CN105864290A - 一种电磁控速的高速双层嵌套轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电磁控速的高速双层嵌套轴承，包括第一轴承和嵌套在第一轴承内圈的第二轴承，所述第一轴承内圈和所述第二轴承外圈的嵌套接触位置处固定对称安装无铁芯的空心鼠笼，所述空心鼠笼与所述第一轴承和第二轴承的接触位置保持电气绝缘状态；所述第一轴承外圈一侧对称固定安装第一永磁体组，所述第二轴承内圈一侧对称固定安装第二永磁体组；所述第一永磁体组和所述第二永磁体组均为异极相吸的方式排列，磁感线可沿轴承圈直径方向穿过所述空心鼠笼，本发明的有益效果是：提供了一种电磁控速的高速双层嵌套轴承，采用电磁控制技术来克服轴承混合中圈转速不稳定不受控的问题，有效可控的保证轴承的高转速下的寿命及工作稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种轴承，具体涉及一种电磁控速的高速双层嵌套轴承。
背景技术
目前的高速滚珠轴承，普遍采用的深沟球单层结构，在需要高速运转的场合，如机床主轴等领域，可以采用双层嵌套轴承的结构（如图1），其基本原理是：主轴电机的轴端采用的两个轴承，即轴承1和轴承2的嵌套结构，其轴承2的内圈201假定以相对轴承1和轴承2的混合中圈（轴承2外圈202和轴承1内圈101）速度V1转动，则混合中圈也会以相对轴承1的外圈102以V2的速度跟随转动，而轴承1的外圈102固定于端盖上，可以看出轴承2内圈201的实际转速V=V1+V2，这相当于将主轴输出转速分解到了两个轴承来分担，但是这会产生一个V1与V2的速度均衡分配的问题，因为受轴承生产工艺的影响，轴承内外摩擦力不可能完全均匀平衡，这会导致实际运转时的转速不受控，有可能使V1与V2的转速差别过大而使轴承的某部分快速磨损而影响轴承的整体寿命，本发明主要就是为了解决这一问题而提出的。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种电磁控速的高速双层嵌套轴承，采用的电磁控制技术来克服轴承混合中圈转速不稳定不受控的问题，有效可控的保证轴承的高转速下的寿命及工作稳定性。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：本发明的一种电磁控速的高速双层嵌套轴承，包括第一轴承和嵌套在第一轴承内圈处的第二轴承，所述第一轴承内圈和所述第二轴承外圈的嵌套接触位置处固定对称安装无铁芯的空心鼠笼，所述空心鼠笼与所述第一轴承和第二轴承的接触位置处保持电气绝缘状态；所述第一轴承外圈一侧对称固定安装第一永磁体组，所述第二轴承内圈一侧对称固定安装第二永磁体组；所述第一永磁体组和所述第二永磁体组均为异极相吸的方式排列，磁感线可沿轴承圈直径方向穿过空心鼠笼。
一种方案，所述第一永磁体组由两个相同永磁体以异极相吸方式排列，对称固定安装在所述第一轴承外圈；所述第二永磁体组由四个相同永磁体以异极相吸方式两两排列，对称固定安装在所述第二轴承内圈；所述无铁芯空心鼠笼的笼条由第一笼条组和第二笼条组固定连接组成，组成所述第一笼条组和所述第二笼条组的笼条的数量比值为1。
另一种方案，所述第一永磁体组还可由四个相同永磁体以异极相吸方式两两排列，对称固定安装在所述第一轴承外圈，此时所述第二永磁体组由两个相同永磁体以异极相吸方式排列，对称固定安装在所述第二轴承内圈；所述无铁芯空心鼠笼的笼条由第一笼条组和第二笼条组固定连接组成，组成所述第一笼条组和所述第二笼条组的笼条的数量比值为1。
第三种方案，所述第一永磁体组和所述第二永磁体组还可均由两个相同永磁体以异极相吸方式排列，对称固定安装在对应轴承圈上；所述无铁芯空心鼠笼的笼条由第一笼条组和第二笼条组固定连接组成，组成所述第一笼条组和所述第二笼条组的笼条的数量比值为2或1/2。
