專(zhuān)利名稱(chēng)：一種永磁懸浮軸承及其安裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種永磁懸浮軸承及其安裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
磁懸浮軸承是利用磁力作用將轉(zhuǎn)子懸浮于空中，使轉(zhuǎn)子與定子之間沒(méi)有機(jī)械接觸，轉(zhuǎn)子可以運(yùn)行到很高的轉(zhuǎn)速，具有機(jī)械磨損小、能耗低、噪聲小、壽命長(zhǎng)、無(wú)需潤(rùn)滑、無(wú)油污染等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于高速、真空、超凈等特殊環(huán)境中。本申請(qǐng)的發(fā)明人在中國(guó)專(zhuān)利CN 201531526U中公開(kāi)了一種永磁懸浮軸承，這種永磁懸浮軸承主要包括內(nèi)圈和外圈，其中內(nèi)圈為永磁體，外圈由導(dǎo)磁材料或非導(dǎo)磁材料制成。 在該永磁懸浮軸承外圈的兩端分別固定有軸向永磁體，且外圈上固定設(shè)置有徑向永磁體， 該徑向永磁體與內(nèi)圈相吸。內(nèi)圈套裝在外圈內(nèi)部，在非承載狀態(tài)下，內(nèi)圈與外圈處于貼合狀態(tài)。工作時(shí)，將軸頸安裝在內(nèi)圈中，軸對(duì)內(nèi)圈的壓力能克服徑向永磁體對(duì)內(nèi)圈的吸力，從而使內(nèi)圈處于懸浮狀態(tài)。這種永磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，上述的永磁懸浮軸承適用于內(nèi)圈為轉(zhuǎn)子、外圈為定子的工作場(chǎng)合。這種軸承不適用于各種外圈為轉(zhuǎn)子、內(nèi)圈為定子的工作場(chǎng)合，如用于各種車(chē)輛的從動(dòng)輪中。因此需要提供一種適用于外圈為轉(zhuǎn)子、內(nèi)圈為定子的工作場(chǎng)合的永磁懸浮軸承。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的永磁懸浮軸承及其安裝結(jié)構(gòu)，該永磁懸浮軸承及其安裝結(jié)構(gòu)更適用于內(nèi)圈為定子、外圈為轉(zhuǎn)子的工作場(chǎng)合。為了達(dá)到上述目的，作為本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種永磁懸浮軸承，該永磁懸浮軸承包括內(nèi)圈；外圈，所述外圈的內(nèi)圓周面上固定有多個(gè)永磁環(huán)體，所述內(nèi)圈套在所述外圈中，每個(gè)所述永磁環(huán)體的內(nèi)徑均大于所述內(nèi)圈外徑，且相鄰的永磁環(huán)體沿軸向方向彼此間隔開(kāi)；多個(gè)第一徑向永磁體，該多個(gè)第一徑向永磁體固定在所述內(nèi)圈上并分別與固定在所述外圈上的多個(gè)永磁環(huán)體相對(duì)應(yīng)，且所述每個(gè)第一徑向永磁體分別與該第一徑向永磁體所對(duì)應(yīng)的所述永磁環(huán)體沿徑向方向上磁力相吸；至少一個(gè)軸向永磁體，該至少一個(gè)軸向永磁體固定在所述內(nèi)圈上并突出于所述內(nèi)圈的外圓周面，且所述至少一個(gè)軸向永磁體位于所述永磁環(huán)體之間，從而使所述外圈在沿軸向方向上處于力平衡狀態(tài)。優(yōu)選地，在所述外圈處于非承載狀態(tài)下，所述第一徑向永磁體與所述永磁環(huán)體之間沿徑向方向的磁性吸引力能夠使所述永磁環(huán)體與所述內(nèi)圈或所述第一徑向永磁體接觸； 在所述外圈處于承載狀態(tài)下，所述外圈能夠在所述內(nèi)圈外懸浮起來(lái)，以進(jìn)行自由轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)選地，所述軸向永磁體為多個(gè)，每?jī)蓚€(gè)相鄰的所述永磁環(huán)體之間均設(shè)置有一個(gè)所述軸向永磁體。優(yōu)選地，每個(gè)所述軸向永磁體均位于與該軸向永磁體相鄰的兩個(gè)所述永磁環(huán)體在軸向方向的中間位置。優(yōu)選地，每個(gè)所述永磁環(huán)體沿軸向方向的厚度均不大于與該永磁環(huán)體對(duì)應(yīng)的所述第一徑向永磁體沿所述內(nèi)圈軸向方向的厚度。優(yōu)選地，所述內(nèi)圈的上具有槽，所述第一徑向永磁體安裝在所述槽內(nèi)。優(yōu)選地，所述第一徑向永磁體為與所述內(nèi)圈同軸的扇環(huán)體，該扇環(huán)體的中心軸線與所述內(nèi)圈的中心軸線相同，且所述第一徑向永磁體的外圓周面與所述內(nèi)圈的外圓周面對(duì)齊。優(yōu)選地，所述軸向永磁體為與所述內(nèi)圈同軸的扇環(huán)體。優(yōu)選地，所述軸向永磁體和所述第一徑向永磁體均為與所述內(nèi)圈同軸的扇環(huán)體； 在沿一個(gè)所述永磁環(huán)體的該永磁懸浮軸承的徑向方向的剖面圖中，與該永磁環(huán)體相吸的所述第一徑向永磁體的內(nèi)圓周面的投影為第一弧形，與該永磁環(huán)體相鄰的所述軸向永磁體的內(nèi)圓周面的投影為第二弧形，該第一弧形和第二弧形均相對(duì)于所述第一弧形的中點(diǎn)與第二弧形的中點(diǎn)之間的連線對(duì)稱(chēng)，且所述第一弧形和第二弧形的開(kāi)口彼此相對(duì)。