本发明涉及轴承设备技术领域，更具体的说是涉及一种带有驱动功能轴承及其驱动方法。
背景技术：
轴承是当代机械设备中一种重要零部件，它的主要功能是支撑机械旋转件，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度，相对于大机械而言，轴承是一个很小的零部件，但是却起到了举足轻重的作用，属基础机电产品，其高端产品主要是高速、长寿命轴承。
目前，高速、长寿命轴承对制造材料、加工技术、使用装配以及附带的润滑条件，都有较高的要求。各项条件不变的情况下，轴承的适应使用转速都有限制，对于达到一定高转速的轴承，材料和制造精度要求高，同时对润滑油及装配都有特殊的要求，使用成本都会大幅度的提高。
为提高轴承转速和寿命，国外轴承先进技术国家研发岀磁悬浮轴承、空气轴承。虽然磁悬浮轴承、空气轴承工作转速高，但结构复杂、承载力低、经济性差、可靠性差、能耗高，这些不足限制了磁悬浮轴承、空气轴承的应用范围和应用规模。
造成传统高速轴承失效的因数有多方面，其中速度过快是主要因素，随着航空发动机、燃气轮机等高速旋转设备的大量应用，如何大幅提高轴承最高工作速度和使用寿命，就成为目前我国轴承技术界急待解决的课题。
申请号201711184579.1公开了“一种层叠式高速轴承”，该发明将两个或以上的轴承层叠，试图将两个或以上的轴承转速进行叠加而获得整体高转速，但因后级轴承是由前级轴承旋转产生的摩擦力带动旋转的，而轴承旋转摩擦力较小，按此技术试制的二级“一种层叠式高速轴承”，经实测，后级轴承转速仅为前级轴承的3～6％，二级轴承层叠后轴承整体转速仅为层叠前103～106％，与该技术提岀的前级轴承转速 后级轴承转速＝200％轴承转速的目标相距甚远。
申请号201410047216.3公开了“串列式自调超高速轴承”，该发明在“一种层叠式高速轴承”技术基础上，在前、后级轴承之间增加中间过渡调节环，从而达到平均分配前、后级轴承转速并获得转速叠加。但中间过渡调节环为固定机械，只在某个转数值能平均分配前、后级轴承转速，其它转速下则不能，导致前、后级轴承寿命不均、快速报废。且使用过程中因材料磨损、润滑条件变化，中间过渡调节环性能、参数也发生变化，也导致前、后级轴承转速不均、快速报废。同时，中间过渡调节环增加了轴承总摩擦力，一定程度上降低了轴承降低摩擦系数的效果，增加了轴承运行噪声、振动，因而未得到应用。
因此，如何提供一种带有驱动功能的轴承及其驱动方法，在大范围转速内都能合理分配前、后级轴承转速，且不增加轴承总摩擦力，从而大幅提高轴承最高工作转速，或者适当降低最高工作转速、大幅提高使用寿命，就是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种带有驱动功能轴承及其驱动方法，通过一级轴承内圈上第一永磁体环的转动能够利用磁力驱动位于其外侧共用轴承圈上的第二永磁体环发生转动，使一级轴承和二级轴承能够进行相对转动；同时，二级轴承外圈上安装有电驱动机构；通过控制器能够控制电磁铁的磁场通断，进而影响第二永磁体环的转速变化，形成对二级轴承转速的控制，针对不同轴承工况需要，控制二级轴承转速，在大范围转速内都能合理分配－、二级轴承转速，从而实现一级轴承转速 二级轴承转速＝200％原轴承转速的目标或者实现工作转速小于200％原轴承转速但大幅增加轴承使用寿命的目的。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种带有驱动功能的超高速轴承，包括一级轴承内圈、一级轴承滚动体、共用轴承圈、二级轴承滚动体和二级轴承外圈；
