CN217002693U - 磁悬浮轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种磁悬浮轴承，所述磁悬浮轴承包括安装盘、多个磁钢环和多个碳纤维环，安装盘的端面设有安装腔，多个磁钢环沿内外方向间隔设置在安装腔内，多个碳纤维环设在沿内外方向间隔设在安装腔内，相邻的两个磁钢环具有至少一个碳纤维环，碳纤维环缠绕在磁钢环的外周侧，以便磁钢环固定在安装腔内。本实用新型的磁悬浮轴承具有结构简单、成本低廉、使用寿命长等优点。

Description

磁悬浮轴承

技术领域

本实用新型涉及机械零件技术领域，具体地，涉及一种磁悬浮轴承。

背景技术

磁悬浮轴承是采用永磁体产生的磁场力支承转子，使转子悬浮的一种支承形式。

相关技术中，磁悬浮轴承容易损坏，使用寿命短，加工制造成本高。

实用新型内容

本实用新型是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

相关技术中，被用磁轴承应用在大惯量的储能飞轮上，需要较大的轴向支撑力，因此需要较大的作用面积。并且由于径向磁轴承和轴径尺寸的影响，导致被动磁轴承的直径会较大，在高速旋转下受力吸引力作用，被动磁轴承结构无法承受自身离心力的作用，发生损坏，且被用磁轴承结构，在制造安装过程中工艺性较差，隔磁环无法把过盈量加载到环形磁钢环中。

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的实施例提出一种结构简单、使用寿命长的磁悬浮轴承。

本实用新型实施例的磁悬浮轴承包括：安装盘，所述安装盘的端面设有安装腔；多个磁钢环，多个所述磁钢环沿内外方向间隔设置在所述安装腔内；多个碳纤维环，多个所述碳纤维环设在沿内外方向间隔设在所述安装腔内，相邻的两个所述磁钢环具有至少一个所述碳纤维环，所述碳纤维环缠绕在所述磁钢环的外周侧，以便所述磁钢环固定在所述安装腔内。

本实用新型实施例的磁悬浮轴承，设置碳纤维环，防止磁悬浮轴承在使用过程中损坏，并且磁钢环在内外方向具有预紧力，改善磁悬浮轴承工艺性，提高了磁悬浮轴承的使用寿命。

在一些实施例中，所述安装盘沿内外方向具有相连的第一部分和第二部分，第一部分包括第一基体段和第一延伸段，所述第一基体段沿内外方向延伸，所述第一延伸段沿所述安装盘的轴向延伸，所述第一延伸段设在所述第一基体段上，所述第二部分包括第二基体段和第二延伸段，所述第二基体段沿内外方向延伸，所述第二延伸段沿所述安装盘的轴向延伸，所述第二基体段的至少部分设在所述第一基体段上，所述第二延伸段套设在第一基体段的外周侧，且所述第一延伸段和所述第二延伸段沿内外方向间隔设置，所述第一基体段、所述第一延伸段和所述第二延伸段限定出所述安装腔，多个所述磁钢环的最内圈的磁钢环与所述第一延伸段相抵，多个所述磁钢环的最外圈的磁钢环与所述第二延伸段相抵。

在一些实施例中，所述第一基体段的外周侧设有沿内外方向延伸的环形槽，所述第二基体段的至少部分穿设在所述环形槽内。

在一些实施例中，所述第一部分和所述第二部分通过粘胶或紧固件相连。

在一些实施例中，所述磁钢环包括多个子段，多个所述子段沿所述安装盘的周向依次设置。

在一些实施例中，多个所述磁钢环包括第一磁钢环、第二磁钢环、第三磁钢环，所述第一磁钢环、所述第二磁钢环、所述第三磁钢环沿内外方向依次间隔设置在所述安装腔内，所述第一磁钢环背离所述安装盘的一侧和所述第三磁钢环背离所述安装盘的一侧均为N级，所述第二磁钢环背离所述安装盘的一侧为S级。

在一些实施例中，多个所述磁钢环还包括第四磁钢环和第五磁钢环，所述第四磁钢环和所述第五磁钢环沿内外方向间隔设置在所述安装腔内，所述第四磁钢环设在所述第一磁钢环和所述第二磁钢环之间，且所述第一磁钢环、所述第四磁钢环和所述第二磁钢环沿内外方向间隔设置，所述第四磁钢环背离所述第一磁钢环的一侧为S级，所述第五磁钢环设在所述第二磁钢环和所述第三磁钢环之间，所述第二磁钢环、所述第五磁钢环和所述第二磁钢环沿内外方向间隔设置，所述第五磁钢环背离所述第三磁钢环的一侧为S级。