優(yōu)選地，所述第一弧形的中心角α為60度至100度，所述第二弧形的中心角β 為120度至200度。優(yōu)選地，該永磁懸浮軸承還包括多個(gè)第二徑向永磁體，該多個(gè)第二徑向永磁體與所述多個(gè)第一徑向永磁體相對(duì)于所述內(nèi)圈的中心軸線對(duì)稱(chēng)設(shè)置，且所述每個(gè)第二徑向永磁體與該第二徑向永磁體所對(duì)稱(chēng)設(shè)置的第一徑向永磁體磁極方向相反。優(yōu)選地，所述多個(gè)永磁環(huán)體、所述多個(gè)第一徑向永磁體與所述至少一個(gè)軸向永磁體的磁極方向均為沿軸向方向。作為本實(shí)用新型的另外一個(gè)方面，提供一種永磁懸浮軸承的安裝結(jié)構(gòu)，該安裝結(jié)構(gòu)包括永磁懸浮軸承，該永磁懸浮軸承為本實(shí)用新型所述的永磁懸浮軸承；輔助軸承，該輔助軸承與所述永磁懸浮軸承的內(nèi)圈共軸；固定軸，所述永磁懸浮軸承的所述內(nèi)圈和所述輔助軸承的內(nèi)圈固定安裝在所述固定軸的外圓周面上；和中空的旋轉(zhuǎn)軸，所述永磁懸浮軸承的所述外圈和所述輔助軸承的外圈固定安裝在該旋轉(zhuǎn)軸的內(nèi)圓周面上。優(yōu)選地，安裝完成后，所述永磁懸浮軸承的所述第一徑向永磁體與所述永磁懸浮軸承的所述永磁環(huán)體之間的磁性吸引力與作用在所述旋轉(zhuǎn)軸上的載荷方向相反。按照本實(shí)用新型所提供的永磁懸浮軸承，利用設(shè)置有永磁環(huán)體的外圈與軸向永磁體和徑向永磁體的磁力作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)外圈的軸向位置控制和徑向位置控制，更適用于外圈為轉(zhuǎn)子、內(nèi)圈為定子的工作環(huán)境。

圖1為根據(jù)本實(shí)用新型一種實(shí)施方式的永磁懸浮軸承的軸向截面圖，示永磁懸浮軸承組件的一種實(shí)施方式中各個(gè)磁極的分布；圖2為圖1中所示永磁懸浮軸承的內(nèi)圈的軸向截面圖；圖3為圖1中第一徑向永磁體立體圖；圖4為圖3中第一徑向永磁體的主視圖；圖5為圖1中永磁懸浮軸承的A-A剖視圖；和圖6為本實(shí)用新型所述的永磁懸浮軸承的安裝結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施方式。附圖標(biāo)記1 內(nèi)圈2外圈[0029]3第一徑向永磁體4軸向永磁體[0030]8輔助軸承11第一弧形[0031]12第二弧形13槽[0032]14固定軸15旋轉(zhuǎn)軸[0033]21永磁環(huán)體9、10第一徑向永磁體的兩個(gè)端面
具體實(shí)施方式
下面參考附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)地描述。如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種永磁懸浮軸承，該永磁懸浮軸承包括內(nèi)圈 1 ；外圈2，所述外圈2的內(nèi)圓周面上固定有多個(gè)永磁環(huán)體21，所述內(nèi)圈1套在所述外圈2中，每個(gè)所述永磁環(huán)體21的內(nèi)徑均大于所述內(nèi)圈1外徑，且相鄰的永磁環(huán)體21沿軸向方向彼此間隔開(kāi)；多個(gè)第一徑向永磁體3，該多個(gè)第一徑向永磁體3固定在所述內(nèi)圈1上并分別與固定在所述外圈2上的所述多個(gè)永磁環(huán)體21相對(duì)應(yīng)，且所述每個(gè)第一徑向永磁體3分別與對(duì)應(yīng)的所述永磁環(huán)體21沿徑向方向上磁力相吸；至少一個(gè)軸向永磁體4，該至少一個(gè)軸向永磁體4固定在所述內(nèi)圈1上并突出于該內(nèi)圈1的外圓周面，且所述至少一個(gè)軸向永磁體4位于所述永磁環(huán)體21之間，從而使所述外圈2在沿軸向方向上處于力平衡狀態(tài)。上述永磁懸浮軸承工作時(shí)，例如外圈2安裝在輪轂中，內(nèi)圈1的內(nèi)部安裝不做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的軸，輪轂外部的零件隨所述外圈2 —起轉(zhuǎn)動(dòng)，即外圈2為轉(zhuǎn)子。關(guān)于永磁懸浮軸承的設(shè)置安裝將在下文中進(jìn)行詳細(xì)描述。內(nèi)圈1可以由導(dǎo)磁材料制成，也可以由非導(dǎo)磁材料制成，永磁環(huán)體21固定在外圈 2的內(nèi)圓周面上，內(nèi)圈1套在外圈2中，且永磁環(huán)體21的內(nèi)徑大于內(nèi)圈1的外徑。由于永磁環(huán)體21固定在外圈2的內(nèi)圓周面上，因此當(dāng)永磁懸浮軸承處于承載狀態(tài)時(shí)，可將永磁環(huán)體21與外圈2看做一個(gè)整體。負(fù)載對(duì)外圈2的作用力也作用在永磁環(huán)體21上。由于內(nèi)圈 1上還固定安裝有第一徑向永磁體3，該第一徑向永磁體3與永磁環(huán)體21磁力相吸。因此， 在外圈2處于非承載狀態(tài)時(shí)的第一徑向永磁體3對(duì)永磁環(huán)體21的吸引力能平衡負(fù)載對(duì)外圈2的一部分或全部作用力。第一徑向永磁體3可以通過(guò)多種方式固定安裝到內(nèi)圈1上，例如可以在內(nèi)圈1中機(jī)加工有缺口，并將第一徑向永磁體3嵌入該缺口中，然后利用粘合劑或填料將第一徑向永磁體3牢固固定。