WO2009111909A1 - 带有磁悬浮装置的垂直轴枢接旋转系统 - Google Patents

带有磁悬浮装置的垂直轴枢接旋转系统 Download PDF

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王誉燕
杨臣机
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Wang Yuyen
Yang Chenchi
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    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H02K7/09—Structural association with bearings with magnetic bearings

Definitions

  • the present invention relates to a vertical axis pivoting system, and more particularly to a vertical axis pivoting rotation system with a magnetic levitation device.
  • a vertical axis pivoting system is generally as shown in FIG. 1, which generally includes a vertical shaft 2, a bearing 3 and a casing 1, and the upper and lower support plates 11 and 12 of the casing 1 are arranged from above and below.
  • the louver 13 is located between the upper and lower support plates 11, 12, and a bearing flange 14 is fixedly coupled to the upper end of the vertical shaft 2, and the casing 1 is fixed to a support base 9.
  • the workpiece is driven by the lower end of the vertical axis and the various workpiece loads are connected to the upper end.
  • the above vertical pivoting system has the following problems:
  • the load of various workpieces on the upper end of the vertical shaft has a certain weight, so that the bearing is subjected to a large axial force, so that the wear of the bearing is increased, and the service life of the bearing is shortened;
  • the increased frictional power loses mechanical energy and reduces the efficiency of the mechanism. For this reason, it is necessary to provide a vertical axis pivoting rotation system capable of reducing the bearing wear of the vertical shaft and improving the mechanical efficiency of the mechanism.
  • the object of the present invention is to provide a vertical axis pivoting rotation system with a magnetic levitation device, which can effectively overcome the axial force of the bearing, prolong the service life of the bearing, and improve the mechanical mechanism thereof. effectiveness.
  • a magnetic suspension device a vertical axis pivoting rotation system, the vertical axis pivoting rotation system comprising a vertical shaft, a bearing and a casing, wherein the casing comprises upper and lower support plates arranged up and down and between the upper and lower support plates The coaming plate, the vertical shaft is pivotally connected to the upper and lower support plates by bearings.
  • the vertical axis pivoting rotation system further includes a magnet and a magnetic chuck made of a magnetically permeable material, wherein the magnet is fixed on the casing or on the vertical axis, and correspondingly, the magnetic chuck is fixed on the vertical shaft or the casing, and The upper or lower end of the magnetic chuck corresponds to the magnet.
  • the magnet may be a monolithic magnet, or may be composed of two or more sub-magnets, for example, a plurality of sub-magnets, and the adjacent sub-magnets may be in the same polarity as the surface.
  • the arrangement can also be arranged in such a way that the surface polarity is reversed.
  • adjacent sub-magnets are arranged in a manner opposite in surface polarity to make the magnetic circuit shorter.
  • the upper end of the magnetic chuck may be fixed to the casing, the magnet is fixed on the vertical axis, and the lower end of the magnetic chuck corresponds to the magnet.
  • the magnet can be fixed to the vertical shaft by a connecting mechanism or a supporting mechanism.
  • the support mechanism may be a support plate that is fixed to a vertical axis within the casing, and the magnet is fixed to the vertical shaft by being fixed to the support plate.
  • the upper end of the magnetic chuck is fixed to the upper support plate in the casing.
  • the vertical axis pivoting rotation system of the above embodiment may further include a bottom case including a bottom plate and a circumferential plate, wherein the upper end of the circumferential plate is fixedly coupled with the lower support plate, and the lower side of the circumferential plate The end is fixedly coupled to the bottom plate; the magnetic chuck is fixed on the lower support plate in the bottom case; the support plate is fixed on the lower part of the vertical axis in the bottom case, and the vertical shaft protrudes from the bottom case and is pivotally connected to the bottom plate of the bottom case.
  • the magnetic chuck can be fixed on the vertical axis, and the magnet is fixed on the casing.
