴承套和所述外轴承套采用非磁材料制成，所述非磁材料为铝合金、白钢、陶瓷、尼龙或塑料；

所述下固定环上设有供所述电磁铁电线穿设的穿线孔；

所述外轴承套内靠近所述外轴承套的上端口处固定有供电磁铁绕线的支撑架。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承，其特征在于，

所述磁铁为条形磁铁或者磁管，所述上固定环设有多个槽口，所述条形磁铁或磁管固定于所述槽口内。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承，其特征在于，

所述内轴承套和所述外轴承套同心悬浮设置。

Images