當(dāng)然，第一徑向永磁體3并不限于上述這種安裝方式，在內(nèi)圈1為導(dǎo)磁性材料制成的情況下，第一徑向永磁體3也可以固定設(shè)置在內(nèi)圈1的外圓周面上。因此，第一徑向永磁體3與內(nèi)圈1的固定安裝方式可以根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)合而加以選擇，這將在下文中進(jìn)行更為詳細(xì)地描述。由于內(nèi)圈1與外圈2之間并沒(méi)有固定連接方式，永磁懸浮軸承處于負(fù)載狀態(tài)時(shí)，永磁環(huán)體21連同外圈2在內(nèi)圈1外面懸浮，外圈2容易沿軸向方向移動(dòng)，在內(nèi)圈1的外圓周面位于永磁環(huán)體21中間的部分上固定安裝至少一個(gè)軸向永磁體4能夠使永磁環(huán)體21在沿軸向方向上處于力平衡狀態(tài)，確保永磁環(huán)體21連同外圈2停留在合適的位置并能防止所述外圈2沿軸向方向竄動(dòng)。軸向永磁體4可以通過(guò)多種方式固定在內(nèi)圈1上的合適的位置。例如，軸向永磁體4可以固定到內(nèi)圈1的外圓周面上。另外，軸向永磁體4還可以嵌入內(nèi)圈1中，與第一徑向永磁體3類(lèi)似，為了便于所述永磁懸浮軸承的安裝，軸向永磁體4固定在內(nèi)圈1上之后的外表面高度應(yīng)當(dāng)比永磁環(huán)體21的內(nèi)圓周面低，這樣，將永磁環(huán)體21逐個(gè)固定在外圈2的內(nèi)圓周面上之后，將固定有至少一個(gè)軸向永磁體4的內(nèi)圈1裝入所述外圈2的內(nèi)部。優(yōu)選地，在軸向永磁體4為多個(gè)的情況下，固定在內(nèi)圈1上的多個(gè)軸向永磁體4形狀相同，這樣能更好維持外圈2在軸向方向上的力平衡狀態(tài)。下面對(duì)上述永磁懸浮軸承的原理進(jìn)行更為詳細(xì)地描述。在軸向方向上，軸向永磁體4對(duì)永磁環(huán)體21的磁性力可以為斥力或引力，但在優(yōu)選情況下，軸向永磁體4對(duì)永磁環(huán)體21的磁性力為斥力，從而能夠確保永磁環(huán)體21保持與軸向永磁體4之間具有合適的距離。由于在軸向方向上，永磁環(huán)體21處于平衡狀態(tài)，因此一旦永磁環(huán)體21偏向內(nèi)圈1的的某一端，設(shè)置在相鄰兩個(gè)永磁環(huán)體21之間的軸向永磁體 4對(duì)靠近該軸向永磁體4的永磁環(huán)體21的斥力增大，且對(duì)遠(yuǎn)離該軸向永磁體4的永磁環(huán)體 21的斥力減小，從而在軸向方向上推動(dòng)永磁環(huán)體21又恢復(fù)到平衡狀態(tài)。優(yōu)選地，第一徑向永磁體3與永磁環(huán)體21之間的吸引力應(yīng)該足夠大，在外圈2處于非承載狀態(tài)下，第一徑向永磁體3與永磁環(huán)體21之間沿徑向方向的磁性吸引力能夠使永磁環(huán)體21與內(nèi)圈1或第一徑向永磁體3接觸，如圖1和圖5所示；且在外圈2處于承載狀態(tài)下，永磁環(huán)體21能夠在第一徑向永磁體3以及負(fù)載的共同作用下實(shí)現(xiàn)在徑向方向上的受力平衡，并能在所述內(nèi)圈1外懸浮起來(lái)，進(jìn)一步帶動(dòng)外圈2在內(nèi)圈1外懸浮起來(lái)以進(jìn)行自由轉(zhuǎn)動(dòng)。因而，在承載狀態(tài)下，利用本實(shí)用新型的技術(shù)方案能夠?qū)崿F(xiàn)外圈的懸浮狀態(tài)，可以由外圈在負(fù)載狀態(tài)下做幾乎沒(méi)有摩擦的轉(zhuǎn)動(dòng)。外圈2內(nèi)安裝有多個(gè)永磁環(huán)體21，同時(shí)在內(nèi)圈1上設(shè)置有分別與永磁環(huán)體21對(duì)應(yīng)的多個(gè)第一徑向永磁體3，從而對(duì)永磁環(huán)體21產(chǎn)生徑向方向的磁性吸引力。另外，利用位于相鄰的兩個(gè)永磁環(huán)體21之間的軸向永磁體4來(lái)實(shí)現(xiàn)外圈2在軸向方向的力平衡狀態(tài)。在圖1所示的永磁懸浮軸承中，由于可以形成軸向方向相對(duì)較長(zhǎng)的延伸長(zhǎng)度，因此，該種永磁懸浮軸承具有相對(duì)較大的承載能力。而且，在軸向方向上也具有相對(duì)較好的穩(wěn)定性。雖然在圖1中僅表示了兩個(gè)永磁環(huán)體21、兩個(gè)第一徑向永磁體3和一個(gè)軸向永磁體 4，但本實(shí)用新型并不限于此，還可以設(shè)置有更多個(gè)。優(yōu)選地，在外圈2處于非承載狀態(tài)下，多個(gè)第一徑向永磁體3與多個(gè)永磁環(huán)體21 之間沿徑向方向的磁性吸引力能夠使永磁環(huán)體21與內(nèi)圈1或第一徑向永磁體3接觸；在外圈2處于承載狀態(tài)下，永磁環(huán)體21能夠在內(nèi)圈1外懸浮起來(lái)，以進(jìn)行自由轉(zhuǎn)動(dòng)。在上述永磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)中，可以使用粘結(jié)劑將永磁環(huán)體21粘結(jié)固定在外圈2的內(nèi)圓周面上。當(dāng)軸向永磁體4為一個(gè)時(shí)，該軸向永磁體4設(shè)置在相鄰一對(duì)永磁環(huán)體21之間。