專利名稱：永磁懸浮軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁懸浮軸與軸承技術(shù)領(lǐng)域。具體地說涉及一種永磁懸浮軸在軸承的斥力與吸力及輪子的支撐力聯(lián)合作用下，沿輪子支撐力方向處于懸浮狀態(tài)的技術(shù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
磁懸浮軸與軸承之間有一定氣隙，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中它們之間不接觸。因此，工作時(shí)無摩擦、不發(fā)熱、轉(zhuǎn)速高、能耗低、使用壽命長(zhǎng)，是公認(rèn)的換代技術(shù)，“綠色機(jī)電產(chǎn)品”。各國(guó)在這一技術(shù)領(lǐng)域競(jìng)相開發(fā)，而中國(guó)在這一技術(shù)領(lǐng)域也達(dá)到了世界先進(jìn)水平。如上海大學(xué)研發(fā)的160xDs50M主動(dòng)磁懸浮軸承技術(shù)，最高轉(zhuǎn)速50000r/min；功率4.5-22kW。該技術(shù)是上海大學(xué)2004年在上海國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)上的展出項(xiàng)目，專利申請(qǐng)?zhí)枮?00310107945.5。該軸承的主要缺點(diǎn)是，磁懸浮軸的六個(gè)自由度都由氣隙傳感電磁控制，因此造成了能耗高，可靠性差，體積大，成本高等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種永磁懸浮軸。
本發(fā)明提供的永磁懸浮軸的懸浮力大，工作狀態(tài)穩(wěn)定，節(jié)能效果顯著，重量輕，造價(jià)低。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的永磁懸浮軸，包括主軸上固定有一導(dǎo)向定滑輪，該導(dǎo)向定滑輪運(yùn)行在一導(dǎo)軌上；該導(dǎo)向定滑輪的上下側(cè)對(duì)稱設(shè)置有永磁懸浮軸，該永磁懸浮軸設(shè)置成一側(cè)為N極，另一側(cè)為S側(cè)，分別固定在軸基上，該軸基固定在主軸上；一軸承座，固定有上下兩個(gè)永磁懸浮軸承，分別設(shè)置在永磁懸浮軸的周圍，該永磁懸浮軸承分為吸力軸瓦和斥力軸瓦，其中吸力軸瓦安裝在導(dǎo)向定滑輪接觸導(dǎo)軌一側(cè)，與永磁懸浮軸為異極相對(duì)，以產(chǎn)生吸力；斥力軸瓦為馬蹄形，安裝在永磁懸浮軸的其余三側(cè)，與永磁懸浮軸為同極相對(duì)，以產(chǎn)生斥力；永磁懸浮軸與永磁懸浮軸承之間設(shè)有氣隙；主軸上還固定有上下兩個(gè)永磁懸浮端子，分別位于軸基的上下端，且與永磁懸浮軸為異極相對(duì)應(yīng)；軸承座上還固定有上下兩個(gè)永磁限位端子軸承，分別位于永磁懸浮端子的上下兩側(cè)，兩者同極相對(duì)且設(shè)有氣隙；由上述結(jié)構(gòu)，主軸上下端的永磁懸浮端子受其外側(cè)永磁限位端子軸承的同極排斥而懸浮在兩者之間，永磁懸浮軸受永磁懸浮軸承中吸力軸瓦和斥力軸瓦的聯(lián)合作用，將導(dǎo)向輪約束到導(dǎo)軌一側(cè)；當(dāng)主軸與機(jī)械軸承脫離接觸，吸力軸瓦與永磁懸浮軸之間的氣隙隨之增大，懸浮力也增大。
其中軸承座上還上下兩個(gè)機(jī)械軸承，該機(jī)械軸承分別位于導(dǎo)向定滑輪與永磁懸浮軸之間，機(jī)械軸承的內(nèi)孔直徑比主軸直徑大1-30mm，可活動(dòng)地套設(shè)在主軸上，且與導(dǎo)向定滑輪與永磁懸浮軸之間設(shè)有氣隙。
