一种用于旋转机械转子的组合轴承的制作方法

本实用新型涉及电机技术领域，尤其是一种用于旋转机械转子的组合轴承。

背景技术：

在现有的旋转机械中，转子在轴向上、径向上均有支撑。支撑可以通过润滑的，磁性的，气动的轴承实现，如空气轴承，空气轴承(又称为气浮轴承)指的是用气体(通常是空气，但也有可能是其它气体)作为润滑剂的滑动轴承。空气比油粘滞性小，耐高温，无污染，因而可用于高速机器、仪器及放射性装置中，但其负荷能力比油低。空气轴承具有明显的特点，其压力气膜具有均化效应，因而振动小，旋转精度高；气体的粘度很低，因此摩擦损耗小，发热变形也小；无物体间的接触，理论上认为没有磨损，所以寿命长；空气轴承对环境无污染，因此无需考虑密封问题。基于以上特点，气体静压支撑轴承广泛应用于航空航天工业、半导体工业和超精密加工设备与测量仪器中。

这些轴承的共同特征是增加了转轴的长度。除了气动轴承外，还需要复杂及昂贵的支撑系统。箔片气动轴承不需要这样的支撑系统，其旋转产生升力作用在轴承上，但是目前它们的承压强度远小于高输出或高压力旋转机械的要求。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供一种用于旋转机械转子的组合轴承，能够有效增加转子的可靠性，并且能够降低成本

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种用于旋转机械转子的组合轴承，包括机箱、定子、转子、永磁轴承、止推轴承及支撑装置，

所述定子位于所述机箱内并与所述机箱固定连接，所述转子位于所述定子内，所述转子与所述定子之间具有导气空隙；所述定子内设有进气通道、排气通道、至少设有两个导气环及若干导气通道，所述进气通道位于所述定子的一端，所述进气通道的一端依次穿过所述定子及所述机箱，另一端连通两个所述导气环，至少所述两个导气环沿定子的轴向间隔设置，每一所述导气环环绕设置于所述导气空隙外围，每一所述导气环通过若干所述导气通道与所述导气空隙导通连接；所述排气通道位于所述定子内远离所述进气通道的一端，所述排气通道一端依次穿过所述定子及所述机箱，另一端与所述导气空隙导通连接；

所述永磁轴承嵌入所述定子内并与所述定子固定连接，每一导气环的相对两侧分别设有一所述永磁轴承；所述止推轴承位于所述导气空隙中，并一侧与所述定子固定连接；

所述支撑装置包括支撑圆柱，所述支撑圆柱套设在所述转子的轴颈外，并一端与所述机箱固定连接，所述支撑圆柱面向所述转子的一面设有倾斜结构，所述倾斜结构远离所述机箱的一端逐渐倾斜于所述转子，所述支撑圆柱内设有贯穿的支撑气孔，所述支撑气孔一端与所述导气空隙导通连接，另一端朝向所述轴颈；

由所述进气通道进入的气体依次通过所述导气环、所述导气通道进入所述导气空隙，所述导气空隙的气体分别流向所述排气通道及所述支撑气孔。

进一步地，所述止推轴承内设有若干节流腔及节流孔，所述节流腔一端为圆弧开口结构并朝向气体流动的方向，另一端与所述节流腔导通连接，所述节流孔为多节孔结构，并贯穿于所述止推轴承，所述节流孔每一节孔的半径沿气体流动的方向逐渐减少，所述节流孔的相邻两节孔的连接处具有圆弧结构。

进一步地，所述支撑气孔包括第一气孔及第二气孔，所述第一气孔与所述第二气孔位于不同的横截面上，所述第一气孔与所述第二气孔相间排列，所述第一气孔倾斜于所述轴颈的径向方向，所述第二气孔与所述第一气孔倾斜方向相反；两相邻横截面的所述第一气孔的间距与两相邻横截面的所述第二气孔的间距相等；