此時(shí)，永磁環(huán)體21的數(shù)量?jī)?yōu)選為兩個(gè)。當(dāng)軸向永磁體4為多個(gè)時(shí)，優(yōu)選地，可在每?jī)蓚€(gè)相鄰的永磁環(huán)體21之間各設(shè)置一個(gè)軸向永磁體4。有利于保持永磁環(huán)體21以及外圈2沿軸向方向上的受力處于平衡狀態(tài)。[0056]軸向永磁體4在內(nèi)圈1上的安裝位置以能對(duì)外圈2起到軸向穩(wěn)定作用即可，沒(méi)有特殊要求。優(yōu)選地，軸向永磁體4位于與該軸向永磁體4相鄰的兩個(gè)永磁環(huán)體21的中間位置。優(yōu)選地，每個(gè)永磁環(huán)體21沿軸向方向的厚度均不大于與該永磁環(huán)體21對(duì)應(yīng)的第一徑向永磁體3沿內(nèi)圈1軸向方向的厚度。進(jìn)一步優(yōu)選地，永磁環(huán)體21沿軸向方向的厚度等于第一徑向永磁體3沿內(nèi)圈1軸向方向的厚度。通過(guò)使第一徑向永磁體3沿內(nèi)圈1軸向方向的厚度與永磁環(huán)體21沿軸向方向的厚度相等，能夠使永磁環(huán)體21獲得穩(wěn)定的磁性吸引力，從而有利于確保外圈2在徑向方向和/或軸向方向處于穩(wěn)定狀態(tài)。通常，為了安裝第一徑向永磁體3，可以在內(nèi)圈1中預(yù)先設(shè)置有缺口或槽13，如圖 2所示，然后在裝配過(guò)程中將第一徑向永磁體3裝入該槽13內(nèi)固定即可。上述每個(gè)第一徑向永磁體3和各個(gè)軸向永磁體4的形狀并無(wú)特別要求，以能夠通過(guò)磁性作用力來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)外圈2的位置控制即可。例如，上述磁體可以為長(zhǎng)方體形、條形、環(huán)形等。為了便于所述第一徑向永磁體3的安裝，優(yōu)選地，第一徑向永磁體3為扇環(huán)體，在內(nèi)圈1的軸向方向上，扇環(huán)體的第一徑向永磁體3沿軸向方向厚度d3，沿徑向方向具有寬度 w3，如圖3和圖4所示。優(yōu)選地，該扇環(huán)體的中心軸線與內(nèi)圈1的中心軸線相同，這樣永磁環(huán)體21受到第一徑向永磁體3的磁性吸力分布較為均勻。優(yōu)選地，第一徑向永磁體3的外圓周面與內(nèi)圈1的外圓周面對(duì)齊；進(jìn)一步優(yōu)選地， 第一徑向永磁體3的外圓周面與內(nèi)圈1的外圓周面也對(duì)齊。在該結(jié)構(gòu)中，在非承載狀態(tài)下， 永磁環(huán)體21能夠被吸到第一徑向永磁體3的外圓周面上，如圖1和圖5所示。該結(jié)構(gòu)能夠使永磁環(huán)體21獲得穩(wěn)定的磁性吸引力，從而有利于確保外圈2在徑向方向和/或軸向方向處于穩(wěn)定狀態(tài)。將扇環(huán)體的第一徑向永磁體3裝入內(nèi)圈1中，通常采用兩種結(jié)構(gòu)方式。第一種方式如圖3和圖4中所示的扇環(huán)體，其中，該扇環(huán)體的第一徑向永磁體3的兩個(gè)端面9、10 (該兩個(gè)端面也彼此平行)與內(nèi)圈1的中心軸線相平行。在該結(jié)構(gòu)中，扇環(huán)體的內(nèi)圓周面的圓周方向的圓弧所對(duì)應(yīng)的中心角與外圓周面的圓周方向的圓弧所對(duì)應(yīng)的中心角是不同的。另一種方式如圖5所示，內(nèi)圈1的中心軸線位于扇環(huán)體的第一徑向永磁體3的兩個(gè)端面9、10所在的平面內(nèi)，也就是說(shuō)，內(nèi)圈1的中心軸線為第一徑向永磁體3的兩個(gè)端面 9和10所在平面的交線。在該結(jié)構(gòu)中，第一徑向永磁體3的扇環(huán)體的內(nèi)圓周面的圓周方向的圓弧所對(duì)應(yīng)的中心角與外圓周面的圓周方向的圓弧所對(duì)應(yīng)的中心角是相同的。為了使第一徑向永磁體3對(duì)永磁環(huán)體21產(chǎn)生合適的足夠的磁性吸引力，優(yōu)選地， 所述第一徑向永磁體3的扇環(huán)體的內(nèi)圓周面的圓周方向的圓弧(如圖4所示的弧AB)所對(duì)應(yīng)的中心角(如圖5所示的中心角α )為60度至100度。進(jìn)一步優(yōu)選地，第一徑向永磁體3的扇環(huán)體的內(nèi)圓周面的圓周方向的圓弧所對(duì)應(yīng)的中心角為90度。以上對(duì)本實(shí)用新型的永磁懸浮軸承的第一徑向永磁體3的設(shè)置及其作用進(jìn)行了詳細(xì)地描述。下面對(duì)軸向永磁體4進(jìn)行詳細(xì)地描述。軸向永磁體4對(duì)與該軸向永磁體4相鄰的兩個(gè)永磁環(huán)體21的磁力均為斥力(或引力)，該斥力(或引力)在軸向方向上的分力(如果有的話)大小相等、方向相反，因而在軸向方向上合力為零，從而能夠確保永磁環(huán)體21在軸向方向上的穩(wěn)定。軸向永磁體4的幾何形狀并沒(méi)有特殊要求，只要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)永磁環(huán)體21的軸向穩(wěn)定即可。優(yōu)選地，軸向永磁體4為扇環(huán)體，該扇環(huán)體的中心軸線(即該扇環(huán)體的內(nèi)或外圓周面所在的圓柱面的中心軸線)與內(nèi)圈1的中心軸線相同。