CN204572784U - 一种并联式永磁磁悬浮轴承 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种并联式永磁磁悬浮轴承，包括外圈（1）、轴向内圈（2）和径向磁圈（3），在轴向内圈（2）的轴向两侧外端面上和与该轴向两侧外端面相对应的外圈（1）的两轴向内壁端面上分别对应设置相应的永磁体，为轴（22）提供方向相反的双向轴向力以限制轴（22）的轴向窜动；所述外圈（1）的轴向外端面上设有多个沿轴向设置的止推环（4），且在径向磁圈（3）的轴向外端面上设有多个插入止推环（4）内的挡环（5），在挡环（5）的径向圆周面上和与该径向外圆周面一一对应的止推环（4）的径向圆周面上分别正对设置多组极性相同的永磁体，为轴（22）提供径向悬浮力。本实用新型能够承受较大径向载荷、结构简单、稳定性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种轴承，具体地说是一种能够承受较大径向载荷、结构简单、稳定性好的并联式永磁磁悬浮轴承。
背景技术
磁悬浮轴承利用同性相斥、异性相吸的磁力作用将转子悬浮于定子中，使转子与定子之间没有机械接触。因此不存在机械磨损，具有能耗低、发热少、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点。
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CN202451603 U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。但是这种轴承在受到较大径向力作用时，会产生较大的径向偏移，影响使用时的稳定性和旋转精度。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种能够承受较大径向载荷、结构简单、稳定性好的并联式永磁磁悬浮轴承。
本实用新型的目的是通过以下技术方案解决的：
一种并联式永磁磁悬浮轴承，包括外圈、轴向内圈和径向磁圈，其特征在于：相邻设置的轴向内圈和径向磁圈同轴插套固定在轴上并随轴同步旋转，其中轴向内圈位于外圈内且两者同轴插套设置构成不接触转动配合，在轴向内圈的轴向两侧外端面上和与该轴向两侧外端面相对应的外圈的两轴向内壁端面上分别对应设置相应的永磁体，上述永磁体的相互作用为轴提供方向相反的双向轴向力以限制轴的轴向窜动；所述外圈的轴向外端面上设有多个沿轴向设置并朝向径向磁圈的止推环，且在径向磁圈朝向外圈的轴向外端面上设有多个沿轴向设置并插入止推环内的挡环，使得挡环的径向圆周面上和与该径向外圆周面一一对应的止推环的径向圆周面上分别正对设置多组极性相同的永磁体，为轴提供径向悬浮力。
所述止推环和挡环的径向圆周面上设置的相互对应的永磁体包括径向外磁环和径向内磁环，径向内磁环位于径向外磁环的内腔中且两者之间设有气隙使得多组成对设置的径向外磁环和径向内磁环构成为轴提供径向悬浮力的永磁体。
所述的径向外磁环和径向内磁环均径向充磁且径向内磁环的径向外圆周面与径向外磁环正对的径向内圆周面上的磁极极性相同产生斥力，均为整体圆环状永磁体且安装后轴向中心线相同的径向内磁环和径向外磁环之间通过气隙的相互作用则为轴提供径向悬浮力。
所述止推环上的径向内磁环或径向外磁环的轴向外端处设有轴向固定径向内磁环或径向外磁环的外端盖，且在挡环上的径向内磁环或径向外磁环的轴向外端面处设有进一步限定径向内磁环或径向外磁环的内端盖。
