專利名稱：單極組合磁鐵和浮動磁性軸承的制作方法
一般說來，本發(fā)明涉及磁鐵。
更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及組合磁鐵和帶浮動磁軸承的裝置。
已有磁鐵是由鐵、釹、Sm2Co17制成的。其形狀主要是棒、針或馬蹄形。在這些磁鐵中，兩端分別為北極和南極。磁力線從一極流向另一極，一些磁力線由磁鐵向外延伸。磁力線的彎曲形狀是已知的，而且可以用在一張紙上散開的鐵屑或適當(dāng)?shù)臏y試儀器容易地描繪出，這些現(xiàn)象表明，普通的磁鐵不能提供有單極性區(qū)的磁場。也就是說北極總是明顯地受南極的影響，反之亦然。
英國專利說明書935215中公開的錐形磁鐵，其高度是基底長的一半。錐形磁鐵的尖為一極，基底是另一極。六個(gè)相同的錐形磁鐵組合成一個(gè)立方體，假定這個(gè)立方體的表面只有單個(gè)錐形磁體基底的極性。假定相反的極性位于立方體的中心。公認(rèn)的是，磁力線在磁鐵外從北極流向南極，因此，按英國專利說明書，立方體的表面不是單極性的。而且，假若即使能將這些錐形磁鐵組裝成立方體，組裝成的立方體表面也有北極和南極。這可以用最現(xiàn)代化的測試儀器精密測試加以證實(shí)。因此，用這些技術(shù)不可能獲得單極性。
美國專利說明書4222021公開的磁鐵，從原則上說，是按相同的方式將一組單個(gè)磁體組裝而成的。其差別是，美國專利公開的磁鐵的中心有一個(gè)空腔，空腔表面假定按與磁鐵外表面相反地磁化。正如測試結(jié)果表明的，由單個(gè)磁體裝配成的磁鐵還是有一個(gè)帶北極和南極的外表面，或者帶部分為北極，部分為南極的幾個(gè)區(qū)的外表面，而且，這些組合磁鐵的強(qiáng)度基本上小于組成該組合磁鐵的那些單個(gè)磁體的強(qiáng)度。按美國專利構(gòu)成的磁鐵不可能獲得單極性外表面。
還知道一種磁鐵，該磁鐵的兩極中的一極，以及兩極之間的磁鐵部分被外套包圍著，因此，被包住的極的磁場被屏蔽，從一極到另一極的正常的磁力線曲率急劇降低。磁力線幾乎只在罐形屏蔽套中流動，并在其中發(fā)生磁力線短路。這種磁體用于電子儀器中，例如，監(jiān)控器。屏蔽可以防止周圍電子元件對磁鐵的干擾。
還知道采用永磁鐵的軸承裝置。例如，德國專利2951010公開的一種高速氣體離心機(jī)用的永磁鐵徑向軸承，該軸承由兩個(gè)同軸的永磁鐵環(huán)構(gòu)成，兩個(gè)永磁鐵環(huán)是一個(gè)安裝在另一個(gè)環(huán)的里邊，由于它們在選取的軸向方向有相同的磁化，因此互相排斥。這種徑向軸承適用于高速旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)，在此，被軸承支撐的質(zhì)量是小的。由于空心圓柱形磁鐵制造上的困難使得這種已知的軸承技術(shù)轉(zhuǎn)用到較大的機(jī)器上受到限制。
美國專利4186567中公開了另外的磁軸承。該軸承中，轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子和定子之間的磁環(huán)徑向地支撐在定子上。磁環(huán)被軸向磁化，并位于另一環(huán)上，按這種方式，磁化方向交替。永磁體和抗磁體在軸向方向上彼此靠近安裝，以穩(wěn)定轉(zhuǎn)子。軸向穩(wěn)定所需的這種附加抗磁體是用超導(dǎo)材料構(gòu)成的，例如，可能是電流密度約為105安/厘米2的超導(dǎo)線圈。
日本專利公開55-60719公開一種軸承裝置，裝置內(nèi)永磁鐵產(chǎn)生軸承用的軸向力和徑向力。軸安裝在軸套中，由軸上的磁環(huán)提供軸向支撐，相對的磁環(huán)裝在軸套上。如上所述，從疊放在磁鐵的北極流向南極的磁力線影響表面磁場。因此，從日本公開說明書公知的裝置不能產(chǎn)生比相對放置的元件表面更佳的單極性表面。
本發(fā)明的目的是提供一種能產(chǎn)生基本上是單極性磁場的磁鐵。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供一種由多個(gè)磁體組裝而成的磁鐵，按這種方式在磁鐵表面能產(chǎn)生基本上是單極性的磁場。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是，提供一種浮動磁軸承，可以在不使用抗磁體的條件下，由能產(chǎn)生基本上是單性磁場的磁鐵來產(chǎn)生浮力。
