專(zhuān)利名稱(chēng)：應(yīng)用于透平機(jī)的永磁懸浮軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械領(lǐng)域，特指一種用作高速、長(zhǎng)期及連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的透平機(jī)(渦輪機(jī))的永磁懸浮軸承。
背景技術(shù)：
目前旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸承有機(jī)械軸承、液壓軸承、空氣軸承等，其使壽命均因機(jī)械磨損或軸承的機(jī)械故障而受限。在過(guò)去的幾十年里，磁力泵已有了深入的研究。第一臺(tái)磁力泵試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪怯葿ramm在20世紀(jì)80年代早期研制成功的(Bramm G，Novak P and Olsen DBA free-floating body as the motor of a centrifugal blood pump for LVADor TAH.Euro.Soc.Artif. Organs Proc.，8，41-45，1981)。第一臺(tái)被應(yīng)用的磁力泵是由Akamatzu博士等人研制出的，其采用了電磁軸承(EMB)和永磁軸承(PMB)的混合軸承系統(tǒng)(Akamazu TCentrifugal blood pump with a magnetically suspendedimpeller”，Artif.Organs 16，305-308，1992)。到目前為止，此混合軸承已被廣泛使用(Hoshi H，Asama H，Shinshi T，Ohuchi K，Nakamura M，Mizuno T，i Arai H，Shimokohbe A，Takatani SDisposable Magnetically Levitated Centrifugal Blood PumpDesign and In VitroPerformance Artificial Organs.297520，July 2005)。目前所有的磁力泵都需要EMC，都是電磁懸浮泵。其優(yōu)勢(shì)是沒(méi)有機(jī)械軸承的損耗，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高而得不到普遍應(yīng)用。本發(fā)明人曾研制成永磁懸浮軸承并得到專(zhuān)利(96231553.2)，但在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，該軸承在軸向能有效支承轉(zhuǎn)子，但在徑向因支承力不夠，不能有效支承轉(zhuǎn)子。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是應(yīng)用永磁懸浮軸承取代空氣軸承，使高速旋轉(zhuǎn)透平機(jī)能長(zhǎng)期、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的透平葉片1與環(huán)形永磁磁鋼2、8和5被安裝在轉(zhuǎn)子上，環(huán)形永磁磁鋼3、7和4、6被安裝在定子上。環(huán)形永磁磁鋼2與3，7與8大小相等，同軸同向排列，互相吸引；其吸引力互相平衡或抵消。同時(shí)，環(huán)形永磁磁鋼2與3，7與8的吸引力，對(duì)任何作用于轉(zhuǎn)子上的水平干擾，無(wú)論是平行于紙面或垂直于紙面的，均具有恢復(fù)力，意即環(huán)形永磁磁鋼2與3，7與8，具有徑向二個(gè)自由度的軸承作用。此外，對(duì)于轉(zhuǎn)子主軸在紙面上或垂直于紙面上的旋轉(zhuǎn)，環(huán)形永磁磁鋼2與3和7與8具有阻礙作用。至此，轉(zhuǎn)子在四個(gè)自由度上有支承力。
環(huán)形永磁磁鋼4與5和5與6，具有軸向抗壓、抗拉的作用。這樣，轉(zhuǎn)子只剩下最后一個(gè)自由度——旋轉(zhuǎn)方向的穩(wěn)定，是由轉(zhuǎn)子自身的陀螺效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值之后，轉(zhuǎn)子能保持穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。


圖1應(yīng)用于透平機(jī)的永磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)示意1標(biāo)號(hào)代表1、透平葉片；2～8、環(huán)形永磁磁鋼；具體實(shí)施方式
現(xiàn)在結(jié)合圖1詳細(xì)說(shuō)明應(yīng)用于透平機(jī)的永磁懸浮軸承的結(jié)構(gòu)及工作原理。
如圖1所示透平機(jī)葉片1安裝在轉(zhuǎn)子端部；環(huán)形永磁磁鋼2、5和8安裝在轉(zhuǎn)子上，環(huán)形永磁磁鋼3，4及6，7被安裝在定子上，環(huán)形永磁磁鋼2、3和7、8大小相等，同軸同向排列，他們之間的互相吸引力，具有徑向軸承的作用，因?yàn)槿魏嗡椒较虻母蓴_力，無(wú)論是平行于紙面的或者是垂直于紙面的，都會(huì)受到環(huán)形永磁磁鋼2與3或環(huán)形永磁磁鋼7與8的阻礙；換言之，轉(zhuǎn)子水平方向的平動(dòng)，會(huì)受到環(huán)形永磁磁鋼2與3和7與8之間吸引力的阻礙。對(duì)于轉(zhuǎn)子的在紙面上或垂直于紙面上的轉(zhuǎn)動(dòng)，環(huán)形永磁磁鋼2與3和7與8之間的吸引力也將產(chǎn)生阻礙作用。就是說(shuō)，轉(zhuǎn)子四個(gè)自由度上的平衡和穩(wěn)定，由環(huán)形永磁磁鋼2與3和7與8提供。
環(huán)形永磁磁鋼4與5、5與6，大小不等，同軸同向排列。它們之間的斥力，為透平機(jī)轉(zhuǎn)子軸向的平衡和穩(wěn)定，提供了保證。
透平機(jī)最后一個(gè)自由度即繞軸旋轉(zhuǎn)方向的平衡與穩(wěn)定，由轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的陀螺效應(yīng)來(lái)提供。簡(jiǎn)言之，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值后，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量會(huì)保持轉(zhuǎn)子穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.應(yīng)用于透平機(jī)的永磁懸浮軸承，它由轉(zhuǎn)子和定子組成，其特征是透平機(jī)葉片(1)安裝在轉(zhuǎn)子端部；環(huán)形永磁磁鋼(2、5、8)安裝在轉(zhuǎn)子上，環(huán)形永磁磁鋼(3，4)及(6，7)被安裝在定子上，環(huán)形永磁磁鋼(2、3)和環(huán)形永磁磁鋼(7、8)大小相等，同軸同向排列，環(huán)形永磁磁鋼(4、5、6)大小不等，同軸同向排列。
全文摘要
本發(fā)明涉及機(jī)械領(lǐng)域，特指一種用作高速、長(zhǎng)期和連續(xù)旋轉(zhuǎn)的透平機(jī)械的永磁懸浮軸承。其中透平機(jī)葉片(1)安裝在轉(zhuǎn)子端部；環(huán)形永磁磁鋼(2、5、8)安裝在轉(zhuǎn)子上，環(huán)形永磁磁鋼(3，4及6，7)被安裝在定子上，環(huán)形永磁磁鋼(2、3)和環(huán)形永磁磁鋼(7、8)大小相等，同軸同向排列，它們之間的互相吸引力，具有徑向軸承的作用，環(huán)形永磁磁鋼(4、5、6)大小不等，同軸同向排列，它們之間的斥力，為透平機(jī)轉(zhuǎn)子軸向的平衡和穩(wěn)定，提供了保證。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值后，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量會(huì)保持轉(zhuǎn)子穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是，轉(zhuǎn)子與定子無(wú)機(jī)械接觸，無(wú)機(jī)械磨損，可長(zhǎng)期、連續(xù)使用。
文檔編號(hào)F16C32/04GK101016850SQ20061009833
公開(kāi)日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2006年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月11日
發(fā)明者錢(qián)坤喜 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)