干扰波挤压式磁悬浮轴承.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200910184056.6

申请日:

2009.08.12

公开号:

CN101994760A

公开日:

2011.03.30

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):F16C 32/04申请公布日:20110330|||实质审查的生效IPC(主分类):F16C 32/04申请日:20090812|||公开

IPC分类号:

F16C32/04

主分类号:

F16C32/04

申请人:

卓向东

发明人:

卓向东

地址:

210007 江苏省南京市解放南路72号银通公寓6-709

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明的干扰波挤压式磁悬浮轴承是由大磁环(1)、大磁环(2)、超长小磁环(3)、小磁环(4)、大磁环干扰波(5)和小磁环干扰波(6)等组成;大磁环(1)与大磁环(2)同极端面相对,接触排列,产生大磁环干扰波(5);超长小磁环(3)与小磁环(4)同极端面相对,接触排列,产生小磁环干扰波(6);大磁环干扰波(5)套在小磁环干扰波(6)的外侧,超长小磁环(3)部分套在大磁环(1)内;将两个上述结构对称安装,就是一个完整的磁悬浮轴承。

权利要求书

1: 一种干扰波挤压式磁悬浮轴承, 其特征是 : 大磁环 (1)、 大磁环 (2)、 小磁环 (3)、 小 磁环 (4)、 大磁环干扰波 (5) 和小磁环干扰波 (6) 等组成 ; 大磁环 (1) 与大磁环 (2) 同极端 面相对, 接触排列, 产生大磁环干扰波 (5) ; 小磁环 (3) 与小磁环 (4) 同极端面相对, 接触排 列, 产生小磁环干扰波 (6) ; 大磁环干扰波 (5) 套在小磁环干扰波 (6) 的外侧 ; 将两个上述 结构同心对称安装, 就成为完整的磁悬浮轴承。
2: 根据权利要求 1 所述的干扰波挤压式磁悬浮轴承, 其特征是 : 小磁环 (3) 的长度能 够与大磁环 (1) 相同, 也能够长于大磁环 (1), 长出部分的外径, 能够与套在大磁环内的部 分外径不同。
3: 根据权利要求 1 所述的干扰波挤压式磁悬浮轴承, 其特征是 : 两个轴向充磁磁块、 磁 柱或磁环轴向端面之间, 同极相对, 平行排列, 其端面同极磁场会相互干扰, 在两个端面距 离小于 15 毫米时, 就会有一种波从侧面出来, 这种波密度高, 发射距离短, 这就是两个同极 永磁波相互干扰之后形成的干扰波 ; 是实现磁悬浮的必要条件。
4: 根据权利要求 1 所述的干扰波挤压式磁悬浮轴承, 其特征是 : 当轴向充磁磁环产生 机械结构变形时, 只要存在端面同极相对, 磁环平行排列, 致使同极磁场相互干扰的情况, 都不会影响干扰波的产生, 也不会导致干扰波结构的改变。

