具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明所述的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。

如图1a至图1d所示，本实施例的气浮旋转组件包括旋转轴11、第一轴承外圈10、第二轴承外圈13，所述旋转轴11具有环形凸台111，且所述环形凸台111的轴向两侧相背延伸都形成逐渐减小的圆形外曲面，具体的，分别为第一圆形外曲面112和第二圆形外曲面113。所述圆形外曲面是指围绕旋转轴11一周的曲面，例如可以是圆锥形，如图1c所示，所述第一圆形外曲面112和第二圆形外曲面113都为圆锥面。但本实施例不限制其仅为圆锥形，也可以是其他曲面形式，例如图1f所示的圆形外曲面是向外凸起的弧形。

第一轴承外圈10的径向内侧具有同轴的第一圆形内曲面105，在所述第一轴承外圈10的外周具有第一进气口103，所述第一进气口103连通至第一圆形内曲面105上，所述第一轴承外圈10套在旋转轴11上。

第二轴承外圈13的径向内侧具有同轴的第二圆形内曲面134，在所述第二轴承外圈13的外周具有第二进气口133，所述第二进气口133连通至第二圆形内曲面134上，所述第二轴承外圈13套在旋转轴11上。

所述第一圆形内曲面105、第二圆形内曲面134都与旋转轴11的圆形外曲面形状一致，第一轴承外圈10与第二轴承外圈13通过紧固件同轴连接，使得第一圆形内曲面105、第二圆形内曲面134与对应的圆形外曲面形成具有间隙的转动副。所述紧固件可以是螺栓，如图1b、1d所示，在第一轴承外圈10上沿轴向具有4个第一螺栓孔107，用于穿入螺栓14，所述第二轴承外圈13上沿轴向具有4个第二螺栓孔136，用于穿入螺栓14。第一轴承外圈10与第二轴承外圈13同轴贴合布置，使得第一圆形内曲面105、第二圆形内曲面134相对，通过传入螺栓，将第一轴承外圈10与第二轴承外圈13连接为一体。

所述第一轴承外圈10具有第一环形气道102，所述第一圆形内曲面105具有多个第一节流孔106，为了保证旋转轴11在径向受力的均匀性，从而保证旋转轴转动的稳定性，所述第一节流孔不少于3个，且沿第一圆形内曲面圆周方向均布。所述第一环形气道102与所述第一进气口103和各第一节流孔106连通。

所述第二轴承外圈13具有第二环形气道132，所述第二圆形内曲面134具有多个第二节流孔135，为了保证旋转轴11在径向受力的均匀性，从而保证旋转轴转动的稳定性，所述第二节流孔不少于3个，且沿第二圆形内曲面圆周方向均布。所述第二环形气道132与所述第二进气口133和各第二节流孔135连通。

如图1e所示为第一轴承外圈10、第二轴承外圈13组装到旋转轴11上的示意图，将压缩气体从第一轴承外圈的第一进气口103输入到第一轴承外圈内部的环形气道102，然后压缩气体从均匀分布的第一节流孔106流出，在第一圆形内曲面105与圆形外曲面之间形成具有一定刚度的第一气膜141。同样的，从第二进气口133输入压缩气体，在第二圆形内曲面134与圆形外曲面之间形成具有一定刚度的第二气膜142，从而第一圆形内曲面105与圆形外曲面之间，第二圆形内曲面134与圆形外曲面之间都形成转动副。气膜将旋转轴和轴承外圈隔离并起到润滑作用，由于气膜具有刚度，旋转轴的负载从环形凸台的圆锥面传递到轴承外圈的内锥形面，因此在径向和轴向都具有支撑力。径向支撑力负责承担旋转轴的径向负载，使其能够相对轴承外圈进行高速无摩擦的转动；轴向支撑力负责承担旋转轴的轴向负载，使其具有轴向支撑能力。

在一个可选实施例中，由于径向空气旋转轴承要求轴承外圈与旋转轴之间的间隙非常小，通常为几微米到几十微米，为了保证装配的精度和可重复性，两个轴承外圈连接时采用了两个定位销进行位置的限定。具体说，在第一轴承外圈10上间隔180度设置有两个轴向的销孔101，(为了避免销和销孔配合时出现过定位，两个销孔一个为圆形，另一个为长圆形)在第二轴承外圈13上间隔180度设置有两个轴向的销孔131。在安装两个轴承外圈时，先通过穿过销孔的定位销12限定第一轴承外圈10、第二轴承外圈13的相对位置，然后再旋入螺栓来将两个轴承外圈连接为一体。

下面具体以磁流体密封件来说明本发明的气浮旋转组件的应用。

磁流体密封件是一种常用的真空密封件，具有极低的真空漏率、寿命长、可靠性高、低摩擦、低发热、高速性能好、基本无污染等优点。磁流体密封件最常见的一个应用是将真空外的旋转动作传导入真空内的运动机构。在磁流体密封旋转导入结构中，磁流体密封件套设在旋转轴外周，与旋转轴之间实现动密封，保证在旋转轴旋转的过程中真空环境不会受到影响。由于磁流体的刚度差，所以在轴向几乎没有支撑能力，为了保证磁流体密封旋转导入结构的旋转轴的运动精度和支撑力，现有技术中采用机械轴承做支撑。然而机械轴承的转速、寿命都低于磁流体部分，这限制了磁流体密封旋转导入结构的转速，此外，机械轴承的承载力、摩擦、发尘量、发热也是一些不利因素。相比于机械轴承，空气轴承则可以很好的解决这些问题。

图2是采用本发明的气浮旋转组件作为支撑的磁流体密封旋转导入结构。该结构的密封由磁流体实现，图2中所示的磁流体密封结构部分是目前常见的磁流体密封旋转导入结构，磁流体密封件安装在本实施例的旋转轴11上，永磁体204将其轴向两侧的极靴202磁化形成静磁场，在磁场作用下磁性液体205被诱导填充在旋转轴11上的极齿208和极靴202之间的磁槽207内，形成密封环，通过多级密封环实现10^-6Pa量级的超高真空密封。图2中203为O型密封圈，用于极靴202与外套201之间的静密封。在该磁流体密封件的一侧是真空环境，另一侧是本实施例的第一轴承外圈10、第二轴承外圈13组装在旋转轴11的环形凸台111处。

优选地，由于向气浮旋转组件连续的输入压缩气体，在第二轴承外圈13与邻近的极靴202之间预留间隙用于气体流动，通过托板209固定第一轴承外圈10的轴向位置，气体从该磁流体密封旋转导入结构的外套201上的排气孔206排出。

径向空气轴承的转速很高，根据可查询资料，可以超过三十万转每分钟，磁流体密封件也可达到十万转每分钟以上的转速，因此理论上采用本发明的气浮旋转组件的磁流体密封旋转导入结构可以达到超十万转每分钟的转速，可以有效提高该磁流体密封旋转导入结构的极限转速。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。