所述轴向内圈的轴向两侧端面上分别设有轴向内磁环一和轴向内磁环二，且与设置轴向内磁环一的轴向内圈的轴向端面相对应的外圈的轴向内壁端面上设有轴向外磁环一、与设置轴向内磁环二的轴向内圈的轴向端面相对应的外圈的轴向内壁端面上设有轴向外磁环二，且轴向内磁环一和轴向外磁环一之间设有气隙且轴向内磁环二和轴向外磁环二之间设有气隙；则轴向内磁环一和轴向外磁环一、轴向内磁环二和轴向外磁环二构成为轴提供方向相反的双向轴向力以限制轴的轴向窜动的永磁体。
所述的轴向内磁环一、轴向外磁环一、轴向内磁环二、轴向外磁环二均轴向充磁，使得轴向内磁环一和轴向外磁环一之间通过气隙相互作用、轴向内磁环二和轴向外磁环二之间通过气隙相互作用产生方向相反的轴向作用力。
所述轴向内磁环一和轴向外磁环一正对的端面磁极极性相同产生斥力，且轴向内磁环二和轴向外磁环二正对的端面磁极极性也相同产生斥力，均为整体圆环状永磁体且安装后轴向中心线相同的轴向内磁环一和轴向外磁环一之间通过气隙的相互作用、轴向内磁环二和轴向外磁环二之间通过气隙的相互作用使得固定在轴上的轴向内圈受到方向相反的轴向斥力从而限制轴的轴向窜动。
所述的轴向内圈、设置在轴向内圈轴向两侧外端面上的轴向内磁环一和轴向外磁环一三者构成一个固定在轴上并随轴同步旋转的环状体。
所述的外圈包括磁座一、外连接座和磁座二，外连接座的两轴向端面分别通过调整垫片和螺钉与其两侧的磁座一和磁座二固定相连构成能够容纳轴向内圈的外圈，外连接座位于轴向内圈的径向外侧使得外连接座和轴向内圈同轴插套设置且构成不接触转动配合，而磁座一和磁座二则分别位于轴向内圈的轴向两侧使得磁座一的轴向内壁端面上设有轴向外磁环一、磁座二的轴向内壁端面上设有轴向外磁环二；所述的止推环沿轴向设置在磁座二的外端面上。
所述的径向磁圈和轴向内圈分别同轴插套固定于轴上，其中径向磁圈的轴向一侧由轴肩轴向定位且其另一侧通过轴承隔套轴向固定；而轴向内圈的一侧和径向磁圈共用同一个轴承隔套轴向定位且轴向内圈的另一侧采用圆螺母轴向固定，从而使得径向磁圈和轴向内圈能够跟随轴同步旋转。
本实用新型相比现有技术有如下优点：
本实用新型的并联式永磁磁悬浮轴承通过采用两对轴向磁环和多对径向磁环集成，轴向磁环相对的端面磁性相同使得两对轴向磁环能够提供方向相反的双向轴向力；多对径向磁环并联且相对应的圆周面磁性相同使得每对径向外磁环和径向内磁环能够提供径向悬浮力，承受较大的径向载荷，减小径向偏移，提高该磁悬浮轴承运行的稳定性和旋转精度。
本实用新型集成轴向内磁环的轴向内圈和集成径向磁环的径向磁圈分开设置，降低了两对轴向磁环各自之间的磁场和多对径向磁环之间的磁场的相互影响程度，且上述磁环均为整体圆环结构，使得该并联式永磁磁悬浮轴承的磁场稳定，进一步提高了运行的稳定性和旋转精度。
附图说明
附图1为本实用新型的并联式永磁磁悬浮轴承具体实施例的结构示意图；
附图2为附图1垂直于轴线的A-A截面结构示意图；
附图3为附图1垂直于轴线的B-B截面结构示意图。
其中：1—外圈；2—轴向内圈；3—径向磁圈；4—止推环；5—挡环；6—径向外磁环；7—径向内磁环；8—外端盖；9—内端盖；10—轴向内磁环一；11—轴向外磁环一；12—轴向内磁环二；13—轴向外磁环二；14—磁座一；15—外连接座；16—磁座二；17—调整垫片；18—螺钉；19—轴肩；20—轴承隔套；21—圆螺母；22—轴。
