专利名称：一种轴承的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种轴承。
背景技术：
一种多层向心滚珠轴承，在轴承内外圈之间加一个中间圈，轴承内圈和中间圈之 间装有滚珠，轴承外圈和中间圈之间装有滚珠，增加了轴承内外圈之间相对旋转的可能性。此种二级(即二层)轴承的内圈和中间圈及其间滚珠组成一普通单级轴承，中间 圈和外圈及其间滚珠组成又一普通单级轴承，当中间圈相对内圈旋转工作在普通单级轴承 的极限转速，同时外圈同方向相对中间圈旋转工作在普通单级轴承的极限转速时，此种二 级轴承的内圈与外圈之间的极限转速为两级普通单级轴承的极限转速的和，达到最大极限 转速状态，此时要求中间圈转速与内外圈转速之间要可靠的相互关联。例如此种二级轴承 外圈固定内圈转动时，中间圈转速保持在与内圈同向并相对内圈转速一半的转速上，此时， 轴承的两级滚动体(这里是滚珠)基本均担滚动任务，对提高轴承整体极限转速或延长其 使用寿命均有益，轴承工作在最佳状态。然而，此种二级轴承的中间圈的转速，由其受力情况决定，具体受到两侧滚动体对 其摩擦力的作用，当中间圈内侧的摩擦力大于其外侧的摩擦力时，中间圈保持与内圈相同 的运动状态，反之，中间圈保持与外圈相同的运动状态，滚动体对中间圈的摩擦力的大小受 到它们的制造精度、配合精度及其润滑状况等诸多因素的影响，存在很大的随机性。即使两 侧滚动体对中间圈的摩擦力相等，又因为两侧摩擦力一个为动力，一个为阻力，两力方向始 终相反，合力为零，也只会使中间圈的运动状态保持不变，即转或不转，可见中间圈的运动 情况存在很大的随机性，没有与内外圈转速之间的可靠的相互关联，不能使轴承工作在最 佳状态。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种轴承，该轴承由电磁驱动调速机构 和二级轴承机构有机组合而成，功能上互相支持，可靠的实现二级轴承的级间调速要求。本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现，一种轴承由内圈、外圈、中间圈和两组传动介质组以及两组保持架组成，其介质为 滚珠、滚针、滚柱或流体中的一种或它们的排列组合，根据介质与内、外、中圈结构的变化， 二级轴承可以是二级滚动轴承、也可以是二级滑动轴承，或是多种排列，它即可以是二级向 心轴承，也可以是二级推力轴承，其特征在于所述内圈的内侧或外侧或内外两侧固结永久 磁体作为内定子，在外圈的内侧或外侧或内外两侧固结永久磁体作为外定子，在所述磁体 主磁极方向与轴承轴线垂直，并相交，内定子或外定子对应的中间圈作为励磁金属圆环作 为转子。所述转子为鼠笼转子或杯形转子。本实用新型在使用时，杯形转子结构相当于有无数鼠笼导条无间隙并排而成的鼠
3笼转子，因此转子结构与鼠笼式异步电动机的转子绕组类似，故外定子和其对应的同侧转 子，内定子和其对应的同侧转子的工作原理也与鼠笼式异步电动机完全一样。当外圈固定， 内圈与工作轴配合并一起转动时，内定子磁体随着一起转动，这相当于一旋转磁场，由右手 定则知，转子内的短路导体因切割磁力线而感应电动势，并产生电流。由左手定则知，通电 导体在内定子磁场中受电磁力作用，即带电导体在旋转磁场作用下，产生电磁转矩。于是转 子随内定子同方向旋转，因中间圈与转子固结，中间圈也随内定子同方向旋转。这种驱动方 式为电磁驱动，当内定子反转时，转子也反转。转子的旋转方向与内定子磁场旋转方向相 同，且转速始终与内定子转速n0保持一定关系。因为从三相异步电动机的机械特性可知， 转子电阻对电动机的转速、转矩特性影响很大，转子电阻增大到一定程度，最大转矩可出现 在S= l(s转差率)附近，即转子受到的转矩随磁场转速与转子转速差值得增大而增大，且 近似为线性关系。在轴承开始工作时，内定子转速nO，转子转速为0，外定子与外圈固结并 固定，此时内定子与转子转差率为1，转矩最大，外定子与转子转差率为0，转矩为0，转子 在内定子旋转磁场作用下，产生动力转矩，加速。由电磁作用的相对性可知，一旦转子开始 转动，则相当于外定子磁场相对转子向反方向转动，并产生反方向电磁转矩即阻力转矩。并 且，随着转子转速的上升，动力转矩随内定子与转子转差率的减小而减小，阻力转矩随外定 子与转子转差率的增大而增大。当动力转矩与阻力转矩达到平衡时，中间圈保持转速不变， 若内外定子共用一个转子，由安培定律dF = I*dL*B知内定子与转子转差率与外定子与转 子转差率的比值理论上等于外定子在转子处的磁感应强度与内定子在转子处的磁感应强 度的比值。因此可通过调节内、外定子在转子处的磁感应强度比值的方法调节转子与内、外 定子之间的转速关系，即中间圈与内、外圈之间的转速关系。又因为中间圈的内外两侧滚动 体与其摩擦系数很小，产生的摩擦动力和摩擦阻力很小，且它们方向始终相反，故其合力更 小。在设计过程中，可通过增加内外定子的磁场强度，及调节转子的几何结构使电磁动、阻 力矩远大于这个摩擦合力。此时，建立了中间圈与内、外圈之间的可靠的转速关系而使摩擦 力的影响可忽略不计。本实用新型具有的有益效果是1、可靠的实现二级轴承的级间转速关系，从轴承级 间转速分配角度最大限度的提高了轴承对外整体的极限转速；2、可通过调节内、外定子在 转子处的磁感应强度比值的方法调节转子与内、外定子之间的转速关系，调节方式简单；3、 此调速装置是非机械接触的，因而无机械摩擦、磨损，无机械冲击，又因转子转动惯量小，所 以转子启动、停止平静而迅速。
