[发明专利]磁悬浮轴承

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁悬浮轴承，具体地说是一种低能耗可调节偏置的磁悬浮轴承。

背景技术

磁悬浮轴承是一种利用磁场力将转子悬浮于空间，不需要任何介质而实现承载的非接触支承装置，与传统的滚动和滑动轴承相比，磁力轴承明显特点在于没有机械接触，不需要传力介质，而支承可控，因而具有传统轴承无法比拟的优越性能。

磁力轴承可以分为主动磁力轴承(也称电磁轴承)、被动磁力轴承和混合磁力轴承三种，到目前为止人们主要的研究对象是主动磁力轴承，这是由主动磁力轴承本身的高可控性和体积相对较小的优点决定的。然而，与传统的机械轴承和液压轴承相比，电磁磁力轴承结构复杂而且成本昂贵，还需要外部力源和主动控制系统。而被动磁力轴承可以避免主动磁力轴承所带来的问题，被动磁力轴承不需要外部力源，且性能可靠、寿命长。今年来，随着永磁材料性能的飞快提高，性能价格比越来越好，这都为被动磁力轴承的应用提供了非常优良的物质基础。

但是被动磁悬浮也有其难以解决的技术难题，1842年英国物理学家恩肖指出：一个相互作用力服从距离平方反比规律的体系不可能实现三维空间的稳定平衡。这一结论被十九世纪的伟大物理学家麦克斯韦(Maxwell)做过引述和论证，随后布朗，白劳恩比斯克等进行了推论，历经三个世纪，发展成为恩肖定理：全用磁悬浮不可能。因此想要得到稳定的平衡体系，至少要在一个方向上引入外力(如电磁力、机械力)进行补偿。除此之外，永磁轴承另外一个缺点是磁力难以调节，一旦磁铁选定，气隙值确定之后，由于永磁铁剩磁无法改变，调节磁铁之间的磁力大小变得非常困难，这也很大程度上抑制了永磁轴承的推广和应用。

发明内容

为了弥补现有技术的缺陷，本发明的目的在于提出一种永磁偏置磁悬浮轴承，利用永磁铁之间的斥力作用及永磁铁和软磁材料之间的磁阻效应，以解决全永磁悬浮系统不稳定；

本发明进一步的目的在于提供一种磁悬浮轴承，其能够解决现有技术中磁悬浮轴承的磁力不可调节的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种磁悬浮轴承，包括一轴承室，一端盖与所述轴承室侧面的端口可拆地固联；所述轴承室内可转动地设有一转子轴、一内磁环和一外磁环，该转子轴的两端分别伸出所述轴承室和所述端盖，该转子轴上固设一轴套，所述轴套外环设固定所述内磁环(相当于普通机械轴承的转子)；所述外磁环安装于固定在所述轴承室中的一定子支架上，且环设于所述内磁环(相当于普通机械轴承的定子)外面，所述内磁环悬浮于该外磁环之中并与外磁环同心放置，所述内磁环与外磁环相邻表面上的磁性相同；外磁环下方产生的总磁场强度大于上方产生的总磁场强度。内磁环产生的磁密在圆周上均匀分布，从而使内外磁环之间的气隙磁场总是下方强于上方，以形成磁场力的向上偏置，将转子轴悬浮起来。

其中，所述轴承室、定子支架、轴套及端盖均为铁磁材料制成并与所述内磁环形成磁通闭合回路。这样各部件磁通量达到稳定，当内磁环受到一个轴向外扰力时，使内磁环发生轴向窜动时，迫使气隙磁路变长，磁阻增大，而根据“磁阻最小原理”磁通量总是沿着磁阻最小的路径闭合，因为此时磁场扭曲产生的切向力会将转子拉回平衡位置，从而实现轴向上的自由度平衡。

另外，轴承室和端盖由铁磁材料制成，可对外形成磁屏蔽。当磁悬浮用于电机上时或对防磁性干扰要求比较高的环境中时，必须考虑本磁悬浮轴承系统对外部环境的有效隔离。本发明利用此点将永磁轴承产生的磁场完全屏蔽在轴承室中，与电机磁场相隔离。

在所述转子轴中心线上方的所述轴承室中，位于所述外磁环所在的圆环内或圆环外设有至少一个悬浮力调节装置，每个悬浮力调节装置包括一软铁，其能在平行于所述转子轴中心线的方向移动地设置在轴承室中。

所述软铁连接一传动装置，使得该软铁作直线移动。

所述传动装置为一转动变直线运动的机械传动机构；或者为一液压传动机构；或者包括一电驱动装置，其通过一转动变直线运动机构与所述软铁连接。

所述转动变直线运动的机械传动机构包括一调节螺杆，其可转动地固设在所述轴承室中，所述软铁螺接在该调解螺杆上，通过转动所述调节螺杆使得所述软铁移动。

所述调节螺杆一端穿出端盖，伸出端设有旋转该调节螺杆的结构。