所述一级轴承滚动体位于所述一级轴承内圈和所述共用轴承圈之间，并且所述共用轴承圈位于所述一级轴承滚动体外侧，构成一级轴承；所述一级轴承内圈上安装有第一永磁体组；
所述二级轴承滚动体位于所述共用轴承圈和所述二级轴承外圈之间，并且所述共用轴承圈位于所述二级轴承滚动体内侧，构成二级轴承；所述共用轴承圈上安装有第二永磁体组；
所述第一永磁体组和所述第二永磁体组构成磁驱动机构。
优选的，在上述一种带有驱动功能的超高速轴承中，所述二级轴承上安装有电驱动机构；所述电驱动机构包括电磁铁、位置传感器、电子开关和控制器；
所述电磁铁、所述电子开关和所述控制器安装在所述二级轴承外圈上；所述电磁铁通过所述电子开关与所述控制器电性连接；所述位置传感器安装在所述共用轴承圈上，并与所述控制器电性连接；
所述控制器包括mcu、显示屏、开关和电源。
优选的，在上述一种带有驱动功能的超高速轴承中，所述第一永磁体组包括多个永磁体，并且多个永磁体以所述一级轴承内圈的圆心为中心，呈环状分布，形成第一永磁体环。
优选的，在上述一种带有驱动功能的超高速轴承中，所述第一永磁体组中永磁体的磁极有两个，两个磁极沿所述一级轴承内圈的径向布置。
优选的，在上述一种带有驱动功能的超高速轴承中，所述第二永磁体组包括多个永磁体，并且多个永磁体以所述共用轴承圈的圆心为中心，呈环状分布，形成第二永磁体环。
优选的，在上述一种带有驱动功能的超高速轴承中，所述第二永磁体组中永磁体的磁极有两个，两个磁极沿所述共用轴承圈的径向布置，并且磁极的极性与所述第一永磁体组中永磁体的磁极相反。
优选的，在上述一种带有驱动功能的超高速轴承中，所述电磁铁设置数量≥2，分别设置在所述二级轴承外圈上，并等距均匀分布。
一种带有驱动功能的超高速轴承驱动方法，一级轴承内圈与旋转轴固定连接，固定在一级轴承内圈上第一永磁体组随旋转轴一同转动，在第一永磁体环转动的过程中，由于第二永磁体组上的永磁体与第一永磁体组上的相邻永磁体磁极相反，在磁力作用下第一永磁体环能够驱动位于其外侧共用轴承圈上的第二永磁体环发生同向转动，实现磁力驱动二级轴承；
通过共用轴承圈上位置传感器感知笫二永磁体组中各永磁体位置，并且将其位置信息传送给控制器，控制器根据接收二次位置信息的时间，可计算出笫二永磁体组的转速，即共用轴承圈的转速，也就是二级轴承的转速；当二级轴承达不到控制器中设定的转速值时，则由控制器根据位置信息通过电子开关周期性接通和断开电磁铁的电源，由电磁铁周期性产生磁力驱动笫二永磁体组，从而提高转速，进而提高二极轴承转速、使其与一级轴承转速相当，最终达到一、二极轴承转速叠加实现轴承整体超高速旋转。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种带有驱动功能的超高速轴承及其驱动方法，通过一级轴承内圈上第一永磁体环的转动能够利用磁力驱动位于其外侧共用轴承圈上的第二永磁体环发生转动，使一级轴承和二级轴承能够进行相对转动；同时，二级轴承外圈上安装有电驱动机构；通过控制器能够控制电磁铁的磁场通断，进而影响第二永磁体环的转速变化，形成对二级轴承转速的控制，针对不同轴承工况需要，控制二级轴承转速，在大范围转速内都能合理分配－、二级轴承转速，从而实现一级轴承转速 二级轴承转速＝200％原轴承转速的目标或者实现工作转速小于200％原轴承转速但大幅增加轴承使用寿命的目的。
