CN204267531U - 一种永磁磁悬浮轴承 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种永磁磁悬浮轴承，包括轴承座（4）、内圈（2）和外圈（3），在内圈（2）和外圈（3）上相对设置磁极极性相同的永磁体以给轴承提供径向悬浮力、相对设置极性相同或极性相异的永磁体以给轴承提供轴向推力或轴向引力；所述外圈（3）的外端面与轴向穿过轴承座（4）端面上的螺纹孔的调整螺栓（5）的前端相接触，调整螺栓（5）通过旋进或旋退以调整外圈（3）相对于轴承座（4）的轴向位置。本实用新型通过调整螺栓调整内圈、外圈之间的轴向推力或轴向引力以控制转轴的轴向窜动量，径向悬浮力不会因轴向气隙的调整而改变，能够为转轴提供稳定可靠的悬浮力，结构简单、体积小、可靠性高且便于安装和调整，故适宜推广使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种轴承，具体地说是一种结构简单、稳定性强且能够同时提供径向悬浮力和可调节轴向推力的永磁磁悬浮轴承。
背景技术
磁悬浮轴承利用磁力作用将转子悬浮，使转子与定子之间不存在机械接触。与传统滚动轴承、滑动轴承等机械式轴承相比，磁悬浮轴承具有无机械磨损、发热少、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点，可支承高速转动的轴。
磁悬浮轴承按悬浮方式可分为主动式、被动式和组合式。主动式和组合式磁悬浮轴承的磁场主要由电磁铁提供，系统包含传感器、控制电路等，结构复杂、运行成本高、可靠性低。被动式磁悬浮轴承完全采用永磁体提供悬浮力，具有结构简单、运行可靠、寿命长等优点。中国专利1177066A号公开的名称为“磁悬浮轴承”提出了一种径向悬浮结构磁悬浮轴承，即利用内外环形磁铁相互排斥所产生的径向力使转子悬浮。该种磁悬浮轴承没有设置轴向排斥力，其作用相当于圆柱滚子轴承。中国专利CN202451603U介绍了一种组合式磁悬浮轴承，不仅利用永磁环间的径向斥力使转轴保持悬浮状态，还可以通过轴向磁环之间的作用力形成双向的轴向限位，其作用相当于深沟球轴承。中国专利CN102062148A公开了一种锥形磁悬浮轴承，定、转子上的锥形永磁体间的斥力可分解为轴向力和径向力，且可以通过调整气隙的大小来改变定、转子间的斥力大小。该轴承结构简单，但锥形永磁体的产生轴向和径向分力较小，且加工非常困难，不适合工业生产。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有磁悬浮轴承存在的问题，提供一种结构简单、稳定性强且能够同时提供径向悬浮力和可调节轴向推力的永磁磁悬浮轴承。
本实用新型的目的是通过以下技术方案解决的：
一种永磁磁悬浮轴承，包括轴承座、内圈和外圈，其特征在于：所述的轴承座内嵌置有盆状结构的外圈，外圈内设有插套式不接触转动配合的筒状结构的内圈，在内圈的外圆周面和外圈的内圆周面上相对设置磁极极性相同的永磁体以给轴承提供径向悬浮力，且在内圈朝向外圈内端面的轴向端面上和外圈的内端面上相对设置极性相同或极性相异的永磁体以给轴承提供轴向推力或轴向引力；所述外圈的外端面与轴向穿过轴承座端面上的螺纹孔的调整螺栓的前端相接触，调整螺栓通过旋进或旋退以调整外圈相对于轴承座的轴向位置来增强或减弱该轴承的轴向推力或轴向引力并进而控制固定在内圈上的转轴的轴向窜动量。
所述内圈的轴向端面和外圈的内端面之间设有轴向气隙且内圈的外圆周面和外圈的内圆周面之间设有径向气隙。
所述的调整螺栓通过调整外圈相对于轴承座的轴向位置以扩大或减小轴向气隙来增强或减弱该轴承的轴向推力或轴向引力并进而控制转轴的轴向窜动量，且在此过程中径向气隙的大小和径向悬浮力的大小不会变化。
