CN201818660U - 永磁径向轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种永磁径向轴承，其组成是：定子(2)环绕着转子(1)，定子(2)的内周面和转子(1)外周面上设置有数量相等的多个轴向充磁的永磁环，定子(2)的相邻永磁环(21)的充磁方向相反，转子(1)的相邻永磁环(11)的充磁方向也相反，定子(2)与转子(1)之间同一轴向位置的相邻永磁环(21、11)的充磁方向相同。该轴承径向刚度高、损耗小、转速高、体积小、结构简单，承载能力大。

Description

永磁径向轴承

技术领域

本实用新型涉及轴承，尤其涉及永磁轴承。

背景技术

轴承为支持轴旋转并保持其正确的位置，支承轴颈、耳轴、枢轴、短轴或其他部件，并使转轴在其中转动、摆动的机器部件。其主要作用就是减轻两个相对运动的机械零件之间的摩擦。轴承为机械产品中的基础关键器件，很大程度上决定了最终机械设备的性能，研制无摩擦高速轴承可大幅度提高现有机器设备的性能。

为了最大程度地减小摩擦，磁悬浮轴承成为了一种理想的选择。目前广泛应用的电磁悬浮轴承的结构为多磁极结构，包括转子、环绕在转子外的多个对称分布的定子磁铁铁芯、绕制在磁铁铁芯上的线圈，定子磁铁铁芯和线圈在通电时构成电磁铁，以及包围在磁铁铁芯外的用于固定磁铁芯的基座。定子所产生的电磁场的方向，所产生的电磁力能使转子处于与定子无接触的完全悬浮状态。一般通过设置线圈的同名端使磁极按NSSN或NSNS方式排列，每一方向由一对电磁铁对转子进行差动控制；电磁轴承外加的控制电路，接受传感器检测的转子的轴偏差信号，将该信号送入控制电路，控制各个电磁铁中的电流变化，使转子所受的电磁力的相应变化，以抵偿转子转动偏差，从而使转子稳定地悬浮于规定的位置。由于转子与定子之间的间隙很小，通常在0.01～1mm范围内，因此对转子的控制精度和动态响应要求很高。显然，电磁轴承结构复杂，可靠性差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种永磁径向轴承，该轴承径向刚度高、损耗小、转速高、体积小、结构简单，承载能力大。

本实用新型解决其技术问题所采用的第一种技术方案是：一种永磁径向轴承，其组成是：定子环绕着转子，定子的内周面和转子外周面上设置有数量相等的多个轴向充磁的永磁环，定子的相邻永磁环的充磁方向相反，转子的相邻永磁环的充磁方向也相反，定子与转子之间同一轴向位置的相邻永磁环的充磁方向相同。

上述的定子的永磁环之间以及转子的永磁环之间设置有聚磁环。

本实用新型解决其技术问题所采用的第二种技术方案是：一种永磁径向轴承，其组成是：定子环绕着转子，定子的内周面和转子外周面上设置有5个以上的奇数个永磁环，永磁环的充磁方向为轴向充磁和径向充磁两种，各永磁环的充磁方向按照使定子与转子之间间隙的磁场强度最大的方式排布。。

以上二种技术方案共同的工作过程和原理是：转子和定子的中轴重合，通过定子和转子上的永磁环的磁场，使定子和转子之间产生径向排斥作用，使转子径向稳定，不会发生左右偏移，实现无摩擦的径向轴承的功能。

若再配上配套的轴向轴承，则可使转子在轴向也能稳定，则可使转子的径向与轴向位置均保持稳定，实现稳定旋转。

与现有技术相比，本实用新型的以上二种技术方案的有益效果是：

通过定子和转子上永磁环的特定排列方式使定子与转子在任意相同轴位置的空隙中分布有径向方向相反的定子永磁环磁力线和转子永磁环磁力线，使定子与转子之间产生径向排斥力作用，为转子提供径向稳定的径向力的作用，克服了转子与定子在旋转过程中可能产生的接触摩擦和磨损。整个轴承径向刚度高、损耗小、转速高、体积小、结构简单，承载能力大。本实用新型还可方便地通过调整定子和转子永磁环总轴向长度、直径，来提高或者降低轴承的承载能力，因此其适用范围广，可适用于各种场合。

