本實用新型涉及一種磁懸浮軸承，尤其涉及一種超導(dǎo)磁懸浮渦輪垂直軸承。

背景技術(shù)：

磁懸浮，如圖6所示，是運用磁鐵“同性相斥，異性相吸”的性質(zhì)，使磁鐵具有抗拒地心引力的能力，從而使物件不受引力束縛自由浮動，具有無接觸、無摩擦、低噪聲、無需潤滑、維護(hù)費用低、自動化程度高等優(yōu)點，應(yīng)用磁懸浮最為廣泛的就是磁懸浮垂直軸承。其中的超導(dǎo)磁懸浮垂直軸承包括轉(zhuǎn)子和定子，一般為永磁轉(zhuǎn)子和超導(dǎo)定子，當(dāng)超導(dǎo)定子進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)，永磁轉(zhuǎn)子的磁通被超導(dǎo)定子俘獲，并被釘扎在釘扎中心處，由于釘扎力的作用，轉(zhuǎn)子在軸向和徑向上保持穩(wěn)定，形成穩(wěn)定懸浮，當(dāng)永磁轉(zhuǎn)子上安裝了驅(qū)動設(shè)備，通常為電機(jī)，處于磁懸浮狀態(tài)的永磁轉(zhuǎn)子就可以實現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)。

要進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)，就需要冷卻系統(tǒng)來冷卻超導(dǎo)體材料，但是受冷卻過程中外加磁場的影響，存在場冷和零場冷的問題，并且現(xiàn)階段還有軸承材料剛度低，承載能力不強，超導(dǎo)定子的磁滯、渦流損耗以及永磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)損耗等缺點；在不確定的工作位置，尤其是高溫環(huán)境下，各部件間的熱傳導(dǎo)和熱輻射，更會增加能量損耗。

有鑒于此，特提出本實用新型。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，經(jīng)過發(fā)明人對超導(dǎo)體材料無數(shù)次的研究實驗，終于成功研發(fā)出了一種超導(dǎo)磁懸浮渦輪垂直軸承。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用技術(shù)方案的基本構(gòu)思是：一種超導(dǎo)磁懸浮渦輪垂直軸承，包括轉(zhuǎn)子和定子，所述轉(zhuǎn)子包括頂端連接有渦輪扇葉的扇葉軸心和與扇葉軸心外側(cè)結(jié)合的內(nèi)磁環(huán)，所述定子包括馬達(dá)定子和固定在馬達(dá)定子內(nèi)側(cè)的外磁環(huán)，所述外磁環(huán)套在所述內(nèi)磁環(huán)上，當(dāng)電流通過馬達(dá)產(chǎn)生動力時，所述轉(zhuǎn)子能夠帶動渦輪扇葉相對于所述定子無接觸懸浮旋轉(zhuǎn)，所述內(nèi)磁環(huán)和外磁環(huán)的材質(zhì)為鈧、釹鐵硼超導(dǎo)超錸石墨烯碳炔合金材料。

進(jìn)一步地，所述扇葉軸心底端設(shè)置有C型環(huán)，所述C型環(huán)外套裝有塑膠環(huán)套，所述渦輪扇葉、扇葉軸心和C型環(huán)的材質(zhì)為超導(dǎo)超錸石墨烯碳炔合金材科。

進(jìn)一步地，在所述內(nèi)磁環(huán)和外磁環(huán)之間設(shè)置有導(dǎo)正片。

優(yōu)選地，在所述內(nèi)磁環(huán)和外磁環(huán)之間的上下兩端設(shè)置有至少一對相互對稱的導(dǎo)正片。

進(jìn)一步地，在相對于所述外磁環(huán)和馬達(dá)定子外側(cè)位置的所述渦輪扇葉內(nèi)側(cè)設(shè)置有扇葉磁鐵。

進(jìn)一步地，所述內(nèi)磁環(huán)和外磁環(huán)由配置有石墨烯碳炔復(fù)合材料制作成的超導(dǎo)磁化充磁頭的充磁機(jī)充磁。

進(jìn)一步地，還包括智能控制IC芯片，功能設(shè)計有：互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、IT/DT(訊息資訊與大數(shù)據(jù)庫)技術(shù)、通訊技術(shù)包括光通訊技術(shù)、ESMT能源節(jié)能管理技術(shù)、電子電機(jī)系統(tǒng)控制管理技術(shù)、無人駕駛&GPS技術(shù)、能源轉(zhuǎn)換分配管理技術(shù)、電磁能量轉(zhuǎn)換控制管理技術(shù)、能源回收再生利用技術(shù)和智能電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

采用上述技術(shù)方案后，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：不僅具有普通磁懸浮軸承的無接觸、無摩擦、低噪聲、無需潤滑、維護(hù)費用低、自動化程度高的優(yōu)點，鈧、釹鐵硼超導(dǎo)超錸石墨烯碳炔合金材料還擁有剛度高，承載能力強，在冷卻過程中的超低溫?fù)p耗極低的特點，而且也耐高溫，可以高 導(dǎo)熱再生利用，提升超導(dǎo)磁鐵的壽命；并且由于負(fù)載輕和超低的傳動損耗，在額定電壓12V輸入時，能比一般同等級渦輪增壓增加200％以上的轉(zhuǎn)速，提高渦輪效率。