其中機(jī)械軸承與主軸之間的氣隙為1-31mm。
其中永磁懸浮軸與永磁懸浮軸承之間的氣隙為2-32mm。
其中永磁限位端子軸承與永磁懸浮端子之間的氣隙為1-15mm。
其中永磁懸浮軸的兩側(cè)面分別設(shè)有內(nèi)外導(dǎo)磁壁，內(nèi)外導(dǎo)磁壁與永磁懸浮軸之間設(shè)有1-30mm氣隙，內(nèi)導(dǎo)磁壁與軸基一體制成，外導(dǎo)磁壁為環(huán)形；內(nèi)導(dǎo)磁壁與機(jī)械軸承之間設(shè)有1-15mm氣隙。
其中外導(dǎo)磁壁與永磁懸浮端子及永磁懸浮軸之間設(shè)有絕磁墊，該絕磁墊的厚度為1-30mm。
其中永磁懸浮軸瓦的兩側(cè)對(duì)稱地設(shè)有導(dǎo)磁壁，該導(dǎo)磁壁與永磁懸浮軸的間隙為1-30mm。
本發(fā)明永磁懸浮軸的王作原理是，主軸兩端的永磁懸浮端子受其外側(cè)軸承上的永磁限位端子排斥力作用而懸在兩者之間。永磁懸浮軸受磁懸浮軸承吸力和斥力的作用將工作輪約束到導(dǎo)軌一側(cè)，為了防止永磁軸與永磁軸瓦接觸，設(shè)有限位機(jī)械軸承，該軸承與主軸的氣隙比磁懸浮軸與永磁軸瓦之間氣隙小1mm，也就是說機(jī)械限位軸承在任何情況下都能保證磁懸浮軸與永磁軸瓦之間不發(fā)生接觸。當(dāng)工作輪受設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的載荷時(shí)，主軸與機(jī)械軸承脫離，處于懸浮工作狀態(tài)，或弱壓力小摩擦力工作狀態(tài)。


圖1為本發(fā)明永磁懸浮軸在吊軌磁懸浮列車懸浮動(dòng)力艙中安裝位置示意圖。
圖2為本發(fā)明永磁懸浮軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖2沿A’-A’線的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下所述內(nèi)容是結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作的詳細(xì)說明，而不應(yīng)該被理解為是對(duì)本發(fā)明的限定。
為了方便理解永磁懸浮軸的工作過程，首先請(qǐng)參閱圖1。磁懸浮列車1鑲嵌在弓形吊枕2內(nèi)，弓形吊枕2固定在工字梁3下方。列車翼磁4與軌磁5同極相對(duì)應(yīng)，其磁場(chǎng)排斥力將列車懸起。列車為上下結(jié)構(gòu)，上部為懸浮動(dòng)力艙1a，下部為車廂1b，在懸浮動(dòng)力艙壁1c內(nèi)側(cè)固定有導(dǎo)向輪磁懸浮軸，即本發(fā)明的永磁懸浮軸A。
接著參閱圖2、3，主軸6的中間固定有導(dǎo)向定滑輪7(即工作輪)。導(dǎo)向定滑輪7的上下側(cè)對(duì)稱設(shè)置有機(jī)械軸承8，該機(jī)械軸承8套在主軸6上，機(jī)械軸承8與導(dǎo)向定滑輪7之間設(shè)有1-15mm氣隙，機(jī)械軸承8的內(nèi)孔直徑大于主軸6的直徑1-30mm。機(jī)械軸承8的上下側(cè)對(duì)稱設(shè)置有永磁懸浮軸9，該永磁懸浮軸9設(shè)置成一側(cè)為N極，另一側(cè)為S側(cè)(如本實(shí)施例中，該永磁懸浮軸9設(shè)置成上側(cè)為N極，下側(cè)為S極)，分別固定在軸基10上，軸基10固定在主軸6上。磁懸浮軸9的兩側(cè)面分別設(shè)有內(nèi)外導(dǎo)磁壁11a、11b，內(nèi)外導(dǎo)磁壁11a、11b與磁懸浮軸9之間設(shè)有1-30mm氣隙，內(nèi)導(dǎo)磁壁11a與軸基10一體制成，外導(dǎo)磁壁11b為環(huán)形。