[發明專利]智能磁力軸承

無效

• 申請號: 200710047107.1
• 申請日: 2007-10-16
• 公開（公告）號: CN101135343A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發明（設計）人: 汪希平;江鵬;夏翠艷;雷永鋒;鐘德華;朱禮進;王文
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04
• 代理公司: 上海上大專利事務所
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種電磁懸浮軸承。特別是一種可以適應未來機械的、以電子學、電磁學、控制學、傳感器學以及計算機學等多學科知識為理論和技術背景的、適用于一般或特殊要求的機械裝備中的智能磁力軸承。

背景技術

目前，電磁軸承作為世界上公認的高性能支承部件，具有傳統機械支承技術所無法到達的技術指標和無法比擬的性能特點。在國外，電磁軸承已經成功地應用于多個工業領域(如機械加工、核能源、化工、航空航天以及食品藥品等)的多種旋轉機械和往復運動機械。但是，由于目前的主動電磁軸承(英文縮寫AMB)支承的轉子在設計方面的特殊性，其工作的環境、幾何尺寸以及相關技術指標等在設計前就已經知曉，設計人員將根據其各項具體要求對AMB的結構、達到的控制目標以及控制參數等進行軸承轉子系統及控制系統的專業設計工作。同時，設計人員在構建AMB及其轉子系統時，需要人工為每個具體的轉子進行具體的控制參數設計，不僅需要考慮控制系統的設計問題，還要考慮傳感器結構及其性能指標、機械結構以及精度等級、轉子動力學特性分析等多學科的問題，其過程復雜且煩瑣。所以，專業性強、效率低，勞動強度大，費用昂貴等問題長期以來是AMB設計中的瓶頸問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種集成了傳感器、輔助軸承、信號接口板的智能磁力軸承；解決了傳統電磁軸承系統由于裝配誤差造成的系統控制性能的下降；由于其中智能部件包括傳感器，自動識別動態參數即轉子參數和存儲器利用計算機中的即插即用(Plug?andPlay，簡稱PnP)技術自動識別調用軸承靜態參數解決了現有主動電磁軸承(AMB)系統只針對特定轉子特定工況參數下而進行的開發研究問題，使其具有一定的普適性；簡化了AMB應用設計的過程，可以大幅度減輕磁懸浮軸承轉子系統設計人員的工作強度和降低對AMB專業知識的要求；極易在各工業領域中推廣應用。

為達到上述目的，本發明的構思是：

1、為使電磁軸承類似于滾動軸承、滑動軸承那樣實現系列化，標準化，最終產品化，本發明裝置中的智能部件將存儲該電磁軸承的固有參數，一般情況下這些參數包括：S₀(磁極的截面積)、N₀(單個線圈匝數)、I₀(偏磁電流)和δ₀(平衡情況下的單邊氣隙長度)。這些固有參數是設計人員預先植入于該軸承內部的一個的Flash?Memory。當這類電磁軸承在系統上電或者復位后，其專用數字控制器中CPU執行的第一條指令是驅動智能部件中的USB設備，并從上述Flash?Memory中自動讀取其中的固有參數，接著便是系統更新其專用數字控制器中的寄存器參數值并開始執行控制程序，達到控制電磁軸承、使其中的轉子懸浮的目的。

2、本發明中的智能部件接口之一選用的是USB接口，該接口及其數據傳輸技術具有成本低、速度快、總線供電、可熱插拔等特點，是目前電子產品中實現數據傳輸的最佳方案之一。本發明選用的芯片是USB控制器Host/Slave(主/從模式)接口控制器SL811HS。SL811HS是一款遵從USB1.1協議的嵌入式USB?Host/Slave芯片。該芯片既能和USB低速設備進行通信，也能和USB高速設備進行通信。由于提供了8bit寬數據總線及中斷支持，使得該芯片能方便地與微處理器、微控制器以及DSP進行連接。

3、本發明將傳感器集成于智能電磁軸承體中，這樣不僅帶來了安裝上的便利，而且由于這種集成式的安裝有望提高控制精度，這是傳統外置式位移傳感器所達不到的。本發明中的傳感器則是一種差動式傳感器，其優點在于按照差動方式連接后可以消除由于傳感器的安裝結構帶來的誤差，提高信號的靈敏度和準確度。由于一個智能部件中包含了2路傳感器，這樣可以同時檢測2個自由度的位移信號，同時節約了相關部件的安裝空間。

根據上述的發明構思，本發明采用下述技術方案：

一種智能磁力軸承，包括一個電磁軸承，其特征在于所述的電磁軸承的一端裝有一個智能部件和接口端蓋。

上述的智能部件是一個圓環狀印刷電路上裝有電子元器件，其電路結構是由一個傳感器電路和一個通用串行總線USB存儲設備電路構成；所述的傳感器電路是分別連接二個傳感器探頭的二個傳感器信號處理電路，又分別經二個直流增益電路后連接傳感器輸出信號線，而外接外部專用數字控制器；所述的通用串行總線USB存儲設備電路是一個微控制器連接一個USB控制器電路和一個Flash存儲芯片，USB控制器電路經USB接口外接外部專用數字控制器。