在一些实施例中，所述磁钢环与所述碳纤维环、所述安装盘之间均设有粘胶。

在一些实施例中，所述安装盘上设有沿所述安装盘的轴向贯穿所述安装盘的通孔，以便所述安装盘安装在转动件上。

在一些实施例中，多个所述碳纤维环的弹性模量由内到外逐渐增大。

附图说明

图1是本实用新型实施例的磁悬浮轴承的结构示意图。

图2是本实用新型实施例的磁悬浮轴承的第二子轴承的俯视图。

图3是本实用新型实施例的磁悬浮轴承的第一子轴承的局部剖视图。

图4是本实用新型实施例的磁悬浮轴承的第一子轴承的多个磁钢环的内部磁力线的结构示意图。

图5是本实用新型实施例的磁悬浮轴承的安装示意图。

附图标记：

磁悬浮轴承100；

安装盘1；第一部分11；第一基体段111；第一延伸段112；第二部分12；第二基体段121；第二延伸段122；通孔13；

磁钢环2；子段21；第一磁钢环22；第二磁钢环23；第三磁钢环24；第四磁钢环25；第五磁钢环26；

碳纤维环3；第一子轴承4；第二子轴承5；卡盘6；锁紧盘7。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图描述本实用新型实施例的磁悬浮轴承。

如图1-4所示，本实用新型实施例的磁悬浮轴承包括第一子轴承4、第二子轴承5。

第一子轴承4和第二子轴承5间隔相对设置，第一子轴承4和第二子轴承5可相对转动。具体地，第一子轴承4可安装在第一安装件(图中未示意出)上，第二子轴承5可安装在第二安装件(图中未示意出)上，第一子轴承4和第二子轴承5沿上下方向或左右方向间隔相对设置。

第一子轴承4和第二子轴承5均包括安装盘1、多个磁钢环2和多个碳纤维环3，安装盘1的端面设有安装腔(图中未示意出)，多个磁钢环2沿内外方向间隔设置在安装腔内，多个碳纤维环3设在沿内外方向间隔设在安装腔内，相邻的两个磁钢环2具有至少一个碳纤维环3，碳纤维环3缠绕在磁钢环2的外周侧，以便磁钢环2固定在安装腔内。

具体地，如图1所示，安装盘1的下端面设有沿上下方向向上凹陷的安装腔，磁钢环2沿内外方向间隔设置在安装腔内，多个磁钢环2可产生磁场，碳纤维环3设在相邻的两个磁钢环2之间，相邻的两个磁钢环2包括内磁钢环和外磁钢环，外磁钢环套设在磁钢环内的外周侧，且外磁钢环与内磁钢环沿内外方向间隔设置，碳纤维环3以一定的预紧力缠绕在内磁钢环的外周侧上，从而通过碳纤维环3将多个磁钢环2固定在安装腔内。

本实用新型实施例的磁悬浮轴承100，设置碳纤维环3，通过碳纤维环3能够以一定的预紧力缠绕在磁钢环2中，使得碳纤维环3和磁钢环2形成有效配合，磁钢环2在内外方向具有预紧力，使得磁悬浮轴承100结构更加稳定，改善了磁悬浮轴承100的加工制造工艺性，方便了磁悬浮轴承100加工制造，且由于碳纤维环3具有隔磁能力、强度较高、重量较轻，能够在高速旋转下，提高了磁悬浮轴承100结构承受自身离心力的能力，防止发生损坏，另外，碳纤维环3具有绝缘性，当第一子轴承4和第二子轴承5发生相对转动时，防止第一子轴承4和第二子轴承5内产生相对电流，从而防止产生涡流损耗，进而防止第一子轴承4和第二子轴承5在使用过程中发热，提高了磁悬浮轴承100的使用寿命。

可以理解的是，本实用新型的磁悬浮轴承100的第一子轴承4和第二子轴承5均可以单独使用或配套使用，单独使用时，可根据实际情况在第一子轴承4或第二子轴承5应用在相关磁场中，使得第一子轴承4带动第一安装件或第二轴承5带动第二安装件悬浮在相关磁场中。

在一些实施例中，安装盘1沿内外方向具有相连的第一部分11和第二部分12，第一部分11包括第一基体段111和第一延伸段112，第一基体段111沿内外方向延伸，第一延伸段112沿安装盘1的轴向延伸，第一延伸段112设在第一基体段111上，第二部分12包括第二基体段121和第二延伸段122，第二基体段121沿内外方向延伸，第二延伸段122沿安装盘1的轴向延伸，第二基体段121的至少部分设在第一基体段111上，第二延伸段122套设在第一基体段111的外周侧，且第一延伸段112和第二延伸段122沿内外方向间隔设置，第一基体段111、第一延伸段112和第二延伸段122限定出安装腔，多个磁钢环2的最内圈的磁钢环2与第一延伸段112相抵，多个磁钢环2的最外圈的磁钢环2与第二延伸段122相抵。

