專利名稱：永磁定向懸浮輪-軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬輪-軸承技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及永磁懸浮軸承技術(shù)與機(jī)械輥限位 技術(shù)。
背景技術(shù)：
永磁懸浮軸承因無磨損、功率損耗低、力學(xué)緩沖效果好.，而受到業(yè)內(nèi) 的歡迎，又因永磁懸浮軸承在工作過程中需要電磁及其微機(jī)控制系統(tǒng)協(xié)助 工作，而增加了設(shè)備的復(fù)雜程度，降低了工作的可靠性，所以限制了其工
業(yè)用途。例如《一種機(jī)械-永磁懸浮復(fù)合軸〉〉(專利號:200410097928.2)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種永磁定向懸浮輪-軸承裝置，以做到在轉(zhuǎn)動 軸的主壓力方向無磨損、無功率損耗、力學(xué)緩沖效果好，以及工作安全可 靠，軸承非工作面漏磁(Br) 3%。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的永磁定向懸浮輪-軸承，包括 一內(nèi)懸浮圈，其外圈緣設(shè)有內(nèi)環(huán)形槽，其中央開設(shè)一圓孔； 一外懸浮圈，其內(nèi)圈緣設(shè)有一T型環(huán)槽；
外懸浮圈套設(shè)在內(nèi)懸浮圈的外圓上，兩者之間設(shè)有懸浮氣隙； 內(nèi)環(huán)形槽和T型環(huán)槽的槽口內(nèi)均并列鑲嵌有若干排環(huán)磁瓦，各排環(huán)磁
瓦為異極間隔地朝向槽口；
內(nèi)環(huán)形槽的槽口內(nèi)的環(huán)磁瓦和T型環(huán)槽的槽口內(nèi)的環(huán)磁瓦為同極相
對，彼此之間產(chǎn)生斥力；
同一槽口內(nèi)并列的各排環(huán)磁瓦之間設(shè)有非鐵磁性嵌體；
內(nèi)環(huán)形槽和T型環(huán)槽的側(cè)面槽壁與各自槽口內(nèi)相鄰的兩排環(huán)磁瓦之
間設(shè)有側(cè)磁瓦，側(cè)磁瓦的磁化方向與各自接觸的環(huán)磁瓦的磁化方向垂直，
S極朝向槽口的環(huán)磁瓦一側(cè)的側(cè)磁瓦N極朝向側(cè)面槽壁；N極朝向槽口的環(huán)磁瓦一側(cè)的側(cè)磁瓦S極朝向側(cè)面槽壁； 一懸臂輥限位盤，其中央為軸套孔；
一軸套栓，穿過懸臂輥限位盤的軸套孔和內(nèi)懸浮圈的圓孔，將懸臂輥 限位盤擰固在內(nèi)懸浮圈和外懸浮圈的兩側(cè)面上，且該懸臂輥限位盤與外懸 浮圈的側(cè)面之間有一間隙；
該軸套栓的中央設(shè)有軸孔；
懸臂輥限位盤對應(yīng)于外懸浮圈槽口內(nèi)環(huán)磁瓦的位置上，懸臂輥限位盤 的盤面上呈放射狀地開設(shè)有若干懸臂輥口，每一懸臂輥口內(nèi)徑向地套設(shè)一 懸臂輥，懸臂輥通過輥軸可轉(zhuǎn)動地固定在懸臂輥限位盤上，由懸臂輥將外 懸浮圈限制在與內(nèi)懸浮圈平行對正的位置上；
內(nèi)懸浮圈和外懸浮圈的槽壁、側(cè)磁瓦、環(huán)磁瓦和非鐵磁性嵌體的厚度 相等。
本發(fā)明的永磁定向懸浮輪-軸承，在軸的主壓力方向采用永磁懸浮以 做到無磨損、無功率損耗、力學(xué)緩沖效果好；在與軸主壓力垂直的側(cè)向， 采用限位輥限位，在保證永磁懸浮軸承內(nèi)、外環(huán)對正的同時，也因發(fā)生了 輥動接觸而消耗了少量功率，但與軸的主壓力直接作用到機(jī)械軸承上相 比，可減少功率損耗卯％，同時也極大地提高了永磁懸浮軸承工作的可靠 性，利于在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。


