一種永磁磁懸浮裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁懸浮技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種不借助任何外力、全靠永磁體磁場提供穩(wěn)定軸向力和徑向懸浮力的永磁磁懸浮裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]磁懸浮技術(shù)使轉(zhuǎn)子與定子之間由氣隙隔開，無機(jī)械接觸，因而具有無磨損、能耗低、壽命長、無需潤滑、無污染等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)有的磁懸浮技術(shù)通常利用永磁體同性相斥、異性相吸的磁力作用實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的懸浮支撐和軸向限位，結(jié)構(gòu)相對簡單，但剛度和穩(wěn)定性較差，實(shí)用性不高。在1842年，英國著名學(xué)者恩紹提出了恩邵大定理:若單靠宏觀的靜態(tài)古典電磁力，穩(wěn)定的磁懸浮是不可能實(shí)現(xiàn)的，這是因?yàn)樵谖矬w上所承受的各種合力，包括引力、靜電場和靜磁場會使物體變得不穩(wěn)定。一百多年來，人們一直在挑戰(zhàn)該定律，都以失敗而告終。考慮到磁懸浮的優(yōu)勢，人們展開了電磁磁懸浮的研宄，一般需在裝置上額外增加支點(diǎn)或檢測控制系統(tǒng)，雖然取得了很大的進(jìn)展，由此也增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及軸承體積、成本。如果全永磁磁懸浮取得成功，將是磁懸浮技術(shù)的一大飛躍，必然會迎來永磁磁懸浮的研宄熱潮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有磁懸浮技術(shù)的不足，打破了【背景技術(shù)】中的恩紹大定理，提供一種能夠提供穩(wěn)定軸向力和徑向懸浮力的永磁磁懸浮裝置，該永磁磁懸浮裝置利用永磁體磁力線有縱向抗拉伸力和橫向抗壓縮力的性質(zhì)，使懸浮支撐力和軸向力與氣隙磁力線相垂直，從而解決永磁體磁力不足，剛度、穩(wěn)定性較差等問題。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案解決的:
一種永磁磁懸浮裝置，包括多組相對設(shè)置的徑向外磁環(huán)和徑向內(nèi)磁環(huán)、以及多組相對設(shè)置的軸向外磁環(huán)和軸向內(nèi)磁環(huán)，其特征在于:相鄰的徑向外磁環(huán)極性相反、相鄰的徑向內(nèi)磁環(huán)極性相反且相對設(shè)置的徑向外磁環(huán)和徑向內(nèi)磁環(huán)的極性相反，同時(shí)采用磁力大小相同、磁場為徑向的永磁體制成的多組相對設(shè)置的徑向外磁環(huán)和徑向內(nèi)磁環(huán)以提供軸向調(diào)整力限制徑向外磁環(huán)和徑向內(nèi)磁環(huán)的軸向相對移動；相鄰的軸向外磁環(huán)極性相反、相鄰的軸向內(nèi)磁環(huán)極性相反且相對設(shè)置的軸向外磁環(huán)和軸向內(nèi)磁環(huán)的極性相反，同時(shí)采用磁力大小相同、磁場為軸向的永磁體制成的多組相對設(shè)置的軸向外磁環(huán)和軸向內(nèi)磁環(huán)以提供徑向懸浮調(diào)整力限制軸向外磁環(huán)和軸向內(nèi)磁環(huán)的徑向相對移動。
[0005]提供徑向懸浮調(diào)整力的多組相對設(shè)置的軸向外磁環(huán)和軸向內(nèi)磁環(huán)位于提供軸向調(diào)整力的多組相對設(shè)置的徑向外磁環(huán)和徑向內(nèi)磁環(huán)的兩側(cè)以獲得均衡的徑向懸浮調(diào)整力。
[0006]相鄰的徑向外磁環(huán)之間采用介質(zhì)隔開且磁力大小相同、極性相反，相鄰的徑向內(nèi)磁環(huán)之間采用介質(zhì)隔開且磁力大小相同、極性相反，相鄰的軸向外磁環(huán)之間采用介質(zhì)隔開且磁力大小相同、極性相反，相鄰的軸向內(nèi)磁環(huán)之間采用介質(zhì)隔開且磁力大小相同、極性相反。
[0007]徑向外磁環(huán)和徑向內(nèi)磁環(huán)之間具有氣隙使得多組相對設(shè)置的徑向外磁環(huán)和徑向內(nèi)磁環(huán)能夠通過氣隙起作用提供軸向調(diào)整力；且軸向外磁環(huán)和軸向內(nèi)磁環(huán)之間具有氣隙使得多組相對設(shè)置的軸向外磁環(huán)和軸向內(nèi)磁環(huán)能夠通過氣隙起作用提供徑向懸浮調(diào)整力。