  • the upper end of the magnetic disk corresponds to the magnet.
  • the magnetic disk can be fixed by a connecting mechanism or a supporting mechanism.
  • the support mechanism may be a support plate on a vertical axis within the casing, and the magnetic chuck is fixed to the vertical shaft by being fixed to the support plate.
  • the magnet is secured to the upper support plate within the housing.
  • the vertical axis pivoting rotation system of this embodiment may further include a bottom case including a bottom plate and a circumferential plate, wherein the upper end of the circumferential plate is fixedly coupled with the lower support plate, and the lower end of the circumferential plate and the bottom plate Fixed connection; the magnet is fixed on the lower support plate in the bottom case; the vertical shaft protrudes from the bottom case and is pivotally connected to the bottom plate of the bottom case.
  • the support disk is fixedly coupled with the vertical shaft, and the magnet is relatively attracted to the magnetic chuck made of the magnetic conductive material, thereby overcoming the axial direction of the vertical axis due to the load of the workpiece.
  • the force ensures that the inner ring and the rolling element of the bearing are located at the axial center of the bearing, which reduces the wear of the bearing, prolongs the service life and improves the mechanical efficiency.
  • Figure 1 is a cross-sectional view of the prior art.
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of the present invention. detailed description
  • the vertical axis pivoting rotation system with the magnetic levitation device further comprises a support disk 4 fixed on the vertical axis 2, magnets 5, 6 and a magnetic chuck 7 made of a magnetically permeable material; the magnets 5, 6 have different surface polarities
  • the manner is fixed to the support tray 4, and the support tray 4 is fixed to the vertical shaft 2 in the casing 1.
  • the upper end of the magnetic chuck 7 is fixed to the upper support plate 11 of the casing, and the lower end corresponds to the magnets 5, 6, and there is a gap between the lower end of the magnetic chuck ⁇ and the magnets 5, 6.
  • the magnetic chuck 7 can be made of a silicon steel sheet or made of other magnetically permeable materials.
  • the casing 1 is fixed to a support base 9.
  • a bearing flange 14 is fixedly coupled to the upper end of the vertical shaft 2.
  • Figure 3 is a view showing another vertical axis pivoting rotation system with a magnetic levitation device of the present invention, In a modification based on Embodiment 1, it differs from Embodiment 1 in that it further includes a bottom case 8 including a bottom plate 81, a circumferential plate 82, and an upper end plate and a lower support plate 12 of the circumferential plate 82.
  • the fixed connection and the lower end are fixedly coupled to the bottom plate 81;
  • the magnetic chuck 7 is fixed on the lower support plate 12 in the bottom case 8;
  • the support plate 4 is fixed in the bottom case 8 and the lower part of the vertical axis 2, and the vertical shaft 2 protrudes from the bottom case 8 And pivoted to the bottom plate 81 of the bottom case.
  • Example 3 Example 3
  • FIG. 4 shows still another vertical axis pivoting rotation system with a magnetic levitation device according to the present invention, which is a modification based on the embodiment 1, which is different from the embodiment 1 in that the magnetic chuck 7 is fixed on the support.
  • the magnets 5, 6 are fixed to the upper support plate 11 in the casing 1.
  • FIG. 5 shows still another vertical axis pivoting rotation system with a magnetic levitation device according to the present invention, which is a modification based on Embodiment 2, which is different from Embodiment 1 in that:
  • the magnetic chuck 7 is fixed on the support.
  • the magnets 5, 6 are fixed to the lower support plate 12 in the bottom case 8.