在对轴承重量、结构要求较高的特定情况下，可以不设置笫－永磁体组,笫二级轴承的旋转全部由电磁铁驱动。
在对轴承转速固定的特定情况下，可以不设置电驱动机构,通过合理设置笫－永磁体组和第二永磁体组中永磁体数量和磁铁磁强度,分配一级轴承和二级轴承之间的转速，使一级轴承和二级轴承的转速能合理叠加。
所述轴承级数可以按上述方案扩展成n极超高速轴承。
现有的多级轴承的二级轴承转动则是通过一级轴承外圈与二级轴承内圈的摩擦力驱动，但是当转速提高到一定程度时，二级轴承内圈的转速则不再成比例发生变化，因此，严重影响轴承一级轴承寿命、进而影响多级轴承整体寿命，本发明通过永磁体和电磁铁磁力驱动二级轴承转动，调节电磁铁磁力即可调节二级轴承转动速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明的结构示意图；
图2附图为本发明的电路框图；
图3附图为本发明实施例1和2的控制器电路图；
图4附图为本发明实施例1和2的电子开关电路图；
图5附图为本发明电磁铁驱动笫二磁体组中永磁体的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种带有电、磁驱动功能轴承及其驱动方法，通过一级轴承内圈上第一永磁体环的转动能够利用磁力驱动位于其外侧共用轴承圈上的第二永磁体环发生转动，使一级轴承和二级轴承能够进行相对转动；同时通过控制器能够控制电磁铁的磁场，进而影响第二永磁体组转速变化，从而针对不同工况需要，实现对第二永磁体组转速的调节，达到提高轴承整体转速，增加轴承使用寿命的目的。
实施例1，同时具备磁驱动和电驱动的实施情况：
一种带有驱动功能的超高速轴承，包括一级轴承内圈1、一级轴承滚动体2、共用轴承圈3、二级轴承滚动体4和二级轴承外圈5；
一级轴承滚动体2位于一级轴承内圈1和共用轴承圈3之间，并且共用轴承圈3位于一级轴承滚动体2外侧，构成一级轴承；一级轴承内圈1上安装有第一永磁体组6；
二级轴承滚动体4位于共用轴承圈3和二级轴承外圈5之间，并且共用轴承圈3位于二级轴承滚动体4内侧，构成二级轴承；共用轴承圈3上安装有第二永磁体组7；
第一永磁体组6和第二永磁体组7构成磁驱动机构。
为了进一步优化上述技术方案，二级轴承上安装有电驱动机构；电驱动机构包括电磁铁8、位置传感器9、电子开关和控制器10；电子开关和电磁铁8匹配设置，电子开关包括电子开关ⅰ、电子开关ⅱ……电子开关n，电磁铁8包括电磁铁ⅰ、电磁铁ⅱ……电磁铁n。
电磁铁8、电子开关和控制器10安装在二级轴承外圈5上；电磁铁8通过电子开关与控制器10电性连接；位置传感器9安装在共用轴承圈3上，并与控制器10电性连接；
控制器10包括mcu、显示屏、开关和电源。
为了进一步优化上述技术方案，第一永磁体组6包括多个永磁体，并且多个永磁体以一级轴承内圈1的圆心为中心，呈环状分布，形成第一永磁体环。
为了进一步优化上述技术方案，第一永磁体组6中永磁体的磁极有两个，两个磁极沿一级轴承内圈1的径向布置。
为了进一步优化上述技术方案，第二永磁体组7包括多个永磁体，并且多个永磁体以共用轴承圈3的圆心为中心，呈环状分布，形成第二永磁体环。