[0008]所述的徑向外磁環(huán)和徑向內(nèi)磁環(huán)采用磁場方向?yàn)閺较虻沫h(huán)形永磁體或磁場方向?yàn)閺较虻亩鄩K磁體粘成的環(huán)形永磁體；所述的軸向外磁環(huán)和軸向內(nèi)磁環(huán)采用磁場方向?yàn)檩S向的環(huán)形永磁體或磁場方向?yàn)檩S向的多塊磁體粘成的環(huán)形永磁體。
[0009]所述的徑向外磁環(huán)固定在徑向外磁圈的內(nèi)圓周面上，而徑向內(nèi)磁環(huán)固定在與外磁圈的內(nèi)圓周面上相對應(yīng)的徑向內(nèi)磁圈的外圓周面上且徑向內(nèi)磁圈與徑向外磁圈構(gòu)成插套式不接觸轉(zhuǎn)動配合；所述的軸向內(nèi)磁環(huán)固定在軸向內(nèi)磁座上，而軸向外磁環(huán)固定在與軸向內(nèi)磁座上的軸向內(nèi)磁環(huán)相對應(yīng)位置處的軸向外磁座上且軸向內(nèi)磁座和軸向外磁座并列設(shè)置構(gòu)成不接觸轉(zhuǎn)動配合。
[0010]所述的徑向內(nèi)磁圈和軸向內(nèi)磁座一體設(shè)計(jì)構(gòu)成內(nèi)磁座，兩個軸向外磁座分別通過螺釘安裝在徑向外磁圈的兩側(cè)端面上，其中內(nèi)磁座的外圓周面上安裝多組徑向內(nèi)磁環(huán)且徑向外磁圈的內(nèi)圓周面上安裝多組與徑向內(nèi)磁環(huán)—對應(yīng)的徑向外磁環(huán)，內(nèi)磁座的兩側(cè)端面上分別安裝多組軸向內(nèi)磁環(huán)與兩個軸向外磁座內(nèi)側(cè)端面上分別安裝的多組軸向外磁環(huán)
——對應(yīng)。
[0011]兩個軸向內(nèi)磁座分別通過螺釘安裝在徑向內(nèi)磁圈的兩側(cè)端面上，兩個軸向外磁座分別通過螺釘安裝在徑向外磁圈的兩側(cè)端面上，其中徑向內(nèi)磁圈的外圓周面上安裝多組徑向內(nèi)磁環(huán)且徑向外磁圈的內(nèi)圓周面上安裝多組與徑向內(nèi)磁環(huán)--對應(yīng)的徑向外磁環(huán)；兩個軸向內(nèi)磁座的外側(cè)端面上分別安裝多組軸向內(nèi)磁環(huán)與兩個軸向外磁座內(nèi)側(cè)端面上分別安裝的多組軸向外磁環(huán)--對應(yīng)。
[0012]兩個軸向外磁座分別通過螺釘安裝在徑向外磁圈的兩側(cè)端面上，兩個U型的軸向內(nèi)磁座分別固定安裝在徑向內(nèi)磁圈的兩側(cè)端面上，其中徑向內(nèi)磁圈的外圓周面上安裝多組徑向內(nèi)磁環(huán)且徑向外磁圈的內(nèi)圓周面上安裝多組與徑向內(nèi)磁環(huán)--對應(yīng)的徑向外磁環(huán)；兩個軸向外磁座的內(nèi)圓周面上沿徑向排布多組軸向外磁環(huán)，而每個軸向外磁環(huán)兩側(cè)的同一個軸向內(nèi)磁座的兩個內(nèi)端面上皆分別設(shè)有與該軸向外磁環(huán)相對應(yīng)設(shè)置的軸向內(nèi)磁環(huán)。
[0013]兩個軸向內(nèi)磁座分別固定安裝在徑向內(nèi)磁圈的兩側(cè)端面上使得兩個軸向內(nèi)磁座和徑向內(nèi)磁圈的截面形狀呈H型，兩個軸向外磁座分別通過螺釘安裝在半截面形狀呈T型的徑向外磁圈的兩側(cè)端面上，其中徑向內(nèi)磁圈的外圓周面上安裝多組徑向內(nèi)磁環(huán)且徑向外磁圈的內(nèi)圓周面上安裝多組與徑向內(nèi)磁環(huán)--對應(yīng)的徑向外磁環(huán)；軸向內(nèi)磁座的端面兩側(cè)皆設(shè)置有沿徑向排布的多組軸向內(nèi)磁環(huán)，且與軸向內(nèi)磁座的端面兩側(cè)相對應(yīng)的軸向外磁座的內(nèi)側(cè)端面上和徑向外磁圈的外側(cè)端面上分別設(shè)有與軸向內(nèi)磁環(huán)一一對應(yīng)的軸向外磁環(huán)。
[0014]所述的徑向外磁圈與軸向外磁座直接或間接固定連接且無相對運(yùn)動，徑向內(nèi)磁圈與軸向內(nèi)磁座直接或間接固定連接且無相對運(yùn)動；使得所述的徑向外磁圈和軸向外磁座與定子直接或間接固定連接而徑向內(nèi)磁圈和軸向內(nèi)磁座與轉(zhuǎn)子直接或間接固定連接且隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動；或使得所述的徑向外磁圈和軸向外磁座與轉(zhuǎn)子直接或間接固定連接且隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動而徑向內(nèi)磁圈和軸向內(nèi)磁座與定子直接或間接固定連接。