图1是本实用新型一种级间采用电磁驱动式调速的二级轴承的纵剖面构造图；图2是电磁驱动调速机构的机械特性曲线示意图；图1中1.内圈、2.滚珠、3.中间圈、4.滚珠、5.外圈、6.磁体、7.磁体；图2中1.内定子与转子的机械特性曲线、2.外定子与转子的机械特性曲线、3.转 子在内、外定子共同作用下的机械特性曲线，即曲线1与曲线2的合成曲线。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。如图1所示，内圈1、滚珠2、中间圈3、滚珠4、外圈5—起构成一个二级向心滚珠 轴承(保持架图中略)。在内圈1的内侧固定安装永磁体6作内定子，使磁体6主磁极方 向与轴承轴线垂直，并相交。中间圈3作为转子，在外圈5的外侧固定安装永磁体7作外定 子，使磁体7主磁极方向与轴承轴线垂直，并相交，使内、外定子在转子处的磁感应强度相 等。则内定子永磁体6、外定子永磁体7与转子3 —起构成电磁驱动调速机构，此机构的工 作原理请结合附图2作进一步说明。附图2，横坐标是转子所受转矩，纵坐标是转子转速，转矩、转速的方向规定如下 设外圈5固定，内圈1转动，内圈1转速为nO为正方向，方向与nO相同为正，反之为负。由 曲线1、曲线2知，当转子3以转速nO与内定子6同向转动时，受内定子6的转矩为0，受外 定子7的转矩为T-，为负值即阻力转矩。当转子3转速为0时，受内定子6的正向转矩为 T+，为动力转矩，受外定子7的转矩为0，设T+、T-的绝对值相等，则由合成曲线3知转子3 转速维持在平衡状态nO/2上，并且系统在受到外界干扰后，具有恢复原平衡状态的能力而 进入稳定运行。以上是忽略转子3所受摩擦力影响时的情况。现在假设摩擦力合力对转子3的负 载转矩如图所示为TL，调节内、外定子在转子处的磁感应强度，使T+、T-的绝对值远大于TL 绝对值，因此转子3的实际转速nL接近于n(V2，而使摩擦力的影响可忽略不计，建立了中间 圈与内、外圈之间的可靠的转速关系。以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行 业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述 的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还 会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型 要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求一种轴承由内圈、外圈、中间圈和两组传动介质组以及两组保持架组成，其特征在于所述内圈的内侧或外侧或内外两侧固结永久磁体作为内定子，在外圈的内侧或外侧或内外两侧固结永久磁体作为外定子，在所述磁体主磁极方向与轴承轴线垂直，并相交，内定子或外定子对应的中间圈作为励磁金属圆环作为转子。
2.根据权利要求1所述轴承，其特征在于所述介质为滚珠、滚针、滚柱或流体中的一 种或它们的排列组合。
3.根据权利要求1所述轴承，其特征在于所述轴承为二级向心轴承或二级推力轴承。
4.根据权利要求1所述轴承，其特征在于所述转子为鼠笼转子或杯形转子。
专利摘要一种轴承由内圈、外圈、中间圈和两组传动介质组以及两组保持架组成，所述内圈的内侧或外侧或内外两侧固结永久磁体作为内定子，在外圈的内侧或外侧或内外两侧固结永久磁体作为外定子，在所述磁体主磁极方向与轴承轴线垂直，并相交，内定子或外定子对应的中间圈作为励磁金属圆环作为转子。有益效果是可靠的实现二级轴承的级间转速关系，从轴承级间转速分配角度最大限度的提高了轴承对外整体的极限转速；可通过调节内、外定子在转子处的磁感应强度比值的方法调节转子与内、外定子之间的转速关系，调节方式简单；此调速装置是非机械接触的，因而无机械摩擦、磨损，无机械冲击，又因转子转动惯量小，所以转子启动、停止平静而迅速。
文档编号F16C33/00GK201696493SQ20102022771
公开日2011年1月5日 申请日期2010年6月9日 优先权日2010年6月9日
发明者李军 申请人:合肥科烨电物理设备制造有限公司