因而，軸向永磁體4的內(nèi)圓周面、 外圓周面以及內(nèi)圈1的內(nèi)圓周面和外圓周面具有共同的中心軸線，從而使永磁環(huán)體21以及外圈2的設(shè)置不會(huì)影響到外圈2與負(fù)載的連接及其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在這里，軸向永磁體4的扇環(huán)體與上述第一徑向永磁體3的扇環(huán)體結(jié)構(gòu)類(lèi)似，因而不再進(jìn)行詳細(xì)地描述。優(yōu)選地，如圖5所示，軸向永磁體4和第一徑向永磁體3均為與內(nèi)圈1同軸的扇環(huán)體。軸向永磁體4在內(nèi)圈1的位置與第一徑向永磁體3在內(nèi)圈1上的位置的相對(duì)關(guān)系為 在沿一個(gè)永磁環(huán)體21的該永磁懸浮軸承的徑向方向的剖面圖中，與該永磁環(huán)體21相吸的第一徑向永磁體3的內(nèi)圓周面的投影為第一弧形11，與該永磁環(huán)體21相鄰的軸向永磁體4 的內(nèi)圓周面的投影為第二弧形12，該第一弧形11和第二弧形12相對(duì)于所述第一弧形11的中點(diǎn)與第二弧形12的中點(diǎn)之間的連線在圖5中左右對(duì)稱(chēng)，且所述第一弧形11和第二弧形 12的開(kāi)口彼此相對(duì)。實(shí)際上，這里的第一徑向永磁體3的內(nèi)圓周面所投影的第一弧形11即為上述第一徑向永磁體3的“扇環(huán)體的內(nèi)圓周面的圓周方向的圓弧”。優(yōu)選地，第一弧形11的中心角α為60度至100度，進(jìn)一步優(yōu)選地，為90度。按照該結(jié)構(gòu)，第一徑向永磁體3對(duì)永磁環(huán)體21的磁性吸力的方向主要沿向量OC方向(在圖 5中向下)，而軸向永磁體4對(duì)永磁環(huán)體21的斥力在軸向方向上的合力可以為零，軸向永磁體4對(duì)永磁環(huán)體21的斥力在徑向方向上的合力將主要沿向量DC方向。也就是說(shuō)，位于外圈2軸向方向兩側(cè)的軸向永磁體4對(duì)永磁環(huán)體21的斥力在徑向方向上的合力的方向與第一徑向永磁體3對(duì)永磁環(huán)體21的磁性吸力的方向相同，從而在徑向方向上起到輔助第一徑向永磁體3的作用。由于永磁環(huán)體21固定在外圈2的內(nèi)圓周面上，因此，可將永磁環(huán)體21與外圈2看作一個(gè)整體?？蓪⒌谝粡较蛴来朋w3以及軸向永磁體4對(duì)永磁環(huán)體21的磁性力看作同時(shí)也在外圈2上。在該情況下，如果外圈2上負(fù)有載荷，該載荷可以利用軸向永磁體4對(duì)永磁環(huán)體21 的斥力在徑向方向上的合力以及第一徑向永磁體3對(duì)永磁環(huán)體21的磁性吸力一同來(lái)支撐， 同時(shí)還能夠克服外圈2自身重力以及永磁環(huán)體21自身重力的和，從而使本實(shí)用新型提供的永磁懸浮軸承能夠適用于承載狀態(tài)的工作條件中。優(yōu)選地，第二弧形12的中心角(圖5中所示的中心角β )為120度至200度。進(jìn)一步優(yōu)選地，第二弧形12的中心角為160度至180度，從而能夠使外圈2在軸向方向上獲得更為穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。為了進(jìn)一步提高本實(shí)用新型的永磁懸浮軸承的承載能力，優(yōu)選地，所述永磁懸浮軸承還包括多個(gè)第二徑向永磁體(未顯示)，該多個(gè)第二徑向永磁體固定安裝在所述內(nèi)圈1 上(如嵌入所述內(nèi)圈1內(nèi))，且該多個(gè)第二徑向永磁體與多個(gè)第一徑向永磁體3相對(duì)于內(nèi)圈1的中心軸線對(duì)稱(chēng)設(shè)置，且所述多個(gè)第二徑向永磁體與多個(gè)第一徑向永磁體3磁極方向相反。[0077]由于多個(gè)第二徑向永磁體與多個(gè)第一徑向永磁體3相對(duì)于內(nèi)圈1的中心軸線對(duì)稱(chēng)，且該多個(gè)第二徑向永磁體與多個(gè)第一徑向永磁體3磁極方向相反，因此該多個(gè)第二徑向永磁體與多個(gè)永磁環(huán)體21磁力相斥，因而，所述多個(gè)第二徑向永磁體對(duì)多個(gè)永磁環(huán)體21 的磁性斥力的合力方向與多個(gè)第一徑向永磁體對(duì)多個(gè)永磁環(huán)體21的磁性吸力的合力方向相同，從而能夠允許多個(gè)永磁環(huán)體21外部的外圈2承載更大的載荷。優(yōu)選地，內(nèi)圈1可以由導(dǎo)磁性材料制成。利用該導(dǎo)磁性材料制成的內(nèi)圈1，能夠使外圈2與徑向永磁體3和軸向永磁體4之間的磁性作用力更大，從而使外圈2在軸向方向上更為穩(wěn)固，在徑向方向上能夠承載更大的載荷。如上所述，第一徑向永磁體3與永磁環(huán)體21之間磁性相吸，永磁環(huán)體21與軸向永磁體4為相斥(或相吸)，以實(shí)現(xiàn)外圈2在承載狀態(tài)下的懸浮狀態(tài)，這可以通過(guò)各個(gè)磁體的磁極的設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，多個(gè)永磁環(huán)體21、多個(gè)第一徑向永磁體3以及至少一個(gè)軸向永磁體4的磁極方向均沿軸向方向布置。具體來(lái)說(shuō)，以圖1中的方位為例進(jìn)行描述。在軸向方向上，永磁環(huán)體21的左端為 N極，右端為S極；第一徑向永磁體3的左端為S極，右端為N極；兩個(gè)永磁環(huán)體21之間的軸向永磁體4左端為S極，右端為N極。