CN202158081U - 半静磁磁悬浮立式轴承 - Google Patents

Abstract

一种半静磁磁悬浮立式轴承，包括转动组件、静磁磁悬浮供力组件、定位转轴组件，所述转动组件由受力铁环组成，所述静磁磁悬浮供力组件由永磁体组成，所述定位转轴组件由轴承组成，其特征是，定位转轴组件安装在转动组件上，悬浮供力由被安装在转动组件上的非铁磁性的构件上的受力铁环与磁铁组件产生。磁铁组件由内外辐射充磁磁环组构成，每组磁环上下磁环磁化方向反向放置。上述静磁磁悬浮机构其采用静磁磁悬浮(MSS)技术。定位转轴组件也可以用电磁平衡定位组件代替。

Description

半静磁磁悬浮立式轴承

技术领域

本实用新型涉及一种轴承，尤其涉及一种半静磁磁悬浮立式轴承。

背景技术

目前中国公开号CN101734170A，发明创造的名称为移动物体静磁磁悬浮和推进系统，该申请公开了一种在磁铁和铁件间产生的类似弹簧力的静磁力悬浮MSS技术。磁悬浮轴承是利用磁性悬浮来支撑负载从而进行无物理接触的运动。磁悬浮轴承的摩擦小，不需要油润滑的优点。目前磁悬浮轴承有二大类：一类是主动型磁浮轴承(AMB)，它的磁浮完全是由电磁铁加控制单元实现。缺点是比较大的体积和复杂的控制电路系统。笫二类是被动型(PMB)永磁磁悬浮。由于Earnshaw定律的限制使得建造全永磁磁悬浮轴承相当困难，所以兼并永磁悬浮和电磁悬浮或传统轴承成为二个实际的选择。兼并永磁悬浮和电磁悬浮结合二者的优势但仍需要持续的电能输入和一个主动的控制单元才能维持负载的稳定。由于目前技术的复杂性，主动磁悬浮轴承往往还需要配备一套备用的轴承以备在供电或控制发生事故之需。有两种典型的不稳定性存在于目前的磁悬浮轴承技术中：首先磁体间的作用是随着之间距离增加而迅速减少的不稳定力。其次是由于磁力是保守力，所能提供的力缓冲非常有限，一旦存在外界驱动力引起的振荡极有可能导致悬浮失稳。目前主动型的磁浮轴承AMP中含有一电磁组件由一套功率放大器提供电源。另外还含有一控制器和一反馈转子位置的间歇传感器。这些元件更增加了系统的复杂性。功率放大器提供给两组位于转子对边位置的电磁铁相同的偏置电流以维持转子的平衡。这种拔河式的平衡由控制器不断地调整以抵消外界力的干扰对转子位置的微小偏移。而兼并永磁悬浮和传统轴承就变得更有效和实用。

实用新型内容

本实用新型提供一种半静磁磁悬浮立式轴承，在该轴承中，全永磁垂直方向磁悬浮是发生在一组或多组永磁铁与铁轴之间的类似弹簧力的静磁力。水平方向是由传统轴承或平衡电磁铁无受力定位，解决了现有AMP技术中需要复杂的电磁平衡、控制系统和悬浮不稳定的问题。

为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种半静磁磁悬浮立式轴承，包括转动组件、静磁磁悬浮供力组件、定位转轴组件，所述转动组件由受力铁环组成，所述静磁磁悬浮供力组件由永磁体组成，所述定位转轴组件由轴承组成，定位转轴组件安装在传动组件上，悬浮供力由被安装在转动组件上的非铁磁性的构件上的受力铁环与磁铁组件产生，所述磁铁组件由内外辐射充磁磁环组构成，每组磁环上下磁环磁化方向反向放置。