內(nèi)導(dǎo)磁壁11a與機(jī)械軸承8之間設(shè)有1-15mm氣隙。在主軸6與軸基10的上下端對(duì)稱地設(shè)置有永磁懸浮端子12，S極懸浮端子12固定在N極懸浮軸9外端，N極懸浮端子12固定在S極懸浮軸9的外端。外導(dǎo)磁壁11b也是懸浮端子12的導(dǎo)磁壁。外導(dǎo)磁壁11b與懸浮端子12及懸浮軸9之間設(shè)有非鐵磁性材料制成的絕磁墊13。該絕磁墊的厚度為1-30mm。對(duì)應(yīng)永磁懸浮軸9的周圍設(shè)有永磁懸浮軸承14，永磁懸浮軸9與永磁懸浮軸承14之間的氣隙為2-32mm。該永磁懸浮軸承14安裝有吸力軸瓦14a和斥力軸瓦14b，其中吸力軸瓦14a安裝在導(dǎo)向定滑輪7施壓力一側(cè)(即圖2和圖3的左側(cè))，且與永磁懸浮軸9為異極相對(duì)；斥力軸瓦14b為馬蹄形，安裝在吸力軸瓦14a對(duì)側(cè)，圍繞在永磁懸浮軸9的其余三側(cè)邊，且與永磁懸浮軸9為同極相對(duì)。永磁懸浮軸瓦14a、14b的兩側(cè)對(duì)稱地設(shè)有導(dǎo)磁壁11，該導(dǎo)磁壁11與永磁懸浮軸14的間隙為1-30mm。與永磁懸浮端子12的外側(cè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)有永磁限位端子軸承15，兩者同極相對(duì)，之間的氣隙為1-15mm。該端子軸承15外圍設(shè)導(dǎo)磁壁11，兩者之間距設(shè)有非鐵磁性絕緣套13a，該絕緣套13a的厚度為1-30mm。導(dǎo)向定滑輪7在導(dǎo)軌16上運(yùn)行。機(jī)械軸承8、永磁懸浮軸承14、永磁限位端子軸承15固定在同一軸承座17上。
本發(fā)明永磁懸浮軸的工作原理是，主軸6上下端的永磁懸浮端子12受其外側(cè)永磁限位端子軸承15的同極排斥而懸浮在兩者之間。永磁懸浮軸9受永磁懸浮軸承14中吸力軸瓦14a，斥力軸瓦14b的聯(lián)合作用，將導(dǎo)向輪約束到導(dǎo)軌16一側(cè)。為防止永磁懸浮軸9與永磁懸浮軸承14接觸，設(shè)有限位機(jī)械軸承8，該軸承8與主軸6的間隙比永磁懸浮軸9與永磁懸浮軸承14的間隙小1mm。也就是說，機(jī)械限位軸承8在任何情況下都能保證永磁懸浮軸9不與永磁懸浮軸承14接觸。當(dāng)導(dǎo)向定滑輪7受設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的荷載時(shí)主軸6與機(jī)械軸承8脫離接觸，荷載增加吸力軸瓦14a與永磁懸浮軸9之間的氣隙也隨之增大，懸浮力也增大。列車在運(yùn)行過程中主要處于導(dǎo)向懸浮狀態(tài)(有時(shí)也處于小壓力，微摩擦力工作狀態(tài))，從而減小了列車運(yùn)行阻力，節(jié)省了能量。
本發(fā)明應(yīng)用于磁懸浮列車上有如下優(yōu)點(diǎn)1、提高了列車的運(yùn)行速度，減少了摩擦阻力，節(jié)能。
2、安全可靠，機(jī)械壽命長(zhǎng)。
3、造價(jià)低，體積小。
權(quán)利要求
1.一種永磁懸浮軸，包括主軸上固定有一導(dǎo)向定滑輪，該導(dǎo)向定滑輪運(yùn)行在一導(dǎo)軌上；該導(dǎo)向定滑輪的上下側(cè)對(duì)稱設(shè)置有永磁懸浮軸，該永磁懸浮軸設(shè)置成一側(cè)為N極，另一側(cè)為S側(cè)，分別固定在軸基上，該軸基固定在主軸上；一軸承座，固定有上下兩個(gè)永磁懸浮軸承，分別設(shè)置在永磁懸浮軸的周圍，該永磁懸浮軸承分為吸力軸瓦和斥力軸瓦，其中吸力軸瓦安裝在導(dǎo)向定滑輪接觸導(dǎo)軌一側(cè)，與永磁懸浮軸為異極相對(duì)，以產(chǎn)生吸