[发明专利]气体轴承及其制造方法

说明书

本发明涉及一种用于以非接触方式支撑可旋转元件(50)的气体轴承。该气体轴承包括：壳体(100)，其具有用于容纳可旋转元件的开口；和至少两个滑动薄片(200)，至少两个滑动薄片(200)不重叠地配置在开口的内侧(110)上，并且每个滑动薄片(200)具有用于支撑在壳体(100)上的第一端部部分(210)和第二端部部分(220)。滑动薄片(200)配置为仅通过第一端部部分(210)和第二端部部分(220)相对于壳体(100)径向支撑可旋转元件，第二端部部分(220)提供与内侧(110)的摩擦接触和第一端部部分(210)被紧固到壳体上。

本发明涉及一种气体轴承(特别是空气轴承)和一种用于制造该气体轴承的方法，并且特别涉及一种借助于(预应力的)滑动薄片的气动转子轴承装置。

背景技术

空气轴承或气体轴承一般用于高速转子(高达每分钟180000转)，以尽量减少摩擦。这种高速的轴承装置只能通过空气轴承来实现，其中，共同转动的空气形成一个缓冲层，转子固定在缓冲层上。

图5A和5B示出了包括壳体510、转子520、至少一个所谓的顶部薄片530和至少一个缓冲薄片540的传统的空气轴承。例如，顶部薄片530可以形成如图5A所示的单个元件。顶部薄片530还可以包括多个顶部薄片，例如图5B中所示的那些，这些顶部薄片随后彼此相邻地配置(沿着转子520的角运动)。例如，顶部薄片530可以通过紧固元件532连接到壳体510，并且相对部分在转子520和缓冲薄片540之间自由浮动。缓冲薄片540用于缓冲转子520的径向冲击。因此，它们被用作减震器或缓冲器，以使转子520尽可能位于壳体510的开口的中心。

当转子520以非常高的速度(每分钟几个10000转)旋转时，夹带的空气导致在转子520和顶部薄片530之间形成气隙或气垫，使得转子520保持浮动在中心位置。因此，转子520的旋转导致转子520提起顶部薄片530，从而显著减小摩擦阻力，之后仅存在空气摩擦。顶部薄片530和缓冲薄片540用作非旋转转子520的支撑，或者如前所述，当发生意外的径向冲击时用作阻尼器。

这些传统的空气轴承装置的缺点是，它们的制造和装配非常复杂，因此需要额外的成本。此外，由于存在许多未精确定义或难以定义的部件接触对，这些空气轴承装置的可预测性较差。

因此，需要更简单、制造成本更低的其他解决方案，但仍能提供与传统的空气轴承相当的支撑。

发明内容

这些问题的至少一部分是通过根据权利要求1的空气轴承和根据权利要求10的制造方法来解决的。从属权利要求涉及独立权利要求的对象的有利的进一步实施例。

实施例涉及用于以非接触方式支撑可旋转元件的气体轴承。气体轴承包括具有用于容纳可旋转元件的开口的壳体和至少两个滑动薄片。滑动薄片不重叠地配置在开口的内侧上，并且每个滑动薄片具有用于支撑在壳体上的第一端部部分和第二端部部分。滑动薄片配置为仅通过第一端部部分和第二端部部分径向支撑相对于壳体的可旋转元件，其中第二端部部分提供与内侧的摩擦接触，并且第一端部部分被固定到壳体。

在本发明的上下文中，术语“可旋转元件”旨在被广泛地解释为包括尤其转子、轴、轴颈或任何其它旋转元件。可旋转元件的径向冲击定义为外部作用力或振动导致力垂直于可旋转元件的旋转轴(即垂直于可旋转元件的轴向轴)作用。可旋转元件可由每个滑动薄片至少部分地支撑以抵抗这种径向冲击。气体轴承尤其意指空气轴承，即使本发明并不旨在限于空气且可包括其它气体介质。

方向定义如下：轴向平行于可旋转元件的旋转轴，并且在垂直于旋转轴的横截面视图中径向指向远离旋转轴的方向。切线方向垂直于轴向和径向。

滑动薄片沿可旋转元件和壳体之间的切线方向依次排列，其中它们可以彼此邻接。因此，端部代表切线方向上的两个边缘处的区域，当克服摩擦力时，第二端部部分可相对于壳体移动。