CN211642539U - 一种减摇陀螺转子系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的一种减摇陀螺转子系统，陀螺转子两端通过支承轴承与转子外框连接，由陀螺转子电机驱动相对外框作旋转运动；每端的支承轴承包含一对轴承，极限转速为n1、n2，第一轴承内圈和陀螺转子连接，第二轴承外圈和转子外框连接。通过套圈电机驱动相连接的第一轴承外圈和第二轴承内圈一起旋转，达到第二轴承的极限转速n2。陀螺转子电机驱动陀螺转子转动，由于第一轴承的外圈转速已达到n2，故第一轴承内圈转速能升至n1+n2，大于第一轴承的极限转速。在轴承工作转速均不超过极限转速，同时陀螺转子尺寸不变的情况下，本实用新型通过联合转动的方式提高陀螺转子的转速，提高了陀螺转子的角动量，提高了减摇陀螺的减摇能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及船用减摇技术领域，具体地，涉及一种减摇陀螺转子系统。
背景技术
船舶减摇陀螺主要由陀螺转子系统和陀螺进动系统组成，陀螺转子两端通过支承轴承与转子外框连接，并由陀螺转子电机驱动作旋转运动，陀螺转子转动时具备角动量。船舶减摇陀螺工作原理为：在笛卡尔坐标系中考虑转动的陀螺转子，当转动的陀螺转子沿着与自转轴垂直的另一个轴进动时，会在第三轴向输出一个力矩(减摇力矩)，此力矩即可用来抵抗波浪力矩，从而实现船舶减摇。为了提高减摇能力需要提高陀螺转子的角动量，常用的技术手段主要通过提高陀螺转子转速和增大陀螺转子尺寸以提高其转动惯量。
目前减摇陀螺产品生产商主要有Seakeeper、VEEM和Mitsubishi，三家厂商的技术路线不尽相同，但在陀螺转子系统的设计上均采用了一对轴承作为陀螺转子的支承轴承。支承轴承受到很大减摇力矩的同时还要高速转动，目前轴承在承受重载的情况都难以具有高速，超过极限转速则会加剧轴承磨损，不利于轴承长期稳定工作。所以陀螺转子的最高转速将直接由所选轴承对的极限转速决定，为了提高角动量以提高减摇效率只能增大陀螺转子尺寸，这将导致整个设备体积和重量增大。
2016年2月3日公布的CN105292395A的专利中，公布了一种减摇陀螺转子系统，通过磁作用力来使轴承卸载，使轴承处于轻载，从而提高轴承运转速度来提高减摇效率。该转子系统内需要装入电磁铁结构，为了卸载大载荷，所配备的电磁铁体积要相应的增大，同时还需配备大功率的电磁铁驱动部件，这增大了减摇陀螺产品的体积、功耗和复杂度，同时也增加了成本。此外，轴承卸载时，电磁铁上将流过大电流。大电流将使陀螺转子系统的温度升高，这对处在真空环境下的陀螺转子的散热极为不利。
实用新型内容
针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种减摇陀螺转子系统，在轴承工作转速均不超过极限转速，同时陀螺转子尺寸不变的情况下，通过联合转动的方式提高了陀螺转子的转速，提高了陀螺转子的角动量，从而提高了减摇陀螺的减摇能力。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供一种减摇陀螺转子系统，包含：陀螺转子、支承轴承、陀螺转子电机、转子外框；所述陀螺转子两端分别通过所述支承轴承与所述转子外框连接，并在所述陀螺转子电机驱动下绕所述转子外框作旋转运动；
每端的支承轴承包含第一轴承和第二轴承，所述第一轴承的内圈和所述陀螺转子固定连接；所述第一轴承的外圈和所述第二轴承的内圈固定连接，并在套圈电机驱动下作旋转运动，所述第二轴承的外圈和所述转子外框固定连接，所述套圈电机和所述陀螺转子电机转动方向一致。
可选地，所述第一轴承的外圈和所述第二轴承的内圈通过钢套固定连接。
可选地，所述陀螺转子电机的转子和所述陀螺转子固定连接，所述陀螺转子电机的定子和所述转子外框固定连接。
可选地，所述套圈电机的转子和所述第一轴承的外圈、所述第二轴承的内圈固定连接，所述套圈电机的定子和所述转子外框固定连接。
可选地，称所述第一轴承的极限转速为n1，所述第二轴承的极限转速为n2；所述陀螺转子的最高转速为n1+n2。
可选地，所述套圈电机的转速未达到n2时，所述陀螺转子转动的速度及方向，与所述第一轴承的外圈和所述第二轴承的内圈转动的速度及方向相同。
可选地，所述套圈电机的转速达到n2时，所述第一轴承的内圈和外圈的转速均为n2，所述陀螺转子的转速为n2，所述第一轴承的当量转速为0。
可选地，所述套圈电机的转速维持在n2，所述陀螺转子电机的转速为n1+n2时，所述第一轴承的外圈的转速为n2，所述第一轴承的内圈的转速为n1+n2，陀螺转子的转速为n1+n2，所述第一轴承的当量转速为n1。
与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
本实用新型中陀螺转子两端的支承轴承包含两对轴承，其中一对轴承的外圈和另外一对轴承的内圈固定连接并一起转动，在轴承工作转速均不超过极限转速同时陀螺转子尺寸不变的情况下，通过两对轴承联合转动的方式提高了陀螺转子的转速，提高了陀螺转子的角动量，从而提高了减摇陀螺的减摇能力。当减摇陀螺产品角动量相同时，可减小产品体积和重量。
附图说明
图1是本实用新型的减摇陀螺转子系统的纵向剖面示意图；
图2是轴承对联合转动示意图；
图3是本实用新型与现有技术的陀螺速度曲线示意图。
