[发明专利]一种预载荷径向永磁轴承

说明书

技术领域

本发明涉及一种预载荷径向永磁轴承，是一种能方便使用的工业应用型径向永磁悬浮轴承。 

背景技术

永磁悬浮轴承是利用永磁体之间的作用力来实现悬浮物体在部分自由度上的稳定悬浮。与主动型磁悬浮轴承相比，被动型永磁悬浮轴承无需主动电子控制系统，不仅节省了电力消耗，更重要是减少了可能失效的复杂的控制系统部件，使系统更加可靠，使用寿命更长。永磁悬浮轴承可与电磁轴承、机械轴承、空气轴承和超导体磁轴承等相结合，构成各种形式的磁悬浮轴承系统，具有广阔的应用前景。 

永磁悬浮轴承的结构和工作原理决定了它具有很多的优势： 

（1）理论上完全无磨损，实际中只受空气阻力的影响；

（2）转子速度只受到材料强度的限制，转子圆周线速度高；

（3）不需要润滑和密封，简化了机械设计，使其结构紧凑、可靠；

（4）相对于电磁轴承，永磁轴承省去了繁杂的控制系统，磁路不需要电流激励，无需供电系统；

（5）永磁磁铁的承载能力大，如钕铁硼材料，能吸起相当于自重600倍的重物。

现在国内外的永磁悬浮轴承基本上都是按需生产，谁使用谁设计，谁设计谁生产的现状，极不利于永磁悬浮轴承的发展及工业应用的提高。而且，由于吸斥力很大，刚度低，且没有专业化制造生产，使得组装、安装非常困难而不便，不能在工业上得到广泛应用。 

为克服以上的缺点，本发明结合作者已有专利（名称：工业应用型永磁悬浮轴承，专利号：ZL 2009 2 0076942.2），在此基础上进行再设计与优化；作者通过大量的数据计算、实验数据分析以及实际的生产经验，对原专利进行了重新的设计及完善，使得本发明预载荷径向永磁轴承真正能够工业化应用。 

发明内容

本发明的目的在于针对目前永磁悬浮轴承刚度低、安装不便的缺点，提出了一种新型的可工业化应用的预载荷径向永磁悬浮轴承。 

为了达到上述目的，本发明的构思是： 

一种预载荷径向永磁悬浮轴承，包括两个侧环、一个外环、一个内环、多个导磁片、两个陶瓷球轴承、两个静永磁环组和与其对应的一个动永磁环组。 在轴向上，动静永磁环组被两个陶瓷球轴承隔开，轴向间隙恒定相等，动永磁环组轴向磁力平衡；在径向上，静永磁环组给动永磁环组向上的推力和拉力，使动永磁环组在未加载荷前具有向上的径向预载荷，而动永磁环组靠与之相连的内环在径向给予阻挡，不能移动。此时，内环与外环相接触，轴承并不悬浮。当轴承载荷值大于预载荷的数值时，内环与外环分开并下移，永磁轴承实现悬浮。当出现径向冲击时，静永磁环组对动用磁环组一推一拉，迫使动永磁环恢复到原位。

上述的预载荷径向永磁悬浮轴承为大承载能力的永磁悬浮轴承，动静永磁环组均轴向充磁，尺寸及材料参数由理论计算及实际的试验分析而得出。 

上述永磁轴承在工业应用时，导磁片由磁导率很高的材料（例软铁、硅钢片等）组成，使动静永磁环的磁力线分布规则，同体积下永磁环磁力增大，同时也实现了整个永磁悬浮轴承外部的磁屏蔽，减小了外界对内部磁场的影响，增加了磁场的稳定性。 

根据上述构思，本发明采用下述技术方案： 

一种预载荷径向永磁轴承，包括一个外环、一个内环、两个侧环、两个静永磁环组和一动永磁环组，其特征在于：所述两个侧环分别通过内六角螺钉固定于外环的两侧；所述两个静永磁环组分别嵌在两个侧环的环形凹槽内；所述动永磁环组通过紧定螺钉固定于内环上而处在两个静永磁环组之间；每个所述静永磁环组由两个上下对合的大半圆形永磁环A、B和两个上下对合的小半圆形永磁环C、D组成大小两个相套的圆形永磁环，所述八个大小半圆形永磁环A、B、C、D均轴向充磁，相邻的永磁环磁化方向相反，即两个大半圆形永磁环A、B磁化方向相反，两个小半圆形永磁环C、D磁化方向相反，上大半圆形永磁环A与上小半圆形永磁环C磁化方向相反，下大半圆形永磁环B与下小半圆形永磁环D磁化方向相反；所述两个静永磁环组中的八个半圆形永磁环中相同方位的永磁环轴向磁化方向相同；所述动永磁环组由一个圆形永磁环构成，其轴向磁化方向与所述两个静永磁环组中的上大半圆形永磁环A的磁化方向相同。

所述动永磁环组为两个大小相同、轴向磁化方向相同的永磁环组成，在该两个永磁环之间，还有一个所述静永磁环组固定连接于外环内侧中部。 

所述静永磁环组和动永磁环组中的永磁环均为钕铁硼永磁环。 

所述静永磁环组和动永磁环组的永磁环与两个侧环、外环和内环之间嵌有导磁片，该导磁片为软铁片或硅钢片。