所述定位转轴组件至少由一个机械轴承或者电磁铁平衡装置构成。

本实用新型的有益效果是：减少轴承的磨损和转动阻力，减少维修成本，延长轴承寿命，节能减耗，结构简单。

附图说明

下面据实施例和附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型的静磁悬浮MSS结构的构造示意图；

图2是本实用新型的半静磁磁悬浮立式轴承结构示意图；

图3是本实用新型的半静磁磁悬浮风力发电机结构示意图。

图中：

1、非磁性的框架支撑结构；2、永磁体；3、永磁体；4、内铁环；5、非磁性的框架支撑结构；6、轴；7、内铁环；8、外铁环；9、外铁环；10、非磁性的框架材料；11、转动组件；12、定位轴承；13、定位轴承组件；14、风力涡轮机；15、非磁性框架支撑体；16、MSS组件。

具体实施方式

本实用新型的工作原理如下：如图1所示，永磁环2和永磁环3被如图示箭头磁化排列成如图所示的布局旨在磁体工作的间歇产生一强梯度磁场。这梯度场将置于其中的内铁环4和内铁环7磁化并对其产生一个沿着轴6方向磁弹簧力。外铁环8和外铁环9固定所有磁环并作为磁路的磁轭。部件5是非磁性的框架支撑结构，起到固定内铁环4和内铁环7并将其与轴6相连的作用。部件1也是非磁性的框架支撑结构。内铁环4和内铁环7受到的弹簧力随着内铁环沿轴6方向位移增加而增加，并总是指向平衡位置，可以平衡任何沿轴方向的负载和波动。沿纵向该系统在中间对称位置是平衡的，但是不稳定的，当偏离该平衡位置有一个侧向力，如果要内铁环4和内铁环7维持在中间位置不与永磁环2和永磁环3接触必须有一个定位装置将内铁环4和内铁环7相联的轴6固定在该平衡位置。由于该静磁力本质上是磁吸引性的且具有弹簧力的属性，所以产生的磁悬浮是在垂直方向稳定的。磁体组件对内铁环4和内铁环7的磁力随着他们离开中间平衡位置的距离增加(当负荷增加时)而增加。内铁环4和内铁环7受其两边永磁体2和永磁体3的吸引要离开中心位置而偏向右边或左边。该水平方向的定位可以由一组或多组传统轴承来实现，也可用一对或多对平衡电磁铁代替轴承而实现。

如图2所示，给出了本实用新型的半静磁磁悬浮立式轴承。对转轴起定位作用的定位轴承12，精密的制造和调节可以使得转动组件11在水平方向受到很小甚至为零的偏侧力，从而使得定位轴承12几乎是不受力的承载，这种特性可以大大地减少对轴承的摩损和转动阻力。磁浮受力部件内铁环被安装在一非铁磁性的基座并有一大一小两铁环组合而成，中间安装有非磁性的框架材料10以减少侧偏力的幅度，进一步减小定位轴承12在没有精确控制到零侧偏力情况下对定位轴承12所产生的侧压力。定位轴承12安装在传动组件11上，并在传动组件的轴向上可微量自由调整位置，以免定位轴承12承载部分垂直方向的负载。

本实用新型的半静磁磁悬浮立式轴承还可以用于风力发电机系统，如图3所示，该系统包括本实用新型MSS组件16和两套定位轴承组件13，风力涡轮机14的重量依靠一组或多组本实用新型轴承承载而在垂直方向静磁悬浮，风力涡轮机14由定位轴承组件13水平方向平衡，风轮与底座间的磁悬浮空间没有限制，可以容许更大的垂直运作波动和制造公差。

Claims (2)

1.一种半静磁磁悬浮立式轴承，包括转动组件、静磁磁悬浮供力组件、定位转轴组件，所述转动组件由受力铁环组成，所述静磁磁悬浮供力组件由永磁体组成，所述定位转轴组件由轴承组成，其特征是，定位转轴组件安装在转动组件上，悬浮供力由被安装在转动组件上的非铁磁性的构件上的受力铁环与磁铁组件产生，所述磁铁组件由内外辐射充磁磁环组构成，每组磁环上下磁环磁化方向反向放置。

2.根据权利要求1所述的一种半静磁磁悬浮立式轴承，所述定位转轴组件至少由一个机械轴承或者电磁铁平衡装置构成。

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