本發(fā)明又一目的是提供一種浮動磁軸承，能在不使用抗磁體的條件下，由永磁體產(chǎn)生浮動力。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是，提供一種浮動磁軸承，它能夠在僅僅使用能在其表面區(qū)產(chǎn)生基本上是單極性磁場的永磁鐵的條件下產(chǎn)生浮力。
本發(fā)明還有另一個(gè)目的是，提供能產(chǎn)生基本上是單極性磁場的磁鐵的制造方法。
本發(fā)明還有的目的是，提供浮動磁軸承的制造方法，其中能在不使用抗磁體的情況下，由能產(chǎn)生基本上是單極磁場的磁鐵來產(chǎn)生浮力。
本發(fā)明還有的其他目的是，提供浮動磁軸承的制造方法，該浮動磁軸承能在不使用抗磁體的情況下，由永磁體產(chǎn)生浮力。
上述目的，以及通過描述所了解的其它目的，將會由本發(fā)明實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的一個(gè)方面屬于磁鐵。該磁鐵有一個(gè)圓周表面，并包括多個(gè)磁體，每個(gè)磁體有構(gòu)成圓周表面的一部分的第一表面區(qū)和包括隱蔽截面的第二表面區(qū)。每個(gè)隱蔽的截面上均有一個(gè)導(dǎo)磁蓋。通過導(dǎo)磁蓋限定的區(qū)域磁力線能從北極流向南極。
在每個(gè)導(dǎo)磁蓋上可以設(shè)置基本上不導(dǎo)磁的蓋。被蓋住的磁體最好裝成能在磁鐵圓周表面區(qū)內(nèi)產(chǎn)生基本上是單極磁場的形式。
磁鐵的一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)磁體一般為錐形，每個(gè)第一表面或圓周表面部分基本上是球面的一部分。所有磁體裝配成足以確定一個(gè)基本是球形的元件。
磁體的另一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)磁體構(gòu)成一個(gè)基本上是圓盤的拼塊，這些磁體裝配成足以確定一個(gè)實(shí)心的，基本上是圓柱形的元件。
磁鐵的另一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)磁體構(gòu)成基本上是圓環(huán)的拼塊，磁體裝配成足以確定一個(gè)空心的，基本上是圓筒形的元件。
按本發(fā)明構(gòu)成的磁鐵的整個(gè)表面是單極性區(qū)，當(dāng)該表面與相同極性的互補(bǔ)磁表面相對而處時(shí)磁鐵保持牢固。例如，假若磁鐵構(gòu)成一個(gè)圓柱，其外表面有所給定的極性，它在一個(gè)有這種極性的內(nèi)表面，并且內(nèi)徑大于第一個(gè)圓柱的外徑的空心圓柱中會基本上不運(yùn)動的浮起。
本發(fā)明的另一方面屬于一個(gè)磁裝置，它包括靜止構(gòu)件和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。第一構(gòu)件至少包容第二構(gòu)件的一部分，第一構(gòu)件設(shè)置有包圍第二構(gòu)件的環(huán)形第一磁性元件。由第一構(gòu)件包容的第二構(gòu)件的部分設(shè)置有第二磁性元件，第二磁性元件有一個(gè)一般是園周的表面，并在圓周表面范圍內(nèi)基本上是單極性的磁場。兩個(gè)構(gòu)件安裝成相互間相對浮動，第二構(gòu)件包括包圍第二磁性元件的圓周表面的無磁化套筒。
第二磁性元件也可以是環(huán)狀結(jié)構(gòu)。第一和第二磁性元件最好是被永久磁化。
第二構(gòu)件可以包含一個(gè)軸，第一構(gòu)件可以包含軸的外套。外套可以構(gòu)成定子，軸可以構(gòu)成轉(zhuǎn)子。
磁性元件中的至少一個(gè)、最好的是第二磁性元件可以包括一個(gè)磁體裝配件，每個(gè)磁體可以構(gòu)成園環(huán)的一個(gè)拼塊，園環(huán)拼塊有包括隱蔽截面的表面部分，這些隱蔽截面中至少有一些可以被不導(dǎo)磁的蓋蓋住。
第一磁性元件可以包圍第二磁性元件。第一磁性元件能被徑向磁化，也就是說，第一磁性元件的北極和南極可以處在第一磁性元件的徑向方向彼此相對的位置。磁性元件可能處于第一元件或外套中心區(qū)內(nèi)。