所述的调整螺栓上设有贴附在轴承座端面上的锁紧螺母。
所述的内圈包括内圈磁座、径向内磁环和轴向内磁环，内圈磁座的外圆周面上设有固定设置径向内磁环的径向外台阶，且内圈磁座朝向外圈内端面的轴向端面上设有固定设置轴向内磁环的轴向外台阶；所述的外圈包括外圈磁座、径向外磁环和轴向外磁环，在外圈磁座的内圆周面上设有固定设置径向外磁环的径向内台阶，且外圈磁座的内端面上设有固定设置轴向外磁环的轴向内台阶。
所述的径向内磁环、径向外磁环、轴向内磁环与轴向外磁环均为整体圆环状永磁体。
所述的径向内磁环和径向外磁环均径向充磁，且径向内磁环外圆周面的磁极极性与径向外磁环内圆周面的磁极极性相同。
所述的轴向内磁环和轴向外磁环轴向充磁，轴向内磁环与轴向外磁环相对的端面磁极极性相同或极性相异。
该永磁磁悬浮轴承成对使用时，两个轴承相对设置且位于同一个转轴的两端，此时轴向内磁环与轴向外磁环相对的端面磁极极性相同或极性相异；所述轴向内磁环与轴向外磁环相对的端面磁极极性相同时，调整螺栓通过调整外圈相对于轴承座的轴向位置以扩大或减小轴向气隙来增强或减弱该轴承的轴向推力并进而限制转轴的轴向位置；所述轴向内磁环与轴向外磁环相对的端面磁极极性相异时，调整螺栓通过调整外圈相对于轴承座的轴向位置以扩大或减小轴向气隙来增强或减弱该轴承的轴向引力并进而限制转轴的轴向位置。
该永磁磁悬浮轴承单独使用时，此时轴向内磁环与轴向外磁环相对的端面磁极极性相同，调整螺栓通过调整外圈相对于轴承座的轴向位置以扩大或减小轴向气隙来增强或减弱该轴承的轴向推力并进而控制转轴的轴向窜动量。
本实用新型相比现有技术有如下优点：
本实用新型所提供的永磁磁悬浮轴承利用径向磁环产生径向悬浮力、利用轴向磁环产生轴向推力或轴向引力，永磁磁悬浮轴承成对使用能够进行轴向限位；轴向磁环间的轴向气隙能够通过调整螺栓进行螺纹调整，进而调整内圈、外圈之间的轴向推力或轴向引力，进而控制转轴的轴向窜动量。
本实用新型的永磁磁悬浮轴承的径向悬浮力不会因轴向气隙的调整而改变，能够为转轴提供稳定可靠的悬浮力；且具有结构简单、体积小、可靠性高、便于安装和调整的优点，故适宜推广使用。
附图说明
附图1为本实用新型的永磁磁悬浮轴承结构示意图；
附图2为附图1的垂直于轴线的A-A截面结构示意图。
其中：1—轴承座；2—内圈；3—外圈；4—轴承座；5—调整螺栓；6—锁紧螺母；7—径向内磁环；8—径向外磁环；9—轴向内磁环；10—轴向外磁环；11—内圈磁座；12—外圈磁座；13—径向外台阶；14—轴向外台阶；15—径向内台阶；16—轴向内台阶；17—径向气隙；18—轴向气隙。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1、图2所示：一种永磁磁悬浮轴承，包括轴承座4、内圈2和外圈3，在轴承座4内嵌置有盆状结构的外圈3，外圈3内设有插套式不接触转动配合的筒状结构的内圈2，在内圈2的外圆周面和外圈3的内圆周面上相对设置磁极极性相同的永磁体以给轴承提供径向悬浮力，且在内圈2朝向外圈3内端面的轴向端面上和外圈3的内端面上相对设置极性相同或极性相异的永磁体以给轴承提供轴向推力或轴向引力；上述结构中内圈2和外圈3上的永磁体具体设置方式如下：其中内圈2包括内圈磁座11、径向内磁环7和轴向内磁环9，内圈磁座11的外圆周面上设有固定设置径向内磁环7的径向外台阶13，且内圈磁座11朝向外圈3内端面的轴向端面上设有固定设置轴向内磁环9的轴向外台阶14；而外圈3包括外圈磁座12、径向外磁环8和轴向外磁环10，在外圈磁座12的内圆周面上设有固定设置径向外磁环8的径向内台阶15，且外圈磁座12的内端面上设有固定设置轴向外磁环10的轴向内台阶16；径向内磁环7、径向外磁环8、轴向内磁环9与轴向外磁环10均为整体圆环状永磁体且安装后轴向中心线同轴设置，径向内磁环7和径向外磁环8均径向充磁，且径向内磁环7外圆周面的磁极极性与径向外磁环8内圆周面的磁极极性相同从而产生排斥的磁力为该永磁磁悬浮轴承提供径向悬浮力；轴向内磁环9和轴向外磁环10轴向充磁，轴向内磁环9与轴向外磁环10相对的端面磁极极性相同或极性相异从而产生排斥或相吸的磁力为该永磁磁悬浮轴承提供轴向推力或轴向引力。
