CN204572786U - 一种永磁磁悬浮推力轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种永磁磁悬浮推力轴承，包括外圈（1），所述的外圈（1）内设有同轴插套固定于轴（21）上并随轴（21）同步旋转的轴向内圈（2）和径向内圈（3），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，上述永磁体为轴（21）提供双向轴向力以限制轴（21）的轴向窜动；径向内圈（3）的径向外圆周面上和与该径向外圆周面相对应的外圈（1）的径向内圆周面上设有极性相同的永磁体，此处永磁体则为轴（21）提供径向悬浮力。本实用新型的永磁磁悬浮推力轴承磁场稳定、运行稳定且旋转精度高，便于加工、安装和调整，适用于轴向力和轴向窜动较大的设备。

Description

一种永磁磁悬浮推力轴承

技术领域

 本实用新型涉及一种轴承，具体地说是一种能够同时产生径向悬浮力和双向轴向力的永磁磁悬浮推力轴承。

背景技术

目前，机械行业普遍使用的轴承包括滚动轴承、滑动轴承、关节轴承等，由于相对运动部件之间机械接触的存在，不可避免地会出现磨损、噪声、发热等问题，在日常维护中还需考虑润滑和油污染的处理。永磁磁悬浮轴承利用永磁体同性相斥、异性相吸的特性，使转子悬浮于定子中，消除机械摩擦，具有降低磨损、能耗和噪声，无需润滑和密封，使用寿命长等优点。中国专利1177066A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保持悬浮状态。该磁悬浮轴承不能承受较大的轴向力，其作用相当于圆柱滚子轴承。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种同时能够承受径向和轴向负荷的永磁磁悬浮推力轴承，该单个永磁磁悬浮推力轴承的作用相当于成对安装的向心推力轴承。

本实用新型的目的是通过以下技术方案解决的：

一种永磁磁悬浮推力轴承，包括外圈、轴向内圈和径向内圈，其特征在于：所述的外圈内设有同轴插套固定于轴上并随轴同步旋转的轴向内圈和径向内圈，轴向内圈和径向内圈皆与外圈同轴插套设置且分别构成不接触转动配合；所述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；所述径向内圈的径向外圆周面上和与该径向外圆周面相对应的外圈的径向内圆周面上设有极性相同的永磁体，此处永磁体的相互作用则为轴提供径向悬浮力。

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相互作用、轴向内磁环二和轴向外磁环二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的相互作用、轴向内磁环二和轴向外磁环二之间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内磁环二三者构成一个固定在轴上并随轴同步旋转的环状体。

所述径向内圈的径向外圆周面上设有径向内磁环，与设置径向内磁环的径向内圈的径向外圆周面相对应的外圈的径向内圆周面上设有径向外磁环，且径向内磁环和径向外磁环之间设有气隙使得径向内磁环和径向外磁环构成为轴提供径向悬浮力的永磁体。

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的相互作用则为轴提供径向悬浮力。

所述外圈上的径向外磁环的轴向外端处设有轴向固定径向外磁环的外端盖，且在径向内圈上的径向内磁环轴向外端面处设有进一步限定径向内磁环的内端盖。

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和径向内圈的外圈，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；所述磁座二的外端面上沿轴向设置的止推环的径向内圆周面则与径向内圈的径向外圆周面正对设置使得磁座二的止推环和径向内圈同轴插套设置且构成不接触转动配合，而止推环的径向内圆周面上设置径向外磁环与径向内圈的径向外圆周面上设置的径向内磁环相互作用为轴提供径向悬浮力。

所述的径向内圈和轴向内圈分别同轴插套固定于轴上，其中径向内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内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，从而使得径向内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：

本实用新型的永磁磁悬浮推力轴承通过采用两对轴向磁环和一对径向磁环集成，成对的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；径向磁环相对的圆周面磁性相同以提供径向悬浮力；另外集成轴向内磁环的轴向内圈和集成径向内磁环的径向内圈分开设置，降低了两对轴向磁环各自之间的磁场和一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，使得该永磁磁悬浮推力轴承的磁场稳定，提高了运行的稳定性和旋转精度。

本实用新型永磁磁悬浮推力轴承的外圈采用磁座一、外连接座和磁座二通过螺钉和调整垫片固定相连构成，用以容纳轴向内圈和径向内圈，该永磁磁悬浮推力轴承的结构简单、便于加工、安装和调整，适用于轴向力和轴向窜动较大的设备。

