[實用新型]新型電致動磁軸承

有效

• 申請號: 201420556593.5
• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN204327759U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 陳平輝;趙慶源;邱望標
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 李亮;程新敏

技術領域

本實用新型涉及電學技術領域，尤其是一種新型電致動磁軸承。

背景技術

目前，公知的電磁軸承有兩大類，第一：無永磁偏置的電流型電磁軸承；第二：有永磁偏置的電流型電磁軸承。這兩種有一個共同特點電磁鐵與軸的距離不能改變。對于傳統的電磁軸承而言，如果需要電磁鐵對懸浮軸有恒定的作用力，隨著懸浮軸與電磁鐵之間距離的變化，通入電磁鐵的電流將呈現出非線性的變化，這對于控制來說是較為復雜的，也會導致控制效果的不理想。此外隨著間距的增大，通入電磁鐵的電流將大幅增大，這會增大線圈的發熱損耗，不利于節能同時也不利于電磁鐵的抗高溫性能。

發明內容

本實用新型的目的是：提供一種新型電致動磁軸承，它不僅能實現常規電磁軸承的功能即調整電磁力的大小，同時還具有在穩態時消耗電能少的優點，以克服現有技術的不足。

本實用新型是這樣實現的：新型電致動磁軸承，包括電磁軸承基座，在電磁軸承基座內部的圓周方向上設有對稱分布的壓電陶瓷，在壓電陶瓷的內側設有長度方向充磁的永磁鐵，在電磁軸承基座內設有懸浮軸；壓電陶瓷與電壓調節裝置連接。

所述的壓電陶瓷嵌合或粘合在電磁軸承基座上，永磁鐵嵌合或粘合在壓電陶瓷內側。

由于采用了上述技術方案，與現有技術相比，本實用新型利用壓電陶瓷加載電壓后就可以伸縮的特性，利用低電流的電壓來控制壓電陶瓷，從而控制永磁鐵與懸浮軸之間的間隙，而壓電陶瓷在穩定時(也就是不移動時)是幾乎不消耗能量的，這樣可以大幅減小電磁軸承的能耗，這樣整個電磁軸承的耗能就很小了，可以大幅減小電磁軸承的能耗、提高電磁軸承的耐高溫性能、降低電磁軸承的溫升。本實用新型結構簡單，成本低廉，使用效果好。

附圖說明

附圖1為本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

本實用新型的實施例：新型電致動磁軸承的結構如圖1所示，包括電磁軸承基座1，在電磁軸承基座1內部的圓周方向上設有對稱分布的壓電陶瓷2，壓電陶瓷2嵌合在電磁軸承基座1上；在壓電陶瓷2的內側設有長度方向充磁的永磁鐵3，永磁鐵3嵌合在壓電陶瓷2內側；在電磁軸承基座1內設有懸浮軸4；壓電陶瓷2與電壓調節裝置連接。

本實施例中，永磁鐵是長度方向充磁，磁場線從N極出來經過永磁鐵和懸浮軸之間很薄的間隙后進入導磁的懸浮軸，然后再通過他們之間間隙回到S極，從而實現磁場線的回路，因為永磁鐵和懸浮軸之間間隙很小，因而整個磁場回路磁阻較小。通過控制壓電陶瓷上加載的電壓便可以控制要點陶瓷的位移，進而使永磁鐵產生位移。當永磁鐵離懸浮軸近的時候，永磁鐵對懸浮軸的吸引力增大，反之則減小。這樣便實現了對懸浮軸吸引力大小的控制，再根據懸浮軸與各個徑向永磁鐵之間的位置關系，因為永磁鐵和懸浮軸之間的位移與壓電陶瓷的電容有某種關系，從而可以通過測量壓電陶瓷的電容得出永磁鐵和懸浮軸之間的距離，進而實現對懸浮軸的閉環控制。對于閉環控制，可以采用高速處理器來實現密集的計算任務，比如STM32F4系列或者DSP28335等。

具使用時，通過讀取壓電陶瓷電容值的大小來計算出永磁鐵和懸浮軸之間的距離（壓電陶瓷的電容值與其伸縮量有關），然后處理器（STM32F4）根據這個距離計算出加載到壓電陶瓷上的電壓，處理器把這個電壓值傳送到全橋功率模塊，全橋功率模塊再把電壓加載到壓電陶瓷上，壓電陶瓷產生伸縮量帶動永磁鐵，從而實現對懸浮軸吸引力大小的控制，進而控制懸浮軸的位置。