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Description

带有磁悬浮装置的垂直轴枢接旋转系统
技术领域 本发明涉及一种垂直轴枢接系统， 尤其是一种带有磁悬浮装置的垂直轴 枢接旋转系统。
确
背景技术 现有技术中， 垂直轴枢接系统通常如图 1所示， 其一般包括垂直轴 2、 轴 承 3和机壳 1， 机壳 1由上、 下布置的上、 下支撑板 11、 12 , 位于上、 下支 撑板 11、 12之间的围板 13构成， 在垂直轴 2上端固定联接有承重法兰 14 , 机壳 1固定在一支承座 9上。 垂直轴下端接驱动工件、 上端接各种工件负载。 上述的垂直枢接系统存在如下问题： 垂直轴上端各种工件的负载具有一 定重量， 使得轴承承受较大的轴向力， 使得轴承的磨损加大， 缩短了轴承的 使用寿命； 同时， 由于轴承所增加的磨擦力损耗了机械能而降低机构的效率。 为此， 有必要提供一种能够减轻垂直轴之轴承磨损、 提高机构之机械效 率的垂直轴枢接旋转系统。
发明内容 本发明的目的是提供一种带有磁悬浮装置的垂直轴枢接旋转系统， 这种 垂直轴枢接旋转系统能有效克服轴承所受的轴向力， 延长轴承的使用寿命， 提高其机械效率。 上述的发明目的可以通过如下的技术方案予以实现： 一种带有磁悬浮装 置的垂直轴枢接旋转系统， 该垂直轴枢接旋转系统包括垂直轴、 轴承和机壳 , 其中， 机壳包括上、 下布置的上、 下支撑板以及位于上、 下支撑板之间的围 板， 垂直轴通过轴承枢接在上、 下支撑板上。 该垂直轴枢接旋转系统还进一 步磁体以及由导磁材料制成的磁吸盘， 其中， 磁体固定在机壳上或垂直轴上， 相应地， 磁吸盘固定在垂直轴上或机壳上， 而且磁吸盘上端或下端与磁体相 对应。
这样， 由于磁体与导磁材料制成的磁吸盘的相对吸合， 克服了垂直轴因 工件负载的轴向力， 保证轴承的内圈、 滚动体位于轴承的轴向中心， 从而减 少了轴承的磨损， 延长了使用寿命， 提高了机械效率。
优选地， 本发明的垂直轴枢接旋转系统中， 磁吸盘与磁体之间设有间隙。 本发明中， 磁体可以一整块的磁体， 也可以是由两块以上的子磁体构成， 例如由若干块子磁体排布而成， 而且相邻的子磁体， 可以按表面极性相同的 方式进行排布， 也可以按表面极性相反的方式进行排布。 优选地， 相邻的子 磁体按表面极性相反的方式进行排布， 以使磁路更短。 作为本发明的一种具体实施方式， 磁吸盘的上端可以固定在机壳上， 磁 体固定在垂直轴上， 磁吸盘的下端与磁体相对应。 此时， 磁体可以通过一连 接机构或支撑机构固定在垂直轴上。 例如， 支撑机构可以为一支撑盘， 该支 撑盘固定在机壳内的垂直轴上， 磁体通过固定在该支撑盘上而固定在垂直轴 上。
优选地， 上述实施方式中， 磁吸盘的上端固定在机壳内的上支撑板上。 上述实施方式的垂直轴枢接旋转系统中， 还可进一步包括一底壳， 该底壳 包括底板和周向板， 其中， 周向板的上端与下支撑板固定联接， 周向板的下 端与底板固定联接； 磁吸盘固定在底壳内的下支撑板上； 支撑盘固定在底壳 内的垂直轴下部， 垂直轴伸出底壳， 并与底壳的底板枢接。 作为本发明的另一种具体实施方式， 磁吸盘可以固定在垂直轴上， 磁体 固定在机壳上， 磁吸盘的上端与的磁体相对应此时， 磁吸盘可以通过一连接 机构或支撑机构固定在垂直轴上。 例如， 支撑机构可以为一支撑盘， 该支撑 盘在机壳内的垂直轴上， 磁吸盘通过固定在该支撑盘上而固定在垂直轴上。
