一種徑軸向磁懸浮復合單元的制作方法
【專利摘要】本發明是一種徑軸向磁懸浮組合單元，由兩個通過軸向間隔套體疊加固定在非導磁內圈上且被軸向充磁和等高的環形永磁體所組成的軸承內圈組件通過徑向工作氣隙與軸向間隔地設置在外圈上的兩個與所述環形永磁體等高的電磁線圈所組成的外圈組件所組成。
【專利說明】一種徑軸向磁懸浮復合單元

【技術領域】
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[0001]本發明涉及徑軸向磁懸浮復合單元及其使用方法。

【背景技術】
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[0002]現有磁懸浮轉子支撐技術，普遍認為:徑軸向磁懸浮復合單元當中的非接觸磁阻式軸向控位軸承，完全可以和電動機或發電機實現互換使用；但已有事實證明:這樣的開放性技術方案是片面的，尤其是在結構對稱且在徑軸向磁懸浮復合單元當中存在徑軸向相斥型磁懸浮軸承時，這將是一個嚴重的技術錯誤，因為，它會因此而導致磁懸浮轉子的回旋精度嚴重下降，甚至完全喪失了使用磁懸浮軸承的工程意義。


【發明內容】

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[0003]本發明就是要解決上述的技術問題，所采用的技術方案如下:
[0004]1、一種徑軸向磁懸浮復合單元，它是由至少一個具有徑向工作氣隙的吸引型軸向磁懸浮軸承和同軸設置在所述吸引型軸向磁懸浮軸承上下或前后部位上的兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承所組成；所述吸引型軸向磁懸浮軸承由內、外兩個被內外單極型輻射取向充磁的磁環所構成，所述內、外磁環的內部磁通方向相互一致，所述內、外磁環的高度相等以及使內、外兩個磁環的高度中位線徑向重合；所述每個相斥型徑軸向磁懸浮軸承均由內外兩個等高且被內外單極型輻射取向充磁的磁環所構成，所述內外磁環的內部磁通方向互為相反以及使兩個內外磁環的高度相等和內磁環與外磁環的高度中位線之間存在徑向不對齊位置偏差，并使所述徑軸向磁懸浮組合單元當中的兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承的轉子部所受到的軸向斥力共同指向轉子軸桿的同一方向；所述吸引型軸向磁懸浮軸承和所述相斥型徑軸向磁懸浮軸承當中的外磁環和內磁環分別固定在徑軸向磁懸浮組合單元的內、外圈套體上，從而構成徑軸向磁懸浮組合單元的內圈組件和外圈組件，所述內、外圈套體也可以被徑軸向磁懸浮組合單元應用裝置的筒形內壁和軸桿所代替，在所述的徑軸向磁懸浮組合單元內、外圈組件當中，各軸向排列的永磁體之間均設有軸向距定位套體，所述軸向距定位套體可以采用非導磁材料制作，也可以采用導磁材料制作，還可以在軸向相鄰且內部磁通構成互為相反一側的磁環之間，設置出各自獨立的鐵心磁路，例如:采用三片式集成式軸向距定位套體，即:中間一片采用非導磁材料，兩邊接觸磁環的兩片采用導磁材料構成的軸向距定位套體，也可以是把一個磁極面的軸向定位套從側面的中間部位上設置徑向口環形凹槽使其成為具有兩個磁極極面的鐵磁材料的軸向定位套，從而使各磁環的磁路相互獨立，所述的徑軸向磁懸浮組合單元可以使用在垂直軸設備上，也可以在平軸設備上使用，并且允許將其中的吸引型軸向磁懸浮軸承被電動機或發電機所取代，從而成為自帶動力的徑軸向磁懸浮組合單元。
[0005]在本發明當中，當所述的徑軸向磁懸浮組合單元作為單自由度磁懸浮支撐系統使用時，所述的吸引型軸向磁懸浮軸承將被具有徑向工作氣隙的電動機或發電機所替代。
[0006]2、一種徑軸向磁懸浮組合單元，它是由至少一個具有徑向工作氣隙的吸引型軸向磁懸浮軸承和同軸設置在所述吸引型軸向磁懸浮軸承上下或前后部位上的兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承所組成；所述吸引型軸向磁懸浮軸承由內外兩個被軸向充磁的磁環所構成，所述內、外磁環的內部磁通方向互為相反，所述內、外磁環的高度相等以及使兩個內、夕卜磁環的高度中位線相互重合；所述每個相斥型徑軸向磁懸浮軸承均由內外兩個被軸向充磁的磁環所構成，所述內外磁環的內部磁通方向相互一致以及使兩個內外磁環的高度相等和內、外磁環的高度中位線之間存在不對齊位置偏差；并使所述徑軸向磁懸浮組合單元當中的兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承轉子部所受到的軸向斥力共同指同一方向，所述吸引型軸向磁懸浮軸承和所述相斥型徑軸向磁懸浮軸承當中的外磁環和內磁環分別固定在徑軸向磁懸浮組合單元的非導磁內、外圈套體上，從而構成所述的內、外圈組件，所述內、外圈套體上也可以被徑軸向磁懸浮組合單元應用裝置的非導磁筒形內壁和軸桿所代替，在所述徑軸向磁懸浮組合單元的內、外圈組件當中，各軸向排列的永磁體之間均設有軸向距環形隔離套體。