说明书


干扰波挤压式磁悬浮轴承

    所属技术领域
     本发明涉及一种干扰波挤压式磁悬浮轴承, 该磁悬浮轴承是两个轴向充磁大磁环 极性相对排列, 使两个磁环同极端面接触, 此时其内侧会产生一个高密度垂直于轴向的干 扰波 ; 再在其内侧安装两个轴向充磁小磁环, 使其极性相对排列, 两个小磁环同极端面接 触, 此时接触端面外侧会产生一个高密度垂直于轴向的干扰波 ; 利用上述两个高密度的环 形干扰波相互挤压, 就能够实现大磁环组与小磁环组队相互径向悬浮 ; 同时这两个高密度 磁场如果不在一个垂直与主轴的平面上时, 就会产生轴向偏力 ; 利用两个对称轴向偏力, 就 能够实现轴向悬浮。属于磁悬浮技术领域。 背景技术
     目前, 永磁学理论中主要重视磁路的研究, 按照永磁学磁路理论, 还不能完全解释 大磁环套小磁环能够实现径向悬浮的现象。即使利用大环套小环实现径向悬浮, 由于永磁 材料的自身磁场密度低, 就不能实现大载荷悬浮的要求。当用两个轴向充磁磁环同极轴向 排列, 两个轴向平面永磁波相互干扰, 当前端面接触时, 其端面外侧会产生一个高密度干扰 波。利用这种高密度干扰波, 才能够实现大载荷轴向径向磁悬浮。发明内容
     本发明的原理是利用两个轴向充磁大磁环极性相对排列, 使两个磁环同极端面接 触, 此时两个磁环内侧就会产生一个高密度垂直于轴向的干扰波 ; 再把两个小直径磁环共 同安装在主轴上, 使它们同极端面接触, 此时接触端面外侧会产生一个高密度垂直于轴向 的干扰波 ; 利用上述两个高密度垂直于轴向的环形干扰波相互挤压, 就能够实现大磁环组 与小磁环组队相互径向悬浮 ; 当上述两个高密度环形干扰波不在同一垂直于主轴的平面上 时, 磁环组之间就会产生轴向偏力。 两个对称平衡的轴向偏力安装在同一主轴上, 就能够实 现轴向磁悬浮。
     磁悬浮轴承的实现是依靠永磁材料的机械结构和永磁场的波形结构共同完成的。 轴承的基础机械结构是环形结构永磁体的轴向平行排列 ; 其产生基础波形结构的条件是两 个磁环同极端面极性相对时, 两个轴向平面永磁波相互干扰, 当前端面接触时, 永磁波就会 从接触面侧面出来, 此时出来的波是一个垂直于主轴的高密度环形波。这种由两个磁场相 互干扰产生的高密度波与单独磁体产生的永磁波有很大区别。其特点是密度大, 发射距离 短, 是实现大载荷磁悬浮的必要条件。
     其中两个磁环的同极端面在距离 15 毫米时就能够产生干扰波, 距离越近, 干扰波 越强, 发射距离越短。
     根据大量试验我们发现, 在磁环本身可以进行机械结构变形, 磁环还可以由磁块 拼接而成 ; 磁环的机械结构出现变形时, 其端面和侧面永磁波的波形不会改变, 利用变形永 磁环和永磁块进行同极相对排列时, 端面外侧都会产生高密度磁场。所以磁环和磁块的机 械结构出现变化时, 不会影响端面外侧高密度磁场出现。仅仅会改变磁场强度。上述永磁波的波形可以通过霍尔线圈测量得到。附图说明
     图 1 是本发明的干扰波挤压式磁悬浮轴承的径向剖面构造图。 图 2 是本发明的单环永磁波挤压双环干扰波的径向磁悬浮轴承的径向剖面构造图。 图 3 是本发明的平行磁环间有间距且磁环倒角变形的干扰波挤压式磁悬浮轴承 的径向剖面构造图。
     图 4 是本发明的外环有间隙排列的干扰波挤压式磁悬浮轴承的径向剖面构造图。
     图 5 是用于本发明的内部穿孔的变形磁环的径向剖面构造图。
     图 6 是用于本发明的内外侧面有凹槽的变形磁环的径向剖面构造图。
     下面结合附图对本发明做进一步说明。
     图 1 中, 大磁环 (1)、 大磁环 (2)、 超长小磁环 (3)、 小磁环 (4)、 大磁环干扰波 (5) 和小磁环干扰波 (6) 等组成 ; 大磁环 (1) 与大磁环 (2) 同极端面相对, 接触排列, 产生大磁 环干扰波 (5) ; 超长小磁环 (3) 与小磁环 (4) 同极端面相对, 接触排列, 产生小磁环干扰波 (6) ; 大磁环干扰波 (5) 套在小磁环干扰波 (6) 的外侧, 超长小磁环 (3) 部分套在大磁环 (1) 内; 将两个上述结构同心对称安装, 就是一个完整的磁悬浮轴承。
     图 2 中, 大磁环 (1) 套在内套小磁环 (2) 的外侧, 非套小磁环 (3) 与内套小磁环 (2) 平行排列, 其同极接触面产生的干扰波 (4) 挤压大磁环 (1) 内侧的永磁波 (5)。
     图 3 中, 大磁环 (1)、 大磁环 (2) 和大磁环 (3) 平行排列, 产生向内环形干扰波 (6) 和 (7), 其中大磁环 (2) 与大磁环 (3) 之间有间隙 ; 有侧面锥形小磁环 (4) 和侧面锥形小磁 环 (5) 平行排列, 且之间有间隙, 产生向外环形干扰波 (8) ; 大磁环 (2) 套在小磁环 (4) 的 外侧, 大磁环 (3) 套在小磁环 (5) 的外侧 ; 这样环形干扰波 (7) 就能够均衡挤压环形干扰波 (8), 环形干扰波 (6) 就可以挤压小磁环 (4) 产生的环形永磁波 (9)。
     图 4 中, 大磁环 (1) 和大磁环 (2) 之间平行排列, 且有间隙, 其内侧产生干扰波 (7) ; 小磁环 (3)、 小磁环 (4) 和小磁环 (5) 平行排列, 小磁环 (3) 与小磁环 (4) 之间产生干 扰波 (6) 挤压外环产生的环形干扰波 (7), 就可以带动小磁环组实现轴向径向悬浮。 通过试 验, 我们发现在一个磁块或磁环上, 当 N 极端面受其他磁块同极磁场干扰产生干扰波之后, 不会影响 S 极端面再次产生干扰波。
     图 5 是用于本发明的内部穿孔的变形磁环的径向剖面构造图。 其中梯形台阶 (1), 内部穿孔 (2), 内外锥形斜面 (3) 存在于磁环上。 图 6 是用于本发明的内外侧面有凹槽的变 形磁环的径向剖面构造图。其中外侧面凹槽 (1)、 内侧面凹槽 (2)、 锥形斜面 (3) 存在于磁 环上。
     利用图 5、 6 所示的磁环平行排列, 使其同极靠近或接触, 在其侧面都可以获得高 密度干扰波。 实际上磁环或磁块的机械结构变形, 与干扰波基本波形结构无关, 只与干扰波 的大小有关。 同时我们知道永磁场的强度只与永磁材料的体积和锥形结构有关。 体积越大, 表面磁场就越大, 通过使磁环出现锥形结构, 降低充磁方向两个端面的面积, 可以提高端面 的表磁密度。用梯形结构降低充磁方向端面面积时, 比同等条件下锥形结构降低充磁方向 端面面积时的表磁强度要低。用锥形或梯形结构制造高密度干扰波时, 可以提高干扰波的
     强度, 但是没有改变磁环体积效果明显。
     另外所有上述磁环均能够用多块磁块拼接组合形成。