第一磁性元件有面對第二磁性元件的第一表面部分和包括在不同方向的截面的第二個(gè)表面部分?；旧喜粚?dǎo)磁的蓋子蓋在這些截面上。
外套和軸有基本上平行的軸，外套可以設(shè)置有第一磁鐵，軸設(shè)置有第二磁鐵，它在外套和軸的軸向方向與第一磁鐵相對而置。這些磁鐵安裝成同極彼此相對，以使外套和軸在它們的軸向方向相互定位。
外套和軸可以各有一個(gè)凸緣，磁鐵安裝在各自的凸緣上。凸緣最好是環(huán)形。
每個(gè)磁鐵有面對其它磁鐵的第一表面部分，和包括在不同方向的截面的第二表面部分。這些截面蓋有基本上不導(dǎo)磁的蓋。
外套或軸可以在軸向有隔開的第一和第二凸緣，其它一些構(gòu)件上的凸緣可以處于第一和第二凸緣之間。位于第一和第二凸緣之間的凸緣有各自面對第一凸緣和第二凸緣的第一和第二表面。第一表面和第二凸緣設(shè)置第一對相對的磁鐵，第二表面和第二凸緣設(shè)置第二對相對的磁鐵。磁鐵被軸向磁化，即磁鐵被磁化成在外套和軸的軸向方向上每塊磁鐵的北極和南極彼此相對，每對磁體按同性相對設(shè)置。
軸向磁化磁鐵在軸和外套的軸向方向交替地連接到軸和外套上，并給磁鐵按本發(fā)明提供一個(gè)影響軸和外套軸向穩(wěn)定性的蓋。這些磁鐵較為有利的形狀是環(huán)形。套筒內(nèi)軸上的單個(gè)磁體的安裝應(yīng)構(gòu)成磁性空間，使其能在軸的表面范圍內(nèi)產(chǎn)生基本上是單極性的磁場。
環(huán)形徑向磁化磁鐵分別安裝在外套和軸上，使軸相對于外套有更高的徑向穩(wěn)定性。磁鐵可以是園盤形，而且在外套和軸上都可以將幾塊磁鐵裝配成一塊疊在另一塊上。徑向作用的磁鐵的組裝要能在整個(gè)軸長度上得到支撐。適當(dāng)增加磁鐵數(shù)量可以滿足調(diào)節(jié)支撐的需要。
被認(rèn)為是本發(fā)明特征的新特征實(shí)際上已在附加的權(quán)利要求中描述了。對經(jīng)過改進(jìn)的磁鐵和磁軸承在結(jié)合附圖看了有關(guān)的實(shí)施例的詳細(xì)說明后會更好的理解。


圖1是按本發(fā)明的磁性單元的一個(gè)實(shí)施例的透視圖;
圖2是圖1的箭頭Ⅱ-Ⅱ方向視圖;
圖3是用多個(gè)圖1所示的磁性單元裝配成的球形磁鐵視圖;
圖4是用多個(gè)按本發(fā)明另一實(shí)施例的磁性單元裝配成的平行六面體磁鐵的透視圖;
圖5是圖4的箭頭Ⅴ-Ⅴ方向視圖;
圖6是按本發(fā)明的磁性單元的另一實(shí)施例的透視圖;
圖7是用多個(gè)圖6所示磁性單元裝配成的實(shí)心園柱體的透視圖;
圖8是用多個(gè)按本發(fā)明的又一實(shí)施例的磁性單元裝配成的空心圓柱體的透視圖;
圖9給出了圖7所示實(shí)心園柱體浮在圖8所示空心園筒體中的情形;
圖10給出了棒形磁鐵及其磁力線;
圖11是圖10所示的棒形磁鐵磁場的第一路徑中磁通量密度與距離之間的關(guān)系曲線圖;
圖12是圖10所示棒形磁鐵的磁場的第二路徑中磁通密度與距離之間的關(guān)系曲線圖;
圖13是根據(jù)本發(fā)明帶有蓋的兩個(gè)相鄰磁鐵截面圖，并顯示出磁鐵的磁場強(qiáng)度;
圖14是本發(fā)明的軸的截面圖;
圖15是按本發(fā)明的有浮動軸承的裝置的截面圖。
圖1和2畫出一個(gè)錐形磁性單元1。磁性單元1包括一個(gè)錐體5，它有基底部分或第一表面部分3，和包括分別構(gòu)成錐體5的四個(gè)側(cè)面的四個(gè)截面7、9、11、13的第二表面部分?；撞糠?是部分球面，錐體5用磁性材料構(gòu)成，最好是永磁材料構(gòu)成。錐體5所用的磁性材料例如是Sm2Co17，釹和稀土金屬。磁體5的極性是位于部分球面的基底3是北極，南極是在磁體5的尖部。
磁體5的四個(gè)側(cè)面7、9、11、13加有導(dǎo)磁材料層或?qū)Т挪牧仙w15，也就是說導(dǎo)磁層原本不存在磁性。導(dǎo)磁層15形成流動區(qū)，磁體5的磁力線能穿過流動區(qū)從北極流向南極。按實(shí)例，導(dǎo)磁層可以用銅、V2A鋼、V4A鋼、塑料或木料構(gòu)成。