[0007]在本發明當中，當所述的徑軸向磁懸浮組合單元作為單自由度磁懸浮支撐系統使用時，所述的吸引型軸向磁懸浮軸承還可以被電動機或發電機所替代。
[0008]3、一種徑軸向磁懸浮組合單元，它是由至少一個具有徑向工作氣隙的吸引型軸向磁懸浮軸承和同軸設置在所述吸引型軸向磁懸浮軸承上下或左右兩側部位上的兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承所組成；在所述的徑軸向磁懸浮組合單元當中，所述吸引型軸向磁懸浮軸承和兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承在軸向分布規律上顯示對稱性；位于中間位置上的吸引型軸向磁懸浮軸承的內、外磁環通過徑向工作氣隙相互對齊，而對于吸引型軸向磁懸浮軸承兩邊的相斥型徑軸向磁懸浮軸承當中的內、外磁環來說，則要求:必須將它們各自的軸向高度中位線保持在兩者的不對齊位置偏差之處，從而使其獲得氣隙磁場的徑軸向的相斥力；所述吸引型軸向磁懸浮軸承由內、外兩個被內外單極型輻射取向充磁的磁環通過徑向工作氣隙相互對正而成，并使徑向相對的內、外磁環的內部磁通方向相互一致和內、夕卜磁環的軸向厚度相等；所述每個相斥型徑軸向磁懸浮軸承均由內外兩個被內外單極型輻射取向充磁的磁環所構成，所述內、外磁環的內部磁通方向互為相反以及使兩個內外磁環的軸向厚度相等，并使所述徑軸向磁懸浮組合單元當中的兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承所產生的軸向斥力方向保持相反，即:分別指向兩端或共同指向中間；所述吸引型軸向磁懸浮軸承和所述相斥型徑軸向磁懸浮軸承的外磁環和內磁環分別固定在徑軸向磁懸浮組合單元的內、外圈套體上，所述內、外圈套體也可以被徑軸向磁懸浮組合單元應用裝置的筒形內壁和軸桿所替代，在所述的徑軸向磁懸浮組合單元內、外圈組件當中，各軸向排列的永磁體之間均設有軸向距定位套體，所述徑向氣隙兩側內圈組件上的軸向距定位套體和外圈組件上的軸向距定位套體的長度不相等，所述每個組件上的軸向距定位套體長度都相等，所述軸向距定位套體以及徑軸向磁懸浮組合單元的內、外圈套體和端部檔蓋可以采用非導磁材料制作，也可以采用導磁材料制作，還可以在軸向相鄰且內部磁通構成互為相反一側的磁環之間，設置出各自獨立的鐵心磁路，例如:采用三片式集成式軸向距定位套體，即:中間一片采用非導磁材料，兩邊接觸磁環的兩片采用導磁材料構成的軸向距定位套體，也可以是把一個磁極面的軸向定位套從側面的中間部位上設置徑向口環形凹槽使其成為具有兩個磁極極面的鐵磁材料的軸向定位套，從而使各磁環的磁路相互獨立，所述徑軸向磁懸浮組合單元在垂直軸設備或平軸設備上使用時，對稱地分布于設備當中的電機軸桿兩端，但絕不允許有將徑軸向磁懸浮組合單元當中的吸引型軸向磁懸浮軸承被電機所替代的行為發生。
[0009]4、一種徑軸向磁懸浮組合單元，它是由至少一個具有徑向工作氣隙的吸引型軸向磁懸浮軸承和同軸設置在所述吸引型軸向磁懸浮軸承上下或左右兩側部位上的兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承所組成；在所述的徑軸向磁懸浮組合單元當中，所述吸引型軸向磁懸浮軸承和兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承在軸向分布規律上顯示對稱性；位于中間位置上的吸引型軸向磁懸浮軸承的內、外磁環通過徑向工作氣隙相互對齊而對于吸引型軸向磁懸浮軸承兩邊的相斥型徑軸向磁懸浮軸承當中的內、外磁環來說，則要求:必須將它們各自的軸向高度中位線保持在兩者的不對齊位置偏差之處，從而使其獲得氣隙磁場的徑軸向相斥力；所述吸引型軸向磁懸浮軸承由內、外兩個被軸向充磁的磁環所構成，所述內、外磁環的內部磁通方向互為相反，所述內、外磁環的軸向厚度相等，所述每個相斥型徑軸向磁懸浮軸承均由內、外兩個被軸向充磁的磁環所構成，所述內、外磁環的內部磁通方向相互一致以及使兩個內、外磁環的軸向厚度相等和使內、外磁環的軸向高度中位線相互錯位。