附圖說明

圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型中內(nèi)磁環(huán)和外磁環(huán)結(jié)合的示意圖；

圖3是本實用新型中內(nèi)磁環(huán)和外磁環(huán)結(jié)合的俯視圖；

圖4是本實用新型中傳動軸部分的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實用新型中各零件組合的示意圖；

圖6是磁懸浮軸承的原理示意圖。

圖中：1-渦輪扇葉；2-扇葉軸心；3-外磁環(huán)；4-內(nèi)磁環(huán)；5-馬達(dá)定子；6-扇葉磁鐵；7-導(dǎo)正片；8-磁力線；9-扇葉框架；10-鐵框磁圈；11-油蓋；12-C型環(huán)；13-塑膠環(huán)套；14-8025PCB總承。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例，對本實用新型作進(jìn)一步說明，以助于理解本實用新型的內(nèi)容。

如圖1至3所示，一種超導(dǎo)磁懸浮渦輪垂直軸承，包括轉(zhuǎn)子和定子，所述轉(zhuǎn)子包括頂端連接有渦輪扇葉1的扇葉軸心2和與扇葉軸心2外側(cè)結(jié)合的內(nèi)磁環(huán)4，所述定子包括馬達(dá)定子5和固定在馬達(dá)定子5內(nèi)側(cè)的外磁環(huán)3，所述外磁環(huán)3套在所述內(nèi)磁環(huán)4上，當(dāng)電流通過馬達(dá)產(chǎn)生動力時，所述轉(zhuǎn)子能夠帶動渦輪扇葉1相對于所述定子無接觸懸浮旋轉(zhuǎn)，所述內(nèi)磁環(huán)4和外磁環(huán)3的材質(zhì)為鈧、釹鐵硼超導(dǎo)超錸石墨烯碳炔合金材料。

鈧、釹鐵硼、超導(dǎo)材料、超錸和石墨烯碳炔以擁有高性能及合理的價錢，已被廣泛的發(fā)展及應(yīng)用于航天、軍工、電腦設(shè)備、電子電器設(shè)備、醫(yī)療器材、石油化工、音響器材、發(fā)電杭等等領(lǐng)域。

鈧、釹鐵硼屬稀土類磁石原料，為永久性超導(dǎo)磁鐵主要原料之一，與超導(dǎo)材料、超錸和石墨烯碳炔復(fù)合，經(jīng)過納米化，粉末冶金壓鑄，高溫超真空燒結(jié)的程序后成型，通過特殊設(shè)計的超導(dǎo)充磁機(jī)充磁，即可成為永久性超導(dǎo)磁鐵。

其中特殊設(shè)計的超導(dǎo)充磁機(jī)是由石墨烯碳炔復(fù)合材料制作成超導(dǎo)磁化充磁頭的專用充磁設(shè)備。

稀土(鈧、釹鐵硼)超導(dǎo)超錸石墨烯碳炔合金的超導(dǎo)磁鐵成型過程如下所示：

本實用新型在實驗值RPM700轉(zhuǎn)速時即有磁懸浮效應(yīng)，RPM4000轉(zhuǎn)速時幾近真圓，轉(zhuǎn)速愈高，愈穩(wěn)定。轉(zhuǎn)子與定子之間，完全沒有接觸與摩擦，因此總體噪音值降低，減少維修成本，增長使用壽命，軸心無須注入潤滑油，既不會因為潤滑油缺油產(chǎn)生卡死或轉(zhuǎn)速變慢的情形，也不會由于潤滑油干枯的問題而影響運轉(zhuǎn)時的功能；鈧、釹鐵硼超導(dǎo)超錸石墨烯碳炔合金材料剛度高，匹配外定子內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)更具優(yōu)勢，承載能力強，可以保證渦輪扇葉的穩(wěn)定懸浮及旋轉(zhuǎn)，在冷卻過程中，該合金材料的超低溫?fù)p耗極低，而且視參合材料的配比，耐高 溫也達(dá)到了150至1350度以上，因此對低溫、高溫的運行環(huán)境都有很好的適用性，并且由于負(fù)載輕、省電流和超低的傳動損耗，使本實用新型提升了轉(zhuǎn)速、能量轉(zhuǎn)換率，同級比提高200％以上。

