CN202597465U - 轴向磁悬浮旋转系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种轴向磁悬浮旋转系统，主要结构为被动旋转结构(7)安装在悬浮主轴(1)上，悬浮主轴(1)套在固定体(3)的内侧，其特征是悬浮主轴(1)被径向固定结构(8)以机械方式固定在整个轴承的中心位置，并且能够轴向位移和自转；多个小磁环(5)及其磁环之间的多个导磁体(6)共同固定在悬浮主轴(1)上，多个大磁环(4)及其磁环之间的多个导磁体(6)共同安装在固定体(3)的内侧，每个大磁环套一个小磁环，大小磁环端面平行，端面极性互为反极；动力轴(2)与悬浮主轴(1)采用旋转连接方式传动，连接处有间隙。本申请的节能效果更加明显。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种轴向磁悬浮旋转系统，该系统是把垂直轴旋转设备(例如鼓风机)或轴向拉力旋转设备(如螺旋桨飞机的旋转推进系统)的主轴用磁悬浮轴承悬浮起来，使主轴及其负载物的重力或载荷完全用磁悬浮轴承悬浮起来，保持主轴及其负载在静止和旋转时，平行于旋转轴方向的载荷100％处于悬空状态。其悬浮力来自于异性相斥轴向磁悬浮轴承。属于磁悬浮技术领域。
背景技术
现在各种旋转系统的旋转支撑都是依靠传统机械轴承，例如02105914.4和201020503605.X等鼓风机都是采用机械轴承作为旋转支撑结构，其他的旋转系统例如水轮机、泵、螺旋桨飞机及洗衣机等旋转设备，都是尽可能采用水平轴形式，用机械轴承支撑，然而水平轴机械轴承在高速旋转时，会产生巨大的摩擦发热现象，摩擦耗能非常大。这样大量的宝贵能源都是在传动过程中消耗掉了，并没有实际用于我们的日常生活。大量的能源消耗会导致碳排放量增加，产生温室气体，导致地球变暖。
发明内容
本发明所要解决的问题是把旋转系统的主轴及其载荷的重力或者反作用力完全悬浮起来，100％消除旋转时的重力或者反作用力的摩擦阻力，彻底消除反作用力的摩擦耗能。
一种轴向磁悬浮旋转系统，主要结构为主轴(1)、动力轴(2)、固定体(3)、大磁环(4)、小磁环(5)、导磁体(6)、旋转结构(7)及主轴径向固定结构(8)部分组成；旋转结构(9)固定在主轴(1)上；多个小磁环(5)固定在主轴(1)上，磁环间隙中安装导磁体(6)；主轴(1)套在固定体(3)的内侧，被径向固定结构(8)以机械转动方式固定在整个轴承的中心位置，并能够轴向位移和自转；多个大磁环(4)及其磁环之间导磁体(6)安装在固定体(3)内侧；每个大磁环(4)套一个小磁环(5)，磁环端面平行排列，大小磁环端面极性互为反极；动力轴(2)通过旋转连接方式与主轴(1)连接，连接处有间隙。
旋转结构(7)与径向固定结构(8)之间的主轴也可以断开，然后采用旋转连接方式传动。
主轴上的旋转结构可以替换为鼓风机叶轮、泵的叶轮、水轮机叶轮、洗衣机滚筒、风扇叶片、飞机的螺旋桨、涡扇式发动机的叶片及直升机叶片等旋转设备，也可以支撑大型搅拌设备的容器。其承载力的方向只要是平行于悬浮轴的方向即可，不要求绝对垂直于水平面。
这样旋转系统的垂直主轴和负载旋转结构的重量就完全被悬浮起来，旋转时的重力摩擦为零，这样主要旋转部分的摩擦耗能就没有了，整机试验结果证明，经过磁悬浮改装之后的鼓风机，可以获得非常好的节能效果。重力摩擦耗能的特点是重量越大，转速越高，摩擦耗能也越大，而垂直轴磁悬浮轴承的特点是，无论重量和转速如何增加，摩擦耗能都不会增加。使用磁悬浮轴承在大型产品是的节能效果更加明显。
附图说明
图1是本发明的多环互套轴向磁悬浮轴承鼓风机的径向剖面构造图。
图2是本发明的多环互套磁悬浮轴承直升机旋转悬挂系统的径向剖面构造图。
图3是本发明的旋转结构两侧同时安装磁悬浮轴承的旋转系统的径向剖面构造图。
图4是本发明的主轴为整体结构的磁悬浮风力发电机的径向剖面构造图。