为了进一步优化上述技术方案，第二永磁体组7中永磁体的磁极有两个，两个磁极沿共用轴承圈3的径向布置，并且磁极的极性与第一永磁体组6中永磁体的磁极相反。
为了进一步优化上述技术方案，电磁铁8设置数量≥2，分别设置在二级轴承外圈5上，并等距均匀分布。
一种带有驱动功能的超高速轴承驱动方法，一级轴承内圈1与旋转轴固定连接，固定在一级轴承内圈1上第一永磁体组6随旋转轴一同转动，在第一永磁体环转动的过程中，由于第二永磁体组7上的永磁体与第一永磁体组6上的相邻永磁体磁极相反，在磁力作用下第一永磁体环能够驱动位于其外侧共用轴承圈3上的第二永磁体环发生同向转动，实现磁力驱动；
通过共用轴承圈3上位置传感器9感知笫二永磁体组中各永磁体位置，并且将其位置信息传送给控制器10，控制器10根据接收二次位置信息的时间，可计算出笫二永磁体组的转速，即共用轴承圈3的转速，也就是二级轴承的转速；当二级轴承达不到控制器10中设定的转速值时，则由控制器10根据位置信息通过电子开关周期性接通和断开电磁铁8的电源，由电磁铁8周期性产生磁力驱动笫二永磁体组，从而提高转速，进而提高二极轴承转速、使其与一级轴承转速相当，最终达到一、二极轴承转速叠加实现轴承整体超高速旋转。
现有的多级轴承的二级轴承转动则是通过一级轴承外圈与二级轴承内圈的摩擦力驱动，但是当转速提高到一定程度时，二级轴承内圈的转速则不再发生变化，因此，严重影响轴承寿命。
实施例2，在对轴承重量、结构要求较高的特定情况下，可以不设置笫－永磁体组,二级轴承的旋转全部由电磁铁8驱动，即仅具备电驱动的实施情况：
一种带有驱动功能的超高速轴承，包括一级轴承内圈1、一级轴承滚动体2、共用轴承圈3、二级轴承滚动体4和二级轴承外圈5；
一级轴承滚动体2位于一级轴承内圈1和共用轴承圈3之间，并且共用轴承圈3位于一级轴承内圈1外侧，构成一级轴承；
二级轴承滚动体4位于共用轴承圈3和二级轴承外圈5之间，并且共用轴承圈3位于二级轴承滚动体4内侧，构成二级轴承；共用轴承圈3上安装有第二永磁体组7；
为了进一步优化上述技术方案，二级轴承上安装有电驱动机构；电驱动机构包括电磁铁8、位置传感器9、电子开关和控制器10；
电磁铁8、电子开关和控制器10安装在二级轴承外圈5上；电磁铁8通过电子开关与控制器10电性连接；位置传感器9安装在共用轴承圈3上，并与控制器10电性连接；
控制器10包括mcu、显示屏、开关和电源。
为了进一步优化上述技术方案，第二永磁体组7包括多个永磁体，并且多个永磁体以共用轴承圈3的圆心为中心，呈环状分布，形成第二永磁体环。
为了进一步优化上述技术方案，第二永磁体组7中永磁体的磁极有两个，两个磁极沿共用轴承圈3的径向布置。
为了进一步优化上述技术方案，电磁铁8设置数量≥2，分别设置在二级轴承外圈5上，并等距均匀分布。
通过共用轴承圈3上位置传感器9感知笫二永磁体组中各永磁体位置，并且将其位置信息传送给控制器10，控制器10根据接收二次位置信息的时间，可计算出笫二永磁体组的转速，即共用轴承圈3的转速，也就是二级轴承的转速；当二级轴承达不到控制器10中设定的转速值时，则由控制器10根据位置信息通过电子开关周期性接通和断开电磁铁8的电源，由电磁铁8周期性产生磁力驱动笫二永磁体组，从而提高转速，进而提高二极轴承转速、使其与一级轴承转速相当，最终达到一、二极轴承转速叠加实现轴承整体超高速旋转。