所述支撑装置还包括调节筒、铁块及电磁铁，所述调节筒滑动套设于所述支撑圆柱外，所述调节筒上贯通设有调节孔，不同横截面的所述调节孔之间的间距与不同横截面的两相邻所述第一气孔的间距相等；所述铁块与所述调节筒固定连接，所述电磁铁设有两个，两个所述电磁铁分别位于所述铁块的两侧，并与所述定子固定，当某一所述电磁铁通电时，所述铁块被吸合，所述调节筒随之滑动，使得所述调节孔与所述第一气孔或所述第二气孔导通。

进一步地，所述第一气孔或所述第二气孔排入内的气体的排入方向与所述转子的旋转方向相反。

进一步地，所述支撑圆柱外壁上凹设有滑动槽，所述调节筒内设有与所述滑动槽契合的滑动块。

进一步地，还包括固定装置，所述固定装置包括固定件、滚轴及四个气动伸缩杆，所述定子设有四个放置槽，两所述放置槽靠近于所述轴颈的一端，另外两所述放置槽远离于所述轴颈的一端，四个所述气动伸缩杆位于四个所述放置槽内，所述气动伸缩杆一端与所述定子固定连接，另一端与所述固定件固定连接，所述固定件远离所述气动伸缩杆的一端为与所述转子契合的弧形结构，并与若干所述滚轴转动连接。

进一步地，所述滚轴装设有缓冲胶环。

进一步地，所述转子远离所述轴颈的一端设有联轴器。

本实用新型的有益效果是，

1.通过在进气通道注入气体，使得气体依次通过导气环、导气通道进入导气空隙，导气空隙的气体分别流向排气通道，导气空隙的气体为转子提供悬浮力；气体流到支撑圆柱，由于支撑圆柱靠近转子的一面设有倾斜结构，倾斜结构靠近机箱的一端逐渐倾斜于定子，气体流到支撑圆柱时，形成具有刚度和阻尼的气膜，气膜对轴颈进行支撑，靠近机箱一侧的轴颈的压力大于另一侧的压力，能够增加轴颈转动时的稳定性；导气空隙中的气体通过支撑圆柱和止推轴承对转子进行支撑，永磁轴承对转子产生磁力并对转子进行支撑，从而代替复杂及昂贵的支撑系统，使得成本下降。

2.在导气空隙的气体通过止推轴承时，在节流腔的作用下，能够减少了的附加容积，从而减小了转子的微振动，提高了转子的定位精度及运动精度；节流孔每一节孔的半径沿气体流动的方向逐渐减少，使气体经历多次节流过程，从而增加节流效应；永磁轴承能够为转子提供磁悬浮力，增加转子的稳定性。

3.轴颈在转动的时候，自身会形成气膜，而通过支撑气孔排入的气体与转子的旋转方向相反，能够使支撑气孔所形成的气膜与轴颈自身的气膜相互接触，增加了轴颈与机箱的密封性，使得在海底的环境中使用也能保证其密封性。

4.第一气孔与第二气孔相间排列，第一气孔倾斜于轴颈的径向方向，第二气孔与第一气孔倾斜方向相反，从而第一气孔和第二气孔所形成的气膜的旋转方向相反，通过切换第一气孔或第二气孔，使转子在正转或反转时，使支撑圆柱形成的气膜都与轴颈自身的气膜相反；在电磁铁的作用下，当某一电磁铁通电时，当某一电磁铁通电时，铁块被吸合，调节筒随之滑动，使得调节孔与第一气孔或第二气孔导通，实现了第一气孔与第二气孔的切换。

5.当转子停止和停止供气时，转子的支撑力消失，转子受到重力而压向定子，容易导致转子及定子损坏，并且在缺少支撑气体时，转子的转动惯性会到导致转子及定子损坏，在固定装置的作用下，当转子停止和停止供气时，气动伸缩杆伸长，使得固定件上的滚轴对转子进行支撑，避免转子及定子受到损坏，并且能够保证转子停止后依然固定在定子的中心位置，便于下次的启动。