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资源描述

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1、10申请公布号CN101994760A43申请公布日20110330CN101994760ACN101994760A21申请号200910184056622申请日20090812F16C32/0420060171申请人卓向东地址210007江苏省南京市解放南路72号银通公寓670972发明人卓向东54发明名称干扰波挤压式磁悬浮轴承57摘要本发明的干扰波挤压式磁悬浮轴承是由大磁环1、大磁环2、超长小磁环3、小磁环4、大磁环干扰波5和小磁环干扰波6等组成;大磁环1与大磁环2同极端面相对,接触排列,产生大磁环干扰波5;超长小磁环3与小磁环4同极端面相对,接触排列,产生小磁环干扰波6;大磁环干扰波5套。

2、在小磁环干扰波6的外侧,超长小磁环3部分套在大磁环1内;将两个上述结构对称安装,就是一个完整的磁悬浮轴承。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页CN101994765A1/1页21一种干扰波挤压式磁悬浮轴承,其特征是大磁环1、大磁环2、小磁环3、小磁环4、大磁环干扰波5和小磁环干扰波6等组成;大磁环1与大磁环2同极端面相对,接触排列,产生大磁环干扰波5;小磁环3与小磁环4同极端面相对,接触排列,产生小磁环干扰波6;大磁环干扰波5套在小磁环干扰波6的外侧;将两个上述结构同心对称安装,就成为完整的磁悬浮轴承。2根据权利要求1所述的干扰波挤压式。

