CN113389815B - 一种轴向高抗压型永磁轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴向高抗压型永磁轴承，包括轴承外圈，轴承外圈中心处设有轴向抗压结构，轴承外圈两端设有自动风冷结构。本发明的有益效果是，通过轴向抗压结构的作用可以大幅增加轴承的稳定性，当轴承在轴向方向上具有较大载荷时，通过磁力可以抵消负载的轴向力，降低轴承转动的损耗；通过自动风冷结构的作用可以利用轴承转子的自转产生机械能，使气流通过轴承内部，实现降温的目的；使轴承能够保持较小的体积，降低轴承使用成本，扩大轴承的使用范围。

Description

一种轴向高抗压型永磁轴承

技术领域

本发明涉及永磁轴承技术领域，更具体的说，涉及一种轴向高抗压型永磁轴承。

背景技术

主动磁轴承是由偏置电流产生偏置磁场，控制电流产生的控制磁通与偏置磁通相互叠加，从而产生可控的悬浮力，该种磁轴承体积、重量和功耗都比较大；被动磁轴承，悬浮力完全由永磁体提供，所需的控制器简单，悬浮功耗小，但是刚度和阻尼都较小，一般运用于仅在一个方向上支撑物体或者是减轻作用在传统轴承上的负荷；

现有的永磁轴承例如专利号为CN201910810450.X专利名称为一种径轴向永磁轴承系统装置的专利，该装置中通过三个磁铁圈对转子悬空的支撑，转子受力不均衡，该结构轴向稳定性较差，当工况的轴向载荷较大时，需要通过两端的滚子轴承承担较大的轴向力，则失去了永磁轴承应有的作用；该装置通过水冷对轴承进行冷却，水冷的方式需要轴承外部增加循环泵及其附属部件，轴承的体积变大，缩小轴承使用的范围，增加轴承的使用成本。

发明内容

针对以上缺陷，本发明提供一种轴向高抗压型永磁轴承，解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种轴向高抗压型永磁轴承，包括轴承外圈，所述轴承外圈中心处设有轴向抗压结构；

所述轴向抗压结构包括轴承外圈内侧的磁环槽一，磁环槽一一端安装有外磁环一，外磁环一一侧安装有导磁体一，导磁体一一侧安装有外磁环二，外磁环二一侧安装有导磁体二，导磁体二一侧安装有外磁环三，外磁环三一侧安装有导磁体三，导磁体三一侧安装有外磁环四，外磁环四一侧安装有导磁体四，导磁体四一侧安装有外磁环五；所述轴承外圈一端安装有限位环一，限位环一一端开有轴承槽一，轴承槽一一侧安装有滚珠轴承一，轴承外圈一端开有轴承槽二，轴承槽二一侧安装有安装有滚珠轴承二；

所述轴向抗压结构还包括滚珠轴承一内圈的轴承内圈，轴承内圈一端与滚珠轴承一固定连接，轴承内圈另一端与滚珠轴承二固定连接，轴承内圈侧表面开有磁环槽二，磁环槽二一端安装有内磁环一，内磁环一一侧安装有导磁体五，导磁体五一侧安装有内磁环二，内磁环二一侧安装有导磁体六，导磁体六一侧安装有内磁环三，内磁环三一侧安装有导磁体七，导磁体七一侧安装有内磁环四，内磁环四一侧安装有导磁体八，导磁体八一侧安装有内磁环五，轴承内圈一端安装有限位环二；所述轴承内圈侧表面安装有导磁环。

进一步的，所述轴承外圈两端设有自动风冷结构，所述自动风冷结构包括限位环一侧表面的环形槽一，环形槽一上端开有进气通孔，进气通孔一端安装有分流板一，环形槽一侧表面安装有导热板一；所述轴承外圈一端开有环形槽二，环形槽二上端开有出气通孔，环形槽二侧表面安装有导热板二，环形槽一与环形槽二之间安装有匚形通孔，匚形通孔一端与环形槽一处于互通的状态，匚形通孔另一端与环形槽二处于互通的状态，匚形通孔侧表面安装有导热板三，匚形通孔一端安装有分流板二，轴承内圈一端安装有涡轮扇叶。