圖1為永磁定向懸浮輪-軸承正面示意圖。 圖2為圖1B-B剖面示意圖。 圖3為圖2A-A剖面示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明由內(nèi)懸浮圈、外懸浮圈、懸臂輥限位盤三部分構(gòu)成。其中 內(nèi)懸浮圈部分由內(nèi)環(huán)形槽、環(huán)磁瓦、非鐵磁性嵌體三部分構(gòu)成。內(nèi) 環(huán)形槽的槽口向圓心的外側(cè)，槽底圍成軸套孔，由鐵磁性材料比如但不限 于碳鋼制造。環(huán)磁瓦分別由N極和S極朝向內(nèi)環(huán)形槽的槽口 (即N極環(huán) 磁瓦與S極環(huán)磁瓦相間隔排列)排列成的N極環(huán)磁瓦和S極環(huán)磁瓦組成。在N極環(huán)磁瓦與S極環(huán)磁瓦之間設(shè)有非鐵磁性嵌體環(huán)，其厚度0.5-3毫米，
以1毫米為佳，其作用是既減少軸向斥力，又對徑向斥懸浮力不產(chǎn)生大的 影響。在內(nèi)環(huán)形槽的側(cè)面槽壁與環(huán)磁瓦之間設(shè)有側(cè)磁瓦，側(cè)磁瓦的磁化方
向與環(huán)磁瓦垂直，當(dāng)環(huán)磁瓦的N極朝向槽口時，側(cè)磁瓦的N極向N極環(huán) 磁瓦，側(cè)磁瓦的S極向內(nèi)環(huán)形槽的側(cè)面槽壁；當(dāng)環(huán)磁瓦的S極朝向槽口時， 側(cè)磁瓦的S極向S極環(huán)磁瓦，側(cè)磁瓦的N極朝向內(nèi)環(huán)形槽的側(cè)面槽壁，以 提高環(huán)磁瓦的懸浮力。環(huán)磁瓦由硬磁材料比如但不限于釹鐵硼制造，其體 積大小視永磁懸浮輪-軸承所需懸浮力大小而定，其計算公式是公知的，也 可用市售商業(yè)軟件求解，故不詳述。非鐵磁性嵌體由非鐵磁性金屬比如但 不限于鋁合金制造。當(dāng)對永磁懸浮輪-軸承的懸浮力有較大的要求時，也可 通過增加環(huán)磁瓦的環(huán)數(shù)來滿足，但N極環(huán)磁瓦與S極環(huán)磁瓦要相間隔排列， 兩環(huán)磁瓦之間的非鐵磁性嵌體的厚度要相等。
外懸浮圈部分由T形環(huán)槽、環(huán)磁瓦、非鐵磁性嵌體三部分構(gòu)成。T 形環(huán)槽的槽口向圓心的內(nèi)側(cè)，槽底圍成輪緣，由鐵磁性材料比如但不限于 碳鋼制造。環(huán)磁瓦分別由N極和S極朝向內(nèi)環(huán)形槽的槽口 (即N極環(huán)磁 瓦與S極環(huán)磁瓦相間隔排列)排列成的N極環(huán)磁瓦和S極環(huán)磁瓦組成。在 N極環(huán)磁瓦與S極環(huán)磁瓦之間設(shè)有非鐵磁性嵌體環(huán)，其厚度0.5-3毫米， 以1毫米為佳，其作用是既減少軸向斥力，又對徑向斥懸浮力不產(chǎn)生大的 影響。在T形環(huán)槽的側(cè)面槽壁與環(huán)磁瓦之間設(shè)有側(cè)磁瓦，側(cè)磁瓦的磁化方 向與環(huán)磁瓦垂直，當(dāng)環(huán)磁瓦的N極朝向槽口時，側(cè)磁瓦的N極向N極環(huán) 磁瓦，側(cè)磁瓦的S極向T形環(huán)槽的側(cè)面槽壁；當(dāng)環(huán)磁瓦的S極朝向槽口時， 側(cè)磁瓦的S極向S極環(huán)磁瓦，側(cè)磁瓦的N極朝向T形環(huán)槽的側(cè)面槽壁， 以提高環(huán)磁瓦的懸浮力。環(huán)磁瓦由硬磁材料比如但不限于釹鐵硼制造，其 體積大小視永磁懸浮輪-軸承所需懸浮力大小而定，其計算公式是公知的， 也可用市售商業(yè)軟件求解，故不詳述。非鐵磁性嵌體由非鐵磁性金屬比如 但不限于鋁合金制造。當(dāng)對永磁懸浮輪-軸承的懸浮力有較大的要求時，也 可通過增加環(huán)磁瓦的環(huán)數(shù)來滿足，但N極環(huán)磁瓦與S極環(huán)磁瓦要相間隔排 列，兩環(huán)磁瓦之間的非鐵磁性嵌體的厚度要相等。
