專利名稱：環(huán)類磁懸浮軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非接觸式無摩擦軸承領(lǐng)域。
美國國家航空和宇宙航行局(NASA)與美國戈達(dá)德空間飛行中心為解決航天器中儲能這一技術(shù)課題，資助美國馬里蘭大學(xué)展開這方面研究。該大學(xué)James A.Kirk博士早在1977年就提出了他的超飛輪儲能方案-Flywheel energy storage-Part I，Basic concepts，Int.J.Mech.Sci.19(1977)223-231，這一方案的核心部件便是磁懸浮軸承-Flywheel energy storage-Part II，Magnetically Suspended Superflywheel，Int.J.Mech.Sci.19(1977)233-245，于1988年進(jìn)行了模型的實(shí)驗(yàn)研究-Satellite Power Using a Magnetically Suspended Flywheel Stack，Journal of Power Sources，22(1988)301-311，有關(guān)磁懸浮軸承實(shí)驗(yàn)結(jié)果評述可參閱他1989年的論文-Prototype of a Magnetically Susponded Fly-Wheel Energy Storage System，1989 IEEE 1485-1490。
J.A Kirh博士的磁懸浮軸承為對稱三自由度約束四極外環(huán)阻磁孔式阻磁環(huán)節(jié)的磁懸浮軸承(在他的文章中稱之為“薄煎餅”式)，其結(jié)構(gòu)原理見圖1。它是主要由調(diào)整線圈連(1)8件(上、下基本上呈對稱按裝的部件應(yīng)命以“上XX”與“下XX”部件，但在非必要時(shí)不作區(qū)分，部件數(shù)以一個(gè)磁懸浮軸承計(jì)算，以下類同)、永磁體(2)4件，調(diào)整線圈連軛芯(3)8件、主磁軛(4)2件、副磁軛(5)2件、外環(huán)(6)、偏位傳感器2件(分別安裝于2組相對的永磁體各自的一個(gè)外側(cè)與外環(huán)之間)、限位軸承(7)、固定栓(17)、阻磁孔式阻磁環(huán)節(jié)(12)等所組成。
圖2表出這種磁懸浮軸承的工作原理。相應(yīng)部件的命名與圖1相同。用帶箭頭的細(xì)實(shí)線表示由永磁體(2)、主磁軛(4)、外環(huán)(6)構(gòu)成的懸浮主磁路的主磁力線;用帶箭頭的虛線表示在調(diào)整線圈連電流激勵(lì)下由調(diào)整線圈連鐵芯(3)、主磁軛(4)、外環(huán)(6)、副磁軛(5)構(gòu)成的調(diào)整副磁路的副磁力線。主、副磁路的導(dǎo)磁材料均工作在非磁和狀態(tài)。無論外環(huán)軸線與主磁軛軸線重合與否，主磁通都存在，并且它對外環(huán)在主磁軛的軸向的移動(dòng)起被動(dòng)約束作用以及對副磁路的工作起著偏磁作用。當(dāng)偏位傳感器檢測到外環(huán)軸線與主磁軛軸線重合時(shí)，一方面由傳感器所控制的電路對調(diào)整線圈連不提供電流，即不存在副磁通，另一方面雖有主磁通存在但其強(qiáng)度對外環(huán)呈軸對稱，故外環(huán)受到的經(jīng)向合磁力為零。當(dāng)上述的兩軸線發(fā)生平行或準(zhǔn)平行偏移時(shí)，傳感器會(huì)將所測得的偏移量輸給控制電路，控制電路根據(jù)偏移量的大小、各有關(guān)部件的電器或機(jī)械特性及所應(yīng)達(dá)到的軸定位指標(biāo)給調(diào)整線圈連輸出一個(gè)恰當(dāng)強(qiáng)度和方向的電流以產(chǎn)生副磁通，若以圖2中中上部的磁懸浮軸承外環(huán)向左偏移的情形為例，這時(shí)的副磁力線由圖中虛線所示，由于副磁通的變化量超過主磁通的變化量，即外環(huán)與主磁軛的左縫隙段主、副磁力線方向相同，則合磁通增加;在右縫隙段主、副磁力線方向相反，則合磁通減少，故左、右會(huì)磁通對外環(huán)合作用的結(jié)果是產(chǎn)生一個(gè)消除兩軸偏移量的向心力。由圖1可看出在Y軸方向同樣可產(chǎn)生類似的獨(dú)立向心力，則在垂直于主磁軛軸的平面上外環(huán)的移動(dòng)便受到二維主動(dòng)約束，加上它在主磁軛軸向上的被動(dòng)約束便構(gòu)成外環(huán)式三自由度約束。限位軸承(7)的作用是當(dāng)外加干擾使外環(huán)發(fā)生過大偏移時(shí)，限位軸承投入工作以消除外環(huán)與主磁軛間的直接接觸。
盡管該方案大大改善了磁懸浮軸承懸浮體的定位精度、承載能力和使用壽命，但由于它結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)存在著對懸浮體探測的偏位傳感器要求嚴(yán)格、安裝困難、在應(yīng)用中常遇到限位軸承線速度過大、不能在懸浮體軸端設(shè)置組合式偏位傳感器、調(diào)整線圈激勵(lì)的磁通在主磁軛周向分流過大致使軸位調(diào)整效率變低的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的在于建立一種磁懸浮軸承類-環(huán)類磁懸浮軸承，它是對James A.Kirk博士的薄煎餅式這一特殊子類在六個(gè)方面即在約束自由度、環(huán)類類別、對稱性、極數(shù)、偏位傳感器按裝類型、主磁軛周向阻磁方式，從工作原理與結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了改進(jìn)。