在所述的徑軸向磁懸浮組合單元當中，兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承所產生的軸向斥力保持相反，所述吸引型軸向磁懸浮軸承和所述相斥型徑軸向磁懸浮軸承的外磁環和內磁環分別固定在徑軸向磁懸浮組合單元的非導磁內、外圈套體包括端部的檔蓋上，所述內、外圈套體也可以被徑軸向磁懸浮組合單元應用裝置的非導磁筒形內壁和軸桿所替代，在所述的徑軸向磁懸浮組合單元內、外圈組件當中，各軸向排列的永磁體之間均設有軸向距定位套體，所述軸向距定位套體可以采用非導磁材料制作，也可以采用導磁材料制作，所述徑軸向磁懸浮組合單元在垂直軸設備或平軸設備上使用時，對稱地分布于設備當中的電機軸桿兩端，而絕不允許有將徑軸向磁懸浮組合單元當中的吸引型軸向磁懸浮軸承被電機所替代的行為發生。
[0010]在本發明具有軸向對稱結構的徑軸向磁懸浮組合單元當中，完全可以將所述徑軸向磁懸浮組合單元當中的吸引型軸向磁懸浮軸承去除，然后，使兩端的兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承向中間靠攏，并使原來的兩個軸向距定位套體復合為一個，從而成為最簡結構的徑軸向磁懸浮組合單元；這種最簡結構的徑軸向磁懸浮組合單元，適用于各種單自由度磁懸浮轉子支撐系統當中作為磁力元件組合使用。
[0011]綜上所述，在本發明徑軸向磁懸浮組合單元所述的相斥型徑軸向磁懸浮軸承當中，位于徑向工作氣隙兩側磁環的軸向交叉重疊范圍可以在內、外等高磁環的三分之一到五分之三之間并允許使所述內、外磁環的體積相等或接近相等。
[0012]綜合上述，在本發明徑軸向磁懸浮組合單元當中，所述相斥型徑軸向磁懸浮軸承，還可以是由分別設置在內圈組件上被軸向充磁的一個空心內磁環和一個設置在外圈組件上的電磁線圈所構成，所述電磁線圈的導體軸向高度和空心磁環的軸向高度一致并使電磁線圈的軸向高度中位線和空心磁環軸向高度中位線保持在徑向不重合狀態；固定空心內磁環的內套采用非導磁材料制作；所述吸引型軸向磁懸浮軸承的兩種以不同充磁方式獲得的磁環所構成的吸引型軸向磁懸浮軸承之間可以互換使用。
[0013]5、一種徑軸向磁懸浮組合單元，它是由兩個通過軸向間隔定位套體固定在徑軸向磁懸浮組合單元的非導磁內圈上且被軸向充磁和等高的環形永磁體所組成的內圈組件通過徑向工作氣隙與軸向間隔地設置在徑軸向磁懸浮組合單元的導磁性外圈上的兩個與所述環形永磁體等高的電磁線圈所組成的外圈組件所組成；所述內圈組件環形永磁體之間的軸向間隔定位套體和外圈組件上的兩個電磁線圈之間的軸向間隔定位套體的軸向厚度不等，所述內圈組件的端部檔蓋采用非磁性材料制作，所述內圈組件環形永磁體之間的軸向間隔定位套體可以采用非導磁材料制造，也可以采用導磁材料制造，當采用導磁材料制造時，還可以在定位套體的外側面中間部位上設置徑向口環形凹槽使其變為具有兩個磁極極面的軸向定位套，從而使軸向相鄰磁環之間的磁路相互獨立；所述外圈組件上兩個電磁線圈之間的磁路也同樣可以獨立，所述外圈組件的端部檔蓋及磁環之間的軸向間隔定位套體采用導磁或非磁性材料制作均可。
[0014]6、一種徑軸向磁懸浮組合單元，它是由一個在外側中間部位上帶有外向型環形凸起部的空心圓柱體磁件通過徑軸向氣隙與對稱地設置在所述空心圓柱體磁件環形凸起部兩邊的兩個圓柱形空心電磁線圈所組成，所述空心圓柱體磁件中間部位上的環形凸起部和兩個圓柱形空心電磁線圈軸向距之間的內向型徑向口環形凹槽形成凸凹交叉；兩個圓柱形空心電磁線圈固定在徑軸向磁懸浮組合單元外圈上，空心圓柱體磁件固定在徑軸向磁懸浮組合單元內圈或軸桿上；所述空心圓柱體磁件上的SN磁極分別位于空心圓柱體磁件中間部位環形凸起部的徑向圓周面上和空心圓柱體磁件的兩個軸向端的端面上；所述圓柱形空心電磁線圈與空心圓柱體磁件之間的磁場力保持在相互排斥的狀態。
[0015]在本發明當中，所述空心圓柱體磁件是一個在內側內壁中間部位上帶有內向型環形凸起部的空心圓柱體磁件通過徑軸向氣隙與對稱地設置在所述空心圓柱體磁件環形凸起部兩邊的兩個圓柱形空心電磁線圈所組成，所述空心圓柱體磁件中間部位上的環形凸起部和兩個圓柱形空心電磁線圈軸向距之間的外向型徑向口環形凹槽形成凸凹交叉；兩個圓柱形空心電磁線圈固定在徑軸向磁懸浮組合單元內圈或靜軸上，空心圓柱體磁件固定在徑軸向磁懸浮組合單元外圈上；所述空心圓柱體磁件上的SN磁極分別位于空心圓柱體磁件的環形凸起部的徑向圓周面上和空心圓柱體磁件兩個軸向端的端面上；所述圓柱形空心電磁線圈與空心圓柱體磁件之間的磁場力保持在相互排斥的狀態。
[0016]總而言之，本發明的徑軸向磁懸浮組合單元，尤其是軸向對稱性結構的徑軸向磁懸浮組合單元，有效的解決了單自由度磁懸浮轉子在受到軸向擾動力時的平衡受力問題，保證了轉子的回旋精度和降低了制造成本。
