本申请涉及高度旋转技术领域，尤其涉及一种基于气浮原理的超小阻尼旋转装置，包括有定子组件和能够相对于定子组件旋转的转子组件，定子组件设置有供转子组件嵌入的凹槽，转子组件和凹槽的横截面均设置为圆形、且由下至上逐渐减小，凹槽内均匀分布有多个与通气管路连通的节流孔，转子组件嵌在凹槽内、并在节流孔的出气作用下使转子组件和定子组件之间形成气流薄膜。如此设置，由于气流薄膜的作用，转子组件和定子组件之间不会受到机械摩擦，只要有持续的电磁驱动力，转子组件就可以实现不断的加速，最终实现高速旋转的目的，有利于突破转速限制，并实现实验室高速旋转实验。
【技术实现步骤摘要】
基于气浮原理的超小阻尼旋转装置
本申请涉及高速旋转
，更具体地说，涉及一种基于气浮原理的超小阻尼旋转装置。
技术介绍
电机是电机工程行业、乃至整个工业体系中最重要的部件，而电机的运动又是以旋转为基础的。在科研实验领域，经常需要观察一些研究对象高速旋转时的相关性质，现有技术一般会将观察对象固定到转台上，而转台则通过机械连接机构与电机连接，最后电机驱动转台运动。电机的优点在于旋转轴稳定，速度容易控制。目前几乎所有旋转装置都是以电机为动力源，再通过传动机构驱动转台运动。现有技术采用电机作为动力源，再通过传动机构驱动转台运动，这种方案中材料的强度会限制转动的最高速度，比如轴承、齿轮等零件，由于它们之间是直接接触的，每个零件都会有最高速度限制，最后降低了整个旋转装置可以达到的最高速度。而且，高速旋转装置是科研实验中最常用的仪器设备之一，然而受到材料强度的限制，旋转装置的转速不能过高。现有的旋转装置多采用了轴承的结构，但轴承也有自己能承受的最高转速，使得许多高速旋转的实验无法实现。因此，如何解决现有的旋转装置多采用了轴承的结构，受到材料强度的限制，转速不高的问题，是本领域技术人员所要解决的关键技术问题。
技术实现思路
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种基于气浮原理的超小阻尼旋转装置，其能够现有的旋转装置多采用了轴承的结构，受到材料强度的限制，转速不高的问题。本申请提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。本申请提供了一种基于气浮原理的超小阻尼旋转装置，包括有定子组件和能够相对于所述定子组件旋转的转子组件，所述定子组件设置有供所述转子组件嵌入的凹槽，所述转子组件和所述凹槽的横截面均设置为圆形、且由下至上逐渐减小，所述凹槽内均匀分布有多个与通气管路连通的节流孔，所述转子组件嵌在所述凹槽内、并在所述节流孔的出气作用下使所述转子组件和所述定子组件之间形成气流薄膜。优选地，所述转子组件包括有转子主体和设置在所述转子主体内的磁铁结构，所述定子组件包括有定子主体和设置在所述定子主体内的用于带动所述磁铁结构旋转的电磁结构，所述凹槽开设在所述定子主体的上端面，所述磁铁结构和所述电磁结构相对设置、并分别环绕在所述凹槽的开口的内外两侧。优选地，所述磁铁结构包括有多个沿所述转子主体周向分布的永磁铁块，所述电磁结构包括有多个沿所述定子主体的周向分布的通电螺线管，各个所述永磁铁块的磁极方向均与所述凹槽的径向垂直，且相邻的两个永磁铁块的磁极相反，各个所述通电螺线管的轴向均与所述凹槽的径向一致，所述通电螺线管的数量大于所述永磁铁块的数量、且非所述永磁铁块的整数倍。优选地，所述永磁铁块设置有八个，且所述通电螺线管设置有九个。优选地，所述转子主体和所述定子主体的上端面分别设置有用于安装所述永磁铁块和所述通电螺线管的容置槽。优选地，所述转子主体和所述定子主体之间通过球面接触。优选地，所述转子主体包括有圆柱部和位于所述圆柱部下方的半球部，所述圆柱部的直径大于所述半球部的直径，且所述磁铁结构设置在所述圆柱部的边沿位置。优选地，所述转子主体的上部设置为空心结构，且所述转子主体的下部设置为实心结构。优选地，所述节流孔沿所述凹槽的轴向设置，且多个所述节流孔沿所述凹槽的径向呈放射状分布。优选地，所述定子主体和所述转子主体均设置防磁化材质。本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：凹槽内设置有多个节流孔，该节流孔均匀分布在凹槽的槽底和槽壁，而且节流孔与通气管路连通，以便于通气管路给节流孔供气，具体地，节流孔通过通气管路与气泵连通，当气泵运行时，气体由通气管路流通至节流孔，再由节流孔排出到凹槽内，由于凹槽内镶嵌设置有转子组件，气体自下而上流动、并推动转子组件，直至气流的推力与转子组件的重力达到平衡，并在转子组件和定子组件之间形成气流薄膜，以使得转子组件浮在凹槽内，进而消除了零件之间直接接触带来的机械摩擦，使本旋转装置的最高转速可以得到进一步提升。