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1-3所示：一种并联式永磁磁悬浮轴承，包括外圈1、轴向内圈2和径向磁圈3，相邻设置的轴向内圈2和径向磁圈3同轴插套固定在轴22上并随轴22同步旋转，径向磁圈3和轴向内圈2分别同轴插套固定于轴22上，其中径向磁圈3的轴向一侧由轴肩19轴向定位且其另一侧通过轴承隔套20轴向固定；而轴向内圈2的一侧和径向磁圈3共用同一个轴承隔套20轴向定位且轴向内圈2的另一侧采用圆螺母21轴向固定，从而使得径向磁圈3和轴向内圈2能够跟随轴22同步旋转。轴向内圈2位于外圈1内且两者同轴插套设置构成不接触转动配合，在轴向内圈2的轴向两侧外端面上和与该轴向两侧外端面相对应的外圈1的两轴向内壁端面上分别对应设置相应的永磁体，上述永磁体的相互作用为轴22提供方向相反的双向轴向力以限制轴22的轴向窜动；所述外圈1的轴向外端面上设有多个沿轴向设置并朝向径向磁圈3的止推环4，且在径向磁圈3朝向外圈1的轴向外端面上设有多个沿轴向设置并插入止推环4内的挡环5，使得挡环5的径向圆周面上和与该径向外圆周面一一对应的止推环4的径向圆周面上分别正对设置多组极性相同的永磁体，为轴22提供径向悬浮力。
对于永磁体的具体分布情况，下面通过提供径向力的永磁体和提供轴向力的永磁体来分别进一步说明。
如图1-3所示，在止推环4和挡环5的径向圆周面上设置的相互对应的永磁体包括径向外磁环6和径向内磁环7，径向内磁环7位于径向外磁环6的内腔中且两者之间设有气隙使得多组成对设置的径向外磁环6和径向内磁环7构成为轴22提供径向悬浮力的永磁体；另外止推环4上的径向内磁环7或径向外磁环6的轴向外端处设有轴向固定径向内磁环7或径向外磁环6的外端盖8，且在挡环5上的径向内磁环7或径向外磁环6的轴向外端面处设有进一步限定径向内磁环7或径向外磁环6的内端盖9。且径向外磁环6和径向内磁环7均径向充磁且径向内磁环7的径向外圆周面与径向外磁环6正对的径向内圆周面上的磁极极性相同产生斥力，均为整体圆环状永磁体且安装后轴向中心线相同的径向内磁环7和径向外磁环6之间通过气隙的相互作用则为轴22提供径向悬浮力。
如图1-3所示，在轴向内圈2的轴向两侧端面上分别设有轴向内磁环一10和轴向内磁环二12，且与设置轴向内磁环一10的轴向内圈2的轴向端面相对应的外圈1的轴向内壁端面上设有轴向外磁环一11、与设置轴向内磁环二12的轴向内圈2的轴向端面相对应的外圈1的轴向内壁端面上设有轴向外磁环二13，且轴向内磁环一10和轴向外磁环一11之间设有气隙且轴向内磁环二12和轴向外磁环二13之间设有气隙；则轴向内磁环一10和轴向外磁环一11、轴向内磁环二12和轴向外磁环二13构成为轴22提供方向相反的双向轴向力以限制轴22的轴向窜动的永磁体。具体来说，轴向内磁环一10、轴向外磁环一11、轴向内磁环二12、轴向外磁环二13均轴向充磁，使得轴向内磁环一10和轴向外磁环一11之间通过气隙相互作用、轴向内磁环二12和轴向外磁环二13之间通过气隙相互作用产生方向相反的轴向作用力；且轴向内磁环一10和轴向外磁环一11正对的端面磁极极性相同产生斥力，且轴向内磁环二12和轴向外磁环二13正对的端面磁极极性也相同产生斥力，均为整体圆环状永磁体且安装后轴向中心线相同的轴向内磁环一10和轴向外磁环一11之间通过气隙的相互作用、轴向内磁环二12和轴向外磁环二13之间通过气隙的相互作用使得固定在轴22上的轴向内圈2受到方向相反的轴向斥力从而限制轴22的轴向窜动。另外需要说明的是，在上述结构中的轴向内圈2、设置在轴向内圈2轴向两侧外端面上的轴向内磁环一10和轴向外磁环一11三者构成一个固定在轴22上并随轴22同步旋转的环状体。