附图说明

图1是本实用新型一较佳实施方式的用于旋转机械转子的组合轴承的结构示意图。

图2是本实用新型一较佳实施方式的用于旋转机械转子的组合轴承的定子截面结构示意图。

图3是本实用新型一较佳实施方式的用于旋转机械转子的组合轴承的止推轴承结构示意图。

图4是本实用新型一较佳实施方式的用于旋转机械转子的组合轴承的止推轴承的截面结构示意图。

图5是本实用新型一较佳实施方式的用于旋转机械转子的组合轴承的支撑装置结构示意图。

图6是图5中支撑圆柱的A-A剖面图。

图7是本实用新型一较佳实施方式的用于旋转机械转子的组合轴承的调节筒结构示意图。

图8是本实用新型一较佳实施方式的用于旋转机械转子的组合轴承的固定装置结构示意图。

图中，1-机箱，2-定子，21-进气通道，211-导气环，22-排气通道，23-导气通道，24-放置槽，3-转子，31-导气空隙，32-轴颈，4-永磁轴承，5-止推轴承，51-节流腔，52-节流孔，6-支撑装置，61-支撑圆柱，611-倾斜结构，62-支撑气孔，621-第一气孔，622-第二气孔，63-调节筒，64-铁块，65-电磁铁，66-滑动槽，661-滑动块，7-固定件，71-滚轴，711-缓冲胶环，72-气动伸缩杆，8-联轴器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请同时参见图1至图8，一种用于旋转机械转子的组合轴承，包括机箱1、定子2、转子3、永磁轴承4、止推轴承5、支撑装置6及固定装置。

定子2位于机箱1内并与机箱1固定连接，转子3位于定子2内，转子3与定子2之间具有导气空隙31。定子2内设有进气通道21、排气通道22、至少设有两个导气环211及若干导气通道23，进气通道21位于定子2的一端，进气通道21的一端依次穿过定子2及机箱1，另一端连通两个导气环211，至少两个导气环211沿定子2的轴向间隔设置，每一导气环211环绕设置于导气空隙31外围，每一导气环211通过若干导气通道23与导气空隙31导通连接。排气通道22位于定子2内远离进气通道21的一端，排气通道22一端依次穿过定子2及机箱1，另一端与导气空隙31导通连接，使得气体由进气通道21依次通过导气环211、导气通道23进入导气空隙31，导气空隙31的气体分别流向排气通道22，以利用导气空隙31内的气体为转子3提供悬浮力。

永磁轴承4嵌入定子2内并与定子2固定连接，每一导气环211的两侧均设有永磁轴承4。永磁轴承4能够为转子3提供磁悬浮力，增加转子3的稳定性。

止推轴承5位于导气空隙31中，并一侧与定子2固定连接。在本实施例中，每一导气通道23对应设有一止推轴承5。

止推轴承5内设有若干节流腔51及节流孔52，节流腔51一端为圆弧开口结构并朝向气体流动的方向，另一端与节流腔51导通连接，节流孔52为多节孔结构，并贯穿于止推轴承5，节流孔52每一节孔的半径沿气体流动的方向逐渐减少，节流孔52的相邻两节孔的连接处具有圆弧结构。在导气空隙31的气体通过止推轴承5时，在节流腔51的作用下，能够减少了的气体的附加容积，从而减小了转子3的微振动，提高了转子3的定位精度及运动精度；节流孔52每一节孔的半径沿气体流动的方向逐渐减少，使气体经历多次节流过程，从而增加节流效应。

支撑装置6包括支撑圆柱61，支撑圆柱61套设在转子3的轴颈32外，并一端与机箱1固定连接，支撑圆柱61靠近转子3的一面设有倾斜结构611，倾斜结构611远离机箱1的一端逐渐倾斜于转子3，支撑圆柱61内设有贯穿的支撑气孔62，支撑气孔62一端与导气空隙31导通连接，另一端朝向轴颈32。由于支撑圆柱61靠近转子3的一面设有倾斜结构611，气体流到支撑圆柱61时，形成具有刚度和阻尼的气膜，气膜对轴颈32进行支撑，使得靠近机箱1一侧的轴颈32的压力大于另一侧的压力，能够增加轴颈32转动时的稳定性。

支撑气孔62包括第一气孔621及第二气孔622。第一气孔621与第二气孔622位于不同的横截面上，第一气孔621与第二气孔622相间排列，第一气孔621倾斜于轴颈32的径向方向，第二气孔622与第一气孔621倾斜方向相反。两相邻横截面的第一气孔621的间距与两相邻横截面的第二气孔622的间距相等。