本发明的有益效果是： 本发明采用电磁控制技术来克服轴承混合中圈转速不稳定不受控的问题，有效可控的保证轴承的高转速下的寿命及工作稳定性。
附图说明
图1为本发明背景技术所述双层嵌套轴承的结构示意图。
图2为本发明结构剖面图。
图3为本发明所述方案①正视图。
图4为本发明所述方案①侧视图。
图5为本发明所述方案②立体结构示意图。
图6为本发明所述方案③立体结构示意图。
图7为本发明所述方案③侧视图。
图8为本发明所述方案③的空心鼠笼的一种结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种电磁控速的高速双层嵌套轴承，为使本发明的目的、技术方案及效果更佳清楚、明确，以下参考附图并举实例对本发明进一步详细说明，应当理解，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明背景技术所述双层嵌套轴承的结构示意图。
图2为本发明结构剖面图。
图3为本发明所述方案①正视图。
图4为本发明所述方案①侧视图。
图5为本发明所述方案②立体结构示意图。
图6为本发明所述方案③立体结构示意图。
图7为本发明所述方案③侧视图。
图8为本发明所述方案③的空心鼠笼的一种结构示意图。
如图2所示，本发明的一种电磁控速的高速双层嵌套轴承，包括第一轴承1和嵌套在第一轴承内圈101处的第二轴承2，第一轴承内圈101和第二轴承外圈202的嵌套接触位置处固定对称安装无铁芯的空心鼠笼3，空心鼠笼3与第一轴承1和第二轴承2的接触位置处保持电气绝缘状态；第一轴承外圈102一侧对称固定安装第一永磁体组4，第二轴承内圈201一侧对称固定安装第二永磁体组5；第一永磁体组4和第二永磁体组5均为异极相吸的方式排列，磁感线可沿轴承圈直径方向穿过空心鼠笼3。
当工作时，第二轴承内圈201会带着第二永磁体组5一起转动，而第二永磁体组5的转动会形成一个旋转的磁场，根据电磁学基本原理，可由安培左手定律分析出空心鼠笼3会受到旋转磁场的驱动力而跟随旋转，同时由安培右手定律分析出鼠笼3也会受到第一永磁体组4的阻滞力，从电机的一般工作情况可以知道，在没有对混合中圈（第一轴承内圈101与第二轴承外圈202固定连接组成）施加电磁影响力时，混合中圈的转动主要是受摩擦力的影响，而摩擦力是很难加以控制的，而施加电磁控制后，由于电磁力远大于摩擦力，混合中圈的转动将主要由电磁力来控制，通过对这两个相反的电磁力的控制就可以控制混合中圈的旋转速度，从而保证轴承的运转保持在可控的速度下工作。
具体控制混合中圈的速度，可采用以下技术方案：方案①，如图3-图4所示，第一永磁体组4由两个相同永磁体以异极相吸方式排列，对称固定安装在第一轴承外圈102上；第二永磁体组5由四个相同永磁体以异极相吸方式两两排列，对称固定安装在第二轴承内圈201上；无铁芯空心鼠笼3的笼条由第一笼条组301和第二笼条组302固定连接组成，组成所述第一笼条组301和所述第二笼条组的笼条的数量比值为1。
方案②，如图5所示，第一永磁体组4还可由四个相同永磁体以异极相吸方式两两排列，对称固定安装在第一轴承外圈102上，此时第二永磁体组5由两个相同永磁体以异极相吸方式排列，对称固定安装在第二轴承内圈201上；无铁芯空心鼠笼3的笼条由第一笼条组301和第二笼条组302固定连接组成，组成第一笼条组301和第二笼条组302的笼条的数量比值为1。
方案③，如图6-图8所示，第一永磁体组4和第二永磁体组5还可均由两个相同永磁体以异极相吸方式排列，对称固定安装在对应轴承圈上，即第一永磁体组4对称固定安装在第一轴承外圈102上，第二永磁体组5对称固定安装在第二轴承内圈201上；无铁芯空心鼠笼3的笼条由第一笼条组301和第二笼条组302固定连接组成，组成第一笼条组301和第二笼条组302的笼条的数量比值为2或1/2。