3、磁悬浮轴承,其特征是小磁环3的长度能够与大磁环1相同,也能够长于大磁环1,长出部分的外径,能够与套在大磁环内的部分外径不同。3根据权利要求1所述的干扰波挤压式磁悬浮轴承,其特征是两个轴向充磁磁块、磁柱或磁环轴向端面之间,同极相对,平行排列,其端面同极磁场会相互干扰,在两个端面距离小于15毫米时,就会有一种波从侧面出来,这种波密度高,发射距离短,这就是两个同极永磁波相互干扰之后形成的干扰波;是实现磁悬浮的必要条件。4根据权利要求1所述的干扰波挤压式磁悬浮轴承,其特征是当轴向充磁磁环产生机械结构变形时,只要存在端面同极相对,磁环平行排列,致使同极磁场相互干扰的情况,都不会影响干扰波的产生,也不会导。

4、致干扰波结构的改变。权利要求书CN101994760ACN101994765A1/3页3干扰波挤压式磁悬浮轴承所属技术领域0001本发明涉及一种干扰波挤压式磁悬浮轴承,该磁悬浮轴承是两个轴向充磁大磁环极性相对排列,使两个磁环同极端面接触,此时其内侧会产生一个高密度垂直于轴向的干扰波;再在其内侧安装两个轴向充磁小磁环,使其极性相对排列,两个小磁环同极端面接触,此时接触端面外侧会产生一个高密度垂直于轴向的干扰波;利用上述两个高密度的环形干扰波相互挤压,就能够实现大磁环组与小磁环组队相互径向悬浮;同时这两个高密度磁场如果不在一个垂直与主轴的平面上时,就会产生轴向偏力;利用两个对称轴向偏力,就能够实现。

5、轴向悬浮。属于磁悬浮技术领域。背景技术0002目前,永磁学理论中主要重视磁路的研究,按照永磁学磁路理论,还不能完全解释大磁环套小磁环能够实现径向悬浮的现象。即使利用大环套小环实现径向悬浮,由于永磁材料的自身磁场密度低,就不能实现大载荷悬浮的要求。当用两个轴向充磁磁环同极轴向排列,两个轴向平面永磁波相互干扰,当前端面接触时,其端面外侧会产生一个高密度干扰波。利用这种高密度干扰波,才能够实现大载荷轴向径向磁悬浮。发明内容0003本发明的原理是利用两个轴向充磁大磁环极性相对排列,使两个磁环同极端面接触,此时两个磁环内侧就会产生一个高密度垂直于轴向的干扰波;再把两个小直径磁环共同安装在主轴上,使它们同。

6、极端面接触,此时接触端面外侧会产生一个高密度垂直于轴向的干扰波;利用上述两个高密度垂直于轴向的环形干扰波相互挤压,就能够实现大磁环组与小磁环组队相互径向悬浮;当上述两个高密度环形干扰波不在同一垂直于主轴的平面上时,磁环组之间就会产生轴向偏力。两个对称平衡的轴向偏力安装在同一主轴上,就能够实现轴向磁悬浮。0004磁悬浮轴承的实现是依靠永磁材料的机械结构和永磁场的波形结构共同完成的。轴承的基础机械结构是环形结构永磁体的轴向平行排列;其产生基础波形结构的条件是两个磁环同极端面极性相对时,两个轴向平面永磁波相互干扰,当前端面接触时,永磁波就会从接触面侧面出来,此时出来的波是一个垂直于主轴的高密度环形波。

7、。这种由两个磁场相互干扰产生的高密度波与单独磁体产生的永磁波有很大区别。其特点是密度大,发射距离短,是实现大载荷磁悬浮的必要条件。0005其中两个磁环的同极端面在距离15毫米时就能够产生干扰波,距离越近,干扰波越强,发射距离越短。0006根据大量试验我们发现,在磁环本身可以进行机械结构变形,磁环还可以由磁块拼接而成;磁环的机械结构出现变形时,其端面和侧面永磁波的波形不会改变,利用变形永磁环和永磁块进行同极相对排列时,端面外侧都会产生高密度磁场。所以磁环和磁块的机械结构出现变化时,不会影响端面外侧高密度磁场出现。仅仅会改变磁场强度。说明书CN101994760ACN101994765A2/3页4。