进一步的，进气通孔一端安装有防尘罩。

进一步的，轴承内圈侧表面开有键槽。

进一步的，轴承外圈一端安装有防护罩。

进一步的，外磁环一、外磁环二侧表面开有安装孔。

进一步的，出气通孔呈扩口状。

本发明的有益效果是：通过轴向抗压结构的作用可以大幅增加轴承的稳定性，当轴承在轴向方向上具有较大载荷时，通过磁力可以抵消负载的轴向力，降低轴承转动的损耗；通过自动风冷结构的作用可以利用轴承转子的自转产生机械能，使气流通过轴承内部，实现降温的目的；使轴承能够保持较小的体积，降低轴承使用成本，扩大轴承的使用范围。

附图说明

图1是本发明所述一种轴向高抗压型永磁轴承的结构示意图；

图2是自动风冷结构的局部示意图一；

图3是导磁环的放大示意图；

图4是自动风冷结构的局部示意图二；

图5是环形槽二的示意图；

图6是轴承外圈的横截面示意图；

图7是环形槽一的示意图；

图8是外磁环一的磁力线示意图；

图9是外磁环二的磁力线示意图；

图中，1、轴承外圈；2、磁环槽一；3、外磁环一；4、导磁体一；5、外磁环二；6、导磁体二；7、外磁环三；8、导磁体三；9、外磁环四；10、导磁体四；11、外磁环五；12、限位环一；13、轴承槽一；14、滚珠轴承一；15、轴承槽二；16、滚珠轴承二；17、轴承内圈；18、磁环槽二；19、内磁环一；20、导磁体五；21、内磁环二；22、导磁体六；23、内磁环三；24、导磁体七；25、内磁环四；26、导磁体八；27、内磁环五；28、限位环二；29、导磁环；30、环形槽一；31、进气通孔；32、分流板一；33、导热板一；34、环形槽二；35、出气通孔；36、导热板二；37、匚形通孔；38、导热板三；39、分流板二；40、涡轮扇叶；41、防尘罩；42、键槽；43、防护罩；44、安装孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-9所示，一种轴向高抗压型永磁轴承，包括轴承外圈1，轴承外圈1中心处设有轴向抗压结构；

轴向抗压结构包括轴承外圈1内侧的磁环槽一2，磁环槽一2一端安装有外磁环一3，外磁环一3一侧安装有导磁体一4，导磁体一4一侧安装有外磁环二5，外磁环二5一侧安装有导磁体二6，导磁体二6一侧安装有外磁环三7，外磁环三7一侧安装有导磁体三8，导磁体三8一侧安装有外磁环四9，外磁环四9一侧安装有导磁体四10，导磁体四10一侧安装有外磁环五11；轴承外圈1一端安装有限位环一12，限位环一12一端开有轴承槽一13，轴承槽一13一侧安装有滚珠轴承一14，轴承外圈1一端开有轴承槽二15，轴承槽二15一侧安装有安装有滚珠轴承二16；

轴向抗压结构还包括滚珠轴承一14内圈的轴承内圈17，轴承内圈17一端与滚珠轴承一14固定连接，轴承内圈17另一端与滚珠轴承二16固定连接，轴承内圈17侧表面开有磁环槽二18，磁环槽二18一端安装有内磁环一19，内磁环一19一侧安装有导磁体五20，导磁体五20一侧安装有内磁环二21，内磁环二21一侧安装有导磁体六22，导磁体六22一侧安装有内磁环三23，内磁环三23一侧安装有导磁体七24，导磁体七24一侧安装有内磁环四25，内磁环四25一侧安装有导磁体八26，导磁体八26一侧安装有内磁环五27，轴承内圈17一端安装有限位环二28；轴承内圈17侧表面安装有导磁环29。