[0017]本發明具備單向推力的徑軸向磁懸浮組合單元，有效地抵消了轉子重力對裝置產生的危害，性能可靠，使用安全系數高，尤其適合垂直軸風力發電機和磁懸浮飛輪儲能電池，磁懸浮風機、磁懸浮分子泵、磁懸浮空氣壓縮機的使用。
[0018]本發明采用輻向環技術磁環構成的徑軸向磁懸浮組合單元，比現有技術徑軸向磁懸浮組合單元的磁能利用效率提高將近一倍。
具體實施例:
[0019]下面用具體的實施例，對本發明徑軸向磁懸浮組合單元做進一步的描述:
[0020]1、一種徑軸向磁懸浮復合單元，它是由一個具有徑向工作氣隙的吸引型軸向磁懸浮軸承和同軸設置在所述吸引型軸向磁懸浮軸承上下部位上的兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承所組成；所述吸引型軸向磁懸浮軸承由內、外兩個被內外單極型輻射取向充磁的磁環所構成，所述內、外磁環的內部磁通方向相互一致，所述內、外磁環的高度相等以及使內、夕卜兩個磁環的高度中位線徑向重合；所述每個相斥型徑軸向磁懸浮軸承均由內外兩個等高且被內外單極型輻射取向充磁的磁環所構成，所述內外磁環的內部磁通方向互為相反以及使兩個內外磁環的高度相等和內磁環與外磁環的高度中位線之間存在徑向不對齊位置偏差，并使所述徑軸向磁懸浮組合單元當中的兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承的轉子部所受到的軸向斥力共同指向轉子軸桿的同一方向；所述吸引型軸向磁懸浮軸承和所述相斥型徑軸向磁懸浮軸承當中的外磁環和內磁環分別固定在徑軸向磁懸浮組合單元的內、外圈套體上，從而構成徑軸向磁懸浮組合單元的內圈組件和外圈組件，在所述的徑軸向磁懸浮組合單元內、外圈組件當中,各軸向排列的永磁體之間均設有軸向距定位套體，所述軸向距定位套體采用導磁材料制作并在軸向相鄰且內部磁通構成互為相反一側的磁環之間，設置出各自獨立的鐵心磁路，即:從軸向定位套側面的中間部位上設有徑向口環形凹槽，使其成為具有兩個磁極極面的鐵磁材料的軸向定位套，從而使軸向相鄰磁環之間的磁路相互獨立。
[0021]2、一種徑軸向磁懸浮組合單元，它是由一個具有徑向工作氣隙的吸引型軸向磁懸浮軸承和同軸設置在所述吸引型軸向磁懸浮軸承上下或前后部位上的兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承所組成；所述吸引型軸向磁懸浮軸承由內外兩個被軸向充磁的磁環所構成，所述內、外磁環的內部磁通方向互為相反，所述內、外磁環的高度相等以及使兩個內、外磁環的高度中位線相互重合；所述每個相斥型徑軸向磁懸浮軸承均由內外兩個被軸向充磁的磁環所構成，所述內外磁環的內部磁通方向相互一致以及使兩個內外磁環的高度相等和內、外磁環的高度中位線之間存在不對齊位置偏差；并使所述徑軸向磁懸浮組合單元當中的兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承轉子部所受到的軸向斥力共同指同一方向，所述吸引型軸向磁懸浮軸承和所述相斥型徑軸向磁懸浮軸承當中的外磁環和內磁環分別固定在徑軸向磁懸浮組合單元的非導磁內、外圈套體上，在所述徑軸向磁懸浮組合單元的內、外圈組件當中，各軸向排列的永磁體之間均設有軸向距環形隔離套體，所述環形隔離套體及所述非導磁內、外圈套體的端部檔圈均可采用非導磁材料制作。
[0022]3、一種徑軸向磁懸浮組合單元，它是由一個具有徑向工作氣隙的吸引型軸向磁懸浮軸承和同軸設置在所述吸引型軸向磁懸浮軸承上下或左右兩側部位上的兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承所組成；在所述的徑軸向磁懸浮組合單元當中，所述吸引型軸向磁懸浮軸承和兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承在軸向分布規律上顯示對稱性；位于中間位置上的吸引型軸向磁懸浮軸承的內、外磁環通過徑向工作氣隙相互對齊，而對于吸引型軸向磁懸浮軸承兩邊的相斥型徑軸向磁懸浮軸承當中的內、外磁環來說，則要求:必須將它們各自的軸向高度中位線保持在兩者的不對齊位置偏差之處，從而使其獲得氣隙磁場的徑軸向的相斥力；所述吸引型軸向磁懸浮軸承由內、外兩個被內外單極型輻射取向充磁的磁環通過徑向工作氣隙相互對正而成，并使徑向相對的內、外磁環的內部磁通方向相互一致和內、外磁環的軸向厚度相等；所述每個相斥型徑軸向磁懸浮軸承均由內外兩個被內外單極型輻射取向充磁