推力径向双向磁悬浮轴承制造技术

本实用新型专利技术是针对现有机械轴承和磁悬浮轴承在技术上存在的缺陷，提供一种既不需要机械摩擦、增设附属部件，又能满足轴承各种性能要求的推力径向双向磁悬浮轴承。该实用新型专利技术可用于各种机械中，尤其是适用于轴向力较大的立式水泵、立式水轮机、立式汽轮机和立式发电机等机械中。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及磁路理论和轴承技术，具体讲是提供一种推力径向双向磁悬浮轴承。
技术介绍
现有的轴承按其功能分为推力轴承和径向轴承，按其内部结构分为滑动和滚动轴承。在各类轴承中，均无法回避由于机械摩擦而产生的各类问题，首先是能量的损耗浪费，其次是由于温度的升高而损坏轴承，第三是由于摩擦摩损而需要经常检修和更换轴承。为了解决这些问题，多年来，人们为此而进行了不懈的努力，采用减少摩擦面、采用润滑油润滑、水冷却降温等措施，这些众多措施虽也收到了一定的成效，但并不能从根本上解决问题，原因在于人们采用的这些措施均是以轴承机械接触摩擦为依托。近年来已有人认识到应改变过去的研究思路，采用非机械接触方式设计制造轴承，即磁悬浮轴承，这种新的实践尝试的设计思路虽然应该肯定，但是，目前的设计技术依然存在着一些问题，主要表现在有的设计没有考虑到轴承所必须具备的承载力及承载力变化的随机性、刚度、稳定性和阻尼等技术指标，使其没有使用价值，有的设计虽然考虑了以上技术指标，但附属部件较多，一般需在轴承上加有支点或加有电磁控设备，由此也带来一些新的问题，其实用性同样受到了质疑。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有机械轴承和磁悬浮轴承在技术上存在的上述缺陷，提供一种即不需要机械摩擦、增设附属部件，又能满足轴承各种性能要求的推力径向双向磁悬浮轴承。本技术是这样实现的在一个装置内，设置有上下两个转子，一个定子。上转子是一个水平放置的半圆球形旋转体，下转子是一个水平放置的椭圆形旋转体。定子是一个与上、下转子相互协调配套的固定不动的长方体。上、下转子均和旋转主轴固定连接在一起，通过在上、下转子和定子上镶嵌永磁性物体，使上、下转子及定子周围均产生多个满足设计要求的空间分布磁场，这些空间分布磁场相互作用，并由此可以产生轴向和径向磁力，其轴向和径向磁力的大小及方向和旋转主轴上所受到的机械外力密切相关，当旋转主轴正常工作时，由空间分布磁场产生的轴向和径向磁力正好和旋转主轴上的机械轴向力及径向力大小相等，方向相反，当旋转主轴停止工作处于静止状态时，旋转主轴的机械径向力和轴向力变小或消失。随着旋转主轴上各种机械力的变化，自动调整各种悬浮磁力与之相对抗平衡是实现磁悬浮轴承正常稳定运行的基本要求。该技术具有一定的新颖性，具体体现在在申请日以前没有同样的专利技术或者技术，在国内外出版物上公开发表过，在国内外公开使用过或者以其它方式为公众所知，也没有同样的专利技术或技术由他人向专利局提出过申请并且记载在申请日以后公布的专利申请文件中。该技术也具有一定的创造性，具体体现在在申请日以前，国内外应用中的轴承基本是以机械摩擦技术为依托的轴承，其能量的损耗浪费问题，摩擦摩损而需要经常检修和更换轴承的问题始终是不能回避的现实问题，国内外研究设计中的磁悬浮轴承由于没有考虑到轴承所必须具备的承载力及承载力变化的随机性、刚度、稳定性和阻尼等技术指标，使其没有使用价值，有的设计虽然考虑了以上技术指标，但附属部件较多，一般需在轴承上加有支点或加有电磁控设备，由此也带来一些新的问题，其实用性同样受到了质疑。该技术提供一种即不需要机械摩擦、增设附属部件，又能满足轴承各种性能要求的推力径向双向磁悬浮轴，该技术从根本上改变了传统机械轴承的核心技术，也对国内外研究设计中的磁悬浮轴承进行了实质性改进，和目前国内外各类轴承技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步。该技术也具有一定的实用性，具体体现在该技术能够制造或者使用，并且能够产生以下积极有益的效果(1)该技术由于使轴承的转动部分和固定部分之间处于磁悬浮状态，无机械摩擦和磨损，从根本上消除了传统机械轴承由于机械摩擦和磨损而带来的各种问题。