8、0007上述永磁波的波形可以通过霍尔线圈测量得到。附图说明0008图1是本发明的干扰波挤压式磁悬浮轴承的径向剖面构造图。0009图2是本发明的单环永磁波挤压双环干扰波的径向磁悬浮轴承的径向剖面构造图。0010图3是本发明的平行磁环间有间距且磁环倒角变形的干扰波挤压式磁悬浮轴承的径向剖面构造图。0011图4是本发明的外环有间隙排列的干扰波挤压式磁悬浮轴承的径向剖面构造图。0012图5是用于本发明的内部穿孔的变形磁环的径向剖面构造图。0013图6是用于本发明的内外侧面有凹槽的变形磁环的径向剖面构造图。0014下面结合附图对本发明做进一步说明。0015图1中,大磁环1、大磁环2、超长小磁环3、小磁环。

9、4、大磁环干扰波5和小磁环干扰波6等组成;大磁环1与大磁环2同极端面相对,接触排列,产生大磁环干扰波5;超长小磁环3与小磁环4同极端面相对,接触排列,产生小磁环干扰波6;大磁环干扰波5套在小磁环干扰波6的外侧,超长小磁环3部分套在大磁环1内;将两个上述结构同心对称安装,就是一个完整的磁悬浮轴承。0016图2中,大磁环1套在内套小磁环2的外侧,非套小磁环3与内套小磁环2平行排列,其同极接触面产生的干扰波4挤压大磁环1内侧的永磁波5。0017图3中,大磁环1、大磁环2和大磁环3平行排列,产生向内环形干扰波6和7,其中大磁环2与大磁环3之间有间隙;有侧面锥形小磁环4和侧面锥形小磁环5平行排列,且之间。

10、有间隙,产生向外环形干扰波8;大磁环2套在小磁环4的外侧,大磁环3套在小磁环5的外侧;这样环形干扰波7就能够均衡挤压环形干扰波8,环形干扰波6就可以挤压小磁环4产生的环形永磁波9。0018图4中,大磁环1和大磁环2之间平行排列,且有间隙,其内侧产生干扰波7;小磁环3、小磁环4和小磁环5平行排列,小磁环3与小磁环4之间产生干扰波6挤压外环产生的环形干扰波7,就可以带动小磁环组实现轴向径向悬浮。通过试验,我们发现在一个磁块或磁环上,当N极端面受其他磁块同极磁场干扰产生干扰波之后,不会影响S极端面再次产生干扰波。0019图5是用于本发明的内部穿孔的变形磁环的径向剖面构造图。其中梯形台阶1,内部穿孔2。

11、,内外锥形斜面3存在于磁环上。图6是用于本发明的内外侧面有凹槽的变形磁环的径向剖面构造图。其中外侧面凹槽1、内侧面凹槽2、锥形斜面3存在于磁环上。0020利用图5、6所示的磁环平行排列,使其同极靠近或接触,在其侧面都可以获得高密度干扰波。实际上磁环或磁块的机械结构变形,与干扰波基本波形结构无关,只与干扰波的大小有关。同时我们知道永磁场的强度只与永磁材料的体积和锥形结构有关。体积越大,表面磁场就越大,通过使磁环出现锥形结构,降低充磁方向两个端面的面积,可以提高端面的表磁密度。用梯形结构降低充磁方向端面面积时,比同等条件下锥形结构降低充磁方向端面面积时的表磁强度要低。用锥形或梯形结构制造高密度干扰波时,可以提高干扰波的说明书CN101994760ACN101994765A3/3页5强度,但是没有改变磁环体积效果明显。0021另外所有上述磁环均能够用多块磁块拼接组合形成。说明书CN101994760ACN101994765A1/2页6图1图2图3图4图5说明书附图CN101994760ACN101994765A2/2页7图6说明书附图CN101994760A。

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