懸臂輥限位盤部分由懸臂輥、盤座、軸套栓三部分構(gòu)成。懸臂輥通 過輥軸與盤座相連結(jié)。懸臂輥限位盤的盤座通過軸栓套固定在內(nèi)懸浮圈的
軸套孔上，懸臂輥的輥軸為徑向安裝(即指向圓心)。兩側(cè)盤座上的懸臂 輥對應(yīng)安裝，將外懸浮圈限制在兩側(cè)懸臂輥的中央。使外懸浮圈只能轉(zhuǎn)動 和沿徑向變化懸浮氣隙(移動)，不能沿軸向串動。懸臂輥、盤座、輥軸 由金屬比如但不限于鋁合金制造。
永磁定向懸浮輪-軸承的工作原理是，內(nèi)懸浮圈和與其對應(yīng)的外懸浮圈 的槽壁、側(cè)磁瓦、環(huán)磁瓦、嵌體的厚度相等，且同性磁極環(huán)磁對應(yīng)。其斥 懸浮力將內(nèi)懸浮圈懸在外懸浮圈的中央，兩者之間氣隙可視實際工程需求
而定。當(dāng)無特殊要求時可定在4-20毫米之間，以10毫米為佳。懸臂輥的
作用是對外懸浮圈進(jìn)行軸向限位，使之只能轉(zhuǎn)動和沿徑向變化懸浮氣隙 (以適應(yīng)不同的軸壓)，不能沿軸向串動。當(dāng)外懸浮圈轉(zhuǎn)動時，限位懸臂 輥跟著轉(zhuǎn)動，因徑向懸浮力遠(yuǎn)大于軸向限位力，所以限位輥的轉(zhuǎn)動摩擦力
很小，與同型號輥珠軸承相比可節(jié)能90%，使用壽命至少長2倍。
以下所述內(nèi)容是結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行的詳細(xì)說明，而不應(yīng)被理解為 是對本發(fā)明的限定。
請參見圖1，懸臂輥限位盤3設(shè)置在外懸浮圈2的中央，懸臂輥限位 盤3的中央為軸套栓4，該懸臂輥限位盤3通過軸套栓4固定(螺紋)在 內(nèi)懸浮圈1上，軸套栓4的中央設(shè)有軸孔4a。懸臂輥3a通過輥軸3a，，與 限位盤座3b連結(jié)牢固。請參見圖2，懸臂輥限位盤3通過軸套栓4擰固在 內(nèi)懸浮圈1的兩側(cè)面上，限位盤3的懸臂端不與外懸浮圈2接觸(兩者之 間設(shè)有氣隙)以避免兩者之間發(fā)生摩擦。只有懸臂輥3a與外懸浮圈2輥 動接觸。懸臂輥3a將外懸浮圈2限制在與內(nèi)懸浮圈1平行對正的設(shè)計位 置上，即軸向限位，使其只能轉(zhuǎn)動和沿徑向發(fā)生氣隙變化(移動)。從圖2 中還可以看出，內(nèi)懸浮圈1的內(nèi)環(huán)形槽la與外懸浮圈2的T形環(huán)槽2a的 槽口相對應(yīng)。內(nèi)環(huán)形槽la內(nèi)的中央鑲嵌有S極與N極環(huán)磁瓦lc，在兩個 相鄰環(huán)磁瓦lc之間設(shè)有非鐵磁性嵌體ld。在內(nèi)環(huán)形槽la的側(cè)面槽壁la' 與N極環(huán)磁瓦lc之間設(shè)有側(cè)磁瓦lb。側(cè)磁瓦lb的磁化方向與環(huán)磁瓦lc 的磁化方向垂直，因環(huán)磁瓦lc的N極朝向槽口，故側(cè)磁瓦lb的N極朝 向N極環(huán)磁瓦lc，側(cè)磁瓦lb的S極朝向側(cè)面槽壁la，。 T形環(huán)槽2a內(nèi)的 中央鑲嵌有S極與N極環(huán)磁瓦2c，在兩個相鄰環(huán)磁瓦之間設(shè)有非鐵磁性 嵌體2d。在T形環(huán)槽2a的側(cè)面槽壁2a'與N極環(huán)磁瓦2c之間設(shè)有側(cè)磁瓦
2b，側(cè)磁瓦2b的磁化方向與環(huán)磁瓦2c的磁化方向垂直；因環(huán)磁瓦2c的N 極朝向槽口，故側(cè)磁瓦2b的N極朝向N極環(huán)磁瓦2c，側(cè)磁瓦的S極朝向 側(cè)面槽壁2a，。內(nèi)懸浮圈1的槽壁la'、側(cè)磁瓦lb、環(huán)磁瓦lc、非鐵磁性 嵌體ld與外懸浮圈2的槽壁2a'、側(cè)磁瓦2b、環(huán)磁瓦2c、非鐵磁性嵌體 2d相對應(yīng)，其厚度相等。請參見圖3，內(nèi)、外懸浮圈的環(huán)磁瓦lc、 2c同 極相對，彼此之間產(chǎn)生斥力。由圖3還可知環(huán)磁瓦lc、 2c，側(cè)磁瓦lb、 2b，非鐵磁性嵌體ld、 2d是連續(xù)布置的。