按照發(fā)明提供的三自由度約束的環(huán)類磁懸浮軸承，由外環(huán)磁軛、上、下主磁軛、永磁體、上、下副磁軛、上、下調(diào)整線圈連、上、下調(diào)整線圈連軛芯、上、下阻磁環(huán)節(jié)、偏位傳感器、限位軸承、結(jié)構(gòu)件、電子控制部件組成，每個(gè)主磁路由永磁體、上、下主磁軛、外環(huán)磁軛及其與上、下主磁軛間的磁隙構(gòu)成，副磁路由上、下主、副磁軛、上、下調(diào)準(zhǔn)線圈連軛芯、外環(huán)磁軛及其與上、下主磁軛間的磁隙構(gòu)成，外環(huán)的一部分內(nèi)壁為其與主磁軛間簡柱形磁隙的外壁，上、下主磁軛共軸線，上、下阻磁環(huán)節(jié)的定位面共面并通過主磁軛軸線及被該定位面定位的上、下阻磁環(huán)節(jié)，每個(gè)相臨兩阻磁軛環(huán)節(jié)的定位面構(gòu)成的稱之為極的楔形空間中有一個(gè)主磁路和一對上、下調(diào)準(zhǔn)線圈連及其軛芯，其特征在于所述極的個(gè)數(shù)為大于等于3的奇數(shù)時(shí)各個(gè)極中的上、下調(diào)準(zhǔn)線圈連組成一同相組，所述極的個(gè)數(shù)為大于4的偶數(shù)時(shí)每兩個(gè)互相軸對稱的極中的上、下調(diào)準(zhǔn)連組成一同相組，每個(gè)極或極對中的同相組中的電源受探測外環(huán)磁軛在相應(yīng)極或極對中徑向偏移量的偏位傳感器信號控制，阻磁環(huán)節(jié)是主磁軛上在其磁隙側(cè)開有一窄糟的并在垂直于其軸的截面上呈W型或V型的主磁軛段。
按照本發(fā)明提供的環(huán)類磁懸浮軸承，其特征在于每個(gè)稱之為極角的楔形角相等，永磁體、上、下調(diào)整線圈連軛芯、W型或V型阻磁環(huán)節(jié)的布置關(guān)于通過主磁軛軸的、交角為極角一半的兩平面對稱，每個(gè)極或極對的偏位傳感器位于相應(yīng)極或極對的角平分面上。
按照本發(fā)明提供的環(huán)類磁懸浮軸承，其特征在于每個(gè)極角相等，上、下調(diào)整線圈連軛芯、W型或V型阻磁環(huán)節(jié)的布置關(guān)于通過主磁軛軸的、交角為極角一半的兩平面對稱，全部永磁體布置僅關(guān)于一個(gè)通過主磁軛軸的平面對稱，每個(gè)極或極對的偏位傳感器位于相應(yīng)極或極對的角平分面上。
按照本發(fā)明的另一方面提供的三自由度約束的環(huán)類磁懸浮軸承，由上、下調(diào)整線圈連及其軛芯、上、下阻磁環(huán)節(jié)、偏位傳感器、限位軸承、電子控制部件，其特征在于還包括內(nèi)環(huán)磁軛、上、下主副磁軛。永磁體。結(jié)構(gòu)件組成，每個(gè)主磁路由永磁體、上、下主磁軛、內(nèi)環(huán)磁軛及其與上、下主磁軛間的磁隙構(gòu)成，副磁路由上、下主、副磁軛、上、下調(diào)準(zhǔn)線圈連軛芯、內(nèi)環(huán)磁軛及其與上、下主磁軛間的磁隙構(gòu)成，內(nèi)環(huán)磁軛的一部分外壁為其與主磁軛間磁隙的內(nèi)壁，上、下主磁軛共線，上、下阻磁環(huán)節(jié)的定位面共面并通過主磁軛軸線及被該定位面定位的上、下阻磁環(huán)節(jié)，每個(gè)相臨兩阻磁環(huán)節(jié)的定位面構(gòu)成稱之為極的楔形空間上有一個(gè)主磁路和一對上、下調(diào)整線圈連及其軛芯，所述極的個(gè)數(shù)為大于等于3的奇數(shù)時(shí)每極中的上、下調(diào)整線圈組成一同相組，所述極的個(gè)數(shù)為大于等于4的偶數(shù)時(shí)每兩個(gè)互相軸對稱的極對中的上、下調(diào)整線圈連組成一同相組，每個(gè)所述極或極對中的同相組中的電流受探測內(nèi)環(huán)磁軛在相應(yīng)極或極對中經(jīng)向偏位量的偏位傳感器信號控制，每個(gè)阻磁環(huán)節(jié)是主磁軛上在其磁隙側(cè)開有一窄糟的并在重于其軸的截面上呈W型或V型的主磁軛段。
按照本發(fā)明的另一方面提供的所述的環(huán)類磁懸浮軸承，其特征在于偏位傳感器采用與無偏位時(shí)的內(nèi)環(huán)磁軛共軸線按裝的組合式偏位傳感器。
按照本發(fā)明的另一方面提供的環(huán)類磁懸浮軸承，其特征在于每個(gè)稱之為極角的楔形角相等，永磁體、上、下調(diào)整線圈連軛芯、W型或V阻磁環(huán)節(jié)的布置均關(guān)于通過主磁軛軸的、交角為極角一半的兩平面對稱，每個(gè)極或極對的偏位傳感器測得的位移位于相應(yīng)極或極對的角平分面上。
按照本發(fā)明的另一方面提供的環(huán)類磁懸浮軸承，其特征在于每個(gè)極角相等，上、下調(diào)整線圈連軛芯、W型或V型阻磁環(huán)節(jié)的布置關(guān)于通過主磁軸的、交角為極角一半的兩平面對稱，永磁體布置僅關(guān)于一個(gè)通過主磁軛軸的平面對稱，每個(gè)極或極對的偏位傳感器測得的位移位于相應(yīng)極或極對的角平分面上。
按照本發(fā)明的另一方面提供一種五自由度約束的環(huán)類磁懸浮軸承，由上、下調(diào)整線圈連及其軛芯、上、下阻磁環(huán)節(jié)、電子控制部件，其特征在于還包括環(huán)形磁軛、上、下主、副磁軛、永磁體、上、下分流磁軛、上、下偏位傳感器、上、下限位軸承、結(jié)構(gòu)件組成，每個(gè)主磁路由永磁體、上、下主磁軛、環(huán)形磁軛及其與上、下主磁軛間的磁隙構(gòu)成，上副磁路由環(huán)形磁軛及其與上主磁軛間的磁隙、上分流磁軛、上線圈連軛芯、上副磁軛構(gòu)成，下副磁路由環(huán)形磁軛及其與下主磁軛間的磁隙、下分流磁軛、下線圈連軛芯、下副磁軛構(gòu)成，上、下主磁軛共軸線，上、下阻磁環(huán)節(jié)的定位面共面并通過主磁軛軸線及被該定位面定位的上、下阻磁環(huán)節(jié)，每個(gè)相臨兩阻磁環(huán)節(jié)的定位面構(gòu)成稱之為極的楔形空間中有一個(gè)主磁路和一對上、下調(diào)整線圈連及其軛芯，所述極的個(gè)數(shù)為大于等于3的奇數(shù)時(shí)每極中的上、下調(diào)整線圈連各自組成同相組，所述極的個(gè)數(shù)為大于等于4的偶數(shù)時(shí)每兩個(gè)互相軸對稱的極對中的上、下調(diào)整線圈連各自組成同相組，每個(gè)極或極對空間中的同相組中的電流受位其同側(cè)的探測環(huán)形磁軛在相應(yīng)極或極對空間中經(jīng)向偏位量的偏位傳感器信號控制，每個(gè)阻磁環(huán)節(jié)是主磁軛上在其磁隙側(cè)開有一窄糟的并在垂直于其軸的截面上呈W型或V型的主磁軛段。
