專利名稱：磁浮軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁浮軸承。
磁浮軸承在國內(nèi)外雖已有研究和應(yīng)用，但三維空間的穩(wěn)浮磁軸是用位移傳感器控制的，如蘇聯(lián)專利EP87628，日本專利JP58-81217，及上海微電機(jī)研究所勒光華等人研制的磁浮軸承，傳感器控制的磁浮軸承，制作復(fù)雜，造價(jià)高，體積大，應(yīng)用受到限制。
本發(fā)明提供一種不用位移傳感器控制的，造價(jià)低，體積小，制作簡單的三維穩(wěn)浮磁軸承，它可廣泛應(yīng)用于下列領(lǐng)域1、用于指針儀表和轉(zhuǎn)盤儀表以提高其可靠性、穩(wěn)定性和靈敏性，如動圈儀表、精密壓力表、精密天平、電度表等。
2、用于紡織機(jī)械的定子以延長使用壽命，節(jié)損油耗和電耗。
3、用于各種超速離心機(jī)，如冶金實(shí)驗(yàn)室用的超速離心機(jī)，同位素分離用的超速離心機(jī)，渦輪分泵用的超速離心機(jī)，生物醫(yī)學(xué)用的離心機(jī)。以提高其分離能力。
4、用于制導(dǎo)和導(dǎo)航以提高其定向的精確性。
5、用于衛(wèi)星上的慣性輪、反作用輪和反轉(zhuǎn)天線以提高其轉(zhuǎn)動的靈活性。
本磁浮軸承的定位原理是將鐵質(zhì)定子和鐵質(zhì)轉(zhuǎn)子構(gòu)成關(guān)于徑向和軸向都對稱的磁路，使之形成關(guān)于徑向和軸向都對稱的磁場。利用磁路中的軸向?qū)ΨQ磁場對磁路中鐵質(zhì)轉(zhuǎn)子形成的徑向磁約束力實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)子的徑向定位，利用磁路中的徑向?qū)ΨQ磁場對鐵質(zhì)轉(zhuǎn)子形成的軸向磁約束力實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)子的軸向定位，從而在不用傳感器的情況下實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)動體的三維穩(wěn)定磁懸浮。
本磁浮軸承的結(jié)構(gòu)形式分為永磁式和激磁式兩種，如

圖1和圖2所示。
在圖1中，軸向磁化的環(huán)形永磁體1，鐵質(zhì)環(huán)形極靴2，鐵質(zhì)凸形極靴3共同組成本磁浮軸承的定子。鐵質(zhì)轉(zhuǎn)子磁極盤4和非鐵質(zhì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸5共同組成本磁浮軸承的轉(zhuǎn)子。在轉(zhuǎn)子磁極盤和定子磁極盤的對置面處對稱地留1.5mm～2mm的空氣隙。在圖1中，構(gòu)成定子的環(huán)形永磁體磁路中所形成的磁場，有使轉(zhuǎn)子磁極盤4與定子極靴2和3的對置面對齊的性質(zhì)，此磁約束力取決于轉(zhuǎn)子磁極與定子磁極對置面處，空氣隙中磁場的橫壓力，其徑向磁約束力密度為 1/2 μ。H2(H取軸向磁場)，其軸向磁約束力密度為 1/2 μ。H2(H取徑向磁場)。關(guān)于磁場橫壓力的論述，詳見參考資料一-馮慈璋所編《電磁場》第181頁，第87頁和參考資料二-屈普夫謬?yán)账帯独碚撾姽W(xué)引論》第367頁和145頁-146頁(方程14·5)，第148頁(方程14·16，方程14·18，方程14·19)。當(dāng)轉(zhuǎn)子的偏心力小于磁約束力時(shí)，轉(zhuǎn)子就不會偏離對齊的位置，即不偏心，從而形成對轉(zhuǎn)子的徑向和軸向的三維穩(wěn)定磁懸浮。
由于本磁浮軸承在不用傳感器的情況下，以簡單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)三維穩(wěn)定磁懸浮，制作簡單，造價(jià)低廉，體積小，使磁浮軸承的無磨擦性優(yōu)點(diǎn)能擴(kuò)展到用于各種精密的指針式和轉(zhuǎn)盤式儀表，以提高其可靠性、穩(wěn)定性和靈敏性。