而其中的第二种方案，能最大限度地使永磁环的磁力线集中于定子与转子之间的空隙，从而使二者之间的排斥力大，永磁体的用量少，成本低。

本实用新型解决其技术问题所采用的第三种技术方案是：一种永磁径向轴承，其组成是：转子有向下开口的内腔，内腔中设置有定子；转子的内周面和定子的外周而设置有数量相等的多个轴向充磁的永磁环，定子的相邻永磁环的充磁方向相反，转子的相邻永磁环的充磁方向也相反，定子与转子之间同一轴向位置的相邻永磁环的充磁方向相同。

上述的定子的永磁环之间以及转子的永磁环之间设置有聚磁环。

本实用新型解决其技术问题所采用的第四种技术方案是：一种永磁径向轴承，其组成是：转子有向下开口的内腔，内腔中设置有定子；定子的外周面和转子内周面上设置有5个以上的奇数个永磁环，永磁环的充磁方向为轴向充磁和径向充磁两种，各永磁环的充磁方向按照使定子与转子之间间隙的磁场强度最大的方式排布。

第三、第四两种技术方案与第一、第二两种技术方案的不同之处在于转子与定子的内外位置关系相反。

以上二种技术方案共同的工作过程和原理是：转子和定子的中轴重合，通过定子和转子上的永磁环的磁场，使转子和转子内腔内的定子之间产生径向排斥作用，使转子径向稳定，不会发生左右偏移，实现无摩擦的径向轴承的功能。

若再配上配套的轴向轴承，则可使转子在轴向也能稳定，则可使转子的径向与轴向位置均保持稳定，实现稳定旋转。

与现有技术相比，本实用新型的以上二种技术方案的有益效果是：

通过定子和转子上永磁环的特定排列方式使定子与转子在任意相同轴位置的空隙中分布有径向方向相反的定子永磁环磁力线和转子永磁环磁力线，使定子与转子之间产生径向排斥力作用，为转子提供径向稳定的径向力的作用，克服了转子与定子在旋转过程中可能产生的接触摩擦和磨损。整个轴承径向刚度高、损耗小、转速高、体积小、结构简单，承载能力大。本实用新型还可方便地通过调整定子和转子永磁环总轴向长度、直径，来提高或者降低轴承的承载能力，因此其适用范围广，可适用于各种场合。

而其中的第四种方案，能最大限度地使永磁环的磁力线集中于定子与转子之间的空隙，从而使二者之间的排斥力大，永磁体的用量少，成本低。

下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的剖视结构示意图。

图2是本实用新型实施例二的剖视结构示意图。

图3是本实用新型实施例三的剖视结构示意图。

图4是本实用新型实施例四的剖视结构示意图。

图5是本实用新型实施例五的剖视结构示意图。

图6是本实用新型实施例六的剖视结构示意图。

图1-6中的箭头方向为永磁环的充磁方向。

具体实施方式

实施例一

图1示出，本实用新型的一种具体实施方式为：一种永磁径向轴承，其组成是：定子2环绕着转子1，定子2的内周面和转子1外周面上设置有数量相等的多个轴向充磁的永磁环，定子2的相邻永磁环21的充磁方向相反，转子1的相邻永磁环11的充磁方向也相反，定子2与转子1之间同一轴向位置的相邻永磁环21、11的充磁方向相同。

实施例二

图2示出，本例与实施例一基本相同，不同的仅仅是：定子2的永磁环21之间以及转子1的永磁环11之间设置有聚磁环5。

实施例三

图3示出，本实用新型的一种具体实施方式为：一种永磁径向轴承，其组成是：定子2环绕着转子1，定子2的内周面和转子1外周面上设置有5个以上的奇数个永磁环，永磁环的充磁方向为轴向充磁和径向充磁两种，各永磁环的充磁方向按照使定子2与转子1之间间隙的磁场强度最大的方式排布。

本例中的定子2和转子1上的永磁环的个数为7个。其具体的排列方式为：轴向上第一个永磁环的充磁方向为轴向方向且指向第二永磁环；第二个永磁环的充磁方向为径向方向且指向定子2与转子1间的空隙；第三个永磁环的充磁方向为轴向方向且指向第二永磁环；第四个永磁环的充磁方向为径向方向且背向定子2与转子1间的空隙；第五个永磁环的充磁方向为轴向方向且指向第六永磁环；第六个永磁环的充磁方向为径向方向且指向定子2与转子1间的空隙；第七个永磁环的充磁方向为轴向方向且指向第六永磁环。根据电磁学理论可知，这种排列方式会使磁力线集中地分布于定子与转子之间的空隙处。