轴承外圈1两端设有自动风冷结构，自动风冷结构包括限位环一12侧表面的环形槽一30，环形槽一30上端开有进气通孔31，进气通孔31一端安装有分流板一32，环形槽一30侧表面安装有导热板一33；轴承外圈1一端开有环形槽二34，环形槽二34上端开有出气通孔35，环形槽二34侧表面安装有导热板二36，环形槽一30与环形槽二34之间安装有匚形通孔37，匚形通孔37一端与环形槽一30处于互通的状态，匚形通孔37另一端与环形槽二34处于互通的状态，匚形通孔37侧表面安装有导热板三38，匚形通孔37一端安装有分流板二39，轴承内圈17一端安装有涡轮扇叶40；通过轴承内圈17的转动带动轮扇叶40转动，涡轮扇叶40转动可以使涡轮扇叶40一侧产生负压，当涡轮扇叶40的叶片滑过出气通孔35时，可以使出气通孔35一侧产生负压，此时外界的空气会通过防尘罩41进入到进气通孔31内，通过分流板一32的作用可以将气流一分为二，顺着环形槽一30向两侧流动，气流在匚形通孔37的位置集合，气流从匚形通孔37的一端流向另一端，气流进入到环形槽二34之前，分流板二39可以将气流一分为二，环形槽二34内的气流从下往上移动，最终从出气通孔35排出，形成气流循环，实现排出热量降温的目的。

进气通孔31一端安装有防尘罩41。

轴承内圈17侧表面开有键槽42。

轴承外圈1一端安装有防护罩43。

外磁环一3、外磁环二5侧表面开有安装孔44。

出气通孔35呈扩口状。

在本实施方案中，使用时将轴承外圈1固定在相应的位置，再将转动的部件插进轴承内圈17，轴承内圈17处于转动的状态，根据物理常识，磁铁是同性相斥异性相吸的物理现象，外磁环一3、外磁环二5、外磁环三7、外磁环四9、外磁环五11属于N极，内磁环一19、内磁环二21、内磁环三23、内磁环四25、内磁环五27属于S极；外磁环一3、外磁环二5、外磁环三7、外磁环四9、外磁环五11通过磁环槽一2与轴承外圈1固定连接，通过限位环一12的作用使外磁环一3、外磁环二5、外磁环三7、外磁环四9、外磁环五11处于稳定的状态，内磁环一19、内磁环二21、内磁环三23、内磁环四25、内磁环五27通过磁环槽二18与轴承内圈17固定连接，通过限位环二28的作用可以使内磁环一19、内磁环二21、内磁环三23、内磁环四25、内磁环五27处于稳定的状态，轴承外圈1两端通过滚珠轴承一14、滚珠轴承二16的作用可以使轴承内圈17在径向的方向上进行限位，外磁环一3与内磁环一19的位置相对应并产生吸力，通过外磁环二5和内磁环二21、外磁环三7和内磁环三23、外磁环四9和内磁环四25、外磁环五11和内磁环五27产生的吸力，可以增强轴承内圈17的稳定性，使轴承内圈17具有足够的力对抗轴向载荷产生的轴向力；通过导磁体一4、导磁体二6、导磁体三8、导磁体四10、导磁体五20、导磁体六22、导磁体七24、导磁体八26和导磁环29的作用可以改变外磁环和内磁环之间产生磁力线的方向，大幅提升外磁环一3、外磁环二5、外磁环三7、外磁环四9、外磁环五11和内磁环一19、内磁环二21、内磁环三23、内磁环四25、内磁环五27的吸力，实现轴向稳定的目的；图8中的外磁环一3和内磁环一19两侧不设有导磁体，其磁力线吸力较弱，图9中的外磁环二5和内磁环二21的两侧设有导磁体，通过导磁体的作用可以改变磁力线的方向，最终使外磁环二5和内磁环二21之间具有较大的吸力；

正常使用时，涡轮扇叶40会跟着轴承内圈17的转动而转动，此时涡轮扇叶40与轴承外圈1、出气通孔35之间发生相对运动，通过涡轮扇叶40的特性，涡轮扇叶40转动可以使涡轮扇叶40一侧产生负压，