在整個(gè)導(dǎo)磁蓋15上加第二層或蓋17。第二層17用能阻斷磁體5發(fā)出的磁力線的材料構(gòu)成，也就是說，第二層17防止磁力線從錐形單元1的側(cè)面穿過，并使磁力線定向穿過單元1。第二層17構(gòu)成了隔離和和阻擋層或不導(dǎo)磁層，例如，用德國VacuumschmelzeGmbh，D-W-6450Hanau1制造的商標(biāo)為Vacoperm100的MU金屬制造第二層。
由于不導(dǎo)磁層17的阻斷效應(yīng)，南極磁力線穿過導(dǎo)磁層15。而只有北極磁力線本身在磁體5的基底3上顯現(xiàn)出，如圖2所示，由基底3發(fā)出的北極磁力線19垂直于基底。
如上所述，這類“包封”磁鐵是已知的，這種“包封”磁鐵稱之為“罐裝”磁鐵，由磁體和阻擋層構(gòu)成。它們用于電視和無線電技術(shù)，稱重度量或其他領(lǐng)域，在這些領(lǐng)域里磁場必須被阻斷以防止相鄰的電子元件產(chǎn)生干擾。
圖3畫出的是用多個(gè)錐形磁性單元1裝配成的球形磁鐵21。球形磁鐵21的球面由沒被復(fù)蓋的磁體5的部分球面基底3，導(dǎo)磁層15的端面和不導(dǎo)磁層17的端面構(gòu)成。導(dǎo)磁層15和不導(dǎo)磁層17的端面位于構(gòu)成上面所指北極的兩個(gè)相鄰基底3之間。層15和17將各個(gè)磁體5以及各個(gè)磁體5的磁場彼此分開。磁體5彼此間構(gòu)成的磁屏蔽使磁性單元1有可能裝配成球。磁體5的側(cè)面7、9、11、13是隱蔽的。
球形磁鐵21在距其球面預(yù)定的距離內(nèi)存在所希望的單極性磁場。
圖10示出一個(gè)末被復(fù)蓋的棒形磁鐵及其磁力線。從圖中可以看到，磁力線由北極端面離開磁鐵沿著彎曲的軌跡流向南極，再通過南極端面返回磁鐵。
穿過棒形磁鐵磁場的第一路徑由點(diǎn)1、2、3、4、5、6確定，而穿過該磁場的第二路徑由點(diǎn)7、8、9、10確定。沿這些路徑的磁通量密度的精確測量已由瑞士蘇黎世的ETH完成。這些測量然后用于獲得磁通量密度與距離之間的關(guān)系，如圖11和圖12所示。圖11是磁通量密度隨路徑1-6的變化，圖12是磁通量密度沿路徑7-10的變化。沿路徑1-6的最高磁通量密度發(fā)生在直接經(jīng)過棒形磁鐵表面的點(diǎn)1和2之間(見圖11中曲線的最高峰)。沿路徑7-10的最高磁通密度發(fā)生在點(diǎn)7和8之間，也出現(xiàn)在棒形磁鐵的表面上。
圖13示出了兩個(gè)并排設(shè)置的棒形磁鐵。這些棒形磁鐵的上表面露出并定為北極，而它們的下表面定為南極并用不導(dǎo)磁材料復(fù)蓋。按本發(fā)明，側(cè)面用導(dǎo)磁材料層或不透磁材料復(fù)蓋。
用最現(xiàn)代化的測試儀器精確測量與套封的棒形磁鐵的露出面相距的不同距離處的磁場強(qiáng)度。這些測試結(jié)果示于圖13中，測試結(jié)果表明，在露出面上，在距離表面3毫米以外的區(qū)域的磁場只是“北極”。在套封的磁鐵之間的節(jié)上仍然在與南極短路的磁力線，并以短于3毫米距離的表面上凸出，包含帶南極磁力線的區(qū)域構(gòu)成一過渡區(qū)，該過渡區(qū)之外是一單極性區(qū)。
如圖3所示，假若用多個(gè)錐形磁性單元1組合形成球形磁鐵21，磁性單元1的內(nèi)極磁力線沿著不導(dǎo)磁層17穿過導(dǎo)磁層15。這些磁力線然后從球形磁鐵21的球面引出并在距離這些表面的預(yù)定距離處自己顯露出來，如圖13所示。在預(yù)定距離以外的球面空間區(qū)出現(xiàn)單極性區(qū)。
圖4和5中給出另一個(gè)實(shí)施例，參考標(biāo)號101表示如圖1的磁性單元1的單個(gè)磁性單元。磁性單元101包括磁體，它像圖1所示的磁體5，是錐形的。然而，圖4和圖5的磁體的基底或第一表面部分103是平面并且是正方形而不是部分球面。
圖4和5中每個(gè)磁體也有第二表面部分，它包括分別構(gòu)成錐形磁體四個(gè)側(cè)面的四個(gè)面107、109、111、103。與圖1-3類似，側(cè)面107、109、111、113均有導(dǎo)磁層或蓋115，同樣再復(fù)蓋有不導(dǎo)磁層或蓋117。
六個(gè)磁性單元101能夠組裝成一個(gè)平行六面體磁鐵121，磁性單元101被組裝成錐形磁鐵的基底103應(yīng)與平行六面體磁鐵121的面相吻合，也就是說基底103構(gòu)成磁鐵121的周邊的一部分。由于基底103是方形的，因此平行六面體磁鐵121有立方結(jié)構(gòu)。