结合附图5，在本实施例中，图中r1＝10k，r2＝100k，q为voms场效应管，触点26与控制器10电联接。当笫二永磁体组中的永磁体在一级轴承中一级滚动体的摩擦力带动下旋转到达接近电磁铁8的位置a时,位置传感器9即向控制器10发送相关信号,控制器10收到信号且符合预设条件,即启动电子开关、电磁铁8工作、产生对笫二永磁体组中永磁体吸力的磁场,驱动永磁体转向电磁铁8亦即驱动笫二级轴承的共用轴承圈3旋转；
当永磁体到达电磁铁8的位置b时,位置传感器9即向控制器10发送相关信号,控制器10收到信号即关闭电子开关、电磁铁8停止工作、消除对永磁体吸力的磁场,永磁体在惯性和一级轴承摩擦力带动下継续旋转，如果控制器10通过计算单位时间内位置传感器9的信号次数，得出二级轴承转速过快，则暂停启动电子开关和电磁铁8，直至计算得出二级轴承转速不足，再继续工作；即实现了电驱动二级轴承，并对二级轴承的转速进行调节。
实施例3，在对轴承转速固定的特定情况下，可以不设置电驱动机构,通过合理设置笫－永磁体组和第二永磁体组7中永磁体数量和磁铁磁强度,分配一级轴承和二级轴承之间的转速，使一级轴承和二级轴承的转速能合理叠加；即仅具备磁驱动的实施情况。
一种带有驱动功能的超高速轴承，包括一级轴承内圈1、一级轴承滚动体2、共用轴承圈3、二级轴承滚动体4和二级轴承外圈5；
一级轴承滚动体2位于一级轴承内圈1和共用轴承圈3之间，并且共用轴承圈3位于一级轴承内圈1外侧，构成一级轴承；一级轴承内圈1上安装有第一永磁体组6；
二级轴承滚动体4位于共用轴承圈3和二级轴承外圈5之间，并且共用轴承圈3位于二级轴承滚动体4内侧，构成二级轴承；共用轴承圈3上安装有第二永磁体组7；
第一永磁体组6和第二永磁体组7构成磁驱动机构。
为了进一步优化上述技术方案，第一永磁体组6包括多个永磁体，并且多个永磁体以一级轴承内圈1的圆心为中心，呈环状分布，形成第一永磁体环。
为了进一步优化上述技术方案，第一永磁体组6中永磁体的磁极有两个，两个磁极沿一级轴承内圈1的径向布置。
为了进一步优化上述技术方案，第二永磁体组7包括多个永磁体，并且多个永磁体以共用轴承圈3的圆心为中心，呈环状分布，形成第二永磁体环。
为了进一步优化上述技术方案，第二永磁体组7中永磁体的磁极有两个，两个磁极沿共用轴承圈3的径向布置，并且磁极的极性与第一永磁体组6中永磁体的磁极相反。
一级轴承内圈1与旋转轴固定连接，固定在一级轴承内圈1上第一永磁体组6随旋转轴一同转动，在第一永磁体环转动的过程中，由于第二永磁体组7上的永磁体与第一永磁体组6上的相邻永磁体磁极相反，在磁力作用下第一永磁体环能够驱动位于其外侧共用轴承圈3上的第二永磁体环发生同向转动，实现磁力驱动。
实施例4，轴承级数可以按实施例1-3中记载的具体实施方式，根据工况需要，扩展成n极轴承。
将带有驱动功能的轴承与常规多级轴承进行转速测试和对比，在不同的时间记录其转速，两者的转速对比为：
以上表格中a为：釆用n35磁体,当第一永磁体环的第一永磁体14数目为4个，第二永磁体环的第二永磁体24为8个时；
以上表格中b为：釆用n35磁体,当第一永磁体环的第一永磁体14数目为6个，第二永磁体环的第二永磁体24为14个时；
以上表格中c为：釆用n35磁体,当第一永磁体环和第二永磁体环分别设置有两个，且第一永磁体14数目为8个，第二永磁体环的第二永磁体24为12个时；
以上表格中d为：釆用n45磁体,当第一永磁体环和第二永磁体环分别设置有两个，且第一永磁体14数目为8个，第二永磁体环的第二永磁体24为18个时。
