电度表用自定心磁悬浮轴承系统技术方案

本实用新型专利技术是一种电度表用的自定心磁悬浮轴承系统，它包括内磁环１，外磁环２，导向针３，导向环４和连轴器或转轴５。该轴承系统不仅在轴向将可动磁环悬浮起来，而且产生一个径向的向心分力，使可动磁环具有自定心作用，消除了导向针和导向环之间的摩擦、磨损及撞击，故而无摩擦、无磨损、无噪声的长寿命轴承系统，而且结构简单，体积小，充磁工艺简单，成本低。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于仪器仪表元器件，主要用于电度表。一个定位旋转的物体总是借助于轴承系统的支撑进行旋转的。电度表金属圆盘在电磁元件的作用下旋转以积算电能也是借助于转盘总成上的轴承系统的支撑。现有电度表轴承系统有以下几种形式一．钢珠宝石轴承系统1．单宝石轴承系统(见附附图说明图1)。单宝石轴承由槽形宝石和镶嵌在连轴器尖端的钢珠组成。轴承承载了电度表转盘总成的全部重量，钢珠与宝石接触点上受到的正压力很大，摩擦力较大，磨损也较快。为了减少摩擦力，钢珠与宝石之间点有润滑油，磨屑和润滑油混和，润滑油挥发而干涸，使轴承系统摩擦急剧增加，电度表性能很快变坏，一般使用寿命不超过5年。2．双宝石轴承系统(见附图2)，是对单宝石轴承系统的改进。由于钢珠在两个槽形宝石之间滚动，故而它们之间由单宝石轴承的滑动摩擦变成了滚动摩擦，摩擦力较单宝石的大大减少，磨损也不象单宝石钢珠那样固定在一点，但是仍然存在着正压力大和润滑油干涸的问题，故而双宝石轴承电度表的使用寿命比单宝石的虽有延长，但一般约在10年左右。二．磁悬浮轴承系统1．面单极型磁推轴承系统(见附图3)。由于摩擦力与接触表面所受到的正压力成正比，采用磁推轴承系统意图消除钢珠宝石之间的正压力。由于上下磁环之间存在着推斥力与转盘重量相平衡，上下磁环互不接触，两者之间无摩擦力。但如附图4所示，上下磁环之间由于各种随机因素两者的中心线总是不重合的，由于中心线不重合，故而磁推力在径向始终存在着具有离心倾向的分力，这个分力造成导向针与导向环之间的撞击和摩擦、磨损。一般磁推轴承的运转噪声，即为撞击声，故而便有低噪声电度表磁悬浮轴承系统的专利(专利申请号为88211616.9)，该专利实质是加长导向针的长度达到增加导向针的柔性而降低撞击噪声的。但是由于导向针柔性的增加，增加了上下磁环中心位移，故而离心分力更大，从而导向针与导向环之间的摩擦和磨损也就更大，径向分力与径向位移之间的关系如附图5所示。采用这种面单极型磁推轴承的摩擦力矩并不比双宝石由取电度表的初始摩擦力矩小，其优点是随着运行时间增加不会产生润滑油干涸而形成的粘滞现象，但是导向针与导向环之间摩擦磨损的存在，这种电度表的使用寿命与双宝石轴承电度表的不相上下。2．面双极形磁推轴承系统(如附图6所示)。这种轴承系统的上下磁环的同极性面上有两个磁极，一个为N极，一个为S极。面双极形磁轴承的同一面上的两个相反极性与一个磁环面上的异性极之间的吸引力抵消了同极性之间的推斥性的离心的径向力，故而径向离心力较面单极型的为小，但未根本消除；导向针与导向环之间的摩擦、磨损也较之为小，但仍然存在。该结构充磁工艺复杂，成本也较高。3．磁悬吊轴承系统(如附图7)。美国GE公司采用这种结构。GE公司的这种磁轴承系统的外磁环由两个磁路组成，内磁环经过充磁形成沿轴向分布的三个磁极面。该轴承系统虽然消除了径向的离心力，但结构复杂，内磁环的三个磁极面充磁较困难，充得不好磁极性分布不匀，不能有效地消除径向的离心力，体积大，成本高，推广有困难。本技术的目的本技术是对现行磁悬浮轴承系统的一种改进。其目的在于提供一种全新的磁悬浮轴承系统，该轴承系统不仅能消除电度表转动部分重量产生的垂直方向的正压力而引起的摩擦和磨损，又以简单的力法消除可动磁环受到固定磁环对其形成的径向离心力，而使其受到一个向心的径向力定位于轴心运转，起到自定心作用，消除导向环和导向针之间的接触压力，消除径向摩擦和磨损。本技术的内容本技术的目的是这样实现的该磁悬浮轴承系统由可动磁环和固定磁环组成，可动磁环与连轴器(或轴)相连。