的磁環所構成，所述內、外磁環的內部磁通方向互為相反以及使兩個內外磁環的軸向厚度相等，并使所述徑軸向磁懸浮組合單元當中的兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承所產生的軸向斥力方向保持相反，即:分別指向兩端或共同指向中間；所述吸引型軸向磁懸浮軸承和所述相斥型徑軸向磁懸浮軸承的外磁環和內磁環分別固定在徑軸向磁懸浮組合單元的內、外圈套體上，在所述的徑軸向磁懸浮組合單元內、外圈組件當中，各軸向排列的永磁體之間均設有軸向距定位套體，所述徑向氣隙兩側內圈組件上的軸向距定位套體和外圈組件上的軸向距定位套體的長度不相等，所述每個組件上的軸向距定位套體長度都相等，所述軸向距定位套體以及徑軸向磁懸浮組合單元的內、外圈套體和端部檔蓋采用導磁材料制作，并在軸向相鄰且內部磁通構成互為相反一側的磁環之間，設置出各自獨立的鐵心磁路，例如:采用三片式集成式軸向距定位套體，即:中間一片采用非導磁材料，兩邊接觸磁環的兩片采用導磁材料構成的軸向距定位套體，從而使各磁環的磁路相互獨立，所述徑軸向磁懸浮組合單元在垂直軸設備或平軸設備上使用時，對稱地分布于設備當中的電機軸桿兩端，絕不允許有將徑軸向磁懸浮組合單元當中的吸引型軸向磁懸浮軸承被電機所替代的行為發生。
[0023]4、一種徑軸向磁懸浮組合單元，它是由一個具有徑向工作氣隙的吸引型軸向磁懸浮軸承和同軸設置在所述吸引型軸向磁懸浮軸承上下或左右兩側部位上的兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承所組成；在所述的徑軸向磁懸浮組合單元當中，所述吸引型軸向磁懸浮軸承和兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承在軸向分布規律上顯示對稱性；位于中間位置上的吸引型軸向磁懸浮軸承的內、外磁環通過徑向工作氣隙相互對齊而對于吸引型軸向磁懸浮軸承兩邊的相斥型徑軸向磁懸浮軸承當中的內、外磁環來說，則要求:必須將它們各自的軸向高度中位線保持在兩者的不對齊位置偏差之處，從而使其獲得氣隙磁場的徑軸向相斥力；所述吸引型軸向磁懸浮軸承由內、外兩個被軸向充磁的磁環所構成，所述內、外磁環的內部磁通方向互為相反，所述內、外磁環的軸向厚度相等，所述每個相斥型徑軸向磁懸浮軸承均由內、外兩個被軸向充磁的磁環所構成，所述內、外磁環的內部磁通方向相互一致以及使兩個內、外磁環的軸向厚度相等和使內、外磁環的軸向高度中位線相互錯位。在所述的徑軸向磁懸浮組合單元當中，兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承所產生的軸向斥力保持相反，所述吸引型軸向磁懸浮軸承和所述相斥型徑軸向磁懸浮軸承的外磁環和內磁環分別固定在徑軸向磁懸浮組合單元的非導磁內、外圈套體包括端部的檔蓋上，在所述的徑軸向磁懸浮組合單元內、外圈組件當中，各軸向排列的永磁體之間均設有軸向距定位套體，所述軸向距定位套體可以采用非導磁材料制作，所述徑軸向磁懸浮組合單元在垂直軸設備或平軸設備上使用時，對稱地分布于設備當中的電機軸桿兩端，而不允許有將徑軸向磁懸浮組合單元當中的吸引型軸向磁懸浮軸承被電機所替代的行為發生。
[0024]在本發明具有軸向對稱結構的徑軸向磁懸浮組合單元當中，還可以將所述徑軸向磁懸浮組合單元當中的吸引型軸向磁懸浮軸承去除，然后，使兩端的兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承向中間靠攏，并使原來的兩個軸向距定位套體復合為一個，從而成為最簡結構的徑軸向磁懸浮組合單元；這種最簡結構的徑軸向磁懸浮組合單元，適用于各種單自由度磁懸浮轉子支撐系統當中作為磁力元件組合使用。
[0025]綜上所述，在本發明徑軸向磁懸浮組合單元所述的相斥型徑軸向磁懸浮軸承當中，位于徑向工作氣隙兩側磁環的軸向交叉重疊范圍采用內、外等高磁環的二分之一并使所述內、外磁環的體積相等。
[0026]5、一種徑軸向磁懸浮組合單元，它是由兩個通過軸向間隔定位套體固定在徑軸向磁懸浮組合單元的非導磁內圈上且被軸向充磁和等高的環形永磁體所組成的內圈組件通過徑向工作氣隙與軸向間隔地設置在徑軸向磁懸浮組合單元導磁型外圈上的兩個與所述環形永磁體等高的電磁線圈所組成的外圈組件所組成；所述內圈組件兩環形永磁體之間的軸向間隔定位套體和外圈組件上的兩個電磁線圈之間的軸向間隔定位套體的軸向厚度不等，所述內圈組件的端部檔蓋采用非磁性材料制作，所述內圈組件兩環形永磁體之間的軸向間隔定位套體采用導磁材料制造，并在定位套體的外側面中間部位上設有徑向口環形凹槽使其變為具有兩個磁極極面的軸向定位套，從而使內圈組件軸向相鄰磁環之間的磁路相互獨立；所述外圈組件的端部檔蓋及磁環之間的軸向間隔定位套體均采用導磁材料制作并同樣在中間部位上設有徑向口環形凹槽。