在描述永磁体的分布后，为了使得本申请提供的永磁磁悬浮推力轴承易于组装，因此将外圈1的结构进行分解，具体来说，如图1-3所示，外圈1包括磁座一14、外连接座15和磁座二16，外连接座15的两轴向端面分别通过调整垫片17和螺钉18与其两侧的磁座一14和磁座二16固定相连构成能够容纳轴向内圈2的外圈1，外连接座15位于轴向内圈2的径向外侧使得外连接座15和轴向内圈2同轴插套设置且构成不接触转动配合，而磁座一14和磁座二16则分别位于轴向内圈2的轴向两侧使得磁座一14的轴向内壁端面上设有轴向外磁环一11、磁座二16的轴向内壁端面上设有轴向外磁环二13；而止推环4沿轴向设置在磁座二16的外端面上。
本实用新型的并联式永磁磁悬浮轴承通过采用两对轴向磁环和多对径向磁环集成，轴向磁环相对的端面磁性相同使得两对轴向磁环能够提供方向相反的双向轴向力；多对径向磁环并联且相对应的圆周面磁性相同使得每对径向外磁环6和径向内磁环7能够提供径向悬浮力，承受较大的径向载荷，减小径向偏移，提高该磁悬浮轴承运行的稳定性和旋转精度。集成轴向内磁环的轴向内圈2和集成径向磁环的径向磁圈3分开设置，降低了两对轴向磁环各自之间的磁场和多对径向磁环之间的磁场的相互影响程度，且上述磁环均为整体圆环结构，使得该并联式永磁磁悬浮轴承的磁场稳定，进一步提高了运行的稳定性和旋转精度。
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)
1.一种并联式永磁磁悬浮轴承，包括外圈（1）、轴向内圈（2）和径向磁圈（3），其特征在于：相邻设置的轴向内圈（2）和径向磁圈（3）同轴插套固定在轴（22）上并随轴（22）同步旋转，其中轴向内圈（2）位于外圈（1）内且两者同轴插套设置构成不接触转动配合，在轴向内圈（2）的轴向两侧外端面上和与该轴向两侧外端面相对应的外圈（1）的两轴向内壁端面上分别对应设置相应的永磁体，上述永磁体的相互作用为轴（22）提供方向相反的双向轴向力以限制轴（22）的轴向窜动；所述外圈（1）的轴向外端面上设有多个沿轴向设置并朝向径向磁圈（3）的止推环（4），且在径向磁圈（3）朝向外圈（1）的轴向外端面上设有多个沿轴向设置并插入止推环（4）内的挡环（5），使得挡环（5）的径向圆周面上和与该径向外圆周面一一对应的止推环（4）的径向圆周面上分别正对设置多组极性相同的永磁体，为轴（22）提供径向悬浮力。
2.根据权利要求1所述的并联式永磁磁悬浮轴承，其特征在于：所述止推环（4）和挡环（5）的径向圆周面上设置的相互对应的永磁体包括径向外磁环（6）和径向内磁环（7），径向内磁环（7）位于径向外磁环（6）的内腔中且两者之间设有气隙使得多组成对设置的径向外磁环（6）和径向内磁环（7）构成为轴（22）提供径向悬浮力的永磁体。
3.根据权利要求2所述的并联式永磁磁悬浮轴承，其特征在于：所述的径向外磁环（6）和径向内磁环（7）均径向充磁且径向内磁环（7）的径向外圆周面与径向外磁环（6）正对的径向内圆周面上的磁极极性相同产生斥力，均为整体圆环状永磁体且安装后轴向中心线相同的径向内磁环（7）和径向外磁环（6）之间通过气隙的相互作用则为轴（22）提供径向悬浮力。
4.根据权利要求2所述的并联式永磁磁悬浮轴承，其特征在于：所述止推环（4）上的径向内磁环（7）或径向外磁环（6）的轴向外端处设有轴向固定径向内磁环（7）或径向外磁环（6）的外端盖（8），且在挡环（5）上的径向内磁环（7）或径向外磁环（6）的轴向外端面处设有进一步限定径向内磁环（7）或径向外磁环（6）的内端盖（9）。
