專利名稱：一種成對反偏置的磁懸浮軸承及其全磁懸浮電機的制作方法
技術(shù)領域：
: 磁學,磁懸??；軸承，磁懸浮軸承；電機，磁懸浮電機背景技術(shù):所謂電機，包括:馬達(電動機)和發(fā)電機，等；傳統(tǒng)的電機都在轉(zhuǎn)軸的兩端(轉(zhuǎn)子的兩端)配置有各一個機械軸承，它的動圈箍套在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸上而定圈固定按裝在機殼內(nèi)相應處，因動圈和定圈是相互硬性接觸而又能相對旋轉(zhuǎn)，動圈可作為轉(zhuǎn)軸的支撐部件，使轉(zhuǎn)軸能在旋轉(zhuǎn)中防止徑向和軸向的移位；所述的支撐應是強有力的，即，要有足夠的支承鋼度，以減小受到"負荷"時的位移；常用的金屬的機械軸承有很高強的"支承鋼度"，但它是電機中的"易損件"，因為它要在不斷的旋轉(zhuǎn)中一方面要支撐旋轉(zhuǎn)體的總重量，包括有電機的轉(zhuǎn)子，風葉，等，另外，還要承受電機的全方位的外力的"負荷"，因而，它受到的全方位的"壓力"增大，某種情況下，所述的壓力是非常大(如:風力發(fā)電機，風機，大馬達，電泵，等)；因為根據(jù)物理學定律，磨擦力和壓力成正比，所以，機械軸承內(nèi)的磨擦力是很大的，眾所周知，磨擦會產(chǎn)生損耗，消耗能源，磨擦會使機械軸承內(nèi)中磨損，產(chǎn)生松動，震蕩，阻尼，繼而報費，使整機壽命受到限制；特別是較大功率的風力發(fā)電機和風機，機械軸承因承重很大而不堪重負，極易損傷，整機壽命縮短，這都是磨擦力帶來的弊端；因而，都想采用無磨擦的以磁力或電磁力作為支承力的磁懸浮軸承來取代機械軸承而成為磁懸浮電機，以克服采用了機械軸承的上述的弊端；但，凡磁懸浮軸承，如要取代機階軸承(而成為全磁懸浮軸承)必需具有像機械軸承那樣的有很高強的徑向和軸向的全方位的支撐力和支承鋼度，并要有實用性，即必需結(jié)構(gòu)簡單，易于制造調(diào)試，成本不高，體積小巧，等，這實際上是要求很高的，是較難全面達到的；而現(xiàn)有的磁懸浮軸承的報導或?qū)＠械膬H是實驗品，有的太復雜，難制作，成本過高，有的是性能不全面，不穩(wěn)定，所以，在理論上和設計上都有待提高，而其產(chǎn)品化更是任重而道遠；如，專利200910025506.7采用永磁和電磁結(jié)合，太復雜，調(diào)控困難，成本太高，實用性差；而如0115303.2只有徑向磁支承力，軸向是不穩(wěn)定的；如而200820155888.6實際上是一種"準磁懸浮軸承"的"磁支系統(tǒng)"，它需和機械軸承一起使用，以助機械軸承一臂之力；又如200620035333.9和200820129979.2采用非常用的無法現(xiàn)購到的徑向磁性的整體磁環(huán)，需特別加工，而徑向磁化極困難，成本太高；另有一類專利，如，200510098871.2和2180081.01010采用異形的弧形或錐型磁體，制造困難，磁性提不高，成本也較高；又如200910024727.2也較復雜，成本較高，不理想；還有201120304709.2雖有改進，但要增設特制的導磁部件，增加了復雜性和難度；因而，仍需在理論上和實踐中于以提聞和改進。
發(fā)明內(nèi)容:發(fā)明目的:發(fā)明一種成對反偏置的磁懸浮軸承及其全磁懸浮電機，以非接觸性的磁力并采用獨創(chuàng)的磁結(jié)構(gòu)的磁懸浮軸承取代機械軸承，使電機的轉(zhuǎn)軸實現(xiàn)具有徑向支承鋼度地磁懸浮和具有支承鋼度地軸向的磁力定位，成為理想的全磁懸浮電機；因沒有磨擦，磨擦力，磨擦損耗，沒有磨損，因而是節(jié)電節(jié)能，高效能，長壽命，高性能，無噪聲，運行平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速可提高，而結(jié)構(gòu)簡易小巧，制作調(diào)試方便，性價比好，實用性強，易于產(chǎn)品化，有推廣應用前境和投資價值。