[发明专利]一种带有驱动功能的超高速轴承及其驱动方法

说明书

本发明公开了一种带有驱动功能的超高速轴承及其驱动方法，包括一级轴承内圈、一级轴承滚动体、共用轴承圈、二级轴承外圈和二级轴承滚动体；一级轴承滚动体位于一级轴承内圈和共用轴承圈之间，并且共用轴承圈位于一级轴承内圈外侧，构成一级轴承；一级轴承内圈上安装有第一永磁体组；二级轴承滚动体位于共用轴承圈和二级轴承外圈之间，并且共用轴承圈位于二级轴承外圈内侧，构成二级轴承；共用轴承圈上安装有第二永磁体组；第一永磁体组和第二永磁体组构成磁驱动机构；二级轴承外圈上安装有电磁驱动机构；本发明能调节、分配一级轴承和二级轴承之间的转速，使一级轴承和二级轴承的转速能合理叠加，达到提高转速，增加轴承使用寿命的目的。

技术领域

本发明涉及轴承设备技术领域，更具体的说是涉及一种带有驱动功能轴承及其驱动方法。

背景技术

轴承是当代机械设备中一种重要零部件，它的主要功能是支撑机械旋转件，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度，相对于大机械而言，轴承是一个很小的零部件，但是却起到了举足轻重的作用，属基础机电产品，其高端产品主要是高速、长寿命轴承。

目前，高速、长寿命轴承对制造材料、加工技术、使用装配以及附带的润滑条件，都有较高的要求。各项条件不变的情况下，轴承的适应使用转速都有限制，对于达到一定高转速的轴承，材料和制造精度要求高，同时对润滑油及装配都有特殊的要求，使用成本都会大幅度的提高。

为提高轴承转速和寿命，国外轴承先进技术国家研发岀磁悬浮轴承、空气轴承。虽然磁悬浮轴承、空气轴承工作转速高，但结构复杂、承载力低、经济性差、可靠性差、能耗高，这些不足限制了磁悬浮轴承、空气轴承的应用范围和应用规模。

造成传统高速轴承失效的因数有多方面，其中速度过快是主要因素，随着航空发动机、燃气轮机等高速旋转设备的大量应用，如何大幅提高轴承最高工作速度和使用寿命，就成为目前我国轴承技术界急待解决的课题。

申请号201711184579.1公开了“一种层叠式高速轴承”，该发明将两个或以上的轴承层叠，试图将两个或以上的轴承转速进行叠加而获得整体高转速，但因后级轴承是由前级轴承旋转产生的摩擦力带动旋转的，而轴承旋转摩擦力较小，按此技术试制的二级“一种层叠式高速轴承”，经实测，后级轴承转速仅为前级轴承的3～6％，二级轴承层叠后轴承整体转速仅为层叠前103～106％，与该技术提岀的前级轴承转速+后级轴承转速＝200％轴承转速的目标相距甚远。

申请号201410047216.3公开了“串列式自调超高速轴承”，该发明在“一种层叠式高速轴承”技术基础上，在前、后级轴承之间增加中间过渡调节环，从而达到平均分配前、后级轴承转速并获得转速叠加。但中间过渡调节环为固定机械，只在某个转数值能平均分配前、后级轴承转速，其它转速下则不能，导致前、后级轴承寿命不均、快速报废。且使用过程中因材料磨损、润滑条件变化，中间过渡调节环性能、参数也发生变化，也导致前、后级轴承转速不均、快速报废。同时，中间过渡调节环增加了轴承总摩擦力，一定程度上降低了轴承降低摩擦系数的效果，增加了轴承运行噪声、振动，因而未得到应用。

因此，如何提供一种带有驱动功能的轴承及其驱动方法，在大范围转速内都能合理分配前、后级轴承转速，且不增加轴承总摩擦力，从而大幅提高轴承最高工作转速，或者适当降低最高工作转速、大幅提高使用寿命，就是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种带有驱动功能轴承及其驱动方法，通过一级轴承内圈上第一永磁体环的转动能够利用磁力驱动位于其外侧共用轴承圈上的第二永磁体环发生转动，使一级轴承和二级轴承能够进行相对转动；同时，二级轴承外圈上安装有电驱动机构；通过控制器能够控制电磁铁的磁场通断，进而影响第二永磁体环的转速变化，形成对二级轴承转速的控制，针对不同轴承工况需要，控制二级轴承转速，在大范围转速内都能合理分配－、二级轴承转速，从而实现一级轴承转速+二级轴承转速＝200％原轴承转速的目标或者实现工作转速小于200％原轴承转速但大幅增加轴承使用寿命的目的。