一种双向磁悬浮轴承结构

本发明属于磁悬浮，涉及了一种双向磁悬浮轴承结构。

背景技术：

1、在众多工程应用中，普通轴承相比于磁悬浮轴承会显现出更多的局限性。例如：普通轴承在工作时，其滚动体或滑动体与轴承座之间存在直接接触，这会产生摩擦和磨损，从而降低轴承的使用寿命并增加维护成本。由于摩擦的存在，普通轴承在运行时会消耗更多的能量，并产生更多的热量，这可能需要额外的冷却系统来维持正常工作温度。且普通轴承需要定期润滑和维护，以减少磨损和防止过早失效。润滑油或脂的使用也可能导致环境污染问题。机械接触会产生噪音和振动，这在需要低噪音环境的应用中也可能是一个问题。在速度限制方面，普通轴承的速度受到材料强度和润滑条件的限制，而磁悬浮轴承可以在更高的速度下运行，因为它们没有机械接触限制。且磁悬浮轴承通过电磁力悬浮，可以实现更精确的控制和更高的稳定性，而普通轴承的控制相对简单，不适用于需要精细控制的应用。还有一点，普通轴承可能不适用于极端的环境条件，如高温、真空或腐蚀性介质，而磁悬浮轴承可以设计成适应这些条件。

2、在磁悬浮技术领域中，相比于双向磁悬浮轴承，单向磁悬浮轴承的局限性又体现在以下几个方面：单向磁悬浮轴承只能在一个方向上进行悬浮和支撑，这意味着其控制系统需要能够精确地控制轴承在单一方向上的位置和稳定性。相比之下，双向磁悬浮轴承可以在两个方向上进行控制，提供更高的灵活性和容错能力。单向磁悬浮轴承的设计通常更为复杂，因为它们需要确保轴承在一个方向上的稳定性，而在相反方向上则不提供支持。这种设计限制可能会影响轴承的整体性能和可靠性。且由于单向磁悬浮轴承的这些限制，它们可能不适用于需要双向悬浮或在两个方向上都有稳定性要求的应用场景。这限制了单向磁悬浮轴承的应用范围。还有一点，单向磁悬浮轴承的维护和调整可能比双向磁悬浮轴承更为困难，因为需要更精细的校准来确保轴承在单一方向上的正确运行。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明目的是提出了一种双向磁悬浮轴承结构，该双向磁悬浮轴承结构可实现径向+轴向的磁悬浮，既可利用电机本身的电磁驱动产生的磁圈实现可控制的径向磁悬浮力，又可由永磁磁钢组合而成磁环提供稳定的轴向磁悬浮力。该结构在单向磁悬浮轴承结构的基础上实现了双向磁悬浮轴承，可提高结构在控制性能上的稳定性，为轴承轴向摩擦问题提供了一种有效的解决办法。

2、本发明的技术方案是：本发明所述的一种双向磁悬浮轴承结构，包括双向磁悬浮轴承，所述双向磁悬浮轴承包括布置在外侧的轴承主体及安置在轴承主体内部的轴向转子；

3、所述轴承主体共包括五层、且上下呈对称设计，在其最外侧上下两层的内环周向环绕设置有多个绝缘槽一，在每个所述绝缘槽一内均布置有径向轴承，在所述径向轴承上均固定缠绕有电磁线圈；