磁體的側(cè)面107、109、111、113還是隱蔽的。
在距磁鐵121表面的預(yù)定距離處，環(huán)繞磁鐵121的磁場是單極性的。當(dāng)錐形磁體的基底103定為北極，尖定為南極時(shí)，磁場為北極極性。當(dāng)錐形磁體的極性極反設(shè)定時(shí)，磁場極性為南極。
圖6和7中給出了另一種實(shí)施例，此處的參考標(biāo)號201表示像圖1所示的磁性單元1的單個(gè)磁性單元。
每個(gè)磁性單元201包括形狀為圓盤拼塊的磁體205。磁體205有基底或第一表面部分203和第二表面部分。第二表面部分包括分別構(gòu)成拼塊式磁體205的四個(gè)側(cè)面的四個(gè)截面207、209、211、213。基底203是部分園形，每個(gè)基底203構(gòu)成園柱表面的一部分。磁體205的極性是基底203定為北極，而磁體205的尖定為南極。
磁體205的側(cè)面207、209、211、213加有導(dǎo)磁層或蓋215。每層導(dǎo)磁層215上再加有不導(dǎo)磁層或蓋217。
在所述實(shí)施例中，可以用8個(gè)磁性單元201裝配成園盤形磁鐵。磁性單元201安裝成磁體205的基底203位于園盤的園周面。磁體205的側(cè)面隱蔽在園盤里邊。
圓盤的園周面基本上是北極極性。
如圖7所示，許多圓盤可以按它們的縱軸方向并排對齊疊放而構(gòu)成一實(shí)心園柱磁鐵221。實(shí)心園柱磁鐵221的兩個(gè)端面是磁中性的，因?yàn)槊恳粋€(gè)均復(fù)蓋有導(dǎo)磁層215和不導(dǎo)磁層217。實(shí)心園柱形磁鐵221的園周面具是基本上是北極的單極性。
本發(fā)明還有一個(gè)實(shí)施例示于圖8中，此圖中的參考標(biāo)號301指示的是像圖1所示的磁性單元1的單個(gè)磁性單元。
每個(gè)磁性單元301包括構(gòu)成盤形環(huán)的拼塊的磁體。磁體有第一面或表面部分303，它是部分園，其半徑等于園環(huán)的內(nèi)半徑。每個(gè)磁體還有第二表面部分，它由5個(gè)截面構(gòu)成，即每個(gè)拼塊磁體的兩個(gè)側(cè)面和兩個(gè)端面，和一個(gè)部分園面，其半徑等于園環(huán)外半徑。具有園環(huán)內(nèi)半徑的部分園面303定為北極，而具有園環(huán)外半徑的部分園面定為南極。
每個(gè)拼塊式磁性體的側(cè)面和端面，以及具有園環(huán)外半徑的部分園面均加有導(dǎo)磁層或蓋315。導(dǎo)磁層315還復(fù)蓋有不導(dǎo)磁層317。
在所述的實(shí)施例中，盤形環(huán)形磁鐵可以用8個(gè)磁性單元301構(gòu)成。組裝磁性單元301時(shí)，具有園環(huán)內(nèi)半徑的部分園面303位于磁環(huán)的內(nèi)園周面，具有磁環(huán)外半徑的部分園面位于磁環(huán)的外園周面。每個(gè)拼塊式磁體的端面隱蔽在磁環(huán)里。
磁環(huán)的內(nèi)園周面基本上是北極。
圖8給出的是，許多磁環(huán)可以按它的縱軸方向并排對齊疊放構(gòu)成一空心園筒形磁鐵321?？招膱@筒體磁鐵321的園柱外園周面以及兩個(gè)端面是磁中性的，因?yàn)槊恳粋€(gè)均用導(dǎo)磁層315和不導(dǎo)磁層317復(fù)蓋，空心園筒體磁鐵321的內(nèi)園周面基本上是北極極性。
假若空心園筒體磁鐵321的內(nèi)徑大于圖7的實(shí)心園柱體磁鐵221的外徑，那么，實(shí)心園柱體磁鐵221可以插入空心園筒體磁鐵321中，如圖9所示。在磁鐵221和321的徑向方向?qū)嵭膱@柱體磁鐵221被空心園筒體磁鐵321排斥。假定磁力大到足以支撐實(shí)心園柱體221的重量，那么后者可以在空心園筒體磁鐵321內(nèi)保持不動并浮在里面。實(shí)心園柱體磁鐵221也就能在它的軸向獲得磁性支撐。
實(shí)心園柱體磁鐵221的單個(gè)磁性單元201與空心園筒體磁鐵321的單個(gè)磁性單元301一樣，用不存在磁性的銅或其他材料制成的外套或軸套使其能保持組裝狀態(tài)良好。用任何適當(dāng)?shù)姆绞剑邕B接彼此相鄰的磁單元201、301的結(jié)合面，可以使磁鐵221和321保持在一起。
