CN109296640A - 一种高承载能力的永磁悬浮轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高承载能力的永磁悬浮轴承，其包括：轴承定子、磁吸装置、轴承转子和辅助轴承；轴承定子内部设置转子安装腔，轴承定子内壁设置磁体安装槽；磁吸装置由磁体和隔片组成，隔片为非导磁材料，隔片设置在相邻的磁体之间；磁吸装置固定在磁体安装槽内；轴承转子为导磁材料；轴承转子安装在轴承定子的转子安装腔内；辅助轴承设置在轴承转子的至少一端，安装在轴承定子和轴承转子之间。高承载能力的永磁悬浮轴承的使用寿命大大变长，轴承的载荷与轴承的允许线速度极大扩展。
Description
技术领域
本发明属于轴承技术领域，特别是涉及一种高承载能力的永磁悬浮轴承。
背景技术
在传统重载轴承领域，轴承的载荷与轴承的允许线速度，轴承的寿命以及轴承的冷却方式密切相关。载荷的增大将减少轴承的使用寿命，限制轴承的允许转速，并且需要为轴承的冷却、更换提供必要的设施和安装条件。
磁悬浮轴承是一种利用磁力作用实现轴承运动部件与相对静止部件无摩擦作用承载的一种轴承。受到材料、电源等条件限制，磁悬浮轴承仅在一些要求无摩擦或低摩擦的载荷较小的领域实现。
电磁悬浮轴承使用电能来控制运动部件的悬浮位置，需要外部电力供应和控制系统控制结构复杂，体积庞大。特别是当轴承的承载重量较大时，依靠电磁实现悬浮需要巨大的外部电源及控制系统，大大的限制了悬浮轴承的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种高承载能力的永磁悬浮轴承，以解决电磁悬浮轴承需要外部电力供应和控制系统控制结构复杂，体积庞大的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高承载能力的永磁悬浮轴承，其包括：轴承定子、磁吸装置、轴承转子和辅助轴承；所述轴承定子内部设置转子安装腔，轴承定子内壁设置磁体安装槽；所述磁吸装置由磁体和隔片组成，所述隔片为非导磁材料，隔片设置在相邻的磁体之间；所述磁吸装置固定在所述磁体安装槽内；所述轴承转子为导磁材料；轴承转子安装在轴承定子的转子安装腔内；所述辅助轴承设置在轴承转子的至少一端，安装在轴承定子和轴承转子之间。
本发明如上所述的高承载能力的永磁悬浮轴承，进一步，所述磁体安装槽在垂直轴承轴向的截面为弧形结构，所述弧形结构的弧度为30°～180°。
本发明如上所述的高承载能力的永磁悬浮轴承，进一步，所述磁体为扇环结构，磁体的宽度小于等于磁体安装槽的高度。
本发明如上所述的高承载能力的永磁悬浮轴承，进一步，所述磁体的充磁方向为径向辐射充磁或平行充磁。
本发明如上所述的高承载能力的永磁悬浮轴承，进一步，相邻磁体的充磁方向相反。
本发明如上所述的高承载能力的永磁悬浮轴承，进一步，所述轴承定子利用导磁材料制成，或者轴承定子与磁吸装置临接的局部位置利用导磁材料制成。
本发明如上所述的高承载能力的永磁悬浮轴承，进一步，所述辅助轴承为球轴承、滚柱轴承和滑动轴承中的一种。
本发明如上所述的高承载能力的永磁悬浮轴承，进一步，轴承转子与转轴通过嵌套方式连接；或者轴承转子两端设置法兰，利用法兰连接转轴。
本发明如上所述的高承载能力的永磁悬浮轴承，进一步，所述磁体为钕铁硼永磁体或钐钴永磁体。
本发明上述实施例的高承载能力的永磁悬浮轴承利用磁吸装置吸引利用导磁材料制成的轴承转子，利用磁力平衡至少部分转子和转轴的重力；辅助轴承的作用是限定轴承转子在径向方向的位置，但由于辅助轴承承载的力很小，因此其寿命不同于安装在常规位置的轴承，即永磁悬浮轴承的使用寿命大大变长，轴承的载荷与轴承的允许线速度极大扩展。
附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述和/或其他方面的优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：
图1为本发明一种实施例的高承载能力的永磁悬浮轴承示意图；
图2为图1的A-A剖面示意图；
图3为图1的B-B剖面示意图；
图4为本发明一种实施例的磁吸装置立体示意图；
图5为本发明一种实施例的磁吸装置正面示意图；