[0027]6、一種徑軸向磁懸浮組合單元，它是由一個在外側中間部位上帶有外向型環形凸起部的空心圓柱體磁件通過徑軸向氣隙與對稱地設置在所述空心圓柱體磁件環形凸起部兩邊的兩個圓柱形空心電磁線圈所組成，所述空心圓柱體磁件中間部位上的環形凸起部和兩個圓柱形空心電磁線圈軸向距之間的內向型徑向口環形凹槽形成凸凹交叉；兩個圓柱形空心電磁線圈固定在徑軸向磁懸浮組合單元外圈上，空心圓柱體磁件固定在徑軸向磁懸浮組合單元內圈或軸桿上；所述空心圓柱體磁件上的SN磁極分別位于空心圓柱體磁件中間部位環形凸起部的徑向圓周面上和空心圓柱體磁件的兩個軸向端的端面上；所述圓柱形空心電磁線圈與空心圓柱體磁件之間的磁場力保持在相互排斥的狀態。
[0028]在本發明當中，所述空心圓柱體磁件還可以由一個在內側內壁中間部位上帶有內向型環形凸起部的空心圓柱體永磁部件通過徑軸向氣隙與對稱地設置在所述空心圓柱體磁件環形凸起部兩邊的兩個圓柱形空心電磁線圈所組成，所述空心圓柱體永磁部件中間部位上的環形凸起部和兩個圓柱形空心電磁線圈軸向距之間的外向型徑向口環形凹槽形成凸凹交叉；兩個圓柱形空心電磁線圈固定在徑軸向磁懸浮組合單元內圈或靜軸上，空心圓柱體磁件固定在徑軸向磁懸浮組合單元外圈上；所述空心圓柱體磁件上的SN磁極分別位于空心圓柱體磁件的環形凸起部的徑向圓周面上和空心圓柱體磁件兩個軸向端的端面上；所述圓柱形空心電磁線圈與空心圓柱體永磁部件之間的磁場力保持在相互排斥的狀態。
[0029]本文件所描述的技術方案是針對本領域技術人員而展開的，在涉及一些公知常識和慣用技術手段的非必要特征技術細節方面有所簡略，這些都是本領域技術人員應該和可以預見的，如:功能器件之間的等同代換、內、外圈組件之間的位置互換以及部件之間的可選性連接方式等，無需付出創造性勞動就可以獲得的變型實施方式，同屬本發明所要求保護的范圍。
【權利要求】
1.一種徑軸向磁懸浮復合單元，它是由至少一個具有徑向工作氣隙的吸引型軸向磁懸浮軸承和同軸設置在所述吸引型軸向磁懸浮軸承上下或前后部位上的兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承所組成；所述吸引型軸向磁懸浮軸承由內、外兩個被內外單極型輻射取向充磁的磁環所構成，所述內、外磁環的內部磁通方向相互一致，所述內、外磁環的高度相等以及使內、外兩個磁環的高度中位線徑向重合；所述每個相斥型徑軸向磁懸浮軸承均由內外兩個等高且被內外單極型輻射取向充磁的磁環所構成，所述內外磁環的內部磁通方向互為相反以及使兩個內外磁環的高度相等和內磁環與外磁環的高度中位線之間存在徑向不對齊位置偏差，并使所述徑軸向磁懸浮組合單元當中的兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承的轉子部所受到的軸向斥力共同指向轉子軸桿的同一方向；所述吸引型軸向磁懸浮軸承和所述相斥型徑軸向磁懸浮軸承當中的外磁環和內磁環分別固定在徑軸向磁懸浮組合單元的內、外圈套體上，從而構成徑軸向磁懸浮組合單元的內圈組件和外圈組件，所述內、外圈套體也可以被徑軸向磁懸浮組合單元應用裝置的筒形內壁和軸桿所代替，在所述的徑軸向磁懸浮組合單元內、外圈組件當中，各軸向排列的永磁體之間均設有軸向距定位套體，所述軸向距定位套體可以采用非導磁材料制作，也可以采用導磁材料制作，還可以在軸向相鄰且內部磁通構成互為相反一側的磁環之間，設置出各自獨立的鐵心磁路，所述的徑軸向磁懸浮組合單元可以使用在垂直軸設備上，也可以在平軸設備上使用，并且允許將其中的吸引型軸向磁懸浮軸承被電動機或發電機所取代，從而成為自帶動力的徑軸向磁懸浮組合單元。
2.一種徑軸向磁懸浮組合單元，它是由至少一個具有徑向工作氣隙的吸引型軸向磁懸浮軸承和同軸設置在所述吸引型軸向磁懸浮軸承上下或前后部位上的兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承所組成；所述吸引型軸向磁懸浮軸承由內外兩個被軸向充磁的磁環所構成，所述內、外磁環的內部磁通方向互為相反，所述內、外磁環的高度相等以及使兩個內、外磁環的高度中位線相互重合；所述每個相斥型徑軸向磁懸浮軸承均由內外兩個被軸向充磁的磁環所構成，所述內外磁環的內部磁通方向相互一致以及使兩個內外磁環的高度相等和內、外磁環的高度中位線存在不對齊位置偏差；并使所述徑軸向磁懸浮組合單元當中的兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承轉子部所受到的軸向斥力共同指同一方向，所述吸引型軸向磁懸浮軸承和所述相斥型徑軸向磁懸浮軸承當中的外磁環和內磁環分別固定在徑軸向磁懸浮組合單元的非導磁內、外圈套體上，從而構成所述的內、外圈組件，所述內、外圈套體上也可以被徑軸向磁懸浮組合單元應用裝置的非導磁筒形內壁和軸桿所代替，在所述徑軸向磁懸浮組合單元的內、外圈組件當中，各軸向排列的永磁體之間均設有軸向距環形隔離套體。