旋转磁场的速度是决定混合中圈转速的决定性因素，在本发明中有两个（相对于鼠笼的）相反的旋转磁场，分别由第一永磁体组4及第二永磁体组5形成，因此混合中圈一定会工作在两个旋转磁场相互抵消的状态下（指相同的转差率及相反的矢量）才能保持稳定旋转，轴承2的内圈201假定以相对混合中圈速度V1转动，则混合中圈也会以相对轴承1的外圈102以V2的速度跟随转动；本发明中鼠笼与永磁体是以完全对称的形状来安装，那么混合中圈的机械相对转速必然是V1=V2，则：在方案③中，混合中圈的机械相对转速应是V1=2*V2；在方案①中，则混合中圈的相对机械转速应是V1=1/2V2；在方案②中，则混合中圈的相对机械转速是V1=2*V2。
其解释理论如下：由于根据电机学一般原理，电机鼠笼的转速是由驱动磁场的转速及负载的大小决定的，由于本发明中的鼠笼是一个空载鼠笼，其受到的阻力为轴承本身的摩擦力，这个力是非常微弱的，所以它的转速将以接近于旋转磁场的同步速度,其转差率趋近于零。
具体到本发明中，可以看做是工作于同一个鼠笼的两个相反的旋转磁场，如果忽略轴承的摩擦力，那么当两侧鼠笼条数相等时，可以看做是两个旋转磁场相互抵消，显然其受电磁力均衡，如果一侧增加了鼠笼的条数，可以看做是一侧旋转磁场的速度增加，其鼠笼必然要增加相应的转速，以保证转差率的大小相等，方向相反的状态，从而维持受力的均衡。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围，因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.一种电磁控速的高速双层嵌套轴承，包括第一轴承和嵌套在第一轴承内圈的第二轴承，其特征在于：所述第一轴承内圈和所述第二轴承外圈的嵌套接触位置处固定对称安装无铁芯的空心鼠笼，所述空心鼠笼与所述第一轴承和第二轴承的接触位置处保持电气绝缘状态；所述第一轴承外圈一侧对称固定安装第一永磁体组，所述第二轴承内圈一侧对称固定安装第二永磁体组；所述第一永磁体组和所述第二永磁体组均为异极相吸的方式排列，磁感线可沿轴承圈直径方向穿过所述空心鼠笼。
2.根据权利要求1所述的一种电磁控速的高速双层嵌套轴承，其特征在于：所述第一永磁体组由两个相同永磁体以异极相吸方式排列，对称固定安装在所述第一轴承外圈；所述第二永磁体组由四个相同永磁体以异极相吸方式两两排列，对称固定安装在所述第二轴承内圈；所述无铁芯空心鼠笼的笼条由第一笼条组和第二笼条组固定连接组成，组成所述第一笼条组和所述第二笼条组的笼条的数量比值为1。
3.根据权利要求1所述的一种电磁控速的高速双层嵌套轴承，其特征在于：所述第一永磁体组还可由四个相同永磁体以异极相吸方式两两排列，对称固定安装在所述第一轴承外圈，此时所述第二永磁体组由两个相同永磁体以异极相吸方式排列，对称固定安装在所述第二轴承内圈；所述无铁芯空心鼠笼的笼条由第一笼条组和第二笼条组固定连接组成，组成所述第一笼条组和所述第二笼条组的笼条的数量比值为1。
4.根据权利要求1所述的一种电磁控速的高速双层嵌套轴承，其特征在于：所述第一永磁体组和所述第二永磁体组还可均由两个相同永磁体以异极相吸方式排列，对称固定安装在对应轴承圈上；所述无铁芯空心鼠笼的笼条由第一笼条组和第二笼条组固定连接组成，组成所述第一笼条组和所述第二笼条组的笼条的数量比值为2或1/2，以及设计所需的比例均可，但需保持对圆轴对称分布。
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