当涡轮扇叶40的叶片滑过出气通孔35时，可以使出气通孔35一侧产生负压，此时外界的空气会通过防尘罩41进入到进气通孔31内，通过分流板一32的作用可以将气流一分为二，顺着环形槽一30向两侧流动，气流在匚形通孔37的位置集合，气流从匚形通孔37的一端流向另一端，气流进入到环形槽二34之前，分流板二39可以将气流一分为二，环形槽二34内的气流从下往上移动，最终从出气通孔35排出，形成气流循环，实现排出热量降温的目的，通过导热板一33、导热板二36、导热板三38的作用便于热量传递到气流中。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种轴向高抗压型永磁轴承，包括轴承外圈（1），其特征在于，所述轴承外圈（1）中心处设有轴向抗压结构；

所述轴向抗压结构包括轴承外圈（1）内侧的磁环槽一（2），磁环槽一（2）一端安装有外磁环一（3），外磁环一（3）一侧安装有导磁体一（4），导磁体一（4）一侧安装有外磁环二（5），外磁环二（5）一侧安装有导磁体二（6），导磁体二（6）一侧安装有外磁环三（7），外磁环三（7）一侧安装有导磁体三（8），导磁体三（8）一侧安装有外磁环四（9），外磁环四（9）一侧安装有导磁体四（10），导磁体四（10）一侧安装有外磁环五（11）；所述轴承外圈（1）一端安装有限位环一（12），限位环一（12）一端开有轴承槽一（13），轴承槽一（13）一侧安装有滚珠轴承一（14），轴承外圈（1）一端开有轴承槽二（15），轴承槽二（15）一侧安装有安装有滚珠轴承二（16）；

所述轴向抗压结构还包括滚珠轴承一（14）内圈的轴承内圈（17），轴承内圈（17）一端与滚珠轴承一（14）固定连接，轴承内圈（17）另一端与滚珠轴承二（16）固定连接，轴承内圈（17）侧表面开有磁环槽二（18），磁环槽二（18）一端安装有内磁环一（19），内磁环一（19）一侧安装有导磁体五（20），导磁体五（20）一侧安装有内磁环二（21），内磁环二（21）一侧安装有导磁体六（22），导磁体六（22）一侧安装有内磁环三（23），内磁环三（23）一侧安装有导磁体七（24），导磁体七（24）一侧安装有内磁环四（25），内磁环四（25）一侧安装有导磁体八（26），导磁体八（26）一侧安装有内磁环五（27），轴承内圈（17）一端安装有限位环二（28）；所述轴承内圈（17）侧表面安装有导磁环（29）；

所述轴承外圈（1）两端设有自动风冷结构，所述自动风冷结构包括限位环一（12）侧表面的环形槽一（30），环形槽一（30）上端开有进气通孔（31），进气通孔（31）一端安装有分流板一（32），环形槽一（30）侧表面安装有导热板一（33）；所述轴承外圈（1）一端开有环形槽二（34），环形槽二（34）上端开有出气通孔（35），环形槽二（34）侧表面安装有导热板二（36），环形槽一（30）与环形槽二（34）之间安装有匚形通孔（37），匚形通孔（37）一端与环形槽一（30）处于互通的状态，匚形通孔（37）另一端与环形槽二（34）处于互通的状态，匚形通孔（37）侧表面安装有导热板三（38），匚形通孔（37）一端安装有分流板二（39），轴承内圈（17）一端安装有涡轮扇叶（40）。

2.根据权利要求1所述一种轴向高抗压型永磁轴承，其特征在于，进气通孔（31）一端安装有防尘罩（41）。

3.根据权利要求1所述一种轴向高抗压型永磁轴承，其特征在于，轴承内圈（17）侧表面开有键槽（42）。

4.根据权利要求1所述一种轴向高抗压型永磁轴承，其特征在于，轴承外圈（1）一端安装有防护罩（43）。

5.根据权利要求1所述一种轴向高抗压型永磁轴承，其特征在于，外磁环一（3）、外磁环二（5）侧表面开有安装孔（44）。

6.根据权利要求1所述一种轴向高抗压型永磁轴承，其特征在于，出气通孔（35）呈扩口状。

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