3.按照權利要求1、2所述的任一徑軸向磁懸浮組合單元，其特征是:當所述的徑軸向磁懸浮組合單元作為單自由度磁懸浮支撐系統使用時，所述的吸引型軸向磁懸浮軸承將被具有徑向工作氣隙的電動機或發電機所替代；在所述相斥型徑軸向磁懸浮軸承當中，位于徑向工作氣隙兩側磁環的軸向交叉重疊范圍可以是在內、外等高磁環的三分之一到五分之三之間。
4.一種徑軸向磁懸浮組合單元，它是由至少一個具有徑向工作氣隙的吸引型軸向磁懸浮軸承和同軸設置在所述吸引型軸向磁懸浮軸承上下或左右兩側部位上的兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承所組成；在所述的徑軸向磁懸浮組合單元當中，所述吸引型軸向磁懸浮軸承和兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承在軸向分布規律上顯示對稱性；位于中間位置上的吸引型軸向磁懸浮軸承的內、外磁環通過徑向工作氣隙相互對齊，而對于吸引型軸向磁懸浮軸承兩邊的相斥型徑軸向磁懸浮軸承當中的內、外磁環來說，則要求:必須將它們各自的軸向高度中位線保持在兩者的不對齊位置偏差之處，從而使其獲得氣隙磁場的徑軸向的相斥力；所述吸引型軸向磁懸浮軸承由內、外兩個被內外單極型輻射取向充磁的磁環通過徑向工作氣隙相互對正而成，并使徑向相對的內、外磁環的內部磁通方向相互一致和內、外磁環的軸向厚度相等；所述每個相斥型徑軸向磁懸浮軸承均由內外兩個被內外單極型輻射取向充磁的磁環所構成，所述內、外磁環的內部磁通方向互為相反以及使兩個內外磁環的軸向厚度相等，并使所述徑軸向磁懸浮組合單元當中的兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承所產生的軸向斥力方向保持相反，即:分別指向兩端或共同指向中間；所述吸引型軸向磁懸浮軸承和所述相斥型徑軸向磁懸浮軸承的外磁環和內磁環分別固定在徑軸向磁懸浮組合單元的內、外圈套體上，所述內、外圈套體也可以被徑軸向磁懸浮組合單元應用裝置的筒形內壁和軸桿所替代，在所述的徑軸向磁懸浮組合單元內、外圈組件當中，各軸向排列的永磁體之間均設有軸向距定位套體，所述內、外圈組件上的軸向距定位套體長度不等，所述每個組件上的軸向距定位套體長度都相等，所述軸向距定位套體以及徑軸向磁懸浮組合單元的內、夕卜圈套體和端部檔蓋可以采用非導磁材料制作，也可以采用導磁材料制作，還可以在軸向相鄰且內部磁通顯示互為相反一側的組件磁環之間，設置為各磁環相互獨立的鐵心磁路，所述徑軸向磁懸浮組合單元在垂直軸設備或平軸設備上使用時，對稱地分布于設備當中的電機軸桿兩端，但絕不允許有將徑軸向磁懸浮組合單元當中的吸引型軸向磁懸浮軸承被電機所替代的行為發生。
5.一種徑軸向磁懸浮組合單元，它是由至少一個具有徑向工作氣隙的吸引型軸向磁懸浮軸承和同軸設置在所述吸引型軸向磁懸浮軸承上下或左右兩側部位上的兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承所組成；在所述的徑軸向磁懸浮組合單元當中，所述吸引型軸向磁懸浮軸承和兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承在軸向分布規律上顯示對稱性；位于中間位置上的吸引型軸向磁懸浮軸承的內、外磁環通過徑向工作氣隙相互對齊而對于吸引型軸向磁懸浮軸承兩邊的相斥型徑軸向磁懸浮軸承當中的內、外磁環來說，則要求:必須將它們各自的軸向高度中位線保持在兩者的不對齊位置偏差之處，從而使其獲得氣隙磁場的徑軸向相斥力；所述吸引型軸向磁懸浮軸承由內、外兩個被軸向充磁的磁環所構成，所述內、外磁環的內部磁通方向互為相反，所述內、外磁環的軸向厚度相等，所述每個相斥型徑軸向磁懸浮軸承均由內、外兩個被軸向充磁的磁環所構成，所述內、外磁環的內部磁通方向相互一致以及使兩個內、外磁環的軸向厚度相等和使內、外磁環的軸向高度中位線相互錯位。