图6为图5的A-A剖面示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、磁吸装置，2、轴承定子，3、辅助轴承，4、转轴，5、轴承转子，101、磁体，102、隔片。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本发明的高承载能力的永磁悬浮轴承的实施例。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。
图1、图2和图3示出本发明一种实施例的高承载能力的永磁悬浮轴承，其包括：轴承定子2、磁吸装置1、轴承转子5和辅助轴承3；
轴承定子2内部设置转子安装腔，轴承定子2内壁设置磁体安装槽；在优选的实施例中，磁体安装槽在垂直轴承轴向的截面为弧形结构，弧形结构的弧度为30°～180°；例如，磁体安装槽弧形结构的弧度为90°。在优选的实施例中，轴承定子2利用导磁材料制成，或者轴承定子2与磁吸装置1临接的局部位置利用导磁材料制成。
磁吸装置1由磁体101和隔片102组成，隔片102为非导磁材料，隔片102设置在相邻的磁体101之间；磁吸装置1固定在磁体安装槽内；在优选的实施例中，如图3、图4所示，磁体101为扇环结构，磁体101的宽度小于等于磁体安装槽的高度。按照上述方案，磁吸装置能够安装在磁体安装槽内，填充磁体安装槽空间，使轴承定子内圈形成圆柱状的安装空间；在优选的实施例中，磁体101为钕铁硼永磁体或钐钴永磁体。在优选的实施例中，磁体101的充磁方向为径向辐射充磁或平行充磁。如图6所示，相邻磁体101的充磁方向相反。
轴承转子5为导磁材料；轴承转子5安装在轴承定子2的转子安装腔内；辅助轴承3设置在轴承转子5的至少一端，安装在轴承定子2和轴承转子5之间。在优选的实施例中，辅助轴承3为球轴承、滚柱轴承和滑动轴承中的一种。
本发明上述实施例的高承载能力的永磁悬浮轴承利用磁吸装置吸引利用导磁材料制成的轴承转子，利用磁力平衡至少部分转子和转轴的重力；辅助轴承的作用是限定轴承转子在径向方向的位置，但由于辅助轴承承载的力很小，因此其寿命不同于安装在常规位置的轴承，即永磁悬浮轴承的使用寿命大大变长，轴承的载荷与轴承的允许线速度极大扩展。
在优选的实施例中，轴承转子5与转轴4通过嵌套方式连接；或者轴承转子5两端设置法兰，利用法兰连接转轴4。
上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。
Claims (9)
1.一种高承载能力的永磁悬浮轴承，其特征在于，包括：轴承定子、磁吸装置、轴承转子和辅助轴承；所述轴承定子内部设置转子安装腔，轴承定子内壁设置磁体安装槽；所述磁吸装置由磁体和隔片组成，所述隔片为非导磁材料，隔片设置在相邻的磁体之间；所述磁吸装置固定在所述磁体安装槽内；所述轴承转子为导磁材料；轴承转子安装在轴承定子的转子安装腔内；所述辅助轴承设置在轴承转子的至少一端，安装在轴承定子和轴承转子之间。
2.根据权利要求1所述的高承载能力的永磁悬浮轴承，其特征在于，所述磁体安装槽在垂直轴承轴向的截面为弧形结构，所述弧形结构的弧度为30°～180°。
3.根据权利要求2所述的高承载能力的永磁悬浮轴承，其特征在于，所述磁体为扇环结构，磁体的宽度小于等于磁体安装槽的高度。
4.根据权利要求3所述的高承载能力的永磁悬浮轴承，其特征在于，所述磁体的充磁方向为径向辐射充磁或平行充磁。
5.根据权利要求4所述的高承载能力的永磁悬浮轴承，其特征在于，相邻磁体的充磁方向相反。
6.根据权利要求1-5任一项所述的高承载能力的永磁悬浮轴承，其特征在于，所述轴承定子利用导磁材料制成，或者轴承定子与磁吸装置临接的局部位置利用导磁材料制成。
7.根据权利要求6所述的高承载能力的永磁悬浮轴承，其特征在于，所述辅助轴承为球轴承、滚柱轴承和滑动轴承中的一种。
8.根据权利要求6所述的高承载能力的永磁悬浮轴承，其特征在于，轴承转子与转轴通过嵌套方式连接；或者轴承转子两端设置法兰，利用法兰连接转轴。
9.根据权利要求6所述的高承载能力的永磁悬浮轴承，其特征在于，所述磁体为钕铁硼永磁体或钐钴永磁体。
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