[發(fā)明專利]一種混合磁力軸承及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310496382.7
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN103573814A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設計）人: 胡雄心;于振杰;蔣建東;俞思源
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏;劉正君

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種非接觸磁懸浮軸承領域，尤其是涉及一種對軸承磁極進行多態(tài)分配、平衡性更好混合磁力軸承及控制方法。

背景技術(shù)

磁懸浮軸承又簡稱為磁軸承，是利用定子和轉(zhuǎn)子之間的磁力作用將轉(zhuǎn)子懸浮于空間，使定子和轉(zhuǎn)子之間沒有機械接觸的一種新型高性能軸承。由于定、轉(zhuǎn)子之間不存在機械上的接觸，所以磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子可達到很高的運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，并且具有機械磨損小、能耗低、壽命長、無潤滑和無污染等優(yōu)點，特別適合高速、真空、超潔凈和核等特殊的應用場合。

磁懸浮軸承按照磁力的提供方式，可分為主動磁軸承（AMB，Active?Magnetic?Bearing）、被動磁軸承（PMB，Passive?Magnetic?Bearing）和混合磁軸承（HMB，Hybrid?Magnetic?Bearing）。

混合磁軸承利用永久磁鐵產(chǎn)生的磁場取代主動磁懸浮軸承中電磁鐵產(chǎn)生的靜態(tài)偏置磁場，又稱為永磁偏置磁軸承，具有降低功率放大器的功耗，減少電磁鐵的匝數(shù)，縮小磁軸承的體積等優(yōu)點；同時其電磁線圈就成為了控制線圈，具備更加靈活的控制性能，與之配套的功放也可以進一步減小體積、降低功耗。

目前有許多混合磁軸承，其一般結(jié)構(gòu)包括定子、轉(zhuǎn)子，定子上同一圓周平面上一般只設置3到4個磁極，其在控制上只能是通過控制這些磁極的彈性力來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的平衡，但轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動過程中可能會出現(xiàn)陀螺現(xiàn)象，尤其是章動模態(tài)，導致磁軸承不平衡，但由于現(xiàn)有磁軸承只能控制磁極表現(xiàn)為支承特性，不易調(diào)節(jié)，容易造成磁軸承損壞。另外現(xiàn)有混合磁軸承對于轉(zhuǎn)子位置的檢測都需要在軸承內(nèi)放置轉(zhuǎn)子位移傳感器，以滿足檢測要求，但存在傳感器成本高，安裝及布線占空間，維護及校準比較困難。

如專利號為201220379576.X，名稱為一種徑向磁軸承電渦流傳感器一體化結(jié)構(gòu)的中國實用新型專利，其包括四路徑向位移傳感器探頭、控制轉(zhuǎn)子懸浮的永磁偏置混合磁軸承，該永磁偏置混合磁軸承包括兩層的磁極和中間的永磁體構(gòu)成，每次磁極具有四個，在同一圓周上相隔90度分布。該磁軸承在控制上就是通過控制磁極上的支承力來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的平衡。該專利就存在上述的缺點：定子上同一圓周平面上一般只設置3到4個磁極，在控制上只能通過控制這些磁極的彈性力來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的平衡，但轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動過程中可能會出現(xiàn)陀螺現(xiàn)象，尤其是章動模態(tài)，導致磁軸承不平衡，不易調(diào)節(jié)，甚至造成磁軸承損壞；需要在軸承內(nèi)需放置轉(zhuǎn)子位移傳感器來檢測轉(zhuǎn)子位置，存在傳感器成本高，安裝及布線占空間，維護及校準比較困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有混合磁軸承只能通過控制磁極的支承力來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子平衡，不能對磁極進行動態(tài)分配，平衡性不足的問題，提供了一種將支承和阻尼屬性分離，并能對磁極進行支承和阻尼屬性動態(tài)分配，平衡性更好的混合磁力軸承，以及該軸承的控制方法。

本發(fā)明另一發(fā)明目的是解決了現(xiàn)有混合磁軸承檢測轉(zhuǎn)子位子需要在軸承內(nèi)設置轉(zhuǎn)子位移傳感器，成本高，安裝及布線占空間，維護及校準困難的問題，提供了一種采用自傳感技術(shù)的混合磁力軸承，以及該軸承的控制方法。

本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：一種混合磁力軸承，包括定子、轉(zhuǎn)子和控制系統(tǒng)，定子包括環(huán)繞轉(zhuǎn)子外的永磁體陣列和電磁體陣列，電磁體陣列至少由6個以上偶數(shù)個電磁體構(gòu)成，每個電磁體形成一個磁極，所述控制系統(tǒng)包括與電磁體數(shù)量對應的開關(guān)對、功放驅(qū)動器、數(shù)字信號處理器，所述數(shù)字信號處理器包括有ADC單元和CPU單元，所述ADC單元與CPU單元連接，所述每個開關(guān)對分別對應連接在一個電磁體線圈上，所述ADC單元分別連接到每個電磁體線圈上，所述CPU單元與功放驅(qū)動器連接，功放驅(qū)動器控制連接各開關(guān)對，

ADC單元：對各電磁體線圈上的電流進行采集，并將這些采集的信息進行模式轉(zhuǎn)換后發(fā)送給CPU單元進行處理；