具體技術(shù)方案:采用獨創(chuàng)的磁結(jié)構(gòu)和設計理念，發(fā)明一種成對反偏置的磁懸浮軸承及其全磁懸浮電機，它是以兩個成對反偏置的磁懸浮軸承的非接觸的高強磁力和支承鋼度，成功地取代了電機中原有的兩個機械軸承，因沒有磨擦，磨擦力，也就沒有磨擦損耗和磨損，而成為了節(jié)電節(jié)能的高性能和高效能及長壽命的理想的全磁懸浮電機；磁懸浮軸承由內(nèi)磁環(huán)和同磁性的外磁環(huán)組成，外磁環(huán)處于內(nèi)磁環(huán)的徑向的外圈，內(nèi)磁環(huán)與外磁環(huán)之間有一徑向間隙；內(nèi)磁環(huán)和外磁環(huán)都是永磁性圓磁環(huán)，內(nèi)磁環(huán)和外磁環(huán)通過徑向間隙相互對應的磁極面是同磁性，則內(nèi)磁環(huán)和外磁環(huán)在徑向和軸向都具有相互的推斥力；成對反偏置的磁懸浮軸承是，內(nèi)磁環(huán)和外磁環(huán)在軸向是相互偏置的，即，兩個成對的內(nèi)磁環(huán)的內(nèi)環(huán)中線都是有一軸向開距地偏離于各自所對應的外磁環(huán)的外環(huán)中線，且兩個內(nèi)磁環(huán)的內(nèi)環(huán)中線各自的所述的偏離方向在軸向是相反方向；兩個內(nèi)磁環(huán)都分別受到了相對應的同磁性的外磁環(huán)的徑向的向內(nèi)的推斥力的均衡擠壓，而兩個內(nèi)磁環(huán)又分別受到外磁環(huán)的的向著各自所偏離方向的軸向的推斥力，這兩個推斥力方向相反；成對的兩個內(nèi)磁環(huán)是同軸于電機的轉(zhuǎn)軸的中心線地箍套在轉(zhuǎn)軸上的位于電機的轉(zhuǎn)子的兩端處，兩個相對應的外磁環(huán)分別地同軸地安裝在電機的機殼內(nèi)相應處；轉(zhuǎn)軸的兩端的成對的兩個內(nèi)磁環(huán)在徑向都受到同磁性外磁環(huán)的圓周狀的推斥力的向內(nèi)的均的衡擠壓，而有一徑向間隙地穩(wěn)定地磁懸浮在外磁環(huán)的內(nèi)中，而且，內(nèi)磁環(huán)與外磁環(huán)之間的在徑向的四周的園周狀的間隙是相同的；當轉(zhuǎn)軸及轉(zhuǎn)軸上的內(nèi)磁環(huán)受到徑向的某個外力負荷而向該外力的方向偏位時，該外力的方向的間隙就減小，而反方向的間隔就增大，因間隙小而同性相斥的磁推斥力急增，相反地，間隙大就磁推斥力就急減，則，間隙小處的磁推斥力遠大于間隙大處，該內(nèi)磁環(huán)受到與該外力的相反方向的"糾偏力"，就有反偏位的"糾偏"的能力，可保持受到該外力的該內(nèi)磁環(huán)能居于中心位置的原位不變；而如果外力從其它的方位施加給內(nèi)磁環(huán)，其作用原理也同上；加強內(nèi)磁環(huán)和外磁環(huán)之間的磁斥力，則該糾偏力就加大，即，"支承鋼度"也增大了，如上述，這意味著兩個內(nèi)磁環(huán)都具有支承鋼度地磁懸浮在各自的外磁環(huán)的內(nèi)中，則，兩端箍套有各一個磁懸浮的內(nèi)磁環(huán)的轉(zhuǎn)軸是具有徑向支承鋼度地處于磁懸浮狀態(tài)；轉(zhuǎn)軸的兩端處的各一個的反偏置的內(nèi)磁環(huán)各自所受到的軸向的推斥力是互為相反方向，則，轉(zhuǎn)軸在軸向的自由度上達到了軸向力的平衡；而如果轉(zhuǎn)軸受到某一軸向力，轉(zhuǎn)軸就會向該軸向力的方向位移，則，勢必使轉(zhuǎn)軸上的一個內(nèi)磁環(huán)對于所對應的外磁環(huán)之間的軸向開距減小，相互之間的軸向的磁推斥力急增，而轉(zhuǎn)軸上的另一個內(nèi)磁環(huán)與它所對應的外磁環(huán)之間的軸向開距就增大而磁推力就急減，這樣，開距小的磁推斥力大于開距大的磁推斥力，就產(chǎn)生了和外力相反的"反位移力"，同于上述，可使轉(zhuǎn)軸具有軸向支承鋼度的地保持軸向的原位不變；應當是，所述的轉(zhuǎn)軸上的兩個內(nèi)磁環(huán)各自對于相對應的外磁環(huán)的軸向的偏離是互為相反方向的，即，兩個偏離可以同時面向兩個外磁環(huán)的內(nèi)側(cè)，也可以同時面向兩個外磁環(huán)的外側(cè),但這兩種情況的受外力和產(chǎn)生的反位移力是一樣的；則，轉(zhuǎn)軸在作徑向磁懸浮的同時具有軸向支承鋼度地定位于所述的兩個相反方向的軸向力的平衡點處；即，所述的電機成為了全磁懸浮電機。