4、在所述径向轴承靠内两层均开设有周向环绕挖空，在所述周向环绕挖空中安设有用于放置电机和外接引线的电机仓；

5、在所述周向环绕挖空的中间层的内环周向环绕设置有多个绝缘槽二，在所述绝缘槽二中穿设有轴向轴承，在所述轴向轴承上均固定缠绕有轴向磁环。

6、进一步的，所述电磁线圈设置于轴承主体最外侧上下两层的多个绝缘槽一内，且多个所述电磁线圈与绝缘槽一呈一一对应设置。

7、进一步的，所述电磁线圈围绕绝缘槽一内部的径向轴承多重环绕，且所述电磁线圈与径向轴承、绝缘槽一呈一一对应设置。

8、进一步的，所述轴向磁环设置于轴承主体中间层的多个绝缘槽二内，且多个所述轴向磁环与绝缘槽二呈一一对应设置。

9、进一步的，所述轴向磁环围绕轴向轴承放置在绝缘槽二内，所述轴向磁环与轴向轴承、绝缘槽二呈一一对应设置。

10、进一步的，所述径向轴承和轴向轴承均为内部挖空的开口环；

11、所述径向轴承开口环的方向指向轴承主体的中心轴，所述轴向轴承开口环的方向则竖直向上；

12、所述绝缘槽一上下两层每层各二十四个，共四十八个；

13、所述绝缘槽二有十四个。

14、进一步的，所述轴向转子悬浮于轴承主体的内部；

15、所述轴向转子在上下内侧做环向部分挖壁打薄处理，沿周向环绕挖空，上下两层共开设有十二个矩形缺口、且在矩形缺口的周边做光滑处理；

16、所述轴向转子的中间突出部分沿周向环绕挖空。

17、进一步的，所述轴承主体和轴向转子均由电工纯铁材料或硅钢材料制成。

18、进一步的，所述轴向磁环采用材料为永磁磁钢。

19、进一步的，所述电磁线圈与电机仓中放置的电机和引线相连接。

20、本发明的有益效果是：1、相比于单向磁悬浮轴承，此双向磁悬浮轴承能够在双向精确地控制双向上的位置和稳定性，提高更高的灵活性和稳定性；2、双向磁悬浮轴承应用场景更为广泛，能适应需要双向磁悬浮或两个方向都需要稳定性要求的不同的环境场合；3、在设计方面，双向磁悬浮轴承维护和调整也更为简单精确，无需考虑额外考虑单一轴承方向的校准；4、相比于其他类型双向磁悬浮轴承，此双向磁悬浮轴承结构发明的核心在于将轴向磁悬浮轴承控制组设置在中间，使用永磁磁钢材料，为转子提供稳定平缓的轴向磁悬浮力。同时，径向磁悬浮控制组设置在两端，通过电机和外接引线电流连接，确保上下两端电机电流一致性，为转子上下两端提供相同的径向磁悬浮力。这种方法能够保证转子在任何转速情况下都不会因为倾斜而与轴承主体发生碰撞。

技术特征：

1.一种双向磁悬浮轴承结构，其特征在于，包括双向磁悬浮轴承(1)，所述双向磁悬浮轴承(1)包括布置在外侧的轴承主体(11)及安置在轴承主体(11)内部的轴向转子(12)；

2.根据权利要求1所述的一种双向磁悬浮轴承结构，其特征在于，所述电磁线圈(113)为设置于轴承主体(11)最外侧上下两层的多个绝缘槽一(101)内，且多个所述电磁线圈(113)与绝缘槽一(101)呈一一对应设置。

3.根据权利要求2所述的一种双向磁悬浮轴承结构，其特征在于，所述电磁线圈(113)围绕绝缘槽一(101)内部的径向轴承(111)多重环绕，且所述电磁线圈(113)与径向轴承(111)、绝缘槽一(101)呈一一对应设置。

4.根据权利要求1所述的一种双向磁悬浮轴承结构，其特征在于，所述轴向磁环(114)设置于轴承主体(11)中间层的多个绝缘槽二(103)内，且多个所述轴向磁环(114)与绝缘槽二(103)呈一一对应设置。

5.根据权利要求4所述的一种双向磁悬浮轴承结构，其特征在于，所述轴向磁环(114)围绕轴向轴承(112)放置在绝缘槽二(103)内，所述轴向磁环(114)与轴向轴承(112)、绝缘槽二(103)呈一一对应设置。

6.根据权利要求1所述的一种双向磁悬浮轴承结构，其特征在于，所述径向轴承(111)和轴向轴承(112)均为内部挖空的开口环；

7.根据权利要求1所述的一种双向磁悬浮轴承结构，其特征在于，所述轴向转子(12)悬浮于轴承主体(11)的内部；

8.根据权利要求7所述的一种双向磁悬浮轴承结构，其特征在于，所述轴承主体(11)和轴向转子(12)均由电工纯铁材料或硅钢材料制成。

9.根据权利要求1所述的一种双向磁悬浮轴承结构，其特征在于，所述轴向磁环(114)采用材料为永磁磁钢。

10.根据权利要求1所述的一种双向磁悬浮轴承结构，其特征在于，所述电磁线圈(113)与电机仓(102)中放置的电机和引线相连接。

技术总结本发明公开了一种双向磁悬浮轴承结构；属于磁悬浮轴承技术领域，所述磁悬浮轴承结构包括轴承主体、轴向转子、电磁线圈和轴向磁环等设备。所述轴承主体由上至下共五层，呈上下对称设计，其中采用永磁磁钢组合而成多个磁环内嵌在中层，置于绝缘槽内部，磁环开口沿轴向，并实现轴向的磁悬浮，永磁材料无需耗电；所述轴承主体最外层两层绝缘槽内分别放置多组磁圈，磁圈开口沿径向，磁圈由电机本身的电磁驱动并产生径向的磁悬浮；电磁线圈通过外接引线与电机相连，电机置于靠内层的电机仓内。本发明在于基于径向磁悬浮的基础上提出了一种轴向磁悬浮技术，可实现双向磁悬浮，为解决轴向摩擦问题、提高工作效率提供了一种有效的解决办法。技术研发人员：刘平,邱卫卫,赵欣雅,孙宇娜,圣奥受保护的技术使用者：江苏科技大学技术研发日：技术公布日：2024/11/14