1-第一轴承，101-第一轴承的内圈，102-第一轴承的外圈，2-第二轴承，201-第二轴承的内圈，202-第二轴承的外圈，3-钢套，4-支承轴承，5-套圈电机，501-套圈电机的定子，502-套圈电机的转子，6-陀螺转子电机，601-陀螺转子电机的定子，602-陀螺转子电机的转子，7-转子外框，8-陀螺转子，n1-第一轴承的极限转速，n2-第二轴承的极限转速。
具体实施方式
如图1所示，在本实用新型提供的一种减摇陀螺转子系统中，包含：陀螺转子8、支承轴承4、陀螺转子电机6、转子外框7，所述陀螺转子8两端分别通过所述支承轴承4与所述转子外框7连接，并由所述陀螺转子电机6驱动绕所述转子外框7作旋转运动。
所述支承轴承4包含第一轴承1和第二轴承2；所述第一轴承1和所述第二轴承2的极限转速分别为n1、n2，所述第一轴承1的内圈101和所述陀螺转子8固定连接，所述第一轴承1的外圈102和所述第二轴承2的内圈201固定连接，并由套圈电机5驱动作旋转运动，所述第二轴承2的外圈202和所述转子外框7固定连接。
示例地，所述第一轴承1的外圈102和所述第二轴承2的内圈201通过钢套3固定连接。所述陀螺转子电机6的转子602和所述陀螺转子8固定连接，所述陀螺转子电机6的定子601和所述转子外框7固定连接。所述套圈电机5的转子502和所述第一轴承1的外圈102、所述第二轴承2的内圈201固定连接，所述套圈电机5的定子501和所述转子外框7固定连接。
如图2所示，陀螺转子升速时，套圈电机5驱动第一轴承1外圈102和第二轴承2内圈201转动，同时陀螺转子电机6驱动陀螺转子以相同速度相同方向转动。当套圈电机5的转速达到第二轴承2的极限转速n2时，此时第一轴承1内圈101和外圈102具有相同转速n2，因此此时第一轴承1的当量转速为0，陀螺转子8的转速为n2。此后，套圈电机5转速保持n2不变，陀螺转子电机6则可以继续升速。当陀螺转子电机6转速升到n1+n2时，第一轴承1达到了其极限转速n1，即，第一轴承1的外圈转速为n2，第一轴承1的内圈转速为n1+n2，第一轴承的当量转速为n1，使陀螺转子8此时的转速提高到了n1+n2。
本实用新型与现有技术的陀螺转子升速示意如图3所示。在现有技术方案中，支承轴承只包含一个轴承(如第一轴承或第二轴承)，所以陀螺转子的最高转速为该轴承的极限转速(如n1或n2)。由此可见，在轴承工作转速均不超过极限转速的情况下，通过本实用新型可以提高陀螺转子的转速(到n1+n2)，提高了陀螺转子的角动量，从而提高了减摇陀螺的减摇能力。
尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (8)
1.一种减摇陀螺转子系统，包含：陀螺转子、支承轴承、陀螺转子电机、转子外框；所述陀螺转子两端分别通过所述支承轴承与所述转子外框连接，并在所述陀螺转子电机驱动下绕所述转子外框作旋转运动，其特征在于：每端的支承轴承包含第一轴承和第二轴承，所述第一轴承的内圈和所述陀螺转子固定连接；所述第一轴承的外圈和所述第二轴承的内圈固定连接，并在套圈电机驱动下作旋转运动，所述第二轴承的外圈和所述转子外框固定连接，所述套圈电机和所述陀螺转子电机转动方向一致。
2.如权利要求1所述减摇陀螺转子系统，其特征在于，
所述第一轴承的外圈和所述第二轴承的内圈通过钢套固定连接。
3.如权利要求1所述减摇陀螺转子系统，其特征在于，
所述陀螺转子电机的转子和所述陀螺转子固定连接，所述陀螺转子电机的定子和所述转子外框固定连接。
4.如权利要求1所述减摇陀螺转子系统，其特征在于，
所述套圈电机的转子和所述第一轴承的外圈、所述第二轴承的内圈固定连接，所述套圈电机的定子和所述转子外框固定连接。
5.如权利要求1所述减摇陀螺转子系统，其特征在于，
称所述第一轴承的极限转速为n1，所述第二轴承的极限转速为n2；
所述陀螺转子的最高转速为n1+n2。
6.如权利要求5所述减摇陀螺转子系统，其特征在于，
所述套圈电机的转速未达到n2时，所述陀螺转子转动的速度及方向，与所述第一轴承的外圈和所述第二轴承的内圈转动的速度及方向相同。
7.如权利要求5所述减摇陀螺转子系统，其特征在于，
所述套圈电机的转速为n2时，所述第一轴承的内圈和外圈的转速均为n2，所述陀螺转子的转速为n2，所述第一轴承的当量转速为0。
8.如权利要求5所述减摇陀螺转子系统，其特征在于，
所述套圈电机的转速维持在n2，所述陀螺转子电机的转速为n1+n2时，所述第一轴承的外圈的转速为n2，所述第一轴承的内圈的转速为n1+n2，所述陀螺转子的转速为n1+n2，所述第一轴承的当量转速为n1。
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| CN201922267598.1U CN211642539U (zh) | 2019-12-17 | 2019-12-17 | 一种减摇陀螺转子系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110979584A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-04-10 | 上海新跃联汇电子科技有限公司 | 一种减摇陀螺转子系统及其驱动方法 |
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2019
- 2019-12-17 CN CN201922267598.1U patent/CN211642539U/zh active Active
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