當(dāng)然，將圖1中各個(gè)磁體的N極和S極反轉(zhuǎn)(即將圖1中的N極設(shè)為S極，將圖1中的S極設(shè)為N極)也是完全可行的。由于所述各個(gè)磁體的磁極方向?yàn)檠剌S向方向，因此，一方面能夠方便各個(gè)磁體的設(shè)置，另一方面，更為重要的是，通過(guò)使各個(gè)磁極的磁極方向設(shè)置為沿軸向方向，能夠使對(duì)應(yīng)的不同磁體(如磁性相互吸引的磁體)形成閉合的磁場(chǎng)回路，從而不會(huì)出現(xiàn)退磁現(xiàn)象，能夠更為長(zhǎng)久地使磁場(chǎng)狀態(tài)保持穩(wěn)定。針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，可以選擇能夠產(chǎn)生不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度的永磁體、第一(第二) 徑向永磁體和軸向永磁體。此外，相對(duì)于傳統(tǒng)的永磁懸浮軸承而言，本實(shí)用新型所提供的永磁懸浮軸承中，軸向永磁體4與內(nèi)圈1固定在一起(如通過(guò)粘合劑粘結(jié)在一起)，第一徑向永磁體3與內(nèi)圈1 固定在一起，永磁環(huán)體21與外圈2固定在一起。因此，本實(shí)用新型的永磁懸浮軸承為集成式的，結(jié)構(gòu)非常緊湊，裝配過(guò)程也相對(duì)較為簡(jiǎn)便。本實(shí)用新型所述的永磁懸浮軸承的安裝結(jié)構(gòu)可以包括固定軸、中空的旋轉(zhuǎn)軸以及本實(shí)用新型所述的永磁懸浮軸承。在內(nèi)圈為定子外圈為轉(zhuǎn)子的工作場(chǎng)合中，所述固定軸固定不動(dòng)，所述中空的旋轉(zhuǎn)軸繞固定軸的中心軸線旋轉(zhuǎn)。例如，所述固定軸為機(jī)架、所述中空的旋轉(zhuǎn)軸為輪轂。將永磁懸浮軸承的內(nèi)圈1固定安裝在所述固定軸的外圓周面上。永磁懸浮軸承的外圈2固定安裝在所述中空的旋轉(zhuǎn)軸的內(nèi)圓周面上，中空的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)外圈2—同旋轉(zhuǎn)。由于外圈2在內(nèi)圈1外懸浮，所以外圈2與內(nèi)圈1之間無(wú)摩擦，從而不會(huì)降低中空的旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，提高中空的旋轉(zhuǎn)軸的工作效率。作為本實(shí)用新型的另一方面，提供一種永磁懸浮軸承的優(yōu)選安裝結(jié)構(gòu)，如圖6所示，該安裝結(jié)構(gòu)包括永磁懸浮軸承，該永磁懸浮軸承為本實(shí)用新型所提供的上述永磁懸浮軸承；輔助軸承8，該輔助軸承8與永磁懸浮軸承的內(nèi)圈1共軸；固定軸14，永磁懸浮軸承的內(nèi)圈1和輔助軸承8的內(nèi)圈固定安裝在固定軸14的外圓周面上；和中空的旋轉(zhuǎn)軸15，永磁懸浮軸承的外圈2和輔助軸承8的外圈固定安裝在該旋轉(zhuǎn)軸15的內(nèi)圓周面上。由于在工作時(shí)，永磁懸浮軸承外圈2在內(nèi)圈1外懸浮，外圈2與內(nèi)圈1之間并無(wú)支撐連接結(jié)構(gòu)，因此，在安裝永磁懸浮軸承時(shí)，優(yōu)選地，固定軸14上套裝輔助軸承8，該輔助軸承8與永磁懸浮軸承的內(nèi)圈1共軸。此處的固定軸14可以是直徑處處相等的普通圓軸，也可以是階梯軸。當(dāng)固定軸14 為直徑處處相等的普通圓軸時(shí)，輔助軸承8的內(nèi)圈內(nèi)徑與永磁懸浮軸承的內(nèi)圈1的內(nèi)徑相同；當(dāng)固定軸14為階梯軸時(shí)，輔助軸承8的內(nèi)圈的內(nèi)徑為該內(nèi)圈安裝處的固定軸14的直徑，而不等于永磁懸浮軸承的內(nèi)圈1的內(nèi)徑。同樣，中空的旋轉(zhuǎn)軸15的內(nèi)徑可以處處相等，也可以呈階梯變化，可根據(jù)中空的旋轉(zhuǎn)軸15的具體結(jié)構(gòu)選擇輔助軸承8的外圈外徑。在本實(shí)用新型所述的永磁懸浮軸承的安裝結(jié)構(gòu)中，對(duì)固定軸14、輔助軸承8以及中空的旋轉(zhuǎn)軸15的具體結(jié)構(gòu)沒(méi)有特殊要求，只要能實(shí)現(xiàn)輔助軸承8與永磁懸浮軸承的內(nèi)圈1共軸，輔助軸承8的外圈與永磁懸浮軸承的外圈2同時(shí)固定在旋轉(zhuǎn)軸15的內(nèi)表面上即可。由于永磁懸浮軸承的內(nèi)圈1和外圈2之間并無(wú)支撐或連接，當(dāng)該永磁懸浮軸承處于負(fù)載狀態(tài)時(shí)，外圈2在內(nèi)圈1外部懸浮。當(dāng)中空的旋轉(zhuǎn)軸15旋轉(zhuǎn)時(shí)，外圈2隨之旋轉(zhuǎn)。 在固定軸14上安裝與內(nèi)圈1共軸的輔助軸承8可對(duì)永磁懸浮軸承的外圈2起到對(duì)心的作用，即，在永磁懸浮軸承的外圈2處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，該外圈2、永磁懸浮軸承的內(nèi)圈1、輔助軸承8、旋轉(zhuǎn)軸15以及固定軸14的中心軸線重合，從而使得高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的外圈2更加穩(wěn)定。此外，在旋轉(zhuǎn)軸15運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，大部分載荷都由永磁懸浮軸承承擔(dān)，輔助軸承8所承擔(dān)的載荷很小，從而使得輔助軸承8內(nèi)部的摩擦力也很小，因此，幾乎不會(huì)對(duì)旋轉(zhuǎn)軸15的旋轉(zhuǎn)