代替對每個(gè)磁性單元提供單獨(dú)的導(dǎo)磁層和單獨(dú)的不導(dǎo)磁層，而按本發(fā)明的磁鐵可以包括一個(gè)以上的多個(gè)磁性單元所共有的導(dǎo)磁層和不導(dǎo)磁層。
圖14示出用幾個(gè)拼段405和407構(gòu)成的軸401，在所述的實(shí)施例中，拼段在軸401的軸向交替設(shè)置，例如拼段407能由圖7所示的園盤組成。
拼段405包括許多環(huán)形磁鐵413，它們相互被疊放在被認(rèn)為是軸401的軸向方向并在拼段405中限定孔414?？?14與環(huán)形磁鐵413和軸401同軸。環(huán)形磁鐵被徑向磁化或極化，也就是說，環(huán)形磁鐵413按這樣的方式磁化，每個(gè)磁鐵413的北極和南極在被認(rèn)為是各個(gè)磁鐵413的徑向方向上相對而置。環(huán)形磁鐵413的北極鄰近孔414，而南極處于磁鐵413的外園周面。每個(gè)環(huán)形磁鐵413可以由多個(gè)與圖8所示的磁性單元301相同的磁性單元裝配形成。但是，磁性單元301的北極是露著的南極是由層315、317復(fù)蓋，環(huán)形磁鐵413的磁性單元的位置可以反轉(zhuǎn)。
軸套411包圍每段軸拼段405的環(huán)形磁鐵413。軸套411由不能磁化的材料如鉻鋼或銅組成。軸拼段407有環(huán)形外凸臺409，每個(gè)軸套411對著一個(gè)凸臺409支撐著。軸套411用銷釘417或類似物牢固地連接到軸拼段407上。
圖15是按本發(fā)明的有浮動磁軸承的裝置。裝置包括圖14所示的軸401形式構(gòu)成的轉(zhuǎn)子，和包容軸401的軸承套形式構(gòu)成的定子419。也可以用軸401構(gòu)成定子，用軸承套419構(gòu)成轉(zhuǎn)子。
外套419帶有位于外套419中心的環(huán)形凸緣421和分別位于外套419軸端的一對環(huán)形凸緣422。凸緣421，422與外套419和軸401同軸。為減小外套419的質(zhì)量，凸緣421、422可以設(shè)置如凸緣422之一中424所示的切口。
凸緣421的中心部分裝有多個(gè)環(huán)形磁鐵423，它們在外套419的軸向方向相互疊放。在所述的實(shí)施例中，在凸緣421中的一側(cè)有兩個(gè)環(huán)形磁鐵423，在凸緣421的另側(cè)有兩個(gè)環(huán)形磁鐵423。
凸緣422的中心部分也支撐著多個(gè)疊放的環(huán)形磁鐵423。然而，每個(gè)凸緣422只是在面對中心凸緣421的各個(gè)凸緣422的面上帶有環(huán)形磁鐵423。
環(huán)形凸緣423的內(nèi)徑稍大于軸套411的外徑。環(huán)形磁鐵423包圍軸套411，軸拼段405包含環(huán)形磁鐵413。每個(gè)環(huán)形磁鐵423處于徑向?qū)χ辽僖粋€(gè)環(huán)形磁鐵413的位置。環(huán)形磁鐵423徑向磁化，環(huán)形磁鐵423的南極處于磁鐵423的內(nèi)園周面，而北極處于外園周面。
軸401的環(huán)形磁鐵413和外套419的環(huán)形磁鐵423提供徑向軸承用于支撐外套419中的軸401，因而使軸401徑向浮在外套419中。
環(huán)形凸緣425固定在每個(gè)軸拼段407上鄰近軸套411的端面，每個(gè)凸緣425在它的兩側(cè)都載有環(huán)形磁鐵427。環(huán)形磁鐵427被軸向磁化，亦即，環(huán)形磁鐵427被磁化成環(huán)形磁鐵427的北極和南極在被認(rèn)為是磁鐵427的軸向方向相對而置。
凸緣425上的環(huán)形磁鐵427相互疊放。每個(gè)凸緣425上的兩個(gè)環(huán)形磁鐵427的極化是相對的，亦即，磁鐵427的南極鄰近各自的凸緣425并彼此面對。
與環(huán)形磁鐵427相似的環(huán)形磁鐵429安裝在外套419的凸緣421、422上，并包圍環(huán)形磁鐵423。因此，環(huán)形磁鐵429被軸向磁化。環(huán)形磁鐵429的南極像環(huán)形磁鐵427的南極一樣鄰近各自的凸緣421、422。
環(huán)形磁鐵427、429在軸401和外套419的軸向方向疊放而置，而且，每個(gè)環(huán)形磁鐵427的北極面對環(huán)形磁鐵429的北極。相鄰的兩個(gè)環(huán)形磁鐵427和429的北極之間相隔的距離為“a”。