在本实施例中，根据转子3的旋转方向，选择向第一气孔621或第二气孔622排入的气体，以确保气体的排入后流动的方向与转子3的旋转方向相反。轴颈32在转动的时候，自身会形成气膜，而通过支撑气孔62排入后气体的流动方向与转子3的旋转方向相反，能够使支撑气孔62所形成的气膜与轴颈32自身的气膜相互接触，增加了轴颈32与机箱1的密封性，使得在海底的环境中使用也能保证其密封性，而且能够隔绝灰尘。

第一气孔621与第二气孔622相间排列，第一气孔621倾斜于轴颈32的径向方向，第二气孔622与第一气孔621倾斜方向相反，从而第一气孔621和第二气孔622所形成的气膜的旋转方向相反，通过开启第一气孔闭合第二气孔或开启第二气孔闭合第一气孔，使转子3在正转或反转时，使支撑圆柱61形成的气膜都与轴颈自身的气膜相反；

支撑装置6还包括调节筒63、铁块64及电磁铁65，调节筒63滑动套设于支撑圆柱61外，调节筒63贯通设有调节孔631，不同横截面的调节孔631之间的间距与不同横截面的两相邻第一气孔621的间距相等；铁块64与调节筒63固定连接，电磁铁65设有两个，两个电磁铁65分别位于铁块64的两侧，并与定子2固定，当某一电磁铁65通电时，铁块64被吸合，调节筒63随之滑动，使得调节孔631与第一气孔621或第二气孔622导通。图7为第一气孔621被封闭，第二气孔622打开的状态。

在本实施例中，第一气孔621所形成气膜与转子3正转所形成气膜的旋转方向相反，第二气孔622所形成气膜与转子3反转所形成气膜的旋转方向相反。当转子3正转时，控制一电磁铁65通电，铁块64被吸合，调节筒63随之滑动，使得调节孔631与第一气孔621重合，并且调节筒63将第二气孔622封闭；转子3反转时，控制另一电磁铁65通电，铁块64被吸合，调节筒63随之滑动，使得调节孔631与第二气孔622重合，并且调节筒63将第一气孔621封闭，实现了使支撑圆柱61形成的气膜都与轴颈自身的气膜相反。

在本实施例中，支撑圆柱61外壁上凹设有滑动槽66，调节筒63内设有与滑动槽66契合的滑动块661。滑动槽66和滑动块661能够防止支撑圆柱61出现转动偏移，使得调节孔631与第一气孔62或第二气孔622不导通。

固定装置包括固定件7、滚轴71及四个气动伸缩杆72，定子2设有四个放置槽24，两放置槽24靠近于轴颈32的一端，另外两放置槽24远离于轴颈32的一端，四个气动伸缩杆72分别位于四个放置槽24内，气动伸缩杆72一端与定子2固定连接，另一端与固定件7固定连接，固定件7远离气动伸缩杆72的一端为与转子3契合的弧形结构，并与若干滚轴71转动连接。

当转子3停止转动和停止供气时，转子3的支撑力消失，转子3受到重力而压向定子2，容易导致转子3及定子2损坏，并且在缺少支撑气体时，转子3的转动惯性也会到导致转子3及定子2损坏，在固定装置的作用下，当转子3停止转动和停止供气时，气动伸缩杆72伸长，使得固定件7上的滚轴71对转子进行支撑，避免转子3及定子2受到损坏，并且能够保证转子3停止后依然固定在定子2的中心位置，便于下次的启动。

滚轴71装设有缓冲胶环711，缓冲胶环711能够对转子3进行缓冲，避免转子3直接与滚轴71相碰。

转子3远离轴颈32的一端设有联轴器8。联轴器8能够过转子进行过载保护，避免转子3承受过大的载荷。

本实用新型气体流动的方向为，由进气通道21进入的气体依次通过导气环211、导气通道23进入导气空隙31，导气空隙31的气体分别流向排气通道22及支撑气孔62。在气体在作用下，整个机箱处于密封的状态，能够对机箱内的装置进行转子及定子进行防水防尘保护，并且能够为转子3及轴颈32提供悬浮力。