实施例四

图4示出，本实用新型的一种具体实施方式为：一种永磁径向轴承，其组成是：转子2′有向下开口的内腔，内腔中设置有定子1′；转子2′的内周面和定子1′的外周而设置有数量相等的多个轴向充磁的永磁环，定子1′的相邻永磁环11′的充磁方向相反，转子2′的相邻永磁环21′的充磁方向也相反，定子1′与转子2′之间同一轴向位置的相邻永磁环11′、21′的充磁方向相同。

实施例五

图5示出，本例与实施例四基本相同，不同的仅仅是：定子1′的永磁环11′之间以及转子2′的永磁环21′之间设置有聚磁环5。

实施例六

图6示出，本实用新型的一种具体实施方式为：一种永磁径向轴承，其组成是：转子2′有向下开口的内腔，内腔中设置有定子；定子1′的外周面和转子2′内周面上设置有5个以上的奇数个永磁环，永磁环的充磁方向为轴向充磁和径向充磁两种，各永磁环的充磁方向按照使定子1′与转子2′之间间隙的磁场强度最大的方式排布。

本例中的定子1′和转子2′上的永磁环的个数为7个。其具体的排列方式为：轴向上第一个永磁环的充磁方向为轴向方向且指向第二永磁环；第二个永磁环的充磁方向为径向方向且指向定子1′与转子2′间的空隙；第三个永磁环的充磁方向为轴向方向且指向第二永磁环；第四个永磁环的充磁方向为径向方向且背向定子1′与转子2′间的空隙；第五个永磁环的充磁方向为轴向方向且指向第六永磁环；第六个永磁环的充磁方向为径向方向且指向定子1′与转子2′间的空隙；第七个永磁环的充磁方向为轴向方向且指向第六永磁环。根据电磁学理论可知，这种排列方式会使磁力线集中地分布于定子与转子之间的空隙处。

Claims (6)

1.一种永磁径向轴承，其组成是：定子(2)环绕着转子(1)，定子(2)的内周面和转子(1)外周面上设置有数量相等的多个轴向充磁的永磁环，定子(2)的相邻永磁环(21)的充磁方向相反，转子(1)的相邻永磁环(11)的充磁方向也相反，定子(2)与转子(1)之间同一轴向位置的相邻永磁环(21、11)的充磁方向相同。

2.如权利要求1所述的一种永磁径向轴承，其特征在于：所述的定子(2)的永磁环(21)之间以及转子(1)的永磁环(11)之间设置有聚磁环(5)。

3.一种永磁径向轴承，其组成是：定子(2)环绕着转子(1)，定子(2)的内周面和转子(1)外周面上设置有5个以上的奇数个永磁环，永磁环的充磁方向为轴向充磁和径向充磁两种，各永磁环的充磁方向按照使定子(2)与转子(1)之间间隙的磁场强度最大的方式排布。

4.一种永磁径向轴承，其组成是：转子(2′)有向下开口的内腔，内腔中设置有定子(1′)；转子(2′)的内周面和定子(1′)的外周而设置有数量相等的多个轴向充磁的永磁环，定子(2′)的相邻永磁环(21′)的充磁方向相反，转子(1)的相邻永磁环(11′)的充磁方向也相反，定子(2′)与转子(1′)之间同一轴向位置的相邻永磁环(21′、11′)的充磁方向相同。

5.如权利要求4所述的一种永磁径向轴承，其特征在于：所述的定子(2′)的永磁环(21′)之间以及转子(1′)的永磁环(11′)之间设置有聚磁环(5)。

6.一种永磁径向轴承，其组成是：转子(2′)有向下开口的内腔，内腔中设置有定子(1′)；定子(1′)的外周面和转子(2′)内周面上设置有5个以上的奇数个永磁环，永磁环的充磁方向为轴向充磁和径向充磁两种，各永磁环的充磁方向按照使定子(1′)与转子(2′)之间间隙的磁场强度最大的方式排布。

Images