подшипник на магнитной подвеске

Формула изобретения

Подшипник на магнитной подвеске, включающий кольцевые коаксиальные постоянные магниты, наружный из которых выполнен неподвижным, а внутренний установлен на оси, и обращены они друг к другу неэкранированными поверхностями, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным кольцевым постоянным магнитом, установленным на оси и обращенным неэкранированным полюсом к одноименному неэкранированному торцевому полюсу неподвижного кольцевого магнита, при этом выполнены магниты с осевым намагничиванием и отношение массы каждого из постоянных магнитов, установленных на оси, к массе неподвижного постоянного магнита составляет 1:4, а размещены магниты с воздушным зазором между рабочими поверхностями 0,1-0,5 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, а именно к подшипникам на магнитной подвеске, и может быть широко использовано в узлах и механизмах во всех отраслях народного хозяйства.

Известен радиальный подшипник на магнитной подвеске, включающий кольцевые коаксиальные постоянные магниты, снабженные экранами и взаимодействующие в радиальном направлении одним одноименным действующим полюсом (RU 2264565, МПК⁷ F16C 32/04, 21.11.2003).

В известной конструкции подшипника экраны не обеспечивают надежную осевую стабилизацию, что при высоких оборотах во время работы может вызвать смещение и колебание оси; магнитное взаимодействие одним рабочим полюсом снижает эффективность использования магнитной энергии единицы объема постоянных магнитов. Энергетические потери в известной конструкции могут быть скомпенсированы увеличением массы постоянных магнитов. Следствием этого является либо увеличение габаритов или ограничение динамического диапазона радиально-осевых перемещений, что ухудшает эксплутационные характеристики подшипника в целом.

Задача изобретения - разработка конструкции подшипника на магнитной подвеске с улучшенными эксплутационными характеристиками: высокая надежность, широкий диапазон радиально-осевых перемещений при минимальных габаритах.

Технический результат от использования изобретения - повышение осевой и радиальной жесткости конструкции.

Технический результат достигается тем, что в подшипнике на магнитной подвеске, включающем кольцевые коаксиальные постоянные магниты, наружный из которых выполнен неподвижным, а внутренний установлен на оси, и обращены они друг к другу неэкранированными поверхностями, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным кольцевым постоянным магнитом, установленным на оси и обращенным неэкранированным полюсом к одноименному неэкранированному торцевому полюсу неподвижного кольцевого магнита, при этом выполнены магниты с осевым намагничиванием и отношение массы каждого из постоянных магнитов, установленных на оси, к массе неподвижного постоянного магнита составляет 1:4, а размещены магниты с воздушным зазором между рабочими поверхностями 0,1-0,5 мм.

На чертеже представлена конструктивная схема подшипника - продольно-осевой разрез.

Подшипник включает три кольцевых постоянных магнита из ферромагнитных сплавов 1, 2, 3 с осевой намагниченностью, из которых неподвижный кольцевой магнит 1 закреплен в корпусе 4, а подвижные магниты 2, 3 установлены на оси 5 соответственно в оправках 6, 7. Магнит 2 размещен внутри неподвижного магнита 1 и их одноименные полюса со стороны наружной поверхности кольцевого магнита 2 и внутренней поверхности кольцевого магнита 1 обращены друг к другу. Магнит 3 выполнен с шириной кольца равной ширине кольца 1, размещен аксиально последнему и их торцевые поверхности обращены друг к другу одноименными полюсами. Корпус 4 и оправки 6, 7 выполнены из диамагнитного материала с возможностью экранирования нерабочих поверхностей магнитов 1, 2, 3.

Воздушный зазор h между рабочими поверхностями постоянных магнитов, обращенных друг к другу боковых поверхностей кольцевых магнитов 1 и 2 и торцевыми поверхностями кольцевых магнитов 1 и 3 - составляет 0,1-0,5 мм. Это позволяет максимально использовать силы магнитного взаимодействия.

Масса неподвижного магнита 1 превышает массу каждого из подвижных магнитов 2, 3 в 4 раза, что обеспечивает оптимальное соотношение между радиальными и осевыми силами магнитного взаимодействия, придавая осевую и радиальную жесткость подшипнику при широком диапазоне нагрузок на рабочую ось 5.

При работе подшипника неподвижный магнит 1 двумя рабочими полюсами на боковой внутренней поверхности через зазор h в радиальном направлении взаимодействует с одноименными рабочими полюсами на наружной боковой подвижного магнита 2 и одним рабочим полюсом на торцевой кольцевой поверхности через зазор h в осевом направлении взаимодействует с одноименным рабочим полюсом на неэкранированной торцевой кольцевой поверхности подвижного магнита 3. В результате осуществляется устойчивое вращение рабочей оси 5 относительно мощных круговых магнитных подушек, образованных встречными радиальными и осевыми магнитными полями.