[發(fā)明專利]陀螺電機(jī)用氣磁混合軸承

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110278269.2
• 申請(qǐng)日: 2011-09-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102434586A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董磊;忽敏學(xué);潘龍飛;張俊;馬本富
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七○七研究所
• 主分類號(hào): F16C32/00
• 分類號(hào): F16C32/00;F16C32/04
• 代理公司: 天津盛理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 王來(lái)佳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高速軸承領(lǐng)域，尤其是一種陀螺電機(jī)用氣磁混合軸承。

背景技術(shù)

軸承是陀螺電機(jī)的核心部件，陀螺電機(jī)的精度和壽命取決于高速旋轉(zhuǎn)的軸承。要實(shí)現(xiàn)陀螺電機(jī)的高速可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，必須解決高速轉(zhuǎn)子的支撐問(wèn)題。目前能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)接觸支撐的軸承主要有以下幾種：氣體軸承、電磁懸浮軸承和永磁軸承。目前比較常用的這幾種軸承應(yīng)用于陀螺電機(jī)均存在不同程度的缺陷，如下：1、氣體軸承又可分為氣體靜壓軸承、氣體動(dòng)壓軸承和擠壓膜軸承，氣體靜壓軸承和擠壓膜軸承都需要外加設(shè)備，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適用于陀螺電機(jī)。2、氣體動(dòng)壓軸承目前已經(jīng)應(yīng)用于陀螺電機(jī)，但該類軸承在轉(zhuǎn)速低的情況下承載力很小，特別在電機(jī)起停過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生干摩擦，這種摩擦?xí)茐妮S承表面精度，帶來(lái)污染物，影響其性能和壽命。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，已經(jīng)采取了各種措施：在軸承表面鍍膜，采用更耐磨的材料等，這些措施只是被動(dòng)的減弱干摩擦的影響，并不能從根本上解決問(wèn)題。3、電磁懸浮軸承需要專門的控制電路，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適用于陀螺電機(jī)。4、永磁軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠在任意時(shí)刻實(shí)現(xiàn)非接觸狀態(tài)，但受限于目前的永磁材料的性能，永磁軸承系統(tǒng)穩(wěn)定性差，剛度小，不能滿足陀螺電機(jī)的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，既可以克服在電機(jī)的啟動(dòng)、停止過(guò)程中，氣體動(dòng)壓軸承的摩擦磨損問(wèn)題，又能解決永磁軸承系統(tǒng)穩(wěn)定性差、剛度小的問(wèn)題的適用于陀螺電機(jī)的氣磁混合軸承。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的：

一種陀螺電機(jī)用氣磁混合軸承，包括軸套、軸、止推板和螺母，軸同軸穿裝在軸套內(nèi)，軸的兩端均同軸安裝一止推板，通過(guò)螺母進(jìn)行緊固，其特征在于：軸套的內(nèi)表面同軸安裝一組外磁環(huán)，軸的外表面同軸安裝一組與外磁環(huán)位置相對(duì)應(yīng)的內(nèi)磁環(huán)，該外磁環(huán)的內(nèi)圓面和內(nèi)磁環(huán)的外圓面為同種極性。

而且，所述的外磁環(huán)粘接在軸套的內(nèi)表面上，內(nèi)磁環(huán)粘接在軸的外表面上。

而且，所述的內(nèi)磁環(huán)和外磁環(huán)均采用徑向充磁。

而且，所述的外磁環(huán)和內(nèi)磁環(huán)均為兩個(gè)，兩個(gè)外磁環(huán)同軸安裝在軸套的兩端，兩個(gè)內(nèi)磁環(huán)同軸安裝在軸上并與外磁環(huán)錯(cuò)落設(shè)置。

而且，所述的軸與軸套之間和軸套與止推板之間均具有間隙。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

1、本氣磁混合軸承在氣體動(dòng)壓軸承的基礎(chǔ)上，安裝兩對(duì)完全相同的內(nèi)、外磁環(huán)，其分別置于軸和軸套的兩端，軸和內(nèi)磁環(huán)做成一個(gè)整體，軸套和外磁環(huán)做成一個(gè)整體；內(nèi)、外磁環(huán)均采用永磁材料且徑向充磁，使內(nèi)磁環(huán)的外圓面和外磁環(huán)的內(nèi)圓面具有相同的極性，內(nèi)、外磁環(huán)在軸向方向錯(cuò)落放置，這樣內(nèi)、外磁環(huán)在產(chǎn)生徑向力的同時(shí)還產(chǎn)生軸向力，由于軸承結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱，軸和軸套會(huì)在兩對(duì)磁環(huán)產(chǎn)生的徑向力和軸向力的作用下達(dá)到平衡位置，即軸和軸套處于無(wú)接觸狀態(tài)，從根本上克服了電機(jī)在啟動(dòng)、停止過(guò)程中，氣體動(dòng)壓軸承的摩擦磨損問(wèn)題，有效地延長(zhǎng)了軸承的使用壽命。

2、本氣磁混合軸承在正常工作過(guò)程中，軸承高速旋轉(zhuǎn)，具備氣體動(dòng)壓軸承的功能，相當(dāng)于永磁軸承和氣體動(dòng)壓軸承同時(shí)工作，提高了軸承的軸向和徑向承載能力，彌補(bǔ)了永磁軸承系統(tǒng)穩(wěn)定性差、剛度小的缺陷。

3、本氣磁混合軸承中的軸套、止推板、螺母以及軸均采用同種材料制成，如A1、Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni、40Cr，并采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，因此可以保證環(huán)境溫度變化時(shí)質(zhì)心穩(wěn)定。

4、本發(fā)明是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)科學(xué)、安全可靠、實(shí)用性強(qiáng)的陀螺電機(jī)用新型氣磁混合軸承，本軸承綜合氣體動(dòng)壓軸承和永磁軸承的優(yōu)點(diǎn)，既克服了在電機(jī)的啟動(dòng)、停止過(guò)程中，氣體動(dòng)壓軸承的摩擦磨損問(wèn)題，又解決了永磁軸承系統(tǒng)穩(wěn)定性差、剛度小的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的實(shí)施例；需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例是敘述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

一種陀螺電機(jī)用氣磁混合軸承，包括軸套1、止推板2、螺母4和軸5，軸同軸穿裝在軸套內(nèi)，軸的兩端均同軸安裝一止推板，該止推板通過(guò)螺母緊固在軸上。軸與軸套之間和軸套與止推板之間均具有微小間隙，軸套在高速旋轉(zhuǎn)的條件下能夠?qū)崿F(xiàn)氣體動(dòng)壓軸承的功能。本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于：軸套的內(nèi)表面同軸安裝一組外磁環(huán)3，軸套和外磁環(huán)通過(guò)粘接方式做成一個(gè)整體。軸的外表面同軸安裝一組與外磁環(huán)位置相對(duì)應(yīng)的內(nèi)磁環(huán)6，軸和內(nèi)磁環(huán)通過(guò)粘接方式做成一個(gè)整體。