按照本發(fā)明的另一方面提供的所述的環(huán)類磁懸浮軸承，其特征在于稱之為外環(huán)磁軛的環(huán)形磁軛的一部分內(nèi)壁為其與主磁軛間簡柱形磁隙的外壁。
按照本發(fā)明的另一方面提供的所述的環(huán)類磁懸浮軸承，其特征在于稱之為內(nèi)環(huán)磁軛的環(huán)形磁軛的一部分外壁為其與主磁軛間簡柱形磁隙的內(nèi)壁。
按照本發(fā)明的另一方面提供的所述的環(huán)類磁懸浮軸承，其特征在于上、下偏位傳感器可全部或其中之一采用與無偏位時(shí)的環(huán)形磁軛共軸線按裝的組合式偏位傳感器。
按照本發(fā)明的另一方面提供的所述的環(huán)類磁懸浮軸承，其特征在于每個(gè)稱之為極角的楔形角均相等，永磁體、上、下調(diào)整線圈連軛芯、W型或V型阻磁環(huán)節(jié)的布置關(guān)于通過主磁軛軸的、交角為極角一半的兩平面對稱，每個(gè)極或極對的偏位傳感器測得的位移位于相應(yīng)極或極對的角平分面上。
按照本發(fā)明的另一方面提供的所述的環(huán)類磁懸浮軸承，其特征在于每個(gè)極角相等，上、下調(diào)整線圈連軛芯、W型或V型阻磁環(huán)節(jié)的布置關(guān)于通過主磁軛的、交角為極角一半的兩平面對稱，永磁體布置僅關(guān)于一個(gè)通過主磁軛軸的平面對稱并關(guān)于上、下主磁軛互相相對的兩個(gè)面的平分面不對稱，每個(gè)極或極對的偏位傳感器測得的位移位于相應(yīng)極或極對的角平分面上。
按照本發(fā)明的另一方面提供的所述的環(huán)類磁懸浮軸承，其特征在于每個(gè)極角相等，上、下調(diào)整線圈連軛芯、W型或V型阻磁環(huán)節(jié)的布置關(guān)于通過主磁軛的、交角為極角一半的兩平面對稱，永磁體及稱之為力偶磁軛的部件的布置僅關(guān)于一個(gè)通過主磁軛軸的平面對稱，每個(gè)極或極對的偏位傳感器測得的位移位于相應(yīng)極或極對的角平分面上。
實(shí)施本發(fā)明的環(huán)類磁懸浮軸承，除對稱式三自由度約束三極外環(huán)磁懸浮軸承外，都具有偏位傳感器按裝方便、限位軸承線速度小、偏位調(diào)整效率高、可采用組合式偏位傳感器、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn);另外，三極式具有結(jié)構(gòu)相對簡單、懸浮環(huán)體徑向精度較高的特點(diǎn)。五自由度約束磁懸浮軸承不僅具有偏位調(diào)整效率高、非對稱式還可平衡懸浮體重力的徑向分量以及它所產(chǎn)生的力偶，而且是首次用一個(gè)這類環(huán)類軸承實(shí)現(xiàn)懸浮回轉(zhuǎn)剛體的方案。
對


如下圖1是James A.Kirk博士的簿煎餅式磁懸浮軸承透視圖。
圖2是James A.Kirk博士的簿煎餅式磁懸浮軸承原理說明圖。
圖3至圖5是三自由度約束內(nèi)環(huán)磁懸浮軸承工作原理說明圖。
圖6至圖10是五自由度約束內(nèi)環(huán)磁懸浮軸承工作原理說明圖。
圖11是五自由度約束外環(huán)磁懸浮軸承工作原理說明圖。
圖12是組合式偏位傳感器實(shí)施例。
圖13是對稱式三自由度約束三極外環(huán)磁懸浮軸承實(shí)施例。
圖14、圖15、圖16分別是對稱式三自由度約束三極、四極、六極內(nèi)環(huán)磁懸浮軸承實(shí)施例。
圖17、圖18分別是對稱式五自由度約束三極、四極外環(huán)磁懸浮軸承實(shí)施例。
圖19、圖20、圖21分別是對稱式五自由度約束三極、四極、六極內(nèi)環(huán)磁懸浮軸承實(shí)施例。
圖22是非對稱式五自由度約束三極外環(huán)磁懸浮軸承實(shí)施例。
圖23是非對稱式五自由度約束四極內(nèi)環(huán)磁懸浮軸承實(shí)施例。
結(jié)合附圖，進(jìn)一步說明本發(fā)明的環(huán)類磁懸浮軸承定義及實(shí)施原則、發(fā)明原理及發(fā)明實(shí)施舉例。
一，環(huán)類磁懸浮軸承定義及實(shí)施原則1.定義由永磁體、磁軛部件(懸浮環(huán)體、主、副磁軛、五自由度約束時(shí)還包括分流磁軛、非對稱式在大力偶情形時(shí)還包括力偶磁軛)、調(diào)整線圈、阻磁環(huán)節(jié)、偏位傳感器、限位軸承、緊固體、電子控制部件這些主要部件組成，實(shí)現(xiàn)懸浮環(huán)體經(jīng)向主動(dòng)約束、軸向被動(dòng)約束的磁懸浮軸承。
2.環(huán)類磁懸浮軸承實(shí)施原則(1)術(shù)語
懸浮環(huán)或環(huán)形磁軛-內(nèi)環(huán)或外環(huán)的通稱;
懸浮環(huán)體-與懸浮環(huán)固連的所有懸浮部件，故對于內(nèi)環(huán)與外環(huán)情形分別稱內(nèi)環(huán)體與外環(huán)體;
非磁力-除考慮的一個(gè)磁懸浮軸承的主、副磁力以外的力均稱為非磁力;
經(jīng)向分力-力在半徑方向的分量;
永磁體-磁特性均勻的永磁體;
徑向平面-通過磁懸浮軸承軸的(以徑向?yàn)榉ㄏ虻?平面;軸將徑向平面分成兩個(gè)徑向半平面;
軸向平分面-與兩主磁軛等距的以軸向?yàn)榉ㄏ虻钠矫?