附图说明

附图1为本实用新型的永磁磁悬浮推力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—径向内圈；4—轴向内磁环一；5—轴向外磁环一；6—轴向内磁环二；7—轴向外磁环二；8—径向内磁环；9—径向外磁环；10—外端盖；11—内端盖；12—磁座一；13—外连接座；14—磁座二；15—调整垫片；16—螺钉；17—止推环；18—轴肩；19—轴承隔套；20—圆螺母；21—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：一种永磁磁悬浮推力轴承，包括外圈1、轴向内圈2和径向内圈3，外圈1内设有同轴插套固定于轴21上并随轴21同步旋转的轴向内圈2和径向内圈3，径向内圈3和轴向内圈2分别同轴插套固定于轴21上，其中径向内圈3的轴向一侧由轴肩18轴向定位且其另一侧通过轴承隔套19轴向固定，而轴向内圈2的一侧和径向内圈3共用同一个轴承隔套19轴向定位且轴向内圈2的另一侧采用圆螺母20轴向固定，从而使得径向内圈3和轴向内圈2能够跟随轴21同步旋转。轴向内圈2和径向内圈3皆与外圈1同轴插套设置且分别构成不接触转动配合，上述轴向内圈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21提供方向相反的双向轴向力以限制轴21的轴向窜动；在径向内圈3的径向外圆周面上和与该径向外圆周面相对应的外圈1的径向内圆周面上设有极性相同的永磁体，此处永磁体的相互作用则为轴21提供径向悬浮力。

对于永磁体的具体分布情况，下面通过提供轴向力的永磁体和提供径向力的永磁体来分别进一步说明。

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一4和轴向内磁环二6，与设置轴向内磁环一4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一5、与设置轴向内磁环二6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二7，且轴向内磁环一4和轴向外磁环一5之间设有气隙且轴向内磁环二6和轴向外磁环二7之间设有气隙；则轴向内磁环一4和轴向外磁环一5、轴向内磁环二6和轴向外磁环二7构成为轴21提供方向相反的双向轴向力以限制轴21的轴向窜动的永磁体。具体来说，轴向内磁环一4、轴向外磁环一5、轴向内磁环二6、轴向外磁环二7均轴向充磁，使得轴向内磁环一4和轴向外磁环一5相互作用、轴向内磁环二6和轴向外磁环二7相互作用产生方向相反的轴向作用力；且轴向内磁环一4和轴向外磁环一5正对的端面磁极极性相同产生斥力、轴向内磁环二6和轴向外磁环二7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一4和轴向外磁环一5之间通过气隙相互作用、轴向内磁环二6和轴向外磁环二7之间通过气隙相互作用使得固定在轴21上的轴向内圈2受到方向相反的轴向斥力从而限制轴21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一4和轴向内磁环二6三者构成一个固定在轴21上并随轴21同步旋转的环状体，即轴向内磁环一4的径向外延和轴向外延、轴向内磁环二6的径向外延和轴向外延均与轴向内圈2的径向外延和轴向外延相平齐。

如图1-3所示，径向内圈3的径向外圆周面上设有径向内磁环8，与设置径向内磁环8的径向内圈3的径向外圆周面相对应的外圈1的径向内圆周面上设有径向外磁环9，且径向内磁环8和径向外磁环9之间设有气隙使得径向内磁环8和径向外磁环9构成为轴21提供径向悬浮力的永磁体；而外圈1上的径向外磁环9的轴向外端处设有轴向固定径向外磁环9的外端盖10，且在径向内圈3上的径向内磁环8轴向外端面处设有进一步限定径向内磁环8的内端盖11。同时径向内磁环8和径向外磁环9均径向充磁且径向内磁环8的径向外圆周面与径向外磁环9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8和径向外磁环9之间通过气隙相互作用则为轴21提供径向悬浮力。

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包括磁座一12、外连接座13和磁座二14，外连接座13的两轴向端面分别通过调整垫片15和螺钉16与其两侧的磁座一12和磁座二14固定相连构成能够容纳轴向内圈2和径向内圈3的外圈1，外连接座13位于轴向内圈2的径向外侧使得外连接座13和轴向内圈2同轴插套设置且构成不接触转动配合，而磁座一12和磁座二14则分别位于轴向内圈2的轴向两侧使得轴向外磁环一5设置在磁座一12的轴向内壁端面上、轴向外磁环二7设置在磁座二14的轴向内壁端面上；同时磁座二14的外端面上沿轴向设置的止推环17的径向内圆周面则与径向内圈3的径向外圆周面正对设置使得磁座二14的止推环17和径向内圈3同轴插套设置且构成不接触转动配合，则止推环17的径向内圆周面上设置径向外磁环9与径向内圈3的径向外圆周面上设置的径向内磁环8相互作用为轴21提供径向悬浮力。

本实用新型的永磁磁悬浮推力轴承通过采用两对轴向磁环和一对径向磁环集成，成对的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；径向磁环相对的圆周面磁性相同以提供径向悬浮力；另外集成轴向内磁环的轴向内圈2和集成径向内磁环的径向内圈3分开设置，降低了两对轴向磁环各自之间的磁场和一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，使得该永磁磁悬浮推力轴承的磁场稳定，提高了运行的稳定性和旋转精度。本实用新型永磁磁悬浮推力轴承的外圈1采用磁座一12、外连接座13和磁座二14通过螺钉16和调整垫片15固定相连构成，用以容纳轴向内圈2和径向内圈3，该永磁磁悬浮推力轴承的结构简单、便于加工、安装和调整，适用于轴向力和轴向窜动较大的设备。

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)