力；斥力軸瓦為馬蹄形，安裝在永磁懸浮軸的其余三側(cè)，與永磁懸浮軸為同極相對(duì)，以產(chǎn)生斥力；永磁懸浮軸與永磁懸浮軸承之間設(shè)有氣隙；主軸上還固定有上下兩個(gè)永磁懸浮端子，分別位于軸基的上下端，且與永磁懸浮軸為異極相對(duì)應(yīng)；軸承座上還固定有上下兩個(gè)永磁限位端子軸承，分別位于永磁懸浮端子的上下兩側(cè)，兩者同極相對(duì)且設(shè)有氣隙；由上述結(jié)構(gòu)，主軸上下端的永磁懸浮端子受其外側(cè)永磁限位端子軸承的同極排斥而懸浮在兩者之間，永磁懸浮軸受永磁懸浮軸承中吸力軸瓦和斥力軸瓦的聯(lián)合作用，將導(dǎo)向輪約束到導(dǎo)軌一側(cè)；當(dāng)主軸與機(jī)械軸承脫離接觸，吸力軸瓦與永磁懸浮軸之間的氣隙隨之增大，懸浮力也增大。
2.權(quán)利要求1的永磁懸浮軸，其特征在于，軸承座上還上下兩個(gè)機(jī)械軸承，該機(jī)械軸承分別位于導(dǎo)向定滑輪與永磁懸浮軸之間，機(jī)械軸承的內(nèi)孔直徑比主軸直徑大1-30mm，可活動(dòng)地套設(shè)在主軸上，且與導(dǎo)向定滑輪與永磁懸浮軸之間設(shè)有氣隙。
3.權(quán)利要求2的永磁懸浮軸，其特征在于，機(jī)械軸承與主軸之間的氣隙為1-31mm。
4.權(quán)利要求1的永磁懸浮軸，其特征在于，永磁懸浮軸與永磁懸浮軸承之間的氣隙為2-32mm。
5.權(quán)利要求1的永磁懸浮軸，其特征在于，永磁限位端子軸承與永磁懸浮端子之間的氣隙為1-15mm。
6.權(quán)利要求1的永磁懸浮軸，其特征在于，永磁懸浮軸的兩側(cè)面分別設(shè)有內(nèi)外導(dǎo)磁壁，內(nèi)外導(dǎo)磁壁與永磁懸浮軸之間設(shè)有1-30mm氣隙，內(nèi)導(dǎo)磁壁與軸基一體制成，外導(dǎo)磁壁為環(huán)形；內(nèi)導(dǎo)磁壁與機(jī)械軸承之間設(shè)有1-15mm氣隙。
7.權(quán)利要求1的永磁懸浮軸，其特征在于，外導(dǎo)磁壁與永磁懸浮端子及永磁懸浮軸之間設(shè)有絕磁墊，該絕磁墊的厚度為1-30mm。
8.權(quán)利要求1的永磁懸浮軸，其特征在于，永磁懸浮軸瓦的兩側(cè)對(duì)稱地設(shè)有導(dǎo)磁壁，該導(dǎo)磁壁與永磁懸浮軸的間隙為1-30mm。
全文摘要
一種永磁懸浮軸，主軸上固定有一導(dǎo)向定滑輪，該定滑輪運(yùn)行在一導(dǎo)軌上；該導(dǎo)向定滑輪的上下側(cè)對(duì)稱設(shè)置有永磁懸浮軸，該永磁懸浮軸設(shè)置成一側(cè)為N極，另一側(cè)為S側(cè)，固定在軸基上，該軸基固定在主軸上；一軸承座，固定有上下兩個(gè)永磁懸浮軸承，設(shè)置在永磁懸浮軸的周圍，該永磁懸浮軸承中吸力軸瓦安裝在導(dǎo)向定滑輪接觸導(dǎo)軌一側(cè)，與永磁懸浮軸為異極相對(duì)；斥力軸瓦安裝在吸力軸瓦對(duì)側(cè)，與永磁懸浮軸為同極相對(duì)；永磁懸浮軸與永磁懸浮軸承之間設(shè)有氣隙；主軸上還固定有上下兩個(gè)永磁懸浮端子，分別位于軸基的上下端，且與永磁懸浮軸為異極相對(duì)應(yīng)；軸承座上還固定有上下兩個(gè)永磁限位端子軸承，分別位于永磁懸浮端子的上下兩側(cè)，兩者同極相對(duì)且設(shè)有氣隙。
文檔編號(hào)F16C32/04GK1854546SQ20051006708
公開日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2005年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月29日
發(fā)明者李嶺群 申請(qǐng)人:李嶺群