極-上、下主磁軛共軸線，上、下對應(yīng)的上、下阻磁環(huán)節(jié)定位面共面并通過主磁軛軸線，由相鄰兩阻磁環(huán)節(jié)的定位面構(gòu)成的楔形空間稱為極;
極數(shù)-一個(gè)環(huán)類磁磁懸浮軸承被分割的所述楔形空間的個(gè)數(shù);
極對-每兩個(gè)關(guān)于主磁軛軸軸對稱的極稱為極對;
本極調(diào)整線圈連-極的扇形空間中所包含的調(diào)整線圈連稱為本極調(diào)整線圈連;
同相組-從屬于相同偏位傳感器信號控制的調(diào)整線圈連;
極角-構(gòu)成楔形空間的兩個(gè)平面的夾角，其值為360°/n(n為極數(shù));
半極角-二分之一的極角;
組合式偏位傳感器-將分裂的偏位傳感器公共的構(gòu)成部件組合而成的傳感器，按裝時(shí)該組合式傳感器共軸于無偏位時(shí)的懸浮體軸線。
(2)實(shí)施原則a.調(diào)整線圈連軛芯、阻磁環(huán)節(jié)布置均關(guān)于平面交角的半極角的兩徑向平面對稱;永磁體側(cè)面母線為直線、其磁化方向?yàn)檩S向并方向相同;屬于本極的永磁體及在大力偶情形時(shí)按裝的力偶磁軛均關(guān)于該極角的角平分面對稱;
b.對稱式無力偶磁軛，其全部永磁體布置應(yīng)關(guān)于調(diào)整線圈連軛芯與阻磁環(huán)節(jié)均對稱的所有對稱面對稱;對稱式不能抵消作用在懸浮環(huán)體上的恒定經(jīng)向非磁力。非對稱式其部永磁體布置僅關(guān)于徑向平面中的一個(gè)徑向平面對稱，這時(shí)有如下三種情況(1)如果同時(shí)又關(guān)于軸向平分面對稱則可用于抵消使用在懸浮環(huán)體上的不帶力的恒定徑向非磁力;(2)如果關(guān)于軸向平分面不對稱則可用于抵消帶有小力偶的恒定徑向非磁力;(3)如果按裝力偶磁軛而且其布置關(guān)于全部永磁體布置的徑向平面中唯一對稱的徑向平面對稱，則可用于抵消具有大力偶的恒定徑向非磁力。三自由度約束環(huán)類磁懸浮軸承僅存在上述(1)的非對稱情況;
C.懸浮環(huán)在主磁軛外側(cè)稱為外環(huán)式;反之稱為內(nèi)環(huán)式;
d.全部磁軛均工作在磁飽和區(qū)并且無分流磁軛、力偶磁軛，實(shí)現(xiàn)懸浮環(huán)徑向二個(gè)自由度的主動(dòng)約束、軸向一個(gè)自由度的被動(dòng)約束則稱為三自由度約束;僅部分環(huán)體筒段工作在最佳的磁飽和區(qū)、其余磁軛均工作在非磁飽和區(qū)并有分流磁軛，以實(shí)現(xiàn)懸浮環(huán)軸向一個(gè)自由度被動(dòng)約束、徑向其兩端分別為二個(gè)自由度的主動(dòng)約束則稱為五自由度約束;
e.主磁軛周向采用阻磁環(huán)節(jié)方案，并采用W型或V型阻磁環(huán)節(jié);
f.對于三自由度約束當(dāng)極數(shù)為奇數(shù)時(shí)每極的上、下本級調(diào)整線圈連為一同相組、當(dāng)極數(shù)為偶數(shù)時(shí)每個(gè)極對的上、下本級調(diào)整線圈連為一同相組，同相組中的電流由檢測所在極或極對角平分面上懸浮環(huán)徑向偏移量的傳感器的信號徑控制電路來控制。對于五自由度約束當(dāng)極數(shù)為奇數(shù)時(shí)每極的上、下本極調(diào)整線圈連分別組成同相組當(dāng)極數(shù)為偶數(shù)時(shí)每個(gè)極對的上、下本極調(diào)整線圈連分別組成同相組;同相組中的的電流由檢測所在極或極對角平分面上懸浮環(huán)徑向偏移量的與該同相組同側(cè)安裝的傳感器的信號經(jīng)控制電路來控制?？刂齐娐穮?shù)根據(jù)控制理論確定。
g.其它不組成磁路的結(jié)構(gòu)部件，如軸套、支座、定位栓等均用抗磁材料構(gòu)成;考慮到磁屏蔽時(shí)軸承殼選用導(dǎo)磁材料則它應(yīng)與永磁體、主磁軛、副磁軛保持適當(dāng)距離。
二，發(fā)明原理說明1.對稱式與非對稱式三自由度約束內(nèi)環(huán)磁懸浮軸承原理附圖3為對稱式三自由度約束內(nèi)環(huán)磁懸浮軸承工作原理圖。用帶箭頭的細(xì)實(shí)線表示由永磁體(2)、主磁軛(4)、內(nèi)環(huán)(6)構(gòu)成的懸浮主磁路的主磁力線;用帶前頭的虛線表示在調(diào)整線圈(1)電流激勵(lì)下由計(jì)整線圈軛芯(3)、主磁軛(4)、內(nèi)環(huán)(6)、副磁軛(5)構(gòu)成的調(diào)整副磁路的副磁力線。主、副磁路的導(dǎo)磁材料均應(yīng)工作在非磁飽和狀態(tài)。無論內(nèi)環(huán)軸線與主磁軛軸線重合與否，主磁通都存在，并它對內(nèi)環(huán)在主磁軛的軸向偏移起著被動(dòng)約束作用同時(shí)對副磁路的工作起著磁偏作用。
當(dāng)偏位傳感器檢測到內(nèi)環(huán)軸線與主磁軛軸線重合時(shí)，偏位傳感器所控制的電路對調(diào)整線圈連不提供電流，即不存在副磁通。這時(shí)在對稱式設(shè)計(jì)時(shí)雖有主磁通存在但其強(qiáng)度分布對內(nèi)環(huán)呈軸對稱，故內(nèi)環(huán)環(huán)受到的徑向合磁力為零;在非對稱式設(shè)計(jì)時(shí)，如圖4所示，內(nèi)環(huán)的左右側(cè)縫隙磁場強(qiáng)度分布不再軸對稱，其包絡(luò)線見圖5，這時(shí)作用在內(nèi)環(huán)體上的合磁力剛好和作用在它上面的非磁力(一般是重力)的合徑向分力相平衡，故內(nèi)環(huán)體受到的總的徑向合力仍為零。