5.根据权利要求1所述的并联式永磁磁悬浮轴承，其特征在于：所述轴向内圈（2）的轴向两侧端面上分别设有轴向内磁环一（10）和轴向内磁环二（12），且与设置轴向内磁环一（10）的轴向内圈（2）的轴向端面相对应的外圈（1）的轴向内壁端面上设有轴向外磁环一（11）、与设置轴向内磁环二（12）的轴向内圈（2）的轴向端面相对应的外圈（1）的轴向内壁端面上设有轴向外磁环二（13），且轴向内磁环一（10）和轴向外磁环一（11）之间设有气隙且轴向内磁环二（12）和轴向外磁环二（13）之间设有气隙；则轴向内磁环一（10）和轴向外磁环一（11）、轴向内磁环二（12）和轴向外磁环二（13）构成为轴（22）提供方向相反的双向轴向力以限制轴（22）的轴向窜动的永磁体。
6.根据权利要求5所述的并联式永磁磁悬浮轴承，其特征在于：所述的轴向内磁环一（10）、轴向外磁环一（11）、轴向内磁环二（12）、轴向外磁环二（13）均轴向充磁，使得轴向内磁环一（10）和轴向外磁环一（11）之间通过气隙相互作用、轴向内磁环二（12）和轴向外磁环二（13）之间通过气隙相互作用产生方向相反的轴向作用力。
7.根据权利要求5所述的并联式永磁磁悬浮轴承，其特征在于：所述轴向内磁环一（10）和轴向外磁环一（11）正对的端面磁极极性相同产生斥力，且轴向内磁环二（12）和轴向外磁环二（13）正对的端面磁极极性也相同产生斥力，均为整体圆环状永磁体且安装后轴向中心线相同的轴向内磁环一（10）和轴向外磁环一（11）之间通过气隙的相互作用、轴向内磁环二（12）和轴向外磁环二（13）之间通过气隙的相互作用使得固定在轴（22）上的轴向内圈（2）受到方向相反的轴向斥力从而限制轴（22）的轴向窜动。
8.根据权利要求5所述的并联式永磁磁悬浮轴承，其特征在于：所述的轴向内圈（2）、设置在轴向内圈（2）轴向两侧外端面上的轴向内磁环一（10）和轴向外磁环一（11）三者构成一个固定在轴（22）上并随轴（22）同步旋转的环状体。
9.根据权利要求1所述的并联式永磁磁悬浮轴承，其特征在于：所述的外圈（1）包括磁座一（14）、外连接座（15）和磁座二（16），外连接座（15）的两轴向端面分别通过调整垫片（17）和螺钉（18）与其两侧的磁座一（14）和磁座二（16）固定相连构成能够容纳轴向内圈（2）的外圈（1），外连接座（15）位于轴向内圈（2）的径向外侧使得外连接座（15）和轴向内圈（2）同轴插套设置且构成不接触转动配合，而磁座一（14）和磁座二（16）则分别位于轴向内圈（2）的轴向两侧使得磁座一（14）的轴向内壁端面上设有轴向外磁环一（11）、磁座二（16）的轴向内壁端面上设有轴向外磁环二（13）；所述的止推环（4）沿轴向设置在磁座二（16）的外端面上。
10.根据权利要求1所述的并联式永磁磁悬浮轴承，其特征在于：所述的径向磁圈（3）和轴向内圈（2）分别同轴插套固定于轴（22）上，其中径向磁圈（3）的轴向一侧由轴肩（19）轴向定位且其另一侧通过轴承隔套（20）轴向固定；而轴向内圈（2）的一侧和径向磁圈（3）共用同一个轴承隔套（20）轴向定位且轴向内圈（2）的另一侧采用圆螺母（21）轴向固定，从而使得径向磁圈（3）和轴向内圈（2）能够跟随轴（22）同步旋转。
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