[0007]有益效果:采用特定的磁結(jié)構(gòu)的非接觸性磁力支承的磁懸浮軸承取代了有磨擦力的機械軸承，因采用的磁懸浮軸承所提供的非接觸的磁力作為強有力的支承力，使電機的轉(zhuǎn)軸實現(xiàn)具有徑向支承鋼度地磁懸浮和具有支承鋼度地軸向的磁力定位，成為了全磁懸浮電機；它克服了傳統(tǒng)的電機所用的有磨擦的機械軸承產(chǎn)生的的磨擦阻力和磨擦損耗以及磨損的弊端，因而是節(jié)能節(jié)電，高效能，長壽命，高性能，無噪聲，運行平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速可提高；它是新一代的高科技電機，而結(jié)構(gòu)科學，制作調(diào)試方便，性價比好，實用性強，易于產(chǎn)品化，有推廣應用的前境；它具有良好的社會和經(jīng)濟效益，有開發(fā)和投資回報的價值。

:編號:1，磁懸浮軸承2，轉(zhuǎn)軸3，內(nèi)磁環(huán)4，機殼5，中軸線7，徑向間隙13，內(nèi)環(huán)中線16，外環(huán)中線17，軸向開距18，轉(zhuǎn)子19，定子F，軸向推斥力附圖:附圖1:成對反偏置的磁懸浮軸承圖附圖2:采用成對反偏置的磁懸浮軸承的全磁懸浮電機圖具體實施方式
實例1:成對反偏置的磁懸浮軸承 見附圖1成對反偏置的磁懸浮軸承I的組成是，所述的磁懸浮軸承I是由同軸于中軸線5地箍套在轉(zhuǎn)軸2的兩端的內(nèi)磁環(huán)3和裝在機殼4內(nèi)的相應處的同磁性的外磁環(huán)6所構(gòu)成；內(nèi)磁環(huán)3和外磁環(huán)6都是永磁性圓磁環(huán)，外磁環(huán)6是有一徑向間隙7地處于內(nèi)磁環(huán)3的外圈；內(nèi)磁環(huán)3和外磁環(huán)6都具有軸向的兩個相背的互為異磁性的磁極面；內(nèi)磁環(huán)3和外磁環(huán)6在徑向相互對應的磁極面是同磁性，如，一個內(nèi)磁環(huán)3的軸向的某一側(cè)的磁極面是N極，而外磁環(huán)6所對應的的該軸向的磁極面也是同磁性的N極，這二者相互有徑向的推斥力，而在軸向的另一側(cè)，內(nèi)磁環(huán)3的磁極面是S極，則，它所對應的外磁環(huán)6的磁極面也是S極，二者也是相互有徑向的推斥力，即，內(nèi)磁環(huán)3受到外磁環(huán)6的兩股徑向的推斥力的園周狀的向內(nèi)的均衡擠壓而在徑向作磁懸浮在所對應的外磁環(huán)6的內(nèi)中；另外，內(nèi)磁環(huán)3和外磁環(huán)6在軸向也具有同磁性相斥的相互的推斥力；所述的成對反偏置是指，內(nèi)磁環(huán)3和外磁環(huán)6在軸向的方位是相互偏置，即，內(nèi)磁環(huán)3的內(nèi)環(huán)中線13和所對應的外磁環(huán)6的外環(huán)中線16在軸向是不相互重疊，即，內(nèi)環(huán)中線13是有一軸向開距17地偏離于所對應的外環(huán)中線16，而且轉(zhuǎn)軸2兩端的兩個內(nèi)磁環(huán)3的內(nèi)環(huán)中線13各自的所述的偏離方向在軸向是相反方向；實例2:采用成對反偏置磁懸浮軸承的全磁懸浮電機 見附圖2全磁懸浮電機的機殼4內(nèi)的中間是轉(zhuǎn)軸2，轉(zhuǎn)軸2的中部裝有轉(zhuǎn)子18，定子19裝在機殼4內(nèi)的相對應處；兩端箍套有各一個磁懸浮狀態(tài)的內(nèi)磁環(huán)3的轉(zhuǎn)軸2具有徑向支承鋼度地磁懸浮在定子19的內(nèi)中；轉(zhuǎn)軸2兩端的兩個內(nèi)磁環(huán)3是相互反偏置，即，兩個內(nèi)環(huán)中線13各自偏離于所對應的外環(huán)中線16的偏離方向相反，即，都向著兩個外環(huán)中線16的中間而偏離，則，兩個內(nèi)磁環(huán)3各自受到所對應的外磁環(huán)6的軸向推斥力F都是向著兩個外環(huán)中線16的中間的方向，S卩，兩個軸向推斥力F相反方向地向內(nèi)對峙，則，轉(zhuǎn)軸2在軸向的自由度上形成兩個反向力的平衡；轉(zhuǎn)軸2在徑向磁懸浮的同時具有軸向支承鋼度地定位于軸 向力的平衡點處；電機成為全磁懸浮電機。