當(dāng)上述的兩軸線發(fā)生平行或準(zhǔn)平行偏移時(shí)，傳感器會(huì)將所測得的偏移量輸給控制電路，控制電路根據(jù)偏移量的大小及其變化率、各有關(guān)部件的電器機(jī)械特性及所應(yīng)達(dá)到的懸浮環(huán)軸定位指標(biāo)給調(diào)整線圈輸出一恰當(dāng)強(qiáng)度和方向的電流以產(chǎn)生副磁道，若以對稱式-非對稱式情形的偏位調(diào)整原理與此相同-磁懸浮軸承圖3中內(nèi)環(huán)向左偏移為例，這時(shí)副磁力線回路由圖中虛線所示，副磁通的變化量超過主磁通的變化量，即內(nèi)環(huán)與主磁軛的左縫隙段主、副磁力線方向相反，則合磁通減少;在右縫隙段兩類磁力線方向相同，則全磁通增加。故左、右合磁通對內(nèi)環(huán)合作用的結(jié)果是產(chǎn)生一個(gè)消除兩軸偏移量的徑向力。若在徑向的另一個(gè)不共線的方向存在類似的這種消除兩軸偏移的獨(dú)立徑向力，則在垂直于主磁軛軸的平面上內(nèi)環(huán)的偏位便受到二個(gè)自由度的主動(dòng)約束，加上它在主磁軛軸向上偏位的一個(gè)被動(dòng)約束便構(gòu)成內(nèi)環(huán)的三自由度約束。
2.對稱式與非對稱式五自由度約束內(nèi)環(huán)磁懸浮軸承原理五自由度約束內(nèi)環(huán)磁懸浮軸承原理說明見附圖6至圖10。與三自由度約束內(nèi)環(huán)式軸承相比在結(jié)構(gòu)上(參見圖6)增加了上、下分流磁軛(8)及在內(nèi)環(huán)兩端分別設(shè)置能檢內(nèi)環(huán)端部徑向偏移的偏位傳感器;非對稱式結(jié)構(gòu)在抵消帶有大力偶的恒定徑向非磁力時(shí)還增加了兩件力偶磁軛(9)(參見圖9)。在磁參數(shù)選擇上內(nèi)環(huán)筒段(6″)(參見圖6)部區(qū)域工作在磁飽和區(qū)這一最佳工作狀態(tài)，然而也可放寬到接近磁飽和區(qū)的工作狀態(tài)。調(diào)整線圈連電流的控制上使其只受同側(cè)偏位傳感器信號控制。
在圖b所示的對稱設(shè)計(jì)時(shí)，內(nèi)環(huán)體無偏位時(shí)的受力情況與上述相應(yīng)的三自由度情形一樣。
在非對稱式設(shè)計(jì)時(shí)按使用目的的不同分兩種情況，即一，抵消作用于懸浮環(huán)體的不帶力偶的恒定徑向非磁力;二，抵消作用于懸浮環(huán)體上的帶有力偶的恒定徑向非磁力。對于第一種情況所采用的方法與相應(yīng)三自由度一樣，即永磁體分布左右不對稱而關(guān)于軸向?qū)ΨQ面對稱。對于第二種情況由實(shí)施原則b可知又可分為小力偶與大力偶情形。對于小力偶情形如圖7所示，這時(shí)永磁體分布左右不對稱同時(shí)關(guān)于軸向平分面也不對稱，內(nèi)環(huán)無偏位時(shí)圖7中右側(cè)上、下磁隙中的場強(qiáng)包絡(luò)分別用圖8中曲線41與曲線42定性表示，曲線頂部出現(xiàn)平頂是由于磁飽和的結(jié)果。根據(jù)磁通連續(xù)原理，曲線-1與曲線-2所包絡(luò)的面積應(yīng)相等，因此用這一方法產(chǎn)生的力偶不會(huì)很大。對于大力偶情形如圖9所示，圖10示出圖9中上部、中部、下部左右磁隙中懸浮環(huán)無偏位時(shí)的場強(qiáng)包絡(luò)，分別用曲線51與曲線54、曲線52與曲線55、曲線53與由線56定性表示。由于有力偶磁軛(9)存在，曲線51與曲線53、曲線54與曲線56的包絡(luò)面積不再相等，故能與大力偶的恒定徑向非磁力相平衡。
無論是對稱式還是非稱式，只要懸浮環(huán)徑向無偏位，則作用在環(huán)體上的合力偶、合徑向力均為零。而且在懸浮環(huán)發(fā)生徑向偏位時(shí)其偏位消除原理也完全一樣。圖6示出內(nèi)環(huán)發(fā)生一種偏位情況下，主磁力線(25)、上副磁力線(27)下副磁力線(28)的走向。與三自由度約束中實(shí)現(xiàn)二自由度主動(dòng)約束的情況類似，上、下副磁力線的存在可分別對內(nèi)環(huán)兩端實(shí)現(xiàn)這種二自由度主動(dòng)約束，加上軸向上一個(gè)自由度的被動(dòng)約束便構(gòu)成對內(nèi)環(huán)的五自由度約束。
3.對稱式與非對稱式五自由度約束外環(huán)磁懸浮軸承原理。
附圖11為對稱式五自由度約束外環(huán)磁懸浮軸承原理圖。它主要由調(diào)整線圈連(1)、永磁體(2)、調(diào)整線圈連軛芯(3)、主磁軛(4)、副磁軛(5)、外環(huán)(6)、上分流磁軛(8)、下為分流磁軛(8＇)、上偏位傳感器與下偏位感(13)、上限位軸承與下限位軸承(7)、限位環(huán)與偏位測環(huán)(15)部件組成。與上述五自由度約束內(nèi)環(huán)式比較均有主磁路(25)及上副磁路(27)、下副磁路(28)。在非對稱式設(shè)計(jì)時(shí)，按外環(huán)體受的徑向恒定非磁力的不同所采用的方法與上述五自由度約束內(nèi)環(huán)式相應(yīng)方法相同，外環(huán)筒段(見圖11中6＇)的工作磁參數(shù)選擇也與五自度約束內(nèi)環(huán)筒段工作磁參數(shù)選擇一樣。故在外環(huán)體無偏位時(shí)作用在外環(huán)體上徑向力的合力偶、合徑向力也均為零。在外環(huán)發(fā)生徑向偏位時(shí)，實(shí)現(xiàn)外環(huán)兩端各自的二個(gè)自由度的主動(dòng)約束、外環(huán)軸向的一個(gè)被動(dòng)約束方法也與相應(yīng)內(nèi)環(huán)時(shí)一樣。
4.組合式偏位傳感器附圖2給出一種組合式偏位傳感器結(jié)構(gòu)原理圖。它是屬渦流型位移傳感器，是由鐵氧體磁芯(31)、線圈(32)、屏蔽罩(33)及樹脂填料(圖中省略)組成。圖中還示出與懸浮環(huán)體軸(34)在無偏位時(shí)的共軸線的裝配關(guān)系。
圖12給出的母體-鐵氧體磁芯-設(shè)計(jì)還顯示不出太多的優(yōu)點(diǎn)，但用這一思想可并發(fā)出更優(yōu)越的組合式偏位傳感器。