具体地，如图3所示，第二部分12套设在第一部分11的外周侧，第一延伸段111和第二延伸段121均为环状，且第一延伸段111和第二延伸段121沿内外方向间隔设置，第一延伸段111的外周面、第二延伸段121的内周面和第一基体段111的下端面限定出安装腔，多个磁钢环2的最内侧的磁钢环2与第一延伸段111的外周侧相抵，第二延伸段121与多个磁钢环2最外侧的磁钢环2相抵，磁钢环2的下端面均与第一延伸段111的下端面和第二延伸段121的下端面平齐，防止磁钢环2从安装腔内凸出而发生碰磨，延长了磁钢环2的使用寿命。

在一些实施例中，第一基体段111的外周侧设有沿内外方向延伸的环形槽(图中未示意出)，第二基体段121的至少部分穿设在环形槽内。具体地，如图3所示，第一部分11的右侧上端面的设有环形槽(图中未示意出)，第二部分12的卡装在环形槽内，且第二部分12的上端面和第一部分11的上端面平齐，从而使得第二部分12安装在第一部分11上，防止第二部分12沿上下方向窜动，保证了安装盘1的稳定性。

在一些实施例中，第一部分11和第二部分12通过粘胶或紧固件相连。具体的可通过粘胶涂敷在第一部分11的上端面和第二部分12的下端面之间，或通过紧固件(例如螺钉)穿设在第一部分11和第二部分12之间，从而将第一部分11和第二部分12固定在一起。

在一些实施例中，磁钢环2包括多个子段21，多个子段21沿安装盘1的周向依次设置。具体地，如图2所示，每个磁钢环2的多个子段21的沿安装盘1的周向依次设置，且多个子段21的磁极排列方式相同，相对于一整块磁钢环，多个子段21组成一个磁钢环2，减小了磁钢环2的加工制造难度，有利于充磁，提高了磁钢环2的强度，防止磁悬浮轴承100随转动件高速转动时，使得磁钢环2受到内外方向的向心力而损坏，提高了磁钢环2的强度和使用寿命。

在一些实施例中，多个磁钢环2包括第一磁钢环22、第二磁钢环23、第三磁钢环24，第一磁钢环22、第二磁钢环23、第三磁钢环24沿内外方向依次间隔设置在安装腔内，第一磁钢环22背离安装盘1的一侧和第三磁钢环24背离安装盘1的一侧均为N级，第二磁钢环23背离安装盘1的一侧为S级。具体地，如图4所示，箭头的方向为磁钢环2内部磁力线的方向，第一磁钢环22和第三磁钢环24的上端均为S级，第二磁钢环23的上端为N级，由此，使得第一子轴承4在第二子轴承5的磁场的作用下悬浮起来。

在一些实施例中，多个磁钢环2还包括第四磁钢环25和第五磁钢环26，第四磁钢环25和第五磁钢环26沿内外方向间隔设置在安装腔内，第四磁钢环25设在第一磁钢环22和第二磁钢环23之间，且第一磁钢环22、第四磁钢环25和第二磁钢环23沿内外方向间隔设置，第四磁钢环25背离第一磁钢环22的一侧为S级，第五磁钢环26设在第二磁钢环23和第三磁钢环24之间，第二磁钢环23、第五磁钢环26和第二磁钢环23沿内外方向间隔设置，第五磁钢环26背离第三磁钢环24的一侧为S级。具体地，如图4所示，第四磁钢环25的右端和第五磁钢环26的左端均为S级，第一磁钢环22、第二磁钢环23、第三磁钢环24、第四磁钢环25和第五磁钢环26形成Halbach阵列，多个磁钢环2的下端面具有磁场，多个磁钢环2的上端面无磁场，从而防止多个磁钢环2产生的磁场通过安装盘1的上端传递到安装件内，提高了磁悬浮轴承100的应用范围。

在一些实施例中，磁钢环2分别与碳纤维环3、安装盘1之间均设有粘胶。具体地，如图4所示，碳纤维环3的上端面、左端面和右端面均涂敷有粘胶，通过粘胶将碳纤维环3固定在安装盘1上且粘装在相邻的两个磁钢环2之间，从而防止磁悬浮轴承100松散，保证了磁悬浮轴承100的稳定性。

在一些实施例中，安装盘1上设有沿安装盘1的轴向(如图1所示的上下方向)贯穿安装盘1的通孔13，以便安装盘1安装在转动件上。具体地，如图1-2所示，安装盘1上设有沿上下方向贯穿安装盘1的通孔13，通过外部转动件可穿设在通孔13内，从而方便磁悬浮轴承100安装在转动件上，使得磁悬浮轴承100设置更加合理。