可动磁环的直径比固定磁环的直径为小，两磁环相对的平面的磁极性相同，因而可动磁环受到固定磁环一个推斥力F。由于可动磁环的直径较小，因而该力F可以分解成垂直方向的分力Fh和径向分力Fr(如附图14所示)。Fh与电度表可动部分的重量相平衡用以托起可动部分的重量。Fr在其径向活动范围内其方向始终是向心的。因而可动磁环在旋转时能自定心，消除了导向针和导向环之间的接触也消除了其间的摩擦和磨损。较大直径的固定磁环也可以套在较小直径的可动磁环的外面，将两个磁环沿其轴向充磁，充磁方向相同，组成如附图13所示的磁系统。则被包容在内的较小直径的可动磁环受到的推力F可分解成轴向力Fh和径向力Fr，径向力Fr也是向心的。Fr与径向位移的关系如附图11所示，径向位移越大，向心力Fr也就越大，具有强烈的自定心作用。轴向分力Fh与轴向位移的关系如附图10所示。最好将固定的外磁环做成豌形。碗形的磁环相当于两个磁环的组合，其一如附图13所示，是一个套在活动磁环外面的一个磁环；其二如附图14所示，是一个在可动磁环下面的直径较可动磁环为大的平面磁环。这两个磁环都对可动磁环产生一个向心的径向分力，是上述两个方案的组合。因而自定心的作用比上面两个方案都强。消除了径向压力和导向环之间的摩擦和磨损。优点或积极效果现有的面单极型磁悬浮轴承和面双极型轴承由于可动磁环都与固定磁环直径等大，因而由于随机因素，可动磁环稍一偏离轴心就产生离心力，从而导致导向环与导向针之间撞击和摩擦与磨损，而本技术的可动磁环的直径比固定磁环的直径为小，因而在其径向活动范围内始终受到向心力作用。消除了离心力产生自定心作用。而结构特别简单，充磁都是简单的轴向充磁，工艺十分简单，一般的充磁设备都能做到。本技术与美国GE公司的磁悬浮轴承相比，我们只要将固定的外磁环做成碗形的，两磁环充磁极性相反就能既保证悬浮起足够的轴向的可动部分重量，又能产生强烈的自定心作用。结构极其简单，充磁工艺也简单，充磁的均匀性也能保证，体积也小，有利于电度表计度器的安装。图面说明附图1是单宝石轴承电度表的示意图。附图2是双宝石轴承电度表的示意图。附图3是面单极型磁推轴承的结构示意图。附图4是面单极型磁推轴承可动磁环偏离轴心时受到的磁推力F的示意图，其中Fh是该力的轴向分力，Fr是其径向分力。附图5是附图4的径向分力Fr与径向位移的关系曲线，该曲线说明Fr与径向位移同方向，是离心力，在一定范围内随径向位移增大而增大。附图6是面双极型磁推轴承的结构示意图。附图7是GE公司的磁悬吊轴承示意图。附图8是固定磁环套在可动磁环外面的结构剖示图。其中1是可动磁环，2是固定磁环，3是导向针，4是导向环，5是连轴器，N和S代表磁环的北极和南极。附图9是本技术作磁悬吊用的一个实施例。其中1是可动的内磁环，2是固定的外磁环，3是导向针，4是导向环，5是转轴，N和S代表磁极的北极和南极，两个磁环极性相反，轴向力Fh向上，吊起可动部分重量，径向力仍然是向心力。附图10是附图8和附图9实施例的垂直轴向分力与轴向位移的关系曲线，其中Fh是轴向分力，h是轴向位移，以mm计。附图11是上述两个实施例的径向分力Fr与径向位移r之间的关系曲线，其中r以mm计。附图12是当固定大磁环做成碗形作磁推轴承的实施例，其中1是活动小磁环，2是固定碗形大磁环，3是导向针，4是导向环，5是连轴器。 N和S代表磁极的北极和南极。附图13是碗形磁环环形边与活动磁环之间作用力的示意图及其力的分解，其中Fh为轴向分力，Fr为径向分力，N和S代表磁极的极性。附图14既是一种最简的实施例也是碗形磁环底部的分解示意图。其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电度表用磁悬浮轴承系统，它包括两个磁环，导向针、导向环和连轴器（或轴），其特征在于一个可动磁环的直径较固定磁环的直径为小。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛德晋，
申请(专利权)人：薛德晋，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]