[發(fā)明專利]減小磁力軸承系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子起浮過程沖擊的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210326161.0
• 申請(qǐng)日: 2012-09-05
• 公開（公告）號(hào): CN102829082A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫喆;莫逆;趙雷;徐旸;周燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): F16C32/04
• 分類號(hào): F16C32/04
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁力軸承系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種減小磁力軸承系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子起浮過程沖擊的方法。

背景技術(shù)

磁力軸承系統(tǒng)是一種無摩擦、不需潤(rùn)滑的軸承系統(tǒng)，適用于某些具有特殊需求的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，目前磁力軸承的應(yīng)用已日益廣泛。磁力軸承系統(tǒng)工作時(shí)，轉(zhuǎn)子受電磁力作用而保持在懸浮狀態(tài)，與定子組件無接觸。磁力軸承本身是不穩(wěn)定的，因此需要實(shí)時(shí)地根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置調(diào)節(jié)電磁力，才能保證轉(zhuǎn)子穩(wěn)定地懸浮在工作位置。磁力軸承的電磁力的調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)軸承電流實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)磁力軸承系統(tǒng)未工作時(shí)，轉(zhuǎn)子不受電磁力作用，在重力的作用下落于定子組件上。起浮過程為轉(zhuǎn)子從非懸浮狀態(tài)變化到懸浮狀態(tài)的過程。傳統(tǒng)的磁力軸承控制方法中，一般未專門設(shè)計(jì)起浮過程控制算法，而是直接采用穩(wěn)態(tài)懸浮的控制程序?qū)崿F(xiàn)起浮。

在系統(tǒng)正常工作的情況下，控制程序總是根據(jù)位置指令量使轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮在設(shè)定的位置，當(dāng)位置指令量變化時(shí)，轉(zhuǎn)子也會(huì)隨著移動(dòng)到設(shè)定的位置。通常，在磁力軸承系統(tǒng)中規(guī)定轉(zhuǎn)子在工作位置時(shí)位移為0，轉(zhuǎn)子落于定子組件上時(shí)位移為-s₀，其中s₀＞0為轉(zhuǎn)子落下位置與工作位置的距離。傳統(tǒng)的磁力軸承控制方法中，未專門設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子起浮控制算法，而直接采用穩(wěn)態(tài)懸浮的控制程序?qū)崿F(xiàn)起浮，也就是說在起浮過程中的位置指令量始終為0，控制算法力圖將轉(zhuǎn)子穩(wěn)定到位置0處。由于電磁力與磁路氣隙呈平方反比關(guān)系，而轉(zhuǎn)子在落下狀態(tài)時(shí)上磁力軸承磁路氣隙較大，故需較大的電流才能克服重力，使轉(zhuǎn)子脫離非懸浮狀態(tài)。但是，隨著轉(zhuǎn)子接近設(shè)定的工作位置，磁力軸承磁路氣隙逐漸減小，在電流不變的情況下將造成電磁力急劇增加，轉(zhuǎn)子位置很容易發(fā)生很大的超調(diào)，并引起很大的沖擊。這種沖擊可能導(dǎo)致磁力軸承系統(tǒng)損壞。

發(fā)明內(nèi)容

（一）要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何減小磁力軸承系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子起浮過程的沖擊。

（二）技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種減小磁力軸承系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子起浮過程沖擊的方法，包括以下步驟：

S1、計(jì)算用于減小轉(zhuǎn)子在起浮過程中沖擊的輸出位置指令；

S2、根據(jù)所述輸出位置指令計(jì)算輸出電流指令；

S3、將輸出電流指令轉(zhuǎn)換成電流值；

S4、將電流值轉(zhuǎn)換成控制所述轉(zhuǎn)子位置的電磁力，利用所述電磁力控制所述轉(zhuǎn)子位置。

優(yōu)選地，步驟S1中計(jì)算所述輸出位置指令具體包括：

S11、設(shè)定轉(zhuǎn)子下落位置與工作位置的距離s₀，位置指令切換周期數(shù)A，以及位置指令級(jí)別數(shù)N；

S12、初始化迭代步數(shù)k＝0以及當(dāng)前位置指令級(jí)別p＝1；

S13、令k＝k+1；

S14、若k≥pA且p＜N，則令p＝p+1；否則保持p不變；

S15、計(jì)算輸出位置指令

S16、返回步驟S13繼續(xù)計(jì)算，直到k達(dá)到預(yù)設(shè)值。

優(yōu)選地，利用磁力軸承系統(tǒng)中的功率放大器將輸出電流指令轉(zhuǎn)換成電流值。

優(yōu)選地，利用磁力軸承系統(tǒng)中的磁力軸承將所述電流值轉(zhuǎn)換成控制所述轉(zhuǎn)子位置的電磁力。

（三）有益效果

上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明在轉(zhuǎn)子起浮過程中，采用分級(jí)的逐步增大的位置指令量，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的柔和起浮，減小起浮過程的沖擊。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的方法流程圖；

圖2是圖1中計(jì)算輸出位置指令的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種減小磁力軸承系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子起浮過程沖擊的方法，包括以下步驟：

S1、計(jì)算用于減小轉(zhuǎn)子在起浮過程中沖擊的輸出位置指令；

S2、根據(jù)所述輸出位置指令計(jì)算輸出電流指令，計(jì)算輸出電流指令的過程為現(xiàn)有技術(shù)，所計(jì)算出的輸出電流指令為與電流值對(duì)應(yīng)的數(shù)字；

S3、將輸出電流指令轉(zhuǎn)換成電流值；

S4、將電流值轉(zhuǎn)換成控制所述轉(zhuǎn)子位置的電磁力，利用所述電磁力控制所述轉(zhuǎn)子位置。