使用本發(fā)明的優(yōu)點為主受力方向無磨損、力學(xué)緩沖效果好、工作安全 可靠、使用壽命長、比輥動珠軸承節(jié)能90%，既可當(dāng)輪子使用，也可當(dāng)軸 承使用。
權(quán)利要求
1、一種永磁定向懸浮輪-軸承，包括一內(nèi)懸浮圈，其外圈緣設(shè)有內(nèi)環(huán)形槽，其中央開設(shè)一圓孔；一外懸浮圈，其內(nèi)圈緣設(shè)有一T型環(huán)槽；外懸浮圈套設(shè)在內(nèi)懸浮圈的外圓上，兩者之間設(shè)有懸浮氣隙；內(nèi)環(huán)形槽和T型環(huán)槽的槽口內(nèi)均并列鑲嵌有若干排環(huán)磁瓦，各排環(huán)磁瓦為異極間隔地朝向槽口；內(nèi)環(huán)形槽的槽口內(nèi)的環(huán)磁瓦和T型環(huán)槽的槽口內(nèi)的環(huán)磁瓦為同極相對，彼此之間產(chǎn)生斥力；同一槽口內(nèi)并列的各排環(huán)磁瓦之間設(shè)有非鐵磁性嵌體；內(nèi)環(huán)形槽和T型環(huán)槽的側(cè)面槽壁與各自槽口內(nèi)相鄰的兩排環(huán)磁瓦之間設(shè)有側(cè)磁瓦，側(cè)磁瓦的磁化方向與各自接觸的環(huán)磁瓦的磁化方向垂直，S極朝向槽口的環(huán)磁瓦一側(cè)的側(cè)磁瓦N極朝向側(cè)面槽壁；N極朝向槽口的環(huán)磁瓦一側(cè)的側(cè)磁瓦S極朝向側(cè)面槽壁；一懸臂輥限位盤，其中央為軸套孔；一軸套栓，穿過懸臂輥限位盤的軸套孔和內(nèi)懸浮圈的圓孔，將懸臂輥限位盤擰固在內(nèi)懸浮圈和外懸浮圈的兩側(cè)面上，且該懸臂輥限位盤與外懸浮圈的側(cè)面之間有一間隙；該軸套栓的中央設(shè)有軸孔；懸臂輥限位盤對應(yīng)于外懸浮圈槽口內(nèi)環(huán)磁瓦的位置上，懸臂輥限位盤的盤面上呈放射狀地開設(shè)有若干懸臂輥口，每一懸臂輥口內(nèi)徑向地套設(shè)一懸臂輥，懸臂輥通過輥軸可轉(zhuǎn)動地固定在懸臂輥限位盤上，由懸臂輥將外懸浮圈限制在與內(nèi)懸浮圈平行對正的位置上；內(nèi)懸浮圈和外懸浮圈的槽壁、側(cè)磁瓦、環(huán)磁瓦和非鐵磁性嵌體的厚度相等。
2、 如權(quán)利要求1所述的永磁定向懸浮輪-軸承，其中，環(huán)磁瓦、側(cè)磁 瓦及非鐵磁性嵌體是連續(xù)設(shè)布置的。
3、 如權(quán)利要求1所述的永磁定向懸浮輪-軸承，其中，環(huán)磁瓦和側(cè)磁 瓦為釹鐵硼制成。
4、 如權(quán)利要求l所述的永磁定向懸浮輪-軸承，其中，懸臂輥限位盤、 懸臂輥及非鐵磁性嵌體為鋁合金制成。
5、 如權(quán)利要求1所述的永磁定向懸浮輪-軸承，其中，內(nèi)懸浮圈和外 懸浮圈為碳鋼制成。
全文摘要
一種永磁定向懸浮輪-軸承，由內(nèi)懸浮圈、外懸浮圈、懸臂輥限位盤三部分構(gòu)成，內(nèi)懸浮圈和與對應(yīng)的外懸浮圈的T形環(huán)槽的槽壁、側(cè)磁瓦、環(huán)磁瓦、嵌體的厚度相等，且同性磁極環(huán)磁對應(yīng)。其斥懸浮力將內(nèi)懸浮圈懸在外懸浮圈的中央，兩者之間設(shè)有氣隙。懸臂輥的作用是對外懸浮圈進(jìn)行軸向限位，使之只能轉(zhuǎn)動和沿徑向變化懸浮氣隙(以適應(yīng)不同的軸壓)，不能沿軸向串動。當(dāng)外懸浮圈轉(zhuǎn)動時，限位懸臂輥跟著轉(zhuǎn)動，因徑向懸浮力遠(yuǎn)大于軸向限位力，所以限位輥的轉(zhuǎn)動摩擦力很小。
文檔編號F16C32/04GK101344120SQ20081011897
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月27日
發(fā)明者李嶺群 申請人:李嶺群