以上表格中e为：釆用n45磁体,当第一永磁体环和第二永磁体环分别设置有两个，且第一永磁体14数目为8个，第二永磁体环的第二永磁体24为2个时。
以上表格中f为：釆用n45磁体,无第一永磁体14，第二永磁体组的第二永磁体24为2个时。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
1.一种带有驱动功能的超高速轴承，其特征在于，包括一级轴承内圈、一级轴承滚动体、共用轴承圈、二级轴承滚动体和二级轴承外圈；
所述一级轴承滚动体位于所述一级轴承内圈和所述共用轴承圈之间，并且所述共用轴承圈位于所述一级轴承滚动体外侧，构成一级轴承；所述一级轴承内圈上安装有第一永磁体组；
所述二级轴承滚动体位于所述共用轴承圈和所述二级轴承外圈之间，并且所述共用轴承圈位于所述二级轴承滚动体内侧，构成二级轴承；所述共用轴承圈上安装有第二永磁体组；
所述第一永磁体组和所述第二永磁体组构成磁驱动机构。
2.根据权利要求1所述的一种带有驱动功能的超高速轴承，其特征在于，所述二级轴承上安装有电驱动机构；所述电驱动机构包括电磁铁、位置传感器、电子开关和控制器；
所述电磁铁、所述电子开关和所述控制器安装在所述二级轴承外圈上；所述电磁铁通过所述电子开关与所述控制器电性连接；所述位置传感器安装在所述共用轴承圈上，并与所述控制器电性连接；
所述控制器包括mcu、显示屏、开关和电源。
3.根据权利要求1所述的一种带有驱动功能的超高速轴承，其特征在于，所述第一永磁体组包括多个永磁体，并且多个永磁体以所述一级轴承内圈的圆心为中心，呈环状分布，形成第一永磁体环。
4.根据权利要求3所述的一种带有驱动功能的超高速轴承，其特征在于，所述第一永磁体组中永磁体的磁极有两个，两个磁极沿所述一级轴承内圈的径向布置。
5.根据权利要求1所述的一种带有驱动功能的轴承，其特征在于，所述第二永磁体组包括多个永磁体，并且多个永磁体以所述共用轴承圈的圆心为中心，呈环状分布，形成第二永磁体环。
6.根据权利要求5所述的一种带有驱动功能的超高速轴承，其特征在于，所述第二永磁体组中永磁体的磁极有两个，两个磁极沿所述共用轴承圈的径向布置，并且磁极的极性与所述第一永磁体组中永磁体的磁极相反。
7.根据权利要求2所述的一种带有驱动功能的超高速轴承，其特征在于，所述电磁铁设置数量≥2，分别设置在所述二级轴承外圈上，并等距均匀分布。
8.一种带有驱动功能的超高速轴承驱动方法，其特征在于，一级轴承内圈与旋转轴固定连接，固定在一级轴承内圈上第一永磁体组随旋转轴一同转动，在第一永磁体环转动的过程中，由于第二永磁体组上的永磁体与第一永磁体组上的相邻永磁体磁极相反，在磁力作用下第一永磁体环能够驱动位于其外侧共用轴承圈上的第二永磁体环发生同向转动，实现磁力驱动二级轴承；
通过共用轴承圈上位置传感器感知笫二永磁体组中各永磁体位置，并且将其位置信息传送给控制器，控制器根据接收二次位置信息的时间，可计算出笫二永磁体组的转速，即共用轴承圈的转速，也就是二级轴承的转速；当二级轴承达不到控制器中设定的转速值时，则由控制器根据位置信息通过电子开关周期性接通和断开电磁铁的电源，由电磁铁周期性产生磁力驱动笫二永磁体组，从而提高转速，进而提高二极轴承转速、使其与一级轴承转速相当，最终达到一、二极轴承转速叠加实现轴承整体超高速旋转。
技术总结