疊放的環(huán)形磁鐵427、429提供軸向軸承支撐外套419中的軸401，所以軸401浮在外套419中。
在位于磁鐵427、429徑向外側(cè)凸緣421、422、425上的附加磁鐵能增加軸向的軸承觸力。
磁鐵413、423、427、429最好全用永磁鐵構(gòu)成。
除南極以外的磁鐵423表面可以用導(dǎo)磁材料和不導(dǎo)磁材料層或蓋復(fù)蓋。同樣，除北極以外的磁體427、429表面可以用導(dǎo)磁材料或不導(dǎo)磁材料的層或蓋復(fù)蓋。
不需再分析，前面已對本發(fā)明的主題作了充分揭示，該主題使他人能在不遺漏本發(fā)明特征的情況下，結(jié)合采用公知技術(shù)使其適用于各種應(yīng)用。所說的本發(fā)明特征，從已有技術(shù)的觀點(diǎn)來看，它完全構(gòu)成了一般的基本特征和我們對該技術(shù)所做出的貢獻(xiàn)的特殊方面。因此，這一定能有助于理解所附權(quán)利要求的等價(jià)含意和范圍。
權(quán)利要求
1.一種有圓周表面的磁鐵(21；121；221；321)包括多個(gè)磁體(5；205)，每個(gè)磁體有構(gòu)成所說園周表面的一部分的第一表面部分(3；103；203；303)和有隱蔽截面(7、9、11、13；107、109、111、113；207、209、211、213)的第二表面部分；和在至少一些所說的截面(7、9、11、13；107、109、111、113；207、209、211、213)上的導(dǎo)磁蓋(15；115；215；315)。
2.按權(quán)利要求1的磁鐵，還包括在每個(gè)所說導(dǎo)磁蓋(15;115;215;315)上的基本上不導(dǎo)磁的蓋(17;117;217;317)。
3.按權(quán)利要求1的磁鐵，其特征是，所說的每個(gè)磁體(5)一般是錐形，每個(gè)所說的第一表面部分(3)基本上是部分球面，所說的磁體(5)組裝成一個(gè)基本上是球形的磁鐵元件(21)。
4.按權(quán)利要求1的磁鐵，其特征是，所說的每個(gè)磁體(205)構(gòu)成基本為園盤的一個(gè)拼塊，所說的磁體(205)組裝成一個(gè)基本上是實(shí)心園柱形的磁性元件(221)。
5.按權(quán)利要求1的磁鐵，其特征是，每個(gè)所說的磁體構(gòu)成基本上為園環(huán)的拼塊，所說的磁體組裝成空心的基本上為園筒形的磁性元件(321)。
6.按權(quán)利要求1的磁鐵，其特征是，所說磁體(5;205)裝配成在所說園周表面區(qū)產(chǎn)生一個(gè)基本上是單極性的磁場。
7.一種磁性裝置，包括一個(gè)靜止構(gòu)件(419);和一個(gè)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(401)，所說的一個(gè)構(gòu)件(419)包容所說的另一構(gòu)件(401)的至少一部分，在所說的一個(gè)構(gòu)件(419)上設(shè)置環(huán)形第一磁性元件(423)，并包圍所說的另一構(gòu)件(401)，在所說另一構(gòu)件(401)的所說部分設(shè)置第二磁性元件(413)，第二磁性元件有一個(gè)一般的園周表面，并且在所說的園周表面區(qū)有基本上是單極性的磁場，所說構(gòu)件(401和419)安裝成相互浮動，所說另一構(gòu)件(401)包括包圍所說園周表面的不能磁化的軸套(411)。
8.按權(quán)利要求7的裝置，其特征是，所說的另一構(gòu)件(401)包括軸(401)，所說的一個(gè)構(gòu)件(419)包括所說軸(401)用的一個(gè)外套(419)。
9.按權(quán)利要求8的裝置，其特征是，所說的另一構(gòu)件(401)是所說的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(401)。
10.按權(quán)利要求7的裝置，其特征是，所說第二磁性元件(413)是環(huán)形的。
11.按權(quán)利要求7的裝置，其特征是，所說元件(413和423)是被永久磁化的。
12.按權(quán)利要求7的裝置，其特征是，所說磁性元件(413)至少有一個(gè)包括一個(gè)磁體組件。
