磁塊拼接磁環(huán)式磁懸浮軸承的制作方法
【專利說明】
所屬技術領域
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種磁塊拼接磁環(huán)式磁懸浮軸承，具體的說就是用拼接的方式把磁塊與導磁體用機械方式固定在一起，組成復合磁環(huán)結構，把多個復合磁環(huán)結構軸向串聯(lián)在一起，制作成固定復合磁環(huán)結構和旋轉復合磁環(huán)結構，利用其側面產(chǎn)生的永磁波相互作用，實現(xiàn)固定復合磁環(huán)結構對旋轉復合磁環(huán)結構的吸引和相斥，實現(xiàn)旋轉部件與固定部件的磁支撐系統(tǒng)。屬于磁懸浮技術領域。
【背景技術】
[0002]利用磁力制造無機械摩擦的軸承的設想早已有之，然而要制造出具有實用意義的磁軸承及應用產(chǎn)品非常困難，以致對于該項技術至今尚沒有可供普及應用的成熟產(chǎn)品和應用技術。以德國技術為代表的電磁懸浮軸承技術是目前國內(nèi)磁懸浮軸承領域的重點研發(fā)對象，但是電磁懸浮軸承用于磁場密度低，所以旋轉主軸的載重都非常低，而且需要一個復雜的電子控制系統(tǒng)，導致其體積龐大，成本高昂，應用受到很大限制。為了降低產(chǎn)品的體積和成本，與機械軸承結構使用的永磁磁懸浮軸承就成為普通旋轉機械的首先。發(fā)明專利200910184549.X是我們在2009年研發(fā)水平軸永磁懸浮軸承，在實際應用中發(fā)現(xiàn)，燒結磁塊體積做不大，無法滿足大直徑產(chǎn)品的要求。而發(fā)明專利2012105385124所描述的磁懸浮軸承是一個不能實現(xiàn)懸浮的技術方案。
[0003]發(fā)明專利200910184549.X位整體磁環(huán)結構，由于燒結工藝的問題,燒結永磁體的體積無法超過200毫米，但是很多大型設備主軸的直徑就超過300毫米，如果不做技術改進，很多大型設備都用不上。使用研發(fā)了這種用永磁體拼接結合完整環(huán)形導磁的復合磁環(huán)結構，利用復合磁環(huán)結構做成軸承的固定部分和旋轉部分，實現(xiàn)主軸直徑的無限放大，并且把這種軸承應用于電動機、磁耦合器、軸流鼓風機及風力發(fā)電機等旋轉設備領域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的原理是用拼接的方式把磁塊與導磁體用機械方式固定在一起，組成復合磁環(huán)結構，再把這種復合磁環(huán)結構安裝在旋轉設備的定子和轉子上，使旋轉部分的自身重力及旋轉產(chǎn)生的壓力完全獲得磁力的不接觸支撐。
[0005]磁塊拼接成磁環(huán)的方式包括以下三種形式:第一是磁塊中間開孔，用螺桿穿過孔固定磁塊；第二是在磁瓦邊緣設計凸凹結構，把磁塊的邊緣卡在導磁環(huán)或者其他固定體上，使磁塊拼接成完整環(huán)形結構；第三就是把磁塊與完整環(huán)形導磁體進行膠體連接，拼接成環(huán)形結構。
[0006]圖la是磁塊中間開孔結構的拼接磁環(huán)軸向視圖，其中拼接磁塊(1)的中間有用于固定磁塊的孔(2)，固定時有螺桿穿過，通過與完整環(huán)形導磁體拼接在一起，組成永磁完整環(huán)形結構。
[0007]圖lb是磁塊中間開孔結構的拼接磁環(huán)組合體徑向剖面視圖，其中包括:軸向充磁拼接磁塊(1)、固定孔(2)、固定螺桿(211)、完整環(huán)形導磁體(3 )、充磁方向轉角磁塊(101)、帶螺紋孔環(huán)形導磁體(301)及固定螺帽(8)等部件組成；軸向充磁拼接磁塊(1)的固定孔(2)套在固定螺桿(211)上，固定螺桿(211)插入完整環(huán)形導磁體(3)的固定孔(2)內(nèi)，使軸向充磁拼接磁塊(1)貼在完整環(huán)形導磁體(3)側面，組成一個軸向充磁完整磁環(huán)結構組合；每一個軸向充磁完整磁環(huán)結構組合內(nèi)部的拼接磁塊(1)的充磁方向全部相同，每兩個相鄰磁軸向充磁完整磁環(huán)結構組合之間的充磁方向相反；兩個相鄰拼接磁環(huán)端面之間要夾一個完整環(huán)形導磁體(3);最后一個為帶螺紋孔的環(huán)形導磁體(301)與固定螺桿(211)上的螺紋緊固，外側再安裝固定螺帽(8);軸向充磁拼接磁塊(1)中還包含充磁方向轉角磁塊(101)，用多個充磁方向轉角磁塊(101)安裝在完整環(huán)形導磁體(3)的側面,組成充磁方向轉角拼接磁環(huán)；磁塊充磁方向旋轉角度的角度在1-90度之間。
[0008]圖lc是導磁體向內(nèi)突出結構的拼接磁環(huán)的軸向視圖，其中完整環(huán)形導磁體(3)的內(nèi)側直徑小于拼接環(huán)形永磁體的內(nèi)側直徑；當然設計成完整環(huán)形導磁體(3)的外側直徑大于拼接環(huán)形永磁體的外側直徑時，能起到相同的作用。