圖2所示的磁浮軸承為激磁式的載重磁浮軸承，其定子由激磁園柱形定子磁極6，鐵質(zhì)園形定子端蓋7，鐵質(zhì)環(huán)形定子8，鐵質(zhì)園形凹槽定子磁極環(huán)9共同組成，其轉(zhuǎn)子由園形凹槽鐵質(zhì)轉(zhuǎn)子磁極盤10，非鐵質(zhì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸11，旋轉(zhuǎn)重物12共同組成。本磁浮軸承還設(shè)有提重磁極13和應(yīng)急限位支承套14。當(dāng)磁浮軸承中無電流時(shí)，旋轉(zhuǎn)體被應(yīng)急限位支承套14所支承，當(dāng)磁浮軸承中有激磁電流時(shí)，園形凹槽鐵質(zhì)轉(zhuǎn)子磁極盤10就在鐵質(zhì)園形凹槽定子磁極環(huán)9的作用下，使轉(zhuǎn)子和定子的對置面在徑向和軸向都對齊，并受到穩(wěn)定的徑向和軸向磁約束力，形成穩(wěn)定的三維磁懸浮。轉(zhuǎn)子和定子磁極的對置面處所開的園形凸槽，起著增大磁懸浮力的作用。提重磁極13起著平衡旋轉(zhuǎn)體重量的作用，以減小磁浮軸承徑向的集中負(fù)載。
由于圖2所示的磁浮軸承，不僅不用位移傳感器，而且還設(shè)置有提重磁極，所以既能降低造價(jià)，又能提高磁浮軸承的載重能力，⒛蓯視Ω咚僭俗?。磦蝤坝狚维稳浮磁轴承的无磨擦须s諾憷┱溝椒鬧檔畝ㄗ雍透咚倮胄幕確矯妗 實(shí)施如附圖1或附圖2所示的磁浮軸承的技術(shù)要點(diǎn)1、圖1或圖2所示的磁浮軸承，其磁路的構(gòu)成形式及構(gòu)成磁路的零部件的形狀、材料，按本說明書對附圖1或附圖2的說明執(zhí)行。
2、制作圖1所示的磁浮軸承時(shí)，應(yīng)使轉(zhuǎn)子磁極盤4與定子極靴2和3的對置面對齊。
3、制作圖2所示的磁浮軸承時(shí)，應(yīng)能使定子磁極和轉(zhuǎn)子磁極對置面處的凹部與凹部對齊，凸部和凸部對齊。
4、磁約束力的決定，請查閱本說明書提及的參考資料二。
5、圖1或圖2所示的磁浮軸承要求在磁路中形成關(guān)于徑向和軸向?qū)ΨQ的磁場，所以在制作和安裝時(shí)應(yīng)先檢查磁路，特別是磁場的對稱性。如果磁場的對稱性發(fā)生偏差，就應(yīng)通過調(diào)整定子磁極和轉(zhuǎn)子磁極對置面處的空氣隙，使得由磁場對稱性偏差所引起的偏心力盡可能地小于磁約束力。
權(quán)利要求
1.一種磁浮軸承，其定位原理特征是，將磁軸承的定子和轉(zhuǎn)子組成關(guān)于軸向和徑向都對稱的磁路，利用定子磁極發(fā)出的徑向?qū)ΨQ磁場，約束轉(zhuǎn)子磁極的軸向位移，利用定子磁極發(fā)出的軸向?qū)ΨQ磁場，約束轉(zhuǎn)子磁極的徑向位移，從而實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)動體的三維穩(wěn)定磁懸浮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的磁浮軸承，當(dāng)其用于對儀表轉(zhuǎn)軸的懸浮時(shí)，其特征在于定子由軸向磁化的環(huán)形永磁體1，鐵質(zhì)環(huán)形定子極靴2和鐵質(zhì)凸形定子極靴3共同組成，而轉(zhuǎn)子由鐵質(zhì)轉(zhuǎn)子磁極盤4和非鐵質(zhì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸5共同組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的磁浮軸承，當(dāng)其用于對較重旋轉(zhuǎn)體的懸浮時(shí)，其特征在于定子由激磁園柱形定子磁極6，鐵質(zhì)定子園形端蓋7，鐵質(zhì)環(huán)形定子8，園形凹槽定子磁極環(huán)9共同組成，而轉(zhuǎn)子由開有園形凹槽的鐵質(zhì)轉(zhuǎn)子磁極盤10和非鐵質(zhì)轉(zhuǎn)軸11共同組成，并設(shè)有提重磁極13和應(yīng)急限位支承套14。
全文摘要
一種磁浮軸承，它可使轉(zhuǎn)動體在磁場力的被動約束下穩(wěn)定地懸浮于三維空間進(jìn)行穩(wěn)定的、靈活的、高速的、騰空轉(zhuǎn)動，它可用于指針式儀表和轉(zhuǎn)盤式儀表，也可用于紡織機(jī)械的定子、超高速離心機(jī)，還可用于制導(dǎo)、導(dǎo)航及衛(wèi)星上的慣性輪、反作用輪、反轉(zhuǎn)天線等。
文檔編號F16C32/04GK1037570SQ8810280
公開日1989年11月29日 申請日期1988年5月9日 優(yōu)先權(quán)日1988年5月9日
發(fā)明者何延盛 申請人:何延盛