權(quán)利要求1.一種成對反偏置的磁懸浮軸承及其全磁懸浮電機，以兩個成對反偏置的磁懸浮軸承取代了電機中原有的兩個機械軸承而成為了全磁懸浮電機；其特征在于，所述的磁懸浮軸承由內(nèi)磁環(huán)和同磁性的外磁環(huán)組成，所述的內(nèi)磁環(huán)和外磁環(huán)都是永磁性圓磁環(huán)，而外磁環(huán)是有一徑向間隙地處于內(nèi)磁環(huán)的外圈；所述的內(nèi)磁環(huán)和外磁環(huán)相互面對面的磁極面是同磁性，則所述的內(nèi)磁環(huán)和外磁環(huán)在徑向和軸向都具有相互推斥力；所述的成對反偏置的磁懸浮軸承是指，所述的內(nèi)磁環(huán)和外磁環(huán)在軸向是相互偏置，即，兩個成對的內(nèi)磁環(huán)的內(nèi)環(huán)中線都是有一軸向開距地偏離于各自所對應的外磁環(huán)的外環(huán)中線；且兩個內(nèi)磁環(huán)的內(nèi)環(huán)中線各自的所述的偏離方向在軸向是相反方向；兩個內(nèi)磁環(huán)都分別受到了相對應的同磁性的外磁環(huán)的徑向的向內(nèi)的推斥力的均衡擠壓，而兩個內(nèi)磁環(huán)又分別受到外磁環(huán)的的向著各自所偏離方向的軸向的推斥力，這兩個推斥力方向相反；所述的全磁懸浮電機是，成對的兩個內(nèi)磁環(huán)是同軸于電機的轉(zhuǎn)軸的中心線地箍套在轉(zhuǎn)軸上的位于電機的轉(zhuǎn)子的兩端處，兩個相對應的外磁環(huán)是分別地同軸地安裝在電機的機殼內(nèi)的相應處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種成對反偏置的磁懸浮軸承及其全磁懸浮電機，其特征在于，轉(zhuǎn)軸兩端成對的兩個內(nèi)磁環(huán)在徑向都受到同磁性外磁環(huán)的圓周狀的推斥力的向內(nèi)均衡擠壓而都磁懸浮在各自的外磁環(huán)的內(nèi)中，貝1J，兩端箍套各一個磁懸浮狀態(tài)的內(nèi)磁環(huán)的轉(zhuǎn)軸具有徑向支承鋼度地處于磁懸浮狀態(tài)；所述的轉(zhuǎn)軸兩端的兩個相互反偏置的內(nèi)磁環(huán)受到各自的外磁環(huán)的軸向的推斥力是互為相反方向，則，所述的轉(zhuǎn)軸在軸向的自由度上達到了軸向力的平衡，所述的轉(zhuǎn)軸在作徑向磁懸浮的同時具有軸向支承鋼度地定位于所述的兩個相反方向的軸向力的平衡點處；所述的電機成為全磁懸浮電機。
專利摘要一種成對反偏置的磁懸浮軸承及其全磁懸浮電機；用以取代機械軸承的磁懸浮軸承由內(nèi)磁環(huán)和同磁性的外磁環(huán)構(gòu)成，二者在徑向和軸向都同性相斥；成對的兩個內(nèi)磁環(huán)都受到外磁環(huán)的徑向的向內(nèi)的均衡擠壓而都磁懸浮在外磁環(huán)的內(nèi)中；兩端箍套有各一個磁懸浮狀態(tài)的內(nèi)磁環(huán)的轉(zhuǎn)軸具有徑向支承鋼度地磁懸浮；成對的兩個內(nèi)磁環(huán)是相互反偏置，即兩個內(nèi)磁環(huán)的內(nèi)環(huán)中線都有一軸向開距地偏離于外磁環(huán)的外環(huán)中線而兩者的偏離方向是相反；兩個內(nèi)磁環(huán)都受到外磁環(huán)的軸向的向著各自所偏離方向的推斥力，而這兩個推斥力方向相反；則轉(zhuǎn)軸在軸向的自由度上達到了力的平衡而具有軸向支承鋼度地定位于軸向力的平衡點處，就成為了全磁懸浮電機。
文檔編號F16C32/04GK202971576SQ201220639939
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者唐建一 申請人:唐建一