(2)该技术可使轴承功率消耗大幅下降，不需润滑、冷却等维护。(3)该技术具有推力和径向双向磁悬浮功能，解决了传统机械轴承功能单一问题。(4)该技术结构简单，制造容易，维修方便。(5)该技术不仅比传统机械轴承具有更高的安全可靠性，而且可使轴承的使用寿命大幅度提提高。(6)该技术不需要附属部件、不需要电磁控制设备，具有很强的运行稳定性和磁力自动调整性。(7)该技术可用于各种机械中，尤其是适用于轴向力较大的立式水泵、立式水轮机、立式汽轮机和立式发电机等机械中。附图说明图1是本技术的一实施例正面剖视图。图2是图1的俯视图。图3是图1的A-A剖视图。图中，1.上转子基体 2.上转子永磁性半球面磁体 3.旋转主轴4.卡环 5.卡箍 6.螺钉 7.直键 8.定子基体 9.定子上永磁性半球面磁体 10.下转子基体 11.下转子永磁性椭圆球面磁体 12.定子下永磁性椭圆球面磁体 13.机架 14.螺钉 15.耳柄 16.螺栓孔具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步的详细说明。在图1、图2、图3中，上转子基体(1)是由导磁材料制作而成，为半球体形状，上转子永磁性半球面体(2)是由永磁性材料制作而成，为半圆球面体，上面为N极，下面为S极，它通过粘连方法和上转子基体(1)连接固定在一起，二者形成为一个可旋转整体部件。在本技术中将此可旋转的整体部件命名为上转子，上转子首先具有推力轴承推力头的作用，它通过卡环(4)与旋转主轴(3)连接在一起，并通过直键(7)进行扭矩传递，使上转子和旋转主轴(3)一起旋转；上转子第二个作用是增加旋转主轴(3)的转动惯量，使其旋转具有一定的稳定性；上转子第三个作用是形成一个空间分布的永久磁场，并和定子一起形成悬浮磁力。旋转主轴(3)是机械设备的旋转主轴，该规格尺寸已标准化，本技术的规格尺寸应和旋转主轴(3)的标准规格相匹配。卡环(4)是由钢板切割制作而成，为圆环形状，把它装在旋转主轴(3)的平行环键槽内，其作用就是使上转子和旋转主轴(3)在轴向进行连接固定。卡箍(5)是由钢板切割制作而成，为圆环形状，它套在卡环(4)的外面，通过螺钉(6)和上转子固定在一起，其作用是防止卡环(4)退出。螺钉(6)是标准件，其作用是将卡箍(5)和上转子连接固定在一起。直键(7)是由钢板制作而成，为长方体，把它放在旋转主轴(3)轴向条形键槽内，其作用是将旋转主轴(3)的转矩传递给上转子，使上转子随旋转主轴(3)一起旋转。定子基体(8)是由导磁性材料制作而成，外形为圆柱体形状，为轴承固定不动部分，为了便于检修和安装，分为前后两部分，它通过螺钉(14)和机架(15)连接固定在一起，该定子基体(8)的水平及轴向放置固定位置可以通过螺钉(14)的松紧进行调整。定子基体(8)的作用是一方面为定子永磁性磁体提供支撑、提供空间磁路；另一方面通过上、下转子接受旋转主轴(3)的轴向力和径向力，并将轴向力和径向力传递到机架(13)上。定子上永磁性半球面磁体(9)是由永磁性材料制作而成，为半圆球面体，上面为S极，下面为N极，该半球面磁体分为两部分，以方便检修安装，它通过粘连方法和定子基体(8)连接固定在一起，它的作用是形成一个空间分布的永久磁场，并和上转子一起产生悬浮磁力。下转子基体(10)是由导磁性材料制作而成，为椭圆球体，中心有一圆孔，将旋转主轴(3)穿进该圆孔，并用环氧树脂粘合牢固，使主轴和下转子基体成为一体。下转子永磁性椭圆球面磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种推力径向双向磁悬浮轴承，其特征在于在一个装置里，设置有上转子、下转子和定子部件，上转子与下转子均和旋转主轴（３）连接固定在一起，并随其旋转，定子部件为固定不动部件，并和上转子、下转子相匹配。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：路金喜，路新利，杜贵荣，董淑惠，陈建起，
申请(专利权)人：河北农业大学，
类型：实用新型
国别省市：13[中国|河北]