13.按權(quán)利要求12的裝置，其特征是，所說的一個(gè)磁性元件(413)是所說的第二個(gè)磁性元件(413)。
14.按權(quán)利要求12的裝置，其特征是，所說的磁體每個(gè)都構(gòu)成基本上是園環(huán)的一個(gè)拼塊，每個(gè)所說的磁體具有包括隱蔽截面的表面部分，所說的一個(gè)磁性元件(413)包括至少在一些所說截面上的基本上不導(dǎo)磁的蓋(317)。
15.按權(quán)利要求7的裝置，其特征是，所說的第一磁性元件(423)包圍所說的第二磁性元件(413)。
16.按權(quán)利要求15的裝置，其特征是，所說的一個(gè)構(gòu)件(419)有一個(gè)中心，所說的磁性元件(413和423)位于所說中心區(qū)內(nèi)。
17.按權(quán)利要求15的裝置，其特征是，所說的第一磁性元件(423)有北極和南極，所說的極在所說第一磁性元件(423)的徑向方向相對而置。
18.按權(quán)利要求15的裝置，其特征是，所說第一磁性元件(423)有與第二磁性元件(413)面對的第一表面部分和包括面對不同方向的截面的第二表面部分，所說第一磁性元件(423)包括在所說截面上的基本上不導(dǎo)磁的蓋(未畫出)。
19.按權(quán)利要求7的裝置，其特征是，所說構(gòu)件(401和419)有基本上平行的軸，所說靜止構(gòu)件(401)設(shè)置有第一磁鐵(429)，所說旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(401)設(shè)置有在所說構(gòu)件(401和419)的軸向方向與所說第一磁鐵(429)相對的第二磁鐵(427)，所說磁鐵(427和429)安裝成同極相對，使所說構(gòu)件(401和419)在其軸向方向彼此相對定位。
20.按權(quán)利要求19的裝置，其特征是，所說的靜止構(gòu)件(419)設(shè)置有第一凸緣(421、422)所說旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(401)設(shè)置有第二凸緣(425)，所說磁鐵(427和429)安裝在各自的凸緣(421、422和425)上。
21.按權(quán)利要求20的裝置，其特征是，所說凸緣(421、422和425)基本上是環(huán)形。
22.按權(quán)利要求20的裝置，其特征是，所說構(gòu)件(401或419)中的第一構(gòu)件設(shè)置有一對軸向隔開的凸緣(425和421、422)，第二個(gè)所說構(gòu)件(419和401)的凸緣(421或425)位于所說軸向隔開的凸緣(425或421、422)之間，第二所說構(gòu)件(419或401)的凸緣(421或425)有第一和第二表面，它們分別面對所說軸向隔開的凸緣(425或421、422)中的第一和第二凸緣，所說第一表面和第一凸緣設(shè)置有第一對相對磁鐵(427和429)，所說第二表面和第二凸緣設(shè)置有第二對相對磁鐵(427和429)，每對磁鐵(427和429)均安裝成同極相對。
23.按權(quán)利要求19的裝置，其特征是，每個(gè)所說磁鐵(427和429)有面對所說另一磁鐵的第一表面部分和包括面對不同方向的截面的第二表面部分，每個(gè)所說磁鐵(427和429)包括在各個(gè)截面上基本不導(dǎo)磁的蓋(未畫出)。
全文摘要
多個(gè)磁單元的單極磁鐵，每單元由一磁體構(gòu)成，除一極外整個(gè)磁體用導(dǎo)磁層覆蓋，其上覆蓋不導(dǎo)磁層。單元的暴露極極性相同，一起構(gòu)成磁鐵周表面。單元形狀為圓環(huán)塊，能組成環(huán)形第一磁鐵，其外周為暴露極。第一磁鐵疊成空心圓筒，用來構(gòu)成浮在外套中的軸。外套有包圍第一磁鐵的第二磁鐵，其內(nèi)周面與第一磁鐵外周面極性相同，使軸徑向浮起。外套和軸軸向有疊放的附加磁鐵，軸上的附加磁鐵同極面對外套上附回磁鐵的前面，使軸軸向浮起。
文檔編號F16C32/04GK1073035SQ9210929
公開日1993年6月9日 申請日期1992年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月11日
發(fā)明者漢斯-于爾根·勞伯 申請人:漢斯-于爾根·勞伯