[发明专利]一种混合式气体动压轴承

说明书

一种混合式气体动压轴承，尤其是永磁体和超声波辅助出力的弹性泊片气体动压轴承，在前定子、止推盘、后定子中安装有永磁体，前定子、后定子中安装有超声波发生器，利用止推盘中的永磁体和前、后定子内的永磁体同极之间产生的斥力；和/或前定子、后定子中超声波对止推盘产生的声压，以及弹性支撑箔的箔片产生的气膜三者共同作用，支撑止推盘轴向悬浮。通过上述设置，轴承的轴向支撑可靠性成倍提高，避免因弹性箔片失效而不能正常运行。

技术领域

本发明涉及一种混合式气体动压轴承，具体而言，涉及一种超声波耦合弹性箔片的气体动压轴承。

背景技术

弹性箔片气体动压轴承是一种高转速、高运行精度、低损耗、耐高温的特种轴承。其中，弹性箔片气体动压轴承包括径向弹性箔片气体动压轴承和轴向弹性箔片气体动压轴承组成，径向轴承主要由顶箔、拱箔、轴承座等零件组成，轴向轴承由顶箔、拱箔、轴承座及止推轴承组成。

原有技术中弹性箔片气体动压轴承如图1所示，包括：轴承座(定子)100，拱箔200，顶箔300，止推轴承(止推盘)400。每个轴承座100上都由多片扇形拱箔200和顶箔300组成，拱箔200和顶箔300一端焊接在轴承座100上，另一端自由，焊接端比自由端稍低，以形成气楔角。轴承在正常运行时，顶箔300和止推轴承400之间形成一层气膜，使止推轴承400轴向悬浮。拱箔200是具有多个拱形的箔片，为顶箔300提供弹性基础，决定了顶箔300表面的支撑刚度。

其中构成顶箔300的平箔片和构成拱箔200的波箔片都为扇形，顶箔300表面比较光滑，它的作用是与止推轴承400之间相对旋转形成圆周方向楔形间隙并产生动压气膜，提供轴向支撑力；波箔片置于平箔片下方，固接在轴承座上，其作用主要的是提供刚度和阻尼。

发明内容

鉴于此，本发明提出一种混合式气体动压轴承(气体轴承)，解决了以下问题的至少之一：1.利用超声波产生声压的原理和/或同极磁体，优选为永磁体相到排斥的原理，减小了轴承起飞前止推盘(止推轴承)对轴向轴承定子(轴承座)的压力，因此减小了止推盘和轴承定子的摩擦，减小了顶箔和止推盘表面的耐磨涂层的磨损；

2、本发明的轴承起飞前(启动前)摩擦力减小，起飞前的摩擦转矩减小，启动响应加快，缩短了转子起飞所需的时间；

3、永磁体和/或超声波辅助出力，提高轴向箔片气体动压轴承的承载力，解决了箔片气体动压轴承承载力小的问题，同时提高轴承的支撑刚度，提高了转子运行时的稳定性；

4、极大的降低了弹性箔片气体动压轴承的起飞转速，使转子可在低转速下长时间的稳定运行，解决了弹性泊片气体动压轴承不能在低转速下长时间运行的缺点。

具体地：一种混合式气体动压轴承，包括：前定子、后定子和止推盘，其中：前定子包括前定子壳体，前弹性支撑箔与前定子壳体固定连接；后定子包括后定子壳体，后弹性支撑箔与后定子壳体固定连接；前定子壳体与后定子壳体间隔设置，前弹性支撑箔与后弹性支撑箔面对面对应设置，止推盘位于前弹性支撑箔与后弹性支撑箔之间，止推盘的前侧与前弹性支撑箔形成有间隙，止推盘的后侧与后弹性支撑箔形成有间隙，前定子壳体内部或外侧设有前声波发生器，后定子壳体内部或外侧设有后声波发生器。

优选地，前定子壳体内部或外侧设有第一磁体、止推盘包括止推盘壳体，止推盘壳体内部或外侧设有第二磁体、后定子壳体内部或外侧设有第三磁体，位于中间位置的第二磁体与其两侧的第一磁体，第三磁体均产生斥力。

优选地，前声波发生器的数量为多个，在前定子壳体的周向上均均分布；后声波发生器的数量为多个，在后定子壳体的周向上均均分布。

优选地，前弹性支撑箔包括前拱箔和前顶箔，其中前拱箔位于前定子壳体和前顶箔之间，前拱箔可向前顶箔提供弹性支撑；

后弹性支撑箔包括后拱箔和后顶箔，其中后拱箔位于后定子壳体和后顶箔之间，后拱箔可向后顶箔提供弹性支撑。