[0015]兩個軸向外磁座分別通過螺釘安裝在徑向內(nèi)磁圈的兩側(cè)端面上，徑向外磁圈和軸向內(nèi)磁座一體設(shè)計(jì)構(gòu)成半截面形狀呈T型的外磁座，其中外磁座的內(nèi)圓周面上安裝多組徑向外磁環(huán)且徑向內(nèi)磁圈的外圓周面上安裝多組與徑向外磁環(huán)一一對應(yīng)的徑向內(nèi)磁環(huán)，外磁座的兩側(cè)端面上分別安裝多組軸向內(nèi)磁環(huán)與兩個軸向外磁座內(nèi)側(cè)端面上分別安裝的多組軸向外磁環(huán)--對應(yīng)。
[0016]所述的徑向外磁圈與軸向內(nèi)磁座直接或間接固定連接且無相對運(yùn)動，徑向內(nèi)磁圈與軸向外磁座直接或間接固定連接且無相對運(yùn)動；使得所述的徑向外磁圈和軸向內(nèi)磁座與定子直接或間接固定連接而徑向內(nèi)磁圈和軸向外磁座與轉(zhuǎn)子直接或間接固定連接且隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動；或使得所述的徑向外磁圈和軸向內(nèi)磁座與轉(zhuǎn)子直接或間接固定連接且隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動而徑向內(nèi)磁圈和軸向外磁座與定子直接或間接固定連接。
[0017]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明中采用的每組對應(yīng)設(shè)置的軸向外磁環(huán)和軸向內(nèi)磁環(huán)之間、相鄰的軸向外磁環(huán)之間和相鄰的軸向內(nèi)磁環(huán)之間極性相反，當(dāng)由于軸的自重或軸向載荷使軸向內(nèi)磁環(huán)有下移的傾向時(shí)，相對的軸向外磁環(huán)會對其產(chǎn)生徑向引力、相鄰的軸向外磁環(huán)會對其產(chǎn)生徑向斥力以阻止軸的徑向偏移，從而形成向上的支撐力，使軸具有徑向的穩(wěn)定性，反之對軸向外磁環(huán)亦是如此，但軸向磁環(huán)在軸向是不穩(wěn)定的；而每組對應(yīng)設(shè)置的徑向外磁環(huán)和徑向內(nèi)磁環(huán)之間、相鄰的徑向外磁環(huán)之間和相鄰的徑向內(nèi)磁環(huán)之間極性相反，一旦徑向內(nèi)磁環(huán)產(chǎn)生軸向偏移，相對徑向外磁環(huán)會對其產(chǎn)生軸向引力，相鄰的徑向外磁環(huán)會對其產(chǎn)生軸向斥力，阻止軸的軸向偏移，從而形成穩(wěn)定的軸向力，反之對徑向外磁環(huán)亦是如此；軸向磁環(huán)和徑向磁環(huán)的配合使用，使得軸實(shí)現(xiàn)懸浮并達(dá)到穩(wěn)定性和剛度的要求，磁懸浮裝置的剛度取決于軸向磁環(huán)和徑向磁環(huán)的尺寸、數(shù)量和材料，可根據(jù)不同應(yīng)用領(lǐng)域的剛度需求具體設(shè)計(jì)軸向磁環(huán)和徑向磁環(huán)的結(jié)構(gòu)，該永磁磁懸浮裝置能夠提供穩(wěn)定的徑向懸浮調(diào)整力和軸向調(diào)整力，旋轉(zhuǎn)精度較高，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、穩(wěn)定性好、剛度大、便于安裝和加工的優(yōu)點(diǎn)，有較高的實(shí)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0018]附圖1為本發(fā)明的永磁磁懸浮裝置運(yùn)行原理結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2為附圖1垂直于軸線的A-A截面結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖3為附圖1垂直于軸線的B-B截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]附圖4為本發(fā)明的永磁磁懸浮裝置具體實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖5為本發(fā)明的永磁磁懸浮裝置具體實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖6為本發(fā)明的永磁磁懸浮裝置具體實(shí)施例