在上述结构中，外圈3的外端面与轴向穿过轴承座4端面上的螺纹孔的调整螺栓5的前端相接触，调整螺栓5通过旋进或旋退以调整外圈3相对于轴承座4的轴向位置来增强或减弱该轴承的轴向推力或轴向引力并进而控制固定在内圈2上的转轴1的轴向窜动量。具体来说，内圈2的轴向端面和外圈3的内端面之间设有轴向气隙18且内圈2的外圆周面和外圈3的内圆周面之间设有径向气隙17，即轴向内磁环9的端面与轴向外磁环10的端面相对安装且留有轴向气隙18且径向内磁环7的外圆周面与径向外磁环8的内圆周面相对安装且留有径向气隙17，此时调整螺栓5通过调整外圈3相对于轴承座4的轴向位置以扩大或减小轴向气隙18来增强或减弱该轴承的轴向推力或轴向引力并进而控制转轴1的轴向窜动量，且在此过程中径向气隙17的大小和径向悬浮力的大小不会变化，即该永磁磁悬浮轴承的径向悬浮力能够为转轴1提供稳定可靠的悬浮力，而不会因轴向气隙18的调整而改变。另外在调整螺栓5上设有贴附在轴承座4端面上的锁紧螺母6以对调整螺栓5进行限位。且为了能够得到最好最平稳的调整效果，需要将轴承座4上加工的螺纹孔轴向中心线与转轴1的轴向中心线同轴设置，该螺纹孔用于安装调整螺栓5和锁紧螺母6，此时调整螺栓5的前端抵在外圈3外端面的中心位置，旋转调整螺栓5即可改变外圈3相对于内圈2的轴向位置。
本实用新型的永磁磁悬浮轴承能够单独使用或成对使用，当永磁磁悬浮轴承单独使用时，此时轴向内磁环9与轴向外磁环10相对的端面磁极极性相同，调整螺栓5通过调整外圈3相对于轴承座4的轴向位置以扩大或减小轴向气隙18来增强或减弱该轴承的轴向推力并进而控制转轴1的轴向窜动量。当永磁磁悬浮轴承成对使用时，两个轴承相对设置且位于同一个转轴1的两端，此时轴向内磁环9与轴向外磁环10相对的端面磁极极性相同或极性相异；轴向内磁环9与轴向外磁环10相对的端面磁极极性相同时，调整螺栓5通过调整外圈3相对于轴承座4的轴向位置以扩大或减小轴向气隙18来增强或减弱该轴承的轴向推力并进而限制转轴1的轴向位置；轴向内磁环9与轴向外磁环10相对的端面磁极极性相异时，调整螺栓5通过调整外圈3相对于轴承座4的轴向位置以扩大或减小轴向气隙18来增强或减弱该轴承的轴向引力并进而限制转轴1的轴向位置。
本实用新型所提供的永磁磁悬浮轴承利用径向磁环产生径向悬浮力、利用轴向磁环产生轴向推力或轴向引力，永磁磁悬浮轴承成对使用能够进行轴向限位；轴向磁环间的轴向气隙18能够通过调整螺栓5进行螺纹调整，进而调整内圈2、外圈3之间的轴向推力或轴向引力，进而控制转轴1的轴向窜动量，且永磁磁悬浮轴承的径向悬浮力不会因轴向气隙18的调整而改变，能够为转轴1提供稳定可靠的悬浮力；该永磁磁悬浮轴承具有结构简单、体积小、可靠性高、便于安装和调整的优点，故适宜推广使用。
以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内；本实用新型未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。
Claims (10)