优选地， 在这种具体实施方式中， 磁体固定在机壳内的上支撑板上。 该实施方式的垂直轴枢接旋转系统中， 也可以进一步包括一底壳， 该底 壳包括底板和周向板， 其中周向板的上端与下支撑板固定联接， 周向板的下 端与底板固定联接； 磁体固定在底壳内的下支撑板上； 垂直轴伸出底壳， 并 与底壳的底板枢接。 在本发明的带有磁悬浮装置的垂直轴枢接旋转系统中， 支撑盘与垂直轴 固定联接， 磁体与导磁材料制成的磁吸盘相对吸合， 从而克服了垂直轴因工 件负载的轴向力， 保证轴承的内圈、 滚动体位于轴承的轴向中心， 减少了轴 承的磨损， 延长了使用寿命， 提高了机械效率。 下,面结合附图对本发明作进一步描述。 但这些具体实施方式只是为了详 细地说明本发明， 而不是对本发明的限制。 本发明的保护范围是由权利要所 限定的。 而且， 可以理解， 本领域的普通技术人员在本发明的基础上， 完全 可以不经创造性地劳动， 而对本发明的具体方案进行某些改进或者改变， 但 这些改进或改变的技术方案， 仍属于本发明的保护范围。 附图说明
图 1是现有技术的剖视图。
图 2是本发明第一种实施方式的剖视图。
图 3是本发明第二种实施方式的剖视图。
图 4是本发明第三种实施方式的剖视图。
图 5是本发明第四种实施方式的剖视图。 具体实施方式
实施例 1
图 1 所示为本发明的一种带有磁悬浮装置的垂直轴枢接旋转系统， 其包 括垂直轴 2、 轴承 3和机壳 1 , 机壳 1包括上、 下布置的上、 下支撑板 11、 12 以及位于上、下支撑板 11、 12之间的围板 1 3，垂直轴 2通过轴承 3枢接在上、 下支撑板 11、 12上。 该带有磁悬浮装置的垂直轴枢接旋转系统还包括固定在 垂直轴 2上的支撑盘 4、 磁体 5、 6以及导磁材料制成的磁吸盘 7 ; 磁体 5、 6 以表面极性相异的方式固定在支撑盘 4上， 支撑盘 4 固定在机壳 1 内的垂直 轴 2上。 磁吸盘 7上端固定在机壳的上支撑板 11上、 下端与磁体 5、 6相对 应， 磁吸盘 Ί的下端与磁体 5、 6之间有间隙。
其中， 磁吸盘 7可由硅钢片卷绕制成， 或由其它导磁材料制成。
机壳 1固定在一支承座 9上。 在垂直轴 2上端固定联接有承重法兰 14。 实施例 2
图 3 所示为本发明的另一种带有磁悬浮装置的垂直轴枢接旋转系统， 其 为在实施例 1基础上的改进方案，其与实施例 1不同的是：其还包括一底壳 8 , 底壳 8包括底板 81、 周向板 82， 周向板 82上端与下支撑板 12固定联接、 下 端与底板 81固定联接； 磁吸盘 7固定在底壳 8内的下支撑板 12上； 支撑盘 4 固定在底壳 8内、 垂直轴 2下部， 垂直轴 2伸出底壳 8 , 并与底壳的底板 81 枢接。 实施例 3
图 4 所示为本发明的又一种带有磁悬浮装置的垂直轴枢接旋转系统， 其 为在实施例 1基础上的改进方案， 其与实施例 1不同的是： 磁吸盘 7 固定在 支撑盘 4上； 磁体 5、 6固定在机壳 1内的上支撑板 11上。 实施例 4
图 5 所示为本发明的又一种带有磁悬浮装置的垂直轴枢接旋转系统， 其 为在实施例 2基础上的改进方案， 其与实施例 1不同的是： 磁吸盘 7固定在 支撑盘 4上； 磁体 5、 6固定在底壳 8内的下支撑板 12上。