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据一些示例性实施例示出的本基于气浮原理的超小阻尼旋转装置立体图；图2是根据一些示例性实施例示出的本基于气浮原理的超小阻尼旋转装置剖视图；图3是根据一些示例性实施例示出的本基于气浮原理的超小阻尼旋转装置分解图；图4是根据一些示例性实施例示出的本基于气浮原理的超小阻尼旋转装置的电磁驱动原理图；图5是根据一些示例性实施例示出的节流孔的分布示意图。图中：1、电磁结构；2、定子主体；3、磁铁结构；4、转子主体；5、节流孔。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与本申请的一些方面相一致的装置或方法的例子。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的
技术实现思路
起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的专利技术的解决方案所必需的。参考图1-图5，本具体实施方式提供了一种基于气浮原理的超小阻尼旋转装置，包括有转子组件和定子组件，其中，定子组件固定设置，当通电后转子组件能够相对于定子组件旋转。在定子组件的上端面设置有凹槽，该凹槽的大小与转子组件相匹配、以供转子组件嵌入，而且，转子组件和凹槽的横截面均设置为圆形，同时横截面积由下至上逐渐减小，具体地，可以设置为圆锥、圆台或者半球形等。凹槽内设置有多个节流孔5，该节流孔5均匀分布在凹槽的槽底和槽壁，而且节流孔5与通气管路连通，以便于通气管路给节流孔5供气，具体地，节流孔5通过通气管路与气泵连通，当气泵运行时，气体由通气管路流通至节流孔5，再由节流孔5排出到凹槽内，由于凹槽内镶嵌设置有转子组件，气体自下而上流动、并推动转子组件，直至气流的推力与转子组件的重力达到平衡，并在转子组件和定子组件之间形成气流薄膜，以使得转子组件浮在凹槽内，进而消除本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于气浮原理的超小阻尼旋转装置，其特征在于，包括有定子组件和能够相对于所述定子组件旋转的转子组件，所述定子组件设置有供所述转子组件嵌入的凹槽，所述转子组件和所述凹槽的横截面均设置为圆形、且由下至上逐渐减小，所述凹槽内均匀分布有多个与通气管路连通的节流孔(5)，所述转子组件嵌在所述凹槽内、并在所述节流孔(5)的出气作用下使所述转子组件和所述定子组件之间形成气流薄膜。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于气浮原理的超小阻尼旋转装置，其特征在于，包括有定子组件和能够相对于所述定子组件旋转的转子组件，所述定子组件设置有供所述转子组件嵌入的凹槽，所述转子组件和所述凹槽的横截面均设置为圆形、且由下至上逐渐减小，所述凹槽内均匀分布有多个与通气管路连通的节流孔(5)，所述转子组件嵌在所述凹槽内、并在所述节流孔(5)的出气作用下使所述转子组件和所述定子组件之间形成气流薄膜。
2.根据权利要求1所述的基于气浮原理的超小阻尼旋转装置，其特征在于，所述转子组件包括有转子主体(4)和设置在所述转子主体(4)内的磁铁结构(3)，所述定子组件包括有定子主体(2)和设置在所述定子主体(2)内的用于带动所述磁铁结构(3)旋转的电磁结构(1)，所述凹槽开设在所述定子主体(2)的上端面，所述磁铁结构(3)和所述电磁结构(1)相对设置、并分别环绕在所述凹槽的开口的内外两侧。
3.根据权利要求2所述的基于气浮原理的超小阻尼旋转装置，其特征在于，所述磁铁结构(3)包括有多个沿所述转子主体(4)周向分布的永磁铁块，所述电磁结构(1)包括有多个沿所述定子主体(2)的周向分布的通电螺线管，各个所述永磁铁块的磁极方向均与所述凹槽的径向垂直，且相邻的两个永磁铁块的磁极相反，各个所述通电螺线管的轴向均与所述凹槽的径向一致，所述通电螺线管的数量大于所述永磁铁块的数量、且非所述永磁铁块的整数倍。
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【专利技术属性】
技术研发人员：赵正，陈伟海，裴忠才，张益鑫，李洋，王建华，
申请(专利权)人：北京航空航天大学杭州创新研究院，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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