CN204113899U - 一种全永磁轴承转子系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种全永磁轴承转子系统，属于电磁轴承技术领域。该转子系统包括压盖、转子、外壳，转子中间位置对称安装两个径向永磁轴承，径向永磁轴承由轴向磁化且磁化方向相同的两个磁环构成，依靠磁环之间的排斥力形成径向排斥力，轴向永磁轴承由磁极同极相对设置的两个磁环构成，依靠磁环之间的排斥力形成轴向排斥力，在两端压盖的转子轴孔处分别设置有机械保护轴承，在低转速时起到临时支撑的目的，当高转速时，转子呈悬浮状态，阻力小，耗能小，而且本系统结构简单紧凑，易于加工，便于生产，可以在相关工业领域中进行大面积推广。

Description

一种全永磁轴承转子系统

技术领域

本实用新型属于电磁轴承技术领域，具体涉及一种全永磁轴承转子系统。

背景技术

在工程实践中，由于转子可绕轴向任意转动，因此对于转子系统而言共有五个自由度，当这五个自由度都得到控制时，则称转子系统为五自由度全控制，即悬浮状态。经过研究表明，在转子转动的情况下，也是有可能实现转子的稳定的，因为在动能的共同作用下就可能存在一个势能最小点，它是动态的永磁悬浮，其原理是陀螺效应和磁力的组合。

目前，电磁轴承作为世界上公认的高性能支承部件，具有传统机械支承技术所无法比拟的优点，支承部件具有各类传统轴承无法达到的技术指标和性能特点。由于现有的电磁轴承结构复杂，成本较高，因此不能在工业领域大面积推广，大大限制了电磁轴承的应用，因此，急需一种结构简单，成本较低，可以大面积推广应用的电磁轴承。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提供了一种结构简单，易于在工业领域推广应用的电磁轴承，而且该轴承无需提供任何的能源，是一种既节能又环保的支承部件。

本实用新型的具体技术方案是：

一种全永磁轴承转子系统，包括压盖、转子、外壳，所述转子中间位置对称安装两个径向永磁轴承，第一径向永磁轴承由第一磁环、第二磁环组成，第一磁环、第二磁环的磁化方向均为轴向磁化且磁化方向相同，第二磁环与压盖固定，第二径向永磁轴承由第三磁环、第四磁环组成，第三磁环、第四磁环的磁化方向均为轴向磁化且磁化方向相同，第三磁环与压盖固定，第五磁环与第二磁环组成第一轴向永磁轴承，第二磁环、第五磁环磁极同极相对设置，第六磁环与第三磁环组成第二轴向永磁轴承，第六磁环、第三磁环磁极同极相对设置，第五磁环与第六磁环磁极异极相对设置，第五磁环、第六磁环与转子固定，在两端压盖的转子轴孔处分别设置有机械保护轴承，两个机械保护轴承分别与两端压盖固定。

所述的机械保护轴承与转子的摩擦系数不高于0.3，机械保护轴承的失效温度不低于600℃。

所述的第一磁环与第二磁环之间间隙的范围为1-5mm。

所述的第三磁环与第四磁环之间间隙的范围为1-5mm。

所述的第二磁环与第五磁环之间间隙的范围为1-5mm。

所述的第三磁环与第六磁环之间间隙的范围为1-5mm。

转子中间部位外壁与外壳内壁之间间隙的范围为2-8mm。

两个机械保护轴承的内壁与转子的轴的外壁之间间隙的范围为0.5-2mm。

两端的压盖设置有台阶与外壳的内壁、两个端面相配合，两端的压盖的端面上设置有螺纹通孔，外壳的两个端面上设置有螺纹盲孔与压盖端面的螺纹通孔相配合，压盖和外壳通过螺栓固定连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在低速时依靠机械保护轴承来助稳，在高速时不需要任何辅助装置，机械保护轴承与转子脱离从而实现了转子的完全悬浮，转子阻力小，可达到的速度值能够大大提高，而且该轴承无需提供任何的能源，设计结构简单，便于生产，易于在相关工业领域中推广应用。

附图说明

图1是本实用新型的截面图。

附图中，1、压盖，2、转子，3、外壳，4、第一磁环，5、第二磁环，6、第五磁环，7、台阶面，8、第六磁环，9、第三磁环，10、螺栓，11、第四磁环，12、机械保护轴承。

具体实施方式

一种全永磁轴承转子系统，包括压盖1、转子2、外壳3，转子2中间位置对称安装两个径向永磁轴承，第一径向永磁轴承由第一磁环4、第二磁环5组成，第一磁环4、第二磁环5的磁化方向均为轴向磁化且磁化方向相同，第二磁环5与压盖1固定，第二径向永磁轴承由第三磁环9、第四磁环11组成，第三磁环9、第四磁环11的磁化方向均为轴向磁化且磁化方向相同，第三磁环9与压盖1固定，第五磁环6与第二磁环5组成第一轴向永磁轴承，第二磁环6、第五磁环5磁极同极相对设置，第六磁环8与第三磁环9组成第二轴向永磁轴承，第六磁环8、第三磁环9磁极同极相对设置，第五磁环6与第六磁环8磁极异极相对设置，第五磁环6、第六磁环8与转子2固定，在两端压盖1的转子2轴孔处分别设置有机械保护轴承12，两个机械保护轴承12分别与两端压盖1固定。