產(chǎn)生影響。優(yōu)選地，安裝完成后，永磁懸浮軸承的第一徑向永磁體3與永磁懸浮軸承的永磁環(huán)體21之間的磁性吸引力與作用在旋轉(zhuǎn)軸15上的載荷F的方向相反。這樣，在旋轉(zhuǎn)軸15 旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸15對(duì)外圈2的壓力以及外圈2和永磁環(huán)體21自身的重力與第一徑向永磁體3對(duì)永磁環(huán)體21的磁性吸引力相平衡，從而使外圈2能在內(nèi)圈1外懸浮，并做與內(nèi)圈1 幾乎沒(méi)有摩擦的旋轉(zhuǎn)，有利于套在永磁懸浮軸承的外圈2外部的旋轉(zhuǎn)軸15的旋轉(zhuǎn)，提高旋轉(zhuǎn)軸15的工作效率。在圖6中所示的永磁懸浮軸承的安裝結(jié)構(gòu)中，只在永磁懸浮軸承的一側(cè)安裝了輔助軸承8，然而，本實(shí)用新型所述的永磁懸浮軸承的安裝結(jié)構(gòu)并不限于此，還可以在永磁懸浮軸承的兩側(cè)分別安裝輔助軸承8。而輔助軸承8的形式也可以是多樣的，例如可以是圖6 中所示的滾動(dòng)軸承，也可以是其他形式的軸承，只要能對(duì)永磁懸浮軸承起到對(duì)心作用即可。本實(shí)用新型提供的永磁懸浮軸承外圈為永磁體，能夠在內(nèi)圈外懸浮，更加適用于外圈為轉(zhuǎn)子、內(nèi)圈為定子的工作場(chǎng)合，且本實(shí)用新型提供的永磁懸浮軸承能夠在其軸向方向具有較長(zhǎng)的長(zhǎng)度，能夠承載更大的載荷。本實(shí)用新型提供的永磁懸浮軸承的安裝結(jié)構(gòu)采用了輔助軸承，在永磁懸浮軸承的外圈沿徑向方向移動(dòng)時(shí)對(duì)永磁懸浮軸承起到輔助支撐的作用，更利于永磁懸浮軸承的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。[0099] 以上對(duì)本實(shí)用新型所提供的永磁懸浮軸承進(jìn)行了詳細(xì)地描述。雖然本實(shí)用新型已通過(guò)上述實(shí)施例所公開(kāi)，然而上述實(shí)施例并非用以限定本實(shí)用新型，任何本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，應(yīng)當(dāng)可作各種更動(dòng)與修改。 因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以所附權(quán)利要求書(shū)所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種永磁懸浮軸承，其特征在于，該永磁懸浮軸承包括內(nèi)圈(1)；外圈O)，所述外圈(2)的內(nèi)圓周面上固定有多個(gè)永磁環(huán)體(21)，所述內(nèi)圈(1)套在所述外圈O)中，每個(gè)所述永磁環(huán)體的內(nèi)徑均大于所述內(nèi)圈(1)外徑，且相鄰的永磁環(huán)體沿軸向方向彼此間隔開(kāi)；多個(gè)第一徑向永磁體(3)，該多個(gè)第一徑向永磁體C3)固定在所述內(nèi)圈(1)上并分別與固定在所述外圈( 上的所述多個(gè)永磁環(huán)體相對(duì)應(yīng)，且所述每個(gè)第一徑向永磁體(3) 分別與該第一徑向永磁體C3)所對(duì)應(yīng)的所述永磁環(huán)體沿徑向方向上磁力相吸；至少一個(gè)軸向永磁體G)，該至少一個(gè)軸向永磁體(4)固定在所述內(nèi)圈(1)上并突出于該內(nèi)圈(1)的外圓周面，且所述至少一個(gè)軸向永磁體(4)位于所述永磁環(huán)體之間，從而使所述外圈( 在沿軸向方向上處于力平衡狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁懸浮軸承，其特征在于，在所述外圈( 處于非承載狀態(tài)下，所述第一徑向永磁體C3)與所述永磁環(huán)體之間沿徑向方向的磁性吸引力使所述永磁環(huán)體與所述內(nèi)圈(1)或所述第一徑向永磁體C3)接觸；在所述外圈( 處于承載狀態(tài)下，所述外圈( 在所述內(nèi)圈(1)外懸浮起來(lái)，以進(jìn)行自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁懸浮軸承，其特征在于，所述軸向永磁體(4)為多個(gè)，每?jī)蓚€(gè)相鄰的所述永磁環(huán)體之間均設(shè)置有一個(gè)所述軸向永磁體G)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的永磁懸浮軸承，其特征在于，每個(gè)所述軸向永磁體(4)均位于與該軸向永磁體(4)相鄰的兩個(gè)所述永磁環(huán)體在軸向方向上的中間位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的永磁懸浮軸承，其特征在于，每個(gè)所述永磁環(huán)體沿軸向方向的厚度均不大于與該永磁環(huán)體對(duì)應(yīng)的所述第一徑向永磁體C3)沿所述內(nèi)圈 (1)軸向方向的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁懸浮軸承，其特征在于，所述內(nèi)圈(1)具有槽(13)，所述第一徑向永磁體(3)固定安裝在所述槽(1 內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或6所述的永磁懸浮軸承，其特征在于，所述第一徑向永磁體(3) 為與所述內(nèi)圈(1)同軸的扇環(huán)體，且所述第一徑向永磁體(3)的外圓周面與所述內(nèi)圈(1) 的外圓周面對(duì)齊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、3或4所述的永磁懸浮軸承，其特征在于，所述軸向永磁體(4)為與所述內(nèi)圈(1)同軸的扇環(huán)體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的永磁懸浮軸承，其特征在于，所述軸向永磁體 (4)和所述第一徑向永磁體C3)均為與所述內(nèi)圈(1)同軸的扇環(huán)體；在沿一個(gè)所述永磁環(huán)體的該永磁懸浮軸承的徑向方向的剖面圖中，與該永磁環(huán)體相吸的所述第一徑向永磁體C3)的內(nèi)圓周面的投影為第一弧形(11)，與該永磁環(huán)體相鄰的所述軸向永磁體的內(nèi)圓周面的投影為第二弧形(12)，該第一弧形(11)和第二弧形(1 均相對(duì)于所述第一弧形(11)的中點(diǎn)與第二弧形(1 的中點(diǎn)之間的連線對(duì)稱(chēng)，且所述第一弧形(11)和第二弧形(1 的開(kāi)口彼此相對(duì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的永磁懸浮軸承，其特征在于，所述第一弧形(11)的中心角 α為60度至100度，所述第二弧形(1 的中心角β為120度至200度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁懸浮軸承，其特征在于，該永磁懸浮軸承還包括多個(gè)第二徑向永磁體，該多個(gè)第二徑向永磁體與所述多個(gè)第一徑向永磁體C3)相對(duì)于所述內(nèi)圈 (1)的中心軸線對(duì)稱(chēng)設(shè)置，且所述每個(gè)第二徑向永磁體與該第二徑向永磁體所對(duì)稱(chēng)設(shè)置的第一徑向永磁體C3)磁極方向相反。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的永磁懸浮軸承，其特征在于，所述多個(gè)永磁環(huán)體、 所述多個(gè)第一徑向永磁體(3)與所述至少一個(gè)軸向永磁體的磁極方向均為沿軸向方向。
13.—種永磁懸浮軸承的安裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該安裝結(jié)構(gòu)包括永磁懸浮軸承，該永磁懸浮軸承為權(quán)利要求1-12中任意一項(xiàng)所述的永磁懸浮軸承；輔助軸承(8)，該輔助軸承(8)與所述永磁懸浮軸承的內(nèi)圈(1)共軸；固定軸(14)，所述永磁懸浮軸承的所述內(nèi)圈(1)和所述輔助軸承(8)的內(nèi)圈固定安裝在所述固定軸(14)的外圓周面上；和中空的旋轉(zhuǎn)軸(15)，所述永磁懸浮軸承的所述外圈( 和所述輔助軸承(8)的外圈固定安裝在該旋轉(zhuǎn)軸(15)的內(nèi)圓周面上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的永磁懸浮軸承的安裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，安裝完成后，所述永磁懸浮軸承的所述第一徑向永磁體( 與所述永磁懸浮軸承的所述永磁環(huán)體之間的磁性吸引力與作用在所述旋轉(zhuǎn)軸(15)上的載荷方向相反。
專(zhuān)利摘要一種永磁懸浮軸承，包括內(nèi)圈(1)；外圈(2)，所述外圈(2)的內(nèi)圓周面上固定有多個(gè)永磁環(huán)體(21)，內(nèi)圈套在外圈中，永磁環(huán)體的內(nèi)徑大于內(nèi)圈外徑，且相鄰的永磁環(huán)體沿軸向方向彼此間隔開(kāi)；多個(gè)第一徑向永磁體(3)，該多個(gè)第一徑向永磁體固定在內(nèi)圈上并分別與多個(gè)永磁環(huán)體相對(duì)應(yīng)，且沿徑向方向上與永磁環(huán)體磁力相吸；至少一個(gè)軸向永磁體(4)，該至少一個(gè)軸向永磁體固定在內(nèi)圈上，且至少一個(gè)軸向永磁體分別位于所述永磁環(huán)體之間，從而使外圈在沿軸向方向上處于力平衡狀態(tài)。本實(shí)用新型還提供一種所述永磁懸浮軸承的安裝結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型提供的永磁懸浮軸承更適用于外圈為轉(zhuǎn)子、內(nèi)圈為定子的工作場(chǎng)合，且能夠承受更大的載荷。
文檔編號(hào)F16C35/00GK202001498SQ20112000752
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月11日
發(fā)明者張平 申請(qǐng)人:關(guān)家樹(shù), 張平, 張思維