在一些实施例中，多个碳纤维环3的弹性模量由内到外逐渐增大。由此，当磁悬浮轴承100随着安装件高速转动时，在旋转向心力作用下，磁钢环2沿内外方向向外扩张程度大，而碳纤维环3沿内外方向向外扩张程度小，从而使得碳纤维环3紧紧压贴在磁钢环2上，实现了实现了碳纤维与磁钢环2的互压自紧效应，增强了磁钢环2的径向抗拉应力，防止磁钢环2的径向脱层分裂，延长了磁钢环2的安全性能。

下面根据图5描述本实用新型实施例的加工制造过程。

步骤一：将第一磁钢环22的子段21安装在第一部分11内，安装好后，将工装卡盘6通过锁紧盘7通过螺钉锁紧。通过预紧缠绕第1层碳纤维环3并定型。

步骤二：卸下卡盘6通过锁紧盘7，重复步骤一，安装第四磁钢环25和第二层碳纤维环3，直至安装完成第三磁钢环24。

步骤三：对第5磁钢环26的外周面进行研磨，加工到规定尺寸。第五磁钢环的外周面与第二部分12的第二延伸部122进行过盈装配。

步骤四：最后卸掉卡盘6通过锁紧盘7。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合.

尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种磁悬浮轴承，其特征在于，包括：安装盘，所述安装盘的端面设有安装腔；多个磁钢环，多个所述磁钢环沿内外方向间隔设置在所述安装腔内；多个碳纤维环，多个所述碳纤维环设在沿内外方向间隔设在所述安装腔内，相邻的两个所述磁钢环具有至少一个所述碳纤维环，所述碳纤维环缠绕在所述磁钢环的外周侧，以便所述磁钢环固定在所述安装腔内。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承，其特征在于，所述安装盘沿内外方向具有相连的第一部分和第二部分，所述第一部分包括第一基体段和第一延伸段，所述第一基体段沿内外方向延伸，所述第一延伸段沿所述安装盘的轴向延伸，所述第一延伸段设在所述第一基体段上，

所述第二部分包括第二基体段和第二延伸段，所述第二基体段沿内外方向延伸，所述第二延伸段沿所述安装盘的轴向延伸，所述第二基体段的至少部分设在所述第一基体段上，所述第二延伸段套设在第一基体段的外周侧，且所述第一延伸段和所述第二延伸段沿内外方向间隔设置，所述第一基体段、所述第一延伸段和所述第二延伸段限定出所述安装腔，多个所述磁钢环的最内圈的磁钢环与所述第一延伸段相抵，多个所述磁钢环的最外圈的磁钢环与所述第二延伸段相抵。

3.根据权利要求2所述的磁悬浮轴承，其特征在于，所述第一基体段的外周侧设有沿内外方向延伸的环形槽，所述第二基体段的至少部分穿设在所述环形槽内。

4.根据权利要求2所述的磁悬浮轴承，其特征在于，所述第一部分和所述第二部分通过粘胶或紧固件相连。

5.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承，其特征在于，所述磁钢环包括多个子段，多个所述子段沿所述安装盘的周向依次设置。

6.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承，其特征在于，多个所述磁钢环包括第一磁钢环、第二磁钢环、第三磁钢环，所述第一磁钢环、所述第二磁钢环、所述第三磁钢环沿内外方向依次间隔设置在所述安装腔内，所述第一磁钢环背离所述安装盘的一侧和所述第三磁钢环背离所述安装盘的一侧均为N级，所述第二磁钢环背离所述安装盘的一侧为S级。

7.根据权利要求6所述的磁悬浮轴承，其特征在于，多个所述磁钢环还包括第四磁钢环和第五磁钢环，所述第四磁钢环和所述第五磁钢环沿内外方向间隔设置在所述安装腔内，所述第四磁钢环设在所述第一磁钢环和所述第二磁钢环之间，且所述第一磁钢环、所述第四磁钢环和所述第二磁钢环沿内外方向间隔设置，所述第四磁钢环背离所述第一磁钢环的一侧为S级，

所述第五磁钢环设在所述第二磁钢环和所述第三磁钢环之间，所述第二磁钢环、所述第五磁钢环和所述第二磁钢环沿内外方向间隔设置，所述第五磁钢环背离所述第三磁钢环的一侧为S级。

8.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承，其特征在于，所述磁钢环与所述碳纤维环、所述安装盘之间均设有粘胶。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的磁悬浮轴承，其特征在于，所述安装盘上设有沿所述安装盘的轴向贯穿所述安装盘的通孔，以便所述安装盘安装在转动件上。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的磁悬浮轴承，其特征在于，多个所述碳纤维环的弹性模量由内到外逐渐增大。

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