具体实施例，如图1所示，两端的压盖1设置有台阶面7与外壳3的内壁、两个端面相配合，两端的压盖1端面上设置有螺纹通孔，外壳3的两个端面上设置有螺纹盲孔与压盖1端面的螺纹通孔相配合，压盖1和外壳3通过螺栓10固定连接，压盖、壳体和螺栓均是由无磁材料制成的，而第一磁环、第二磁环、第三磁环、第四磁环、第五磁环、第六磁环的材料均采用钕铁硼。

当转子2未启动时，第一轴向永磁轴承和第二轴向永磁轴承限制了转子2在轴向方向上的任意移动，第一径向永磁轴承和第二径向永磁轴承限制了转子2在径向方向上的任意移动，但是由于在该结构中，径向轴承内环的的半径小于轴向轴承磁环的半径，所以径向轴承的有效磁面积较小，所以第一轴向永磁轴承和第二轴向永磁轴承带来的径向不稳定性大于径向轴承的径向承载能力，此时转子2处于不平衡状态。

当转子2启动后，转子2会因为受力不平衡会绕中心轴以一定角度转动，此时转子2两端会依靠两个机械保护轴承12提供支撑，当转子转速越来越快，转速达到设计值时，该设计值与转子2的质量、转子2质心到转子2底部的距离、转子2所受的不平衡力矩成正比，与转子2绕中心轴的主惯性矩成反比，转子2会由于陀螺效应定心，绕中心轴的转动角度会随着转子2角速度的增大越来越小，最终达到绕中心轴转动，此时，转子2脱离机械保护轴承12，呈悬浮状态，阻力非常小。

本实用新型不需要单独为轴承提供能源，结构简单紧凑，便于加工，易于生产；该全永磁轴承转子系统达到稳定运转后呈悬浮状态，阻力小，耗能小，是一种节能环保、高效可靠的支承部件，解决了现有技术不能大面积推广的问题，易于在相关工业领域中推广应用。

Claims (9)

1.一种全永磁轴承转子系统，包括压盖(1)、转子(2)、外壳(3)，其特征是：所述转子(2)中间位置对称安装两个径向永磁轴承，第一径向永磁轴承由第一磁环(4)、第二磁环(5)组成，第一磁环(4)、第二磁环(5)的磁化方向均为轴向磁化且磁化方向相同，第二磁环(5)与压盖(1)固定，第二径向永磁轴承由第三磁环(9)、第四磁环(11)组成，第三磁环(9)、第四磁环(11)的磁化方向均为轴向磁化且磁化方向相同，第三磁环(9)与压盖(1)固定，第五磁环(6)与第二磁环(5)组成第一轴向永磁轴承，第二磁环(5)、第五磁环(6)磁极同极相对设置，第六磁环(8)与第三磁环(9)组成第二轴向永磁轴承，第六磁环(8)、第三磁环(9)磁极同极相对设置，磁环(6)与磁环(8)磁极异极相对设置，第五磁环(6)、第六磁环(8)与转子(2)固定，在两端压盖的转子轴孔处分别设置有机械保护轴承(12)，两个机械保护轴承(12)分别与两端压盖(1)固定。

2.根据权利要求1所述的一种全永磁轴承转子系统，其特征是：所述的机械保护轴承(12)与转子(2)的摩擦系数不高于0.3，机械保护轴承(12)的失效温度不低于600℃。

3.根据权利要求1所述的一种全永磁轴承转子系统，其特征是：所述的第一磁环(4)与第二磁环(5)之间间隙的范围为1-5mm。

4.根据权利要求1所述的一种全永磁轴承转子系统，其特征是：所述的第三磁环(9)与第四磁环(11)之间间隙的范围为1-5mm。

5.根据权利要求1所述的一种全永磁轴承转子系统，其特征是：所述的第二磁环(5)与第五磁环(6)之间间隙的范围为1-5mm。

6.根据权利要求1所述的一种全永磁轴承转子系统，其特征是：所述的第三磁环(9)与第六磁环(8)之间间隙的范围为1-5mm。

7.根据权利要求1所述的一种全永磁轴承转子系统，其特征是：转子(2)中间部位外壁与外壳(3)内壁之间间隙的范围为2-8mm。

8.根据权利要求1所述的一种全永磁轴承转子系统，其特征是：两个机械保护轴承(12)的内壁与转子(2)的轴的外壁之间间隙的范围为0.5-2mm。

9.根据权利要求1所述的一种全永磁轴承转子系统，其特征是：两端的压盖(1)设置有台阶面(7)与外壳(3)的内壁、两个端面相配合，两端的压盖(1)端面上设置有螺纹通孔，外壳(3)的两个端面上设置有螺纹盲孔与压盖(1)端面的螺纹通孔相配合，压盖(1)和外壳(3)通过螺栓(10)固定连接。