5.阻磁環(huán)節(jié)W型阻磁環(huán)節(jié)見圖14中的(10)與圖17中的(10)，其特征在于主磁軛磁隙側(cè)開有一窄糟、使主磁軛在主磁環(huán)節(jié)內(nèi)的周向分流的磁力線分布在垂直于主磁軛軸的載面上呈W形，V型阻磁環(huán)節(jié)則在相應(yīng)的載面上呈V形，見圖15中的(11)。
三，發(fā)明實(shí)施舉例在實(shí)施舉例中，(一)、(二)、(三)、(四)中給出對稱式環(huán)類磁懸浮軸承例子、(五)、(六)、(七)、(八)中給出非對稱式環(huán)類磁懸浮軸承例子。
(一)，對稱式三自由度約束三極外環(huán)磁懸浮軸承對稱式三自由度約束三極外環(huán)磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)及原理如圖13所示，它是由調(diào)整線圈連(1)6件、永磁體(2)3件、調(diào)整線圈軛芯(3)6件、副磁軛(5)2件、主磁軛(4)2件、外環(huán)(6)、偏位傳感器(13)3件、偏位傳感器支架(14)3件、W型阻磁節(jié)環(huán)(10)6個(gè)、限位軸承(7)1件、定位栓(16)3件及其它結(jié)構(gòu)件組成。每極的二個(gè)本極調(diào)整線圈連組成一同相組，故共有三個(gè)同相組。流入每個(gè)同相組的電流分別由距其最近的偏位傳感器經(jīng)控制電路來控制。
(二)，對稱式三自由度約束三、四、六極內(nèi)環(huán)磁懸浮軸承對稱式三自由度約束三極內(nèi)環(huán)，磁懸浮軸承的結(jié)構(gòu)及原理如圖14所示，它是由調(diào)整線圈連(1)6件、永磁體(2)、調(diào)整線圈軛芯(3)16件、副磁軛(5)2件、主磁軛(4)2件、內(nèi)環(huán)(6)、內(nèi)環(huán)架與偏位測環(huán)(15)、偏位傳感器(13)3件、偏位傳感器與限位軸承支座(14)、經(jīng)、軸向限位軸承(7)、W型磁阻環(huán)節(jié)(10)6個(gè)、軸套(18)、定位栓(16)3件、軸承殼(19)所組成。每極的二個(gè)本極調(diào)整線圈連組成一同相組，故共有三個(gè)同相組，流入每個(gè)同相組的電流分別由距共最近的偏位傳感器經(jīng)控制電路來控制。
對稱式三自由度約束四極內(nèi)環(huán)磁懸浮軸承的結(jié)構(gòu)及原理如圖15所示。部件名稱命名可參照圖14。每極對的四個(gè)本極調(diào)整線圈連組成一同相組，故共有二個(gè)同相組。流入每個(gè)同相組的電流由安裝在極對對稱面上的兩個(gè)偏位傳感器經(jīng)控制電路來控制。
對稱式三自由度約束六極內(nèi)環(huán)，磁懸浮軸承的結(jié)構(gòu)及原理如圖16所示。部件名稱命名可參照圖14。每極對的四個(gè)本極調(diào)整線圈組成一同相組，故共有三個(gè)同相組。流入每個(gè)同相組的電流由安裝在極對對稱面上的兩個(gè)偏位傳感器經(jīng)控制電路來控制。
(三)，對稱式五自由度約束三、四極外環(huán)磁懸浮軸承對稱式五自由度約束三極外環(huán)磁懸浮軸承的結(jié)構(gòu)及原理如圖17所示。它是由調(diào)整線圈連(1)6件永磁體(2)3件、調(diào)整線圈軛芯(3)6件、主磁軛(4)2件、副磁軛(5)2件、外環(huán)(6)、分流磁軛(環(huán)側(cè)段)(8)2件、分流磁軛(端段)(8＇)2件、偏位傳感器(13)6件、偏位傳感器支座(14)2件、限位環(huán)與偏位側(cè)環(huán)(15)2件、經(jīng)、軸向限位軸承(7)2件、軸(17)、電器引線孔(21)、W型磁阻環(huán)節(jié)(10)6個(gè)、定位栓(16)3件所組成。每極同側(cè)的本極調(diào)整線圈組成一同相組，故共有六個(gè)同相組。流入每個(gè)同相組的電流分別由與該相組同側(cè)并距共最近的偏位傳感器經(jīng)控制電路來控制。
對稱式五自由度約束四極外環(huán)磁懸浮軸承的結(jié)構(gòu)及原理如圖18所示。部件名稱命名可參照圖17。每極對同側(cè)的兩個(gè)本極調(diào)整線圈連組成一同相組，故共有四個(gè)同相組，流入每個(gè)同相組的電流由安裝在該相組對稱面上并位其同側(cè)的兩個(gè)偏位傳感器經(jīng)控制電路來控制。
(四)，對稱式五自由度約束三、四、六極內(nèi)環(huán)磁懸軸承對稱式五自由度約束三極內(nèi)環(huán)磁懸浮軸承的結(jié)構(gòu)及原理如圖19所示。它是由調(diào)整線圈連(1)6件、永磁體(2)、調(diào)整線圈軛芯(3)18件、副磁軛(5)2件、主磁軛(4)2件、內(nèi)環(huán)(6)、上分流磁軛(8)與上環(huán)端偏位測環(huán)(15)、下分流磁軛與下環(huán)端偏位測環(huán)、偏位傳感器(13)6件、偏位傳感器支座與限位軸承支座(14)2件、經(jīng)、軸向限位軸承(7)2件、W型阻環(huán)節(jié)(10)6個(gè)、軸套(18)、固定栓(16)3件、軸承殼(19)所組成。每極兩側(cè)的本極調(diào)整線圈連分別組成一同相組，故共有6個(gè)同相組。流入每個(gè)同相組的電流分別由與該相組同側(cè)并距其最近的偏位傳感器經(jīng)控制電路來控制。
對稱式五自由度約束四極內(nèi)環(huán)磁懸浮軸承的結(jié)構(gòu)及原理如圖20所示。部件名稱命名可參照圖19。每極對同側(cè)的兩個(gè)本極調(diào)整線圈連組成一同相組，故共有四個(gè)同相組。流入每個(gè)同相組的電流由安裝在該相組對稱面上并位其同側(cè)的兩個(gè)偏位傳感器經(jīng)控制電路來控制。
對稱式五自由度約束六極內(nèi)環(huán)節(jié)磁懸浮軸承的結(jié)構(gòu)及原理如圖21所示。部件名稱命名可參照圖19。每極對同側(cè)的兩個(gè)本極調(diào)整線圈連組成一同相組。故共有六個(gè)同相組。流入每個(gè)同相組的電流由安裝在該相組對稱面上并位其同側(cè)的兩個(gè)偏位傳感器經(jīng)控制電路來控制。