在所述的徑軸向磁懸浮組合單元當中，兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承所產生的軸向斥力保持相反，所述吸引型軸向磁懸浮軸承和所述相斥型徑軸向磁懸浮軸承的外磁環和內磁環分別固定在徑軸向磁懸浮組合單元的非導磁內、外圈套體包括端部的檔蓋上，所述內、外圈套體也可以被徑軸向磁懸浮組合單元應用裝置的非導磁筒形內壁和軸桿所替代，在所述的徑軸向磁懸浮組合單元內、外圈組件當中，各軸向排列的永磁體之間均設有軸向距定位套體，所述軸向距定位套體可以采用非導磁材料制作，也可以采用導磁材料制作，所述徑軸向磁懸浮組合單元在垂直軸設備或平軸設備上使用時，對稱地分布于設備當中的電機軸桿兩端，而絕不允許有將徑軸向磁懸浮組合單元當中的吸引型軸向磁懸浮軸承被電機所替代的行為發生。
6.按照權利要求4、5所述的任一徑軸向磁懸浮組合單元，其特征是:將所述徑軸向磁懸浮組合單元當中的吸引型軸向磁懸浮軸承去除，然后，使兩端的兩個相斥型徑軸向磁懸浮軸承向中間靠攏，并使原來的兩個軸向距定位套體復合為一個，從而成為最簡結構的徑軸向磁懸浮組合單元；在所述相斥型徑軸向磁懸浮軸承當中，位于徑向工作氣隙兩側磁環的軸向交叉重疊范圍可以是在內、外等高磁環的三分之一到五分之三之間，這種最簡結構的徑軸向磁懸浮組合單元，適用于各種單自由度磁懸浮轉子支撐系統當中作為磁力元件組合使用。
7.按照權利要求1、2、4、5所述的任一徑軸向磁懸浮組合單元，其特征是:所述的相斥型徑軸向磁懸浮軸承，是由分別設置在內圈組件上被軸向充磁的一個空心內磁環和一個設置在外圈組件上的電磁線圈所構成，所述電磁線圈的導體軸向高度和空心磁環的軸向高度一致并使電磁線圈的軸向內、外磁環和空心磁環軸向高度中位線保持在徑向不重合狀態；固定空心內磁環的內套采用非導磁材料制作；所述吸引型軸向磁懸浮軸承的兩種以不同充磁方式獲得的磁環所構成的吸引型軸向磁懸浮軸承之間可以互換使用。
8.一種徑軸向磁懸浮組合單元，它是由兩個通過軸向間隔定位套體固定在徑軸向磁懸浮組合單元的非導磁內圈上且被軸向充磁和等高的環形永磁體所組成的內圈組件通過徑向工作氣隙與軸向間隔地設置在徑軸向磁懸浮組合單元的導磁性外圈上的兩個與所述環形永磁體等高的電磁線圈所組成的外圈組件所組成；所述內圈組件環形永磁體之間的軸向間隔定位套體和外圈組件上的兩個電磁線圈之間的軸向間隔定位套體的軸向厚度不等，所述內圈組件的端部檔蓋采用非磁性材料制作，所述內圈組件環形永磁體之間的軸向間隔定位套體可以采用非導磁材料制造，也可以采用導磁材料制造，當采用導磁材料制造時，還可以在定位套體的外側面中間部位上設置徑向口環形凹槽使其變為具有兩個磁極極面的軸向定位套，從而使軸向相鄰磁環之間的磁路相互獨立；所述外圈組件上兩個電磁線圈之間的磁路也同樣可以獨立，所述外圈組件的端部檔蓋及磁環之間的軸向間隔定位套體采用導磁或非磁性材料制作均可。
9.一種徑軸向磁懸浮組合單元，它是由一個在外側中間部位上帶有外向型環形凸起部的空心圓柱體磁件通過徑軸向氣隙與對稱地設置在所述空心圓柱體磁件環形凸起部兩邊的兩個圓柱形空心電磁線圈所組成，所述空心圓柱體磁件中間部位上的環形凸起部和兩個圓柱形空心電磁線圈軸向距之間的內向型徑向口環形凹槽形成凸凹交叉；兩個圓柱形空心電磁線圈固定在徑軸向磁懸浮組合單元外圈上，空心圓柱體磁件固定在徑軸向磁懸浮組合單元內圈或軸桿上；所述空心圓柱體磁件上的SN磁極分別位于空心圓柱體磁件中間部位環形凸起部的徑向圓周面上和空心圓柱體磁件的兩個軸向端的端面上；所述圓柱形空心電磁線圈與空心圓柱體磁件之間的磁場力保持在相互排斥的狀態。
10.按照權利要求9所述的徑軸向磁懸浮組合單元，其特征是:所述空心圓柱體磁件是一個在內側內壁中間部位上帶有內向型環形凸起部的空心圓柱體磁件通過徑軸向氣隙與對稱地設置在所述空心圓柱體磁件環形凸起部兩邊的兩個圓柱形空心電磁線圈所組成，所述空心圓柱體磁件中間部位上的環形凸起部和兩個圓柱形空心電磁線圈軸向距之間的外向型徑向口環形凹槽形成凸凹交叉；兩個圓柱形空心電磁線圈固定在徑軸向磁懸浮組合單元內圈或靜軸上，空心圓柱體磁件固定在徑軸向磁懸浮組合單元外圈上；所述空心圓柱體磁件上的SN磁極分別位于空心圓柱體磁件的環形凸起部的徑向圓周面上和空心圓柱體磁件兩個軸向端的端面上；所述圓柱形空心電磁線圈與空心圓柱體磁件之間的磁場力保持在相互排斥的狀態。
【文檔編號】F16C32/04GK104179801SQ201310307455
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年7月16日 優先權日:2013年5月26日
【發明者】張玉寶 申請人:張玉寶