近场超声悬浮轴承系统及其电激励方式技术方案

技术编号:5150848 阅读:197 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
?本发明专利技术公开了一种近场超声悬浮轴承系统及其电激励方式,该近场超声悬浮轴承包括环形陶瓷片、碗形定子、转轴、皮带轮以及传动电机,转轴位于碗形定子内部,在碗形定子低端设置有环形陶瓷片。在环形陶瓷片上施加两相异相位电压可激发出碗形定子内表面的行波,转轴在此行波的作用下与碗形定子保持非接触状态且可高速旋转,可作为驱动源;在环形陶瓷片上施加两相且同相位电压或单相电压,可激发出碗形定子内表面的驻波,此激励状态下,碗形定子只为轴承提供径向及轴向悬浮力,不提供旋转的动力。本发明专利技术与现有技术相比,本发明专利技术结构更加紧凑,摩擦干扰力矩小,大幅减小轴承磨损,同时增加轴承使用寿命等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种悬浮轴承,具体涉及一种近场超声悬浮轴承系统及其电激励方式
技术介绍
轴承是机械产品中不可或缺的重要零部件,在机械产品设计中占有重要地位,并 且已被广泛地应用于生产实践中的各个领域。目前的轴承主要分为两大类,滚动轴承和滑 动轴承。从润滑方式上讲,可分为液体、半液体、固体和气体几大类,此外还有磁悬浮等一些 特殊类型的轴承。这些轴承都各具特点,应用在不同的领域当中。以超声振动利用为特征的压电超声技术近年来得到快速发展,超声波的生成与转 换变得容易且结构简单,而声悬浮技术和声悬浮理论在不断完善,超声波振动具有减摩与 悬浮的能力,这已经被研究所证实。现有技术唐方圆.凹柱面支撑超声波悬浮轴承设计与 实验研究,吉林大学硕士学位论文[D].吉林2009年6月.此篇文献中采用了两个夹心 式换能器,一个用于对轴系的径向悬浮支撑,另一个用于轴系的单向轴向定位,从而实现对 轴系的悬浮支撑。不足之处,当轴转速达到一定值后出现力或力偶的不平衡使轴发生抖动 而失稳。
技术实现思路
本专利技术提出了一种结构简单的近场超声悬浮轴承系统及其电激励方式。一种近场超声悬浮轴承系统,安装于转轴上,其特征在于该系统由第一环形 压电陶瓷片、第一碗形定子、轴承、皮带、传动电机、第二环形压电陶瓷片、第二碗形定子、 皮带轮组成;其中皮带轮安装于转轴中间,并与第一球形结构、第二球形结构、皮带、传 动电机构成皮带轮传动系统;转轴两端分别固连有第一球型结构、第二球形结构;第一 碗形定子和第二碗形定子分别固连在转轴两端的球型结构上,第一环形压电陶瓷片和 第二环形压电陶瓷片分别粘贴在第一碗形定子和第二碗形定子的表面;上述第一环形 压电陶瓷片和第二环形压电陶瓷片结构相同,分成10个分区,弧长及极化方向依次为>2+、M -、M+、 Α -、Λ4未极化、X+、H -、Λ4未极化、'M+、%未极化,其中第一至第四分区构成A相极化区,第六、七分区构成B相极化区,第九分区构成用来提供频率 自动跟踪控制反馈信号的孤级区。上述近场超声悬浮轴承的电激励方式,其特征在于驱动方式分为两种第一种方 式,在陶瓷片的A相和B相极化区依次接入两相同相位的电压信号,激励碗形定子产生沿内 表面的驻波,此驱动方式只为轴承提供径向和轴向悬浮力,使其沿径向和轴向悬浮和定位; 第二种方式,在陶瓷片的A相和B相极化区依次接入两相相位相差90度的电压信号,激励 碗形定子产生沿内表面的行波,此驱动方式除了为轴承提供径向和轴向悬浮力,而且还可以为轴承提供旋转的驱动力。本专利技术与现有技术相比,本专利技术结构更加紧凑,加工和装配都易于实现较高的精 度,且提高了轴承抗动平衡能力,同时更便于安装和应用。此轴承与外界没有任何机械接 触,不存在传统的接触式轴承产生的固体间的摩擦力,有效避免摩擦带来的轴承损耗,轴承 寿命得到大幅度提高。附图说明图1是超声悬浮轴承的结构示意图; 图2是本专利技术超声悬浮轴承的结构示意图; 图3是碗形定子B (0,4)模态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
一种近场超声悬浮轴承系统,安装于转轴(3)上,其特征在于该系统由第一环形压电陶瓷片(1)、第一碗形定子(2)、轴承(3)、皮带(4)、传动电机(5)、第二环形压电陶瓷片(6)、第二碗形定子(7)、皮带轮(9)组成;其中皮带轮(9)安装于转轴(3)中间,并与第一球形结构(10)、第二球形结构(8)、皮带(4)、传动电机(5)构成皮带轮传动系统;转轴两端分别固连有第一球型结构(10)、第二球形结构(8);第一碗形定子(2)和第二碗形定子(7)分别固连在转轴两端的球型结构上,第一环形压电陶瓷片(1)和第二环形压电陶瓷片(6)分别粘贴在第一碗形定子(2)和第二碗形定子(7)的表面;上述第一环形压电陶瓷片(1)和第二环形压电陶瓷片(6) 结构相同,分成10个分区,弧长及极化方向依次为+、 、+、 、未极化、+、 、未极化、+、未极化,其中第一至第四分区构成A相极化区,第六、七分区构成B相极化区,第九分区构成用来提供频率自动跟踪控制反馈信号的孤级区。423189dest_path_image001.jpg,632453dest_pat...

【专利技术属性】
技术研发人员:李繁陈超
申请(专利权)人:南京航空航天大学
类型:发明
国别省市:84

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