(五)，非對稱式三自由度約束三極外環(huán)磁懸浮軸承將對稱式三自由度約束三極外環(huán)磁懸浮軸承的實(shí)施方案圖13中的三個(gè)等徑的永磁體中的任何一個(gè)半徑改變即得相應(yīng)非對稱磁懸浮軸承的實(shí)施方案。
(六)，非對稱式三自由度約束三極內(nèi)環(huán)磁懸浮軸承在對稱式三自由度約束三極內(nèi)環(huán)磁懸浮軸承的實(shí)施方案圖14中任選一極，關(guān)于該極的角平分面對稱地改變該極中垂直于主磁軛軸的永磁體載面即得相應(yīng)非對稱磁懸浮軸承實(shí)施方案。
(七)，非對稱式五自由度約束三極外環(huán)磁懸浮軸承在相應(yīng)的對稱式五自由度約束三極外環(huán)磁懸浮軸承的實(shí)施方案圖17基礎(chǔ)上添加一個(gè)力偶磁軛(9)即得，其實(shí)施方案見圖22。
(八)，非對稱式五自由度約束四極內(nèi)環(huán)磁懸浮軸承非對稱式五自由度約束四極內(nèi)環(huán)磁懸浮軸承的結(jié)構(gòu)原理如圖23所示。它與圖20所示的對稱式內(nèi)環(huán)相比從部件類別上僅增加了上、下力偶磁軛(9)及其固定螺栓(16＇)4件。調(diào)節(jié)力偶磁軛與內(nèi)環(huán)構(gòu)成的中間磁隙的大小可在一定程度上改變力偶的大小;增加頂部極永磁體磁通(增加其截面積)、減少底部極永磁體磁通(減少其截面積)，可與懸浮內(nèi)環(huán)及與其固連的部件組成懸浮體的更大重力相平衡。
權(quán)利要求
1.一種三自由度約束的環(huán)類磁懸浮軸承，由外環(huán)磁軛、上、下主磁軛、永磁體、上、下副磁軛、上、下調(diào)整線圈連、上、下調(diào)整線圈連軛芯、上、下阻磁環(huán)節(jié)、偏位傳感器、限位軸承、結(jié)構(gòu)件、電子控制部件組成，每個(gè)主磁路由永磁體、上、下主磁軛、外環(huán)磁軛及其與上、下主磁軛間的磁隙構(gòu)成，副磁路由上、下主、副磁軛、上、下調(diào)準(zhǔn)線圈連軛芯、外環(huán)磁軛及其與上、下主磁軛間的磁隙構(gòu)成，外環(huán)的一部分內(nèi)壁為其與主磁軛間簡柱形磁隙的外壁，上、下主磁軛共軸線，上、下阻磁環(huán)節(jié)的定位面共面并通過主磁軛軸線及被該定位面定位的上、下阻磁環(huán)節(jié)，每個(gè)相鄰兩阻磁軛環(huán)節(jié)的定位面構(gòu)成的稱之為極的楔形空間中有一個(gè)主磁路和一對上、下調(diào)準(zhǔn)線圈連及其軛芯，其特征在于所述極的個(gè)數(shù)為大于等于3的奇數(shù)時(shí)各個(gè)極中的上、下調(diào)準(zhǔn)線圈連組成一同相組，所述極的個(gè)數(shù)為大于4的偶數(shù)時(shí)每兩個(gè)互相軸對稱的極中的上、下調(diào)準(zhǔn)連組成一同相組，每個(gè)極或極對中的同相組中的電源受探測外環(huán)磁軛在相應(yīng)極或極對中徑向偏移量的偏位傳感器信號控制，阻磁環(huán)節(jié)是主磁軛上在其磁隙側(cè)開有一窄糟的并在垂直于其軸的截面上呈W型或V型的主磁軛段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)類磁懸浮軸承，其特征在于每個(gè)稱之為極角的楔形角相等，永磁體、上、下調(diào)整線圈連軛芯、W型或V型阻磁環(huán)節(jié)的布置關(guān)于通過主磁軛軸的、交角為極角一半的兩平面對稱，每個(gè)極或極對的偏位傳感器位于相應(yīng)極或極對的角平分面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)類磁懸浮軸承，其特征在于每個(gè)極角相等，上、下調(diào)整線圈連軛芯、W型或V型阻磁環(huán)節(jié)的布置關(guān)于通過主磁軛軸的、交角為極角一半的兩平面對稱，全部永磁體布置僅關(guān)于一個(gè)通過主磁軛軸的平面對稱，每個(gè)極或極對的偏位傳感器位于相應(yīng)極或極對的角平分面上。
4.一種三自由度約束的環(huán)類磁懸浮軸承，由上、下調(diào)整線圈連及其軛芯、上、下阻磁環(huán)節(jié)、偏位傳感器、限位軸承、電子控制部件，其特征在于還包括內(nèi)環(huán)磁軛、上、下主副磁軛。永磁體。結(jié)構(gòu)件組成，每個(gè)主磁路由永磁體、上、下主磁軛、內(nèi)環(huán)磁軛及其與上、下主磁軛間的磁隙構(gòu)成，副磁路由上、下主、副磁軛、上、下調(diào)準(zhǔn)線圈連軛芯、內(nèi)環(huán)磁軛及其與上、下主磁軛間的磁隙構(gòu)成，內(nèi)環(huán)磁軛的一部分外壁為其與主磁軛間磁隙的內(nèi)壁，上、下主磁軛共線，上、下阻磁環(huán)節(jié)的定位面共面并通過主磁軛軸線及被該定位面定位的上、下阻磁環(huán)節(jié)，每個(gè)相鄰兩阻磁環(huán)節(jié)的定位面構(gòu)成稱之為極的楔形空間上有一個(gè)主磁路和一對上、下調(diào)整線圈連及其軛芯，所述極的個(gè)數(shù)為大于等于8的奇數(shù)時(shí)每極中的上、下調(diào)整線圈組成一同相組，所述極的個(gè)數(shù)為大于等于4的偶數(shù)時(shí)每兩個(gè)互相軸對稱的極對中的上、下調(diào)整線圈連組成一同相組，每個(gè)所述極或極對中的同相組中的電流受探測內(nèi)環(huán)磁軛在相應(yīng)極或極對中經(jīng)向偏位量的偏位傳感器信號控制，每個(gè)阻磁環(huán)節(jié)是主磁軛上在其磁隙側(cè)開有一窄糟的并在重于其軸的截面上呈W型或V型的主磁軛段。