如圖5所示，所述扇葉軸心2底端設(shè)置有C型環(huán)12，所述C型環(huán)12外套裝有塑膠環(huán)套13，所述渦輪扇葉1、扇葉軸心2和C型環(huán)12的材質(zhì)為超導(dǎo)超錸石墨烯碳炔合金材科。設(shè)置C型環(huán)12使本實用新型的傳動軸部分為密閉真空式設(shè)計，并且所述渦輪扇葉1、扇葉軸心2和C型環(huán)12的材質(zhì)也為超導(dǎo)超錸石墨烯碳炔合金材科。密閉超真空式設(shè)計，使得軸心不沾灰塵，配合超導(dǎo)超錸石墨烯碳炔合金材科，可以進(jìn)一步絕熱，減少熱傳導(dǎo)和熱輻射等漏熱，降低能量損耗；本實用新型的核心部件都選用高性能、一致性相近的超導(dǎo)材料，提高懸浮剛度，減少由于轉(zhuǎn)子和定子的不對稱性引起的渦流損耗；RPM在2500至3500轉(zhuǎn)速以上時，軸心仍能保持恒溫在5至10度間，降低能量損耗，并且應(yīng)用超導(dǎo)超錸石墨烯碳炔合金材料將浪費的能量回收再生利用，提升超導(dǎo)磁鐵的壽命；同時，C型環(huán)12用超導(dǎo)超錸石墨烯碳炔合金材科制作，配合塑膠環(huán)套13的保護(hù)，不僅密閉效果好，還能延長C型環(huán)的使用壽命，節(jié)省了維護(hù)成本。

如圖4和5所示，在所述內(nèi)磁環(huán)4和外磁環(huán)3之間的上下兩端設(shè)置有至少一對相互對稱的導(dǎo)正片7。轉(zhuǎn)子慢速時，呈菱形旋轉(zhuǎn)，偏角12.5度為自然偏磁，設(shè)置導(dǎo)正片7就可以解決自然偏磁的問題，即使在慢速時，轉(zhuǎn)子也可以懸浮并保持在所希望的位置處，從而實現(xiàn)無震動懸浮旋轉(zhuǎn)，有利于提高整個系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

如圖1所示，在相對于所述外磁環(huán)3和馬達(dá)定子5外側(cè)位置的所述渦輪扇葉1內(nèi)側(cè)設(shè)置有扇葉磁鐵6。設(shè)置扇葉磁鐵6可以對轉(zhuǎn)子的偏差進(jìn)行適度的調(diào)整，使轉(zhuǎn)子回到基準(zhǔn)位置，改善整個系統(tǒng)的可靠性。扇葉磁鐵6的設(shè)置和如圖5所 示的鐵框磁圈10作用類似，但比鐵框磁圈10的結(jié)構(gòu)更簡單，成本更低，可以得到更普遍的應(yīng)用。

本實用新型還包括智能控制IC芯片，功能設(shè)計有：互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、IT/DT(訊息資訊與大數(shù)據(jù)庫)技術(shù)、通訊技術(shù)包括光通訊技術(shù)、ESMT能源節(jié)能管理技術(shù)、電子電機(jī)系統(tǒng)控制管理技術(shù)、無人駕駛&GPS技術(shù)、能源轉(zhuǎn)換分配管理技術(shù)、電磁能量轉(zhuǎn)換控制管理技術(shù)、能源回收再生利用技術(shù)和智能電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。由于起動靜壓及扭力降低，致使起動電壓大幅下降，讓智能控制IC芯片負(fù)荷減輕，進(jìn)而延長了智能控制IC芯片的壽命。

利用如圖5所示的8025PCB總承14的本實用新型的應(yīng)用數(shù)據(jù)測試報告如下：

■軸承規(guī)格：80×80×25mm

■額定電壓：DC 12V

■電壓范圍：DC 3V～16V

■起動電壓：DC 3V

■最大電流：0.16A

■標(biāo)準(zhǔn)電流：0.12A

■消耗功率：1.44W以下

■轉(zhuǎn)速：2500RPM+/-10％以上

■最大風(fēng)量：26.8CFM

■最大靜壓：2.1mmH20

■音量標(biāo)準(zhǔn)：25.1Db以下(A)

■壽命：200,000hrs以上at 80℃

綜上所述，本實用新型具有高轉(zhuǎn)速，低耗能，無生熱，高效率，低損耗，零故障，壽命長，重負(fù)荷，成本廉，加工易，材料易取的特點。鈧、釹鐵硼超 導(dǎo)超錸石墨烯碳炔合金做為超導(dǎo)磁懸浮渦輪垂直軸承核心材料的研究成功無疑將使磁懸浮軸承突破離心力、磁飽和、磁滯等特性的限制，并且使用該合金材料使本實用新型結(jié)構(gòu)輕巧、能耗低而極具應(yīng)用前途，包括在風(fēng)力發(fā)電、交通運輸、電器、電子電機(jī)產(chǎn)品、機(jī)械設(shè)備和水煤、天然氣、水力發(fā)電等發(fā)電機(jī)設(shè)備上的應(yīng)用。

超導(dǎo)超錸石墨烯碳炔合金之磁懸浮渦輪垂直軸承為懸浮機(jī)構(gòu)，為非接觸原理的運用，材料的熱脹冷縮，均不影響其運轉(zhuǎn)。將超導(dǎo)材料、超錸與石墨烯碳炔合金之磁懸浮軸承設(shè)計在超導(dǎo)材料、超錸與石墨烯碳炔合金材質(zhì)之渦輪上，為3D軸承奠立基礎(chǔ)，將改變所有傳動概念，并取而代之。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。