1.一种永磁磁悬浮轴承，包括轴承座（4）、内圈（2）和外圈（3），其特征在于：所述的轴承座（4）内嵌置有盆状结构的外圈（3），外圈（3）内设有插套式不接触转动配合的筒状结构的内圈（2），在内圈（2）的外圆周面和外圈（3）的内圆周面上相对设置磁极极性相同的永磁体以给轴承提供径向悬浮力，且在内圈（2）朝向外圈（3）内端面的轴向端面上和外圈（3）的内端面上相对设置极性相同或极性相异的永磁体以给轴承提供轴向推力或轴向引力；所述外圈（3）的外端面与轴向穿过轴承座（4）端面上的螺纹孔的调整螺栓（5）的前端相接触，调整螺栓（5）通过旋进或旋退以调整外圈（3）相对于轴承座（4）的轴向位置来增强或减弱该轴承的轴向推力或轴向引力并进而控制固定在内圈（2）上的转轴（1）的轴向窜动量。
2.根据权利要求1所述的永磁磁悬浮轴承，其特征在于：所述内圈（2）的轴向端面和外圈（3）的内端面之间设有轴向气隙（18）且内圈（2）的外圆周面和外圈（3）的内圆周面之间设有径向气隙（17）。
3.根据权利要求2所述的永磁磁悬浮轴承，其特征在于：所述的调整螺栓（5）通过调整外圈（3）相对于轴承座（4）的轴向位置以扩大或减小轴向气隙（18）来增强或减弱该轴承的轴向推力或轴向引力并进而控制转轴（1）的轴向窜动量，且在此过程中径向气隙（17）的大小和径向悬浮力的大小不会变化。
4.根据权利要求1或3所述的永磁磁悬浮轴承，其特征在于：所述的调整螺栓（5）上设有贴附在轴承座（4）端面上的锁紧螺母（6）。
5.根据权利要求1所述的永磁磁悬浮轴承，其特征在于：所述的内圈（2）包括内圈磁座（11）、径向内磁环（7）和轴向内磁环（9），内圈磁座（11）的外圆周面上设有固定设置径向内磁环（7）的径向外台阶（13），且内圈磁座（11）朝向外圈（3）内端面的轴向端面上设有固定设置轴向内磁环（9）的轴向外台阶（14）；所述的外圈（3）包括外圈磁座（12）、径向外磁环（8）和轴向外磁环（10），在外圈磁座（12）的内圆周面上设有固定设置径向外磁环（8）的径向内台阶（15），且外圈磁座（12）的内端面上设有固定设置轴向外磁环（10）的轴向内台阶（16）。
6.根据权利要求5所述的永磁磁悬浮轴承，其特征在于：所述的径向内磁环（7）、径向外磁环（8）、轴向内磁环（9）与轴向外磁环（10）均为整体圆环状永磁体。
7.根据权利要求5或6所述的永磁磁悬浮轴承，其特征在于：所述的径向内磁环（7）和径向外磁环（8）均径向充磁，且径向内磁环（7）外圆周面的磁极极性与径向外磁环（8）内圆周面的磁极极性相同。
8.根据权利要求5或6所述的永磁磁悬浮轴承，其特征在于：所述的轴向内磁环（9）和轴向外磁环（10）轴向充磁，轴向内磁环（9）与轴向外磁环（10）相对的端面磁极极性相同或极性相异。
9.根据权利要求8所述的永磁磁悬浮轴承，其特征在于：该永磁磁悬浮轴承成对使用时，两个轴承相对设置且位于同一个转轴（1）的两端，此时轴向内磁环（9）与轴向外磁环（10）相对的端面磁极极性相同或极性相异；所述轴向内磁环（9）与轴向外磁环（10）相对的端面磁极极性相同时，调整螺栓（5）通过调整外圈（3）相对于轴承座（4）的轴向位置以扩大或减小轴向气隙（18）来增强或减弱该轴承的轴向推力并进而限制转轴（1）的轴向位置；所述轴向内磁环（9）与轴向外磁环（10）相对的端面磁极极性相异时，调整螺栓（5）通过调整外圈（3）相对于轴承座（4）的轴向位置以扩大或减小轴向气隙（18）来增强或减弱该轴承的轴向引力并进而限制转轴（1）的轴向位置。
10.根据权利要求8所述的永磁磁悬浮轴承，其特征在于：该永磁磁悬浮轴承单独使用时，此时轴向内磁环（9）与轴向外磁环（10）相对的端面磁极极性相同，调整螺栓（5）通过调整外圈（3）相对于轴承座（4）的轴向位置以扩大或减小轴向气隙（18）来增强或减弱该轴承的轴向推力并进而控制转轴（1）的轴向窜动量。
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