Claims

权 利 要 求
1、 一种带有磁悬浮装置的垂直轴枢接旋转系统， 包括垂直轴、 轴承和机 壳； 其中， 所述的机壳包括上、 下布置的上、 下支撑板以及位于上、 下支撑 板之间的围板， 所述的垂直轴通过所述的轴承枢接在所述的上、 下支撑板上； 其特征在于 , 所述的垂直轴枢接旋转系统还进一步磁体以及由导磁材料制成 的磁吸盘； 其中， 所述的磁体固定在所述的机壳上或所述的垂直轴上， 相应 地， 所述的磁吸盘固定在所述的垂直轴上或所述的机壳上， 而且所述的磁吸 盘上端或下端与所述的磁体相对应。
2、 如权利要求 1所述的垂直轴枢接旋转系统， 其特征在于， 所述的磁吸 盘与所述的磁体之间设有间隙。
3、 如权利要求 1所述的垂直轴枢接旋转系统， 其特征在于， 所述的磁体 是由两块以上的子磁体构成的。
4、 如权利要求 3所述的垂直轴枢接旋转系统， 其特征在于， 相邻的所述 子磁体 , 4要表面极性相反的方式进行排布。
5、 如权利要求 1-4之一所述的垂直轴枢接旋转系统， 其特征在于， 所述 磁吸盘的上端固定在所述的机壳上， 所述的磁体固定在所述的垂直轴上， 所 述磁吸盘的下端与所述的磁体相对应。
6、 如权利要求 5所述的垂直轴枢接旋转系统， 其特征在于， 所述的磁体 通过一连接机构或支撑机构固定在所述的垂直轴上。
7、 如权利要求 6所述的垂直轴枢接旋转系统， 其特征在于， 所述的支撑 机构为一支撑盘， 该支撑盘固定在所述机壳内的所述垂直轴上， 所述的磁体 通过固定在所述的支撑盘上而固定在所述的垂直轴上。
8、 如权利要求 5所述的垂直轴枢接旋转系统， 其特征在于， 所述磁吸盘 的上端固定在所述机壳内的所述上支撑板上。
9、 如权利要求 7所述的垂直轴枢接旋转系统， 其特征在于， 所述的垂直 轴枢接旋转系统还进一步包括一底壳， 所述底壳包括底板和周向板， 所述周 向板的上端与所述下支撑板固定联接， 所述周向板的下端与所述底板固定联 接； 所述磁吸盘固定在所述底壳内的下支撑板上； 所述支撑盘固定在所述底 壳内的垂直轴下部， 所述垂直轴伸出所述底壳， 并与所述底壳的底板枢接。
10、 如权利要求 1-4之一所述的垂直轴枢接旋转系统， 其特征在于， 所 述磁吸盘固定在所述的垂直轴上， 所述的磁体固定在所述的机壳上， 所述磁 吸盘的上端与所述的磁体相对应。
1 1、 如权利要求 10所述的垂直轴枢接旋转系统， 其特征在于， 所述的磁 吸盘通过一连接机构或支撑机构固定在所述的垂直轴上。
12、 如权利要求 11所述的垂直轴枢接旋转系统， 其特征在于， 所述的支 撑机构为一支撑盘， 该支撑盘固定在所述机壳内的所述垂直轴上， 所述的磁 吸盘通过固定在所述的支撑盘上而固定在所述的垂直轴上。
13、 如权利要求 12所述的垂直轴枢接旋转系统， 其特征在于， 所述的磁 体固定在所述机壳内的上支撑板上。
14、 如权利要求 12所述的垂直轴枢接旋转系统， 其特征在于， 还包括一 底壳， 所述底壳包括底板和周向板， 所述周向板的上端与所述下支撑板固定 联接， 所述周向板的下端与所述底板固定联接； 所述的磁体固定在所述底壳 内的下支撑板上； 所述垂直轴伸出所述底壳， 并与所述底壳的底板枢接。
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