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的環(huán)類磁懸浮軸承，其特征在于偏位傳感器采用與無偏位時(shí)的內(nèi)環(huán)磁軛共軸線按裝的組合式偏位傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的環(huán)類磁懸浮軸承，其特征在于每個(gè)稱之為極角的楔形角相等，永磁體、上、下調(diào)整線圈連軛芯、W型或V阻磁環(huán)節(jié)的布置均關(guān)于通過主磁軛軸的、交角為極角一半的兩平面對稱，每個(gè)極或極對的偏位傳感器測得的位移位于相應(yīng)極或極對的角平分面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的環(huán)類磁懸浮軸承，其特征在于每個(gè)極角相等，上、下調(diào)整線圈連軛芯、W型或V型阻磁環(huán)節(jié)的布置關(guān)于通過主磁軸的、交角為極角一半的兩平面對稱，永磁體布置僅關(guān)于一個(gè)通過主磁軛軸的平面對稱，每個(gè)極或極對的偏位傳感器測得的位移位于相應(yīng)極或極對的角平分面上。
8.一種五自由度約束的環(huán)類磁懸浮軸承，由上、下調(diào)整線圈連及其軛芯、上、下阻磁環(huán)節(jié)、電子控制部件，其特征在于還包括環(huán)形磁軛、上、下主、副磁軛、永磁體、上、下分流磁軛、上、下偏位傳感器、上、下限位軸承、結(jié)構(gòu)件組成，每個(gè)主磁路由永磁體、上、下主磁軛、環(huán)形磁軛及其與上、下主磁軛間的磁隙構(gòu)成，上副磁路由環(huán)形磁軛及其與上主磁軛間的磁隙、上分流磁軛、上線圈連軛芯、上副磁軛構(gòu)成，下副磁路由環(huán)形磁軛及其與下主磁軛間的磁隙、下分流磁軛、下線圈連軛芯、下副磁軛構(gòu)成，上、下主磁軛共軸線，上、下阻磁環(huán)節(jié)的定位面共面并通過主磁軛軸線及被該定位面定位的上、下阻磁環(huán)節(jié)，每個(gè)相鄰兩阻磁環(huán)節(jié)的定位面構(gòu)成稱之為極的楔形空間中有一個(gè)主磁路和一對上、下調(diào)整線圈連及其軛芯，所述極的個(gè)數(shù)為大于等于3的奇數(shù)時(shí)每極中的上、下調(diào)整線圈連各自組成同相組，所述極的個(gè)數(shù)為大于等于4的偶數(shù)時(shí)每兩個(gè)互相軸對稱的極對中的上、下調(diào)整線圈連各自組成同相組，每個(gè)極或極對空間中的同相組中的電流受位其同側(cè)的探測環(huán)形磁軛在相應(yīng)極或極對空間中經(jīng)向偏位量的偏位傳感器信號控制，每個(gè)阻磁環(huán)節(jié)是主磁軛上在其磁隙側(cè)開有一窄糟的并在垂直于其軸的截面上呈W型或V型的主磁軛段。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的環(huán)類磁懸浮軸承，其特征在于稱之為外環(huán)磁軛的環(huán)形磁軛的一部分內(nèi)壁為其與主磁軛間簡柱形磁隙的外壁。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的環(huán)類磁懸浮軸承，其特征在于稱之為內(nèi)環(huán)磁軛的環(huán)形磁軛的一部分外壁為其與主磁軛間筒柱形磁隙的內(nèi)壁。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9或10所述的環(huán)類磁懸浮軸承，其特征在于上、下偏位傳感器可全部或其中之一采用與無偏位時(shí)的環(huán)形磁軛共軸線按裝的組合式偏位傳感器。
12.根據(jù)權(quán)利要求8或9或10或11所述的環(huán)類磁懸浮軸承，其特征在于每個(gè)稱之為極角的楔形角均相等，永磁體、上、下調(diào)整線圈連軛芯、W型或V型阻磁環(huán)節(jié)的布置關(guān)于通過主磁軛軸的、交角為極角一半的兩平面對稱，每個(gè)極或極對的偏位傳感器測得的位移位于相應(yīng)極或極對的角平分面上。
13.根據(jù)權(quán)利要求8或9或10或11所述的環(huán)類磁懸浮軸承，其特征在于每個(gè)極角相等，上、下調(diào)整線圈連軛芯、W型或V型阻磁環(huán)節(jié)的布置關(guān)于通過主磁軛的、交角為極角一半的兩平面對稱，永磁體布置僅關(guān)于一個(gè)通過主磁軛軸的平面對稱并關(guān)于上、下主磁軛互相相對的兩個(gè)面的平分面不對稱，每個(gè)極或極對的偏位傳感器測得的位移位于相應(yīng)極或極對的角平分面上。
14.根據(jù)權(quán)利要求8或9或10或11所述的環(huán)類磁懸浮軸承，其特征在于每個(gè)極角相等，上、下調(diào)整線圈連軛芯、W型或V型阻磁環(huán)節(jié)的布置關(guān)于通過主磁軛的、交角為極角一半的兩平面對稱，永磁體及稱之為力偶磁軛的部件的布置僅關(guān)于一個(gè)通過主磁軛軸的平面對稱，每個(gè)極或極對的偏位傳感器測得的位移位于相應(yīng)極或極對的角平分面上。
全文摘要
本發(fā)明是一系列稱之為環(huán)類的磁懸浮軸承，屬于非接觸式無摩擦軸承技術(shù)領(lǐng)域。是利用永磁體磁場對懸浮環(huán)軸向的被動(dòng)約束、探測其經(jīng)向偏位量的傳感器控制的調(diào)整線圈電流與永磁體疊加磁場對其徑向的主動(dòng)束約共同實(shí)現(xiàn)其三自由度或五自由度約束；并利用對結(jié)構(gòu)布置對稱性限止消除諸如不同安裝姿勢下懸浮部分自重的影響，以達(dá)到無機(jī)械摩擦、無磨損、高經(jīng)向約束精度、高調(diào)整效率的效果。該類磁懸浮軸承的主要結(jié)構(gòu)有懸浮環(huán)、永磁體、磁軛部件、調(diào)整線圈、偏位傳感器、限位軸承、電子控制部件等構(gòu)成。
文檔編號F16C32/04GK1104730SQ93119380
公開日1995年7月5日 申請日期1993年11月17日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月17日
發(fā)明者黃曉白 申請人:黃曉白