1.一种永磁磁悬浮推力轴承，包括外圈（1）、轴向内圈（2）和径向内圈（3），其特征在于：所述的外圈（1）内设有同轴插套固定于轴（21）上并随轴（21）同步旋转的轴向内圈（2）和径向内圈（3），轴向内圈（2）和径向内圈（3）皆与外圈（1）同轴插套设置且分别构成不接触转动配合；所述轴向内圈（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（21）提供方向相反的双向轴向力以限制轴（21）的轴向窜动；所述径向内圈（3）的径向外圆周面上和与该径向外圆周面相对应的外圈（1）的径向内圆周面上设有极性相同的永磁体，此处永磁体的相互作用则为轴（21）提供径向悬浮力。

2.根据权利要求1所述的永磁磁悬浮推力轴承，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（4）和轴向内磁环二（6），且与设置轴向内磁环一（4）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（5）、与设置轴向内磁环二（6）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（7），且轴向内磁环一（4）和轴向外磁环一（5）之间设有气隙且轴向内磁环二（6）和轴向外磁环二（7）之间设有气隙；则轴向内磁环一（4）和轴向外磁环一（5）、轴向内磁环二（6）和轴向外磁环二（7）构成为轴（21）提供方向相反的双向轴向力以限制轴（21）的轴向窜动的永磁体。

3.根据权利要求2所述的永磁磁悬浮推力轴承，其特征在于：所述的轴向内磁环一（4）、轴向外磁环一（5）、轴向内磁环二（6）、轴向外磁环二（7）均轴向充磁，使得轴向内磁环一（4）和轴向外磁环一（5）相互作用、轴向内磁环二（6）和轴向外磁环二（7）相互作用产生方向相反的轴向作用力。

4.根据权利要求2或3所述的永磁磁悬浮推力轴承，其特征在于：所述轴向内磁环一（4）和轴向外磁环一（5）正对的端面磁极极性相同产生斥力，且轴向内磁环二（6）和轴向外磁环二（7）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（4）和轴向外磁环一（5）之间的相互作用、轴向内磁环二（6）和轴向外磁环二（7）之间的相互作用使得固定在轴（21）上的轴向内圈（2）受到方向相反的轴向斥力从而限制轴（21）的轴向窜动。

5.根据权利要求2所述的永磁磁悬浮推力轴承，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（4）和轴向内磁环二（6）三者构成一个固定在轴（21）上并随轴（21）同步旋转的环状体。

6.根据权利要求1或2所述的永磁磁悬浮推力轴承，其特征在于：所述径向内圈（3）的径向外圆周面上设有径向内磁环（8），与设置径向内磁环（8）的径向内圈（3）的径向外圆周面相对应的外圈（1）的径向内圆周面上设有径向外磁环（9），且径向内磁环（8）和径向外磁环（9）之间设有气隙使得径向内磁环（8）和径向外磁环（9）构成为轴（21）提供径向悬浮力的永磁体。

7.根据权利要求6所述的永磁磁悬浮推力轴承，其特征在于：所述的径向内磁环（8）和径向外磁环（9）均径向充磁且径向内磁环（8）的径向外圆周面与径向外磁环（9）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（8）和径向外磁环（9）的相互作用则为轴（21）提供径向悬浮力。

8.根据权利要求6所述的永磁磁悬浮推力轴承，其特征在于：所述外圈（1）上的径向外磁环（9）的轴向外端处设有轴向固定径向外磁环（9）的外端盖（10），且在径向内圈（3）上的径向内磁环（8）轴向外端面处设有进一步限定径向内磁环（8）的内端盖（11）。

9.根据权利要求1所述的永磁磁悬浮推力轴承，其特征在于：所述的外圈（1）包括磁座一（12）、外连接座（13）和磁座二（14），外连接座（13）的两轴向端面分别通过调整垫片（15）和螺钉（16）与其两侧的磁座一（12）和磁座二（14）固定相连构成能够容纳轴向内圈（2）和径向内圈（3）的外圈（1），外连接座（13）位于轴向内圈（2）的径向外侧使得外连接座（13）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（12）和磁座二（14）则分别位于轴向内圈（2）的轴向两侧使得磁座一（12）的轴向内壁端面上设有轴向外磁环一（5）、磁座二（14）的轴向内壁端面上设有轴向外磁环二（7）；所述磁座二（14）的外端面上沿轴向设置的止推环（17）的径向内圆周面则与径向内圈（3）的径向外圆周面正对设置使得磁座二（14）的止推环（17）和径向内圈（3）同轴插套设置且构成不接触转动配合，而止推环（17）的径向内圆周面上设置径向外磁环（9）与径向内圈（3）的径向外圆周面上设置的径向内磁环（8）相互作用为轴（21）提供径向悬浮力。

10.根据权利要求1所述的永磁磁悬浮推力轴承，其特征在于：所述的径向内圈（3）和轴向内圈（2）分别同轴插套固定于轴（21）上，其中径向内圈（3）的轴向一侧由轴肩（18）轴向定位且其另一侧通过轴承隔套（19）轴向固定；而轴向内圈（2）的一侧和径向内圈（3）共用同一个轴承隔套（19）轴向定位且轴向内圈（2）的另一侧采用圆螺母（20）轴向固定，从而使得径向内圈（3）和轴向内圈（2）能够跟随轴（21）同步旋转。