[0009]圖1d是磁瓦邊緣存用凸凹來固定磁塊自身，使磁塊固定在完整環(huán)形導磁體的側面，組成拼接磁環(huán)的軸向視圖，其中與導磁體連接的突出結構(201)均有排列在環(huán)形導磁體上，拼接磁塊(1)的邊緣卡在突出結構(201)兩個側面，拼接成一個環(huán)形永磁結構。
[0010]圖le是軸向充磁磁塊在充磁方向轉角90度后拼接磁環(huán)的軸向視圖，其中拼接磁塊(1)的充磁方向全部向外，全部固定在完整環(huán)形導磁體上，組成充磁方向全部向外的磁環(huán)結構。
[0011]圖2a是用拼接磁塊組成磁環(huán)實現(xiàn)徑向懸浮的磁懸浮軸承徑向剖面圖，是以圖lb結構為基礎，實現(xiàn)徑向懸浮的一種結構；其中包括:外側軸向充磁拼接磁塊(102)、內(nèi)側軸向充磁拼接磁塊(103)、外側邊緣變形結構拼接磁塊(104)、內(nèi)側環(huán)形邊緣變形結構拼接完整磁環(huán)(105)、磁塊固定孔(2)、不完整環(huán)形導磁體(301)、完整環(huán)形導磁體(302)、邊緣變形結構完整環(huán)形導磁體(303 )、外側不導磁體(4 )、內(nèi)側不導磁體(401)、外殼(5 )、主軸(6 )及防漏磁導磁體(7)等部分組成；外側軸向充磁拼接磁塊(102)通過固定螺桿穿過磁塊固定孔(2)，固定在不完整環(huán)形導磁體(301)的側面，成為外側不完整磁環(huán)組合，整體固定在不導磁體(4)的內(nèi)側；不完整環(huán)形導磁體(301)的內(nèi)徑小于外側軸向充磁拼接磁塊(102)的內(nèi)徑，呈現(xiàn)導磁體向下突出于永磁體的現(xiàn)象，其向下突出距離小于10毫米；內(nèi)側軸向充磁拼接磁塊(103)通過螺桿穿過磁塊固定孔(2)安裝在完整環(huán)形導磁體(302)的側面，其中完整環(huán)形導磁體(302)套在內(nèi)側不導磁體(401)的外側，共同組成內(nèi)側完整磁環(huán)結構組合，內(nèi)側完整磁環(huán)結構組合整體套在主軸(6)的外側；其中外側的邊緣變形結構磁塊(104)和內(nèi)側環(huán)形的邊緣變形結構磁塊(105 )對應，軸向充磁方向相反且對應排列；不導磁體(4 )安裝在外殼(5 )的內(nèi)側；防漏磁導磁體(7 )安裝在外殼(5 )兩側,與外殼(5 ) —起,把磁旋轉部分包裹住，防漏磁導磁體(7)包括多層結構和加厚結構兩種形式。
[0012]圖2b是圖2a的軸向視圖，其中的部件標號與圖2a中的部件標號完全相同。
[0013]圖3a是磁塊全部軸向充磁的拼接磁環(huán)式軸向磁懸浮軸承的徑向剖面圖，其中外側軸向充磁拼接磁塊(102)、內(nèi)側軸向充磁拼接磁塊(103)、磁塊固定孔(2)、內(nèi)側完整環(huán)形導磁體(304)、外側完整環(huán)形導磁體(305)、不導磁體(4)、外殼(5)及空心主軸(6)等部分組成；外側軸向充磁拼接磁塊(102)通過螺桿穿過磁塊固定孔(2)，固定在外側完整環(huán)形導磁體(305)的側面，成為外側磁環(huán)結構組合；外側磁環(huán)結構組合套在不導磁體(4)的內(nèi)側，而外側的不導磁體(4 )套在外殼(5 )的內(nèi)側；內(nèi)側軸向充磁拼接磁塊(103 )通過螺桿穿過磁塊固定孔(2)固定在內(nèi)側完整環(huán)形導磁體(304)的側面，成為內(nèi)側磁環(huán)結構組合；內(nèi)側磁環(huán)結構組合套在外側磁環(huán)結構組合的內(nèi)側，內(nèi)外不接觸，處于懸浮狀態(tài)；內(nèi)側磁環(huán)結構組合能夠直接套在空心主軸(6)上；內(nèi)側磁環(huán)結構組合能夠套在不導磁體(4)的外側，不導磁體(4)再套在空心主軸(6 )上；每個外側磁環(huán)結構組合內(nèi)部的拼接磁塊(102 )充磁方向全部相同，內(nèi)側磁環(huán)結構組合內(nèi)部的拼接磁塊(103)充磁方向全部相同；每兩個完整環(huán)形導磁體(3)中間都有一個拼接磁環(huán)；外側磁環(huán)結構組合的充磁方向與對應的內(nèi)側磁環(huán)結構組合的充磁方向相反。
[0014]圖3b是圖3a磁塊全部軸向充磁的拼接磁環(huán)式軸向磁懸浮軸承的軸視圖，其中的部件標號和圖3a中的部件標號完全相同。
[0015]圖3c是軸向充磁磁塊的充磁方向全部轉角90度的拼接磁環(huán)式軸向磁懸浮軸承的徑向剖面圖，外側拼接完整環(huán)形的磁塊(102)為軸向充