[发明专利]磁块拼接磁环式磁悬浮轴承

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种磁块拼接磁环式磁悬浮轴承，具体的说就是用拼接的方式把磁块与导磁体用机械方式固定在一起，组成复合磁环结构，把多个复合磁环结构轴向串联在一起，制作成固定复合磁环结构和旋转复合磁环结构，利用其侧面产生的永磁波相互作用，实现固定复合磁环结构对旋转复合磁环结构的吸引和相斥，实现旋转部件与固定部件的磁支撑系统。属于磁悬浮技术领域。

背景技术

利用磁力制造无机械摩擦的轴承的设想早已有之，然而要制造出具有实用意义的磁轴承及应用产品非常困难，以致对于该项技术至今尚没有可供普及应用的成熟产品和应用技术。以德国技术为代表的电磁悬浮轴承技术是目前国内磁悬浮轴承领域的重点研发对象，但是电磁悬浮轴承用于磁场密度低，所以旋转主轴的载重都非常低，而且需要一个复杂的电子控制系统，导致其体积庞大，成本高昂，应用受到很大限制。为了降低产品的体积和成本，与机械轴承结构使用的永磁磁悬浮轴承就成为普通旋转机械的首先。发明专利200910184549.X是我们在2009年研发水平轴永磁悬浮轴承，在实际应用中发现，烧结磁块体积做不大，无法满足大直径产品的要求。而发明专利2012105385124所描述的磁悬浮轴承是一个不能实现悬浮的技术方案。

发明专利200910184549.X位整体磁环结构，由于烧结工艺的问题，烧结永磁体的体积无法超过200毫米，但是很多大型设备主轴的直径就超过300毫米，如果不做技术改进，很多大型设备都用不上。使用研发了这种用永磁体拼接结合完整环形导磁的复合磁环结构，利用复合磁环结构做成轴承的固定部分和旋转部分，实现主轴直径的无限放大，并且把这种轴承应用于电动机、磁耦合器、轴流鼓风机及风力发电机等旋转设备领域。

发明内容

本发明的原理是用拼接的方式把磁块与导磁体用机械方式固定在一起，组成复合磁环结构，再把这种复合磁环结构安装在旋转设备的定子和转子上，使旋转部分的自身重力及旋转产生的压力完全获得磁力的不接触支撑。

磁块拼接成磁环的方式包括以下三种形式：第一是磁块中间开孔，用螺杆穿过孔固定磁块；第二是在磁瓦边缘设计凸凹结构，把磁块的边缘卡在导磁环或者其他固定体上，使磁块拼接成完整环形结构；第三就是把磁块与完整环形导磁体进行胶体连接，拼接成环形结构。

图1a是磁块中间开孔结构的拼接磁环轴向视图，其中拼接磁块（1）的中间有用于固定磁块的孔（2），固定时有螺杆穿过，通过与完整环形导磁体拼接在一起，组成永磁完整环形结构。

图1b是磁块中间开孔结构的拼接磁环组合体径向剖面视图，其中包括：轴向充磁拼接磁块（1）、固定孔（2）、固定螺杆（211）、完整环形导磁体（3）、充磁方向转角磁块（101）、带螺纹孔环形导磁体（301）及固定螺帽（8）等部件组成；轴向充磁拼接磁块（1）的固定孔（2）套在固定螺杆（211）上，固定螺杆（211）插入完整环形导磁体（3）的固定孔（2）内，使轴向充磁拼接磁块（1）贴在完整环形导磁体（3）侧面，组成一个轴向充磁完整磁环结构组合；每一个轴向充磁完整磁环结构组合内部的拼接磁块（1）的充磁方向全部相同，每两个相邻磁轴向充磁完整磁环结构组合之间的充磁方向相反；两个相邻拼接磁环端面之间要夹一个完整环形导磁体（3）；最后一个为带螺纹孔的环形导磁体（301）与固定螺杆（211）上的螺纹紧固，外侧再安装固定螺帽（8）；轴向充磁拼接磁块（1）中还包含充磁方向转角磁块（101），用多个充磁方向转角磁块（101）安装在完整环形导磁体（3）的侧面，组成充磁方向转角拼接磁环；磁块充磁方向旋转角度的角度在1-90度之间。

图1c是导磁体向内突出结构的拼接磁环的轴向视图，其中完整环形导磁体（3）的内侧直径小于拼接环形永磁体的内侧直径；当然设计成完整环形导磁体（3）的外侧直径大于拼接环形永磁体的外侧直径时，能起到相同的作用。

图1d是磁瓦边缘存用凸凹来固定磁块自身，使磁块固定在完整环形导磁体的侧面，组成拼接磁环的轴向视图，其中与导磁体连接的突出结构（201）均有排列在环形导磁体上，拼接磁块（1）的边缘卡在突出结构（201）两个侧面，拼接成一个环形永磁结构。

图1e是轴向充磁磁块在充磁方向转角90度后拼接磁环的轴向视图，其中拼接磁块（1）的充磁方向全部向外，全部固定在完整环形导磁体上，组成充磁方向全部向外的磁环结构。