具体实施方式
图1中，主轴(1)、动力轴(2)、固定体(3)、大磁环(4)、小磁环(5)、导磁体(6)、旋转结构(7)及主轴径向固定结构(8)部分组成；旋转结构(9)固定在主轴(1)上；多个小磁环(5)固定在主轴(1)上，磁环间隙中安装导磁体(6)；主轴(1)套在固定体(3)的内侧，被径向固定结构(8)以机械转动方式固定在整个轴承的中心位置，并能够轴向位移和自转；多个大磁环(4)及其磁环之间导磁体(6)安装在固定体(3)内侧；每个大磁环(4)套一个小磁环(5)，磁环端面平行排列，大小磁环端面极性互为反极；动力 轴(2)通过旋转连接方式与主轴(1)连接，连接处有间隙。
主轴(1)与动力轴(2)之间是断开的，当然主轴(1)在径向固定结构(8)与旋转结构(7)之间也可以断开，采用旋转连接方式传动。
只要把旋转结构(7)替换成鼓风机或者泵的叶轮，就是垂直轴磁悬浮鼓风机或垂直轴磁悬浮泵。
如果整个系统水平摆放，把旋转结构(7)替换成飞机螺旋桨，就可以把螺旋桨飞机推进方向的摩擦阻力完全消除，成为磁悬浮螺旋桨推进系统。
在磁悬浮旋转系统水平摆放的情况下，还可以用涡扇式发动机的叶片来替代，旋转结构(7)，就可以把涡扇发动机的推进方向的摩擦阻力完全消除，成为磁悬浮式涡扇发动机。
图2与图1的基本磁悬浮结构和传动结构完全相同，只是把图1中的旋转叶轮(7)替换成直升机升力叶片，是证明该产品可以用于直升机旋转悬挂系统的一个实施例。
图3中，主轴(1)套在固定体(3)的内部，被上下两个径向固定结构(8)以机械方式固定在大磁环(4)的中心位置，并且能够轴向位移和自转；旋转结构(7)安装在主轴(1)的中间，两组小磁环(5)及其多个导磁体(6)安装在旋转结构(7)的上下两端；小磁环外侧是与之对应的两组大磁环(4)及其多个导磁体(6)；大磁环(4)及其导磁体(6)固定在外固定体(3)的内部；主轴(1)与动力轴(2)通过旋转连接方式连接，两个轴的连接处有间隙；动力轴(2)与发电机转子(9)固定在一起。
如果旋转结构(7)替换成水轮机的叶轮，那么主轴(1)就是动力传导轴，动力轴(2)为被动旋转轴，带动发电机转子(9)旋转。
如果旋转结构(7)是汽轮机的叶轮，那么整个系统就是一种磁悬浮汽轮机。
上述几种结构都是主轴分成悬浮轴和不悬浮轴，这种结构的好处是便于加工，有利于使用标准产品，能够降低生产成本。
图4是一种整体主轴产品，磁悬浮轴承风力发电机；其中主轴(1)穿过磁悬浮轴承悬浮，直接与旋转结构(7)固定在一起，小磁环(5)及其导磁体(6)固定在主轴(1)上；大磁环(4)及其导磁体(6)固定在外壳(3)内；叶片(9)固定在主轴(1)上；主轴(1)被径向固定结构(8)以机械方式固定在大磁环(4)的中心位置，并能轴向位移和自转。
这种整体悬浮轴结构不仅仅适用于风力发电机，也适用于鼓风机、泵、水轮机等旋转系统上。关键是加工设备能否复合配件加工要求，产品主要配件尺寸能否满足安装和运输要求。
Claims (2)
1.一种轴向磁悬浮旋转系统，主要结构为被动旋转结构(7)安装在悬浮主轴(1)上，悬浮主轴(1)套在固定体(3)的内侧，其特征是悬浮主轴(1)被径向固定结构(8)以机械方式固定在整个轴承的中心位置，并且能够轴向位移和自转；多个小磁环(5)及其磁环之间的多个导磁体(6)共同固定在悬浮主轴(1)上，多个大磁环(4)及其磁环之间的多个导磁体(6)共同安装在固定体(3)的内侧，每个大磁环套一个小磁环，大小磁环端面平行，端面极性互为反极；动力轴(2)与悬浮主轴(1)采用旋转连接方式传动，连接处有间隙。
2.根据权利要求1所述的轴向磁悬浮旋转系统，其特征在于：旋转结构(7)与径向固定结构(8)之间的主轴也可以断开，然后采用旋转连接方式传动。
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