[發明專利]一種磁懸浮軸承的剛度測試裝置及測試方法

有效

• 申請號: 201611147761.5
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106840668B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 付紅偉;劉英男;牛立新;曹明;于浩;傅凱渤
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 馬全亮

一種磁懸浮軸承的剛度測試裝置及測試方法，裝置包括底座、二維運動平臺、力傳感器支架、力傳感器、磁軸承轉子組件、磁軸承轉子安裝架、磁軸承定子組件和磁軸承定子安裝架；力傳感器可通過力傳感器支架調整零位。通過二維運動平臺可以使轉子與定子產生相對位移，通過電流源可以設定定子線圈內的電流，利用力傳感器獲取定子轉子之間受力情況；得到受力與位移、受力與電流的關系式，可以得到磁軸承的電流剛度和位移剛度。本發明解決了大承載高剛度磁懸浮軸承的剛度測量難題，實現了大承載高剛度磁懸浮軸承電流剛度及位移剛度的快速自動化測量，滿足了產品的批量化生產。

技術領域

本發明涉及一種磁懸浮軸承的剛度測試裝置及測試方法，適用于大承載高剛度磁懸浮軸承，屬于磁懸浮技術領域。

背景技術

慣性執行機構是各類衛星、空間站等航天器平臺進行姿態調整與控制所普遍使用的慣性執行機構，其中基于磁懸浮軸承支撐的飛輪和控制力矩陀螺是重要的一類。目前我國在軌工作航天器所使用的慣性執行機構是基于機械軸承支承的慣性執行機構，由于機械滾珠軸承需要額外的潤滑系統；而磁懸浮軸承采用無接觸、無摩擦懸浮技術，解決了摩擦和振動問題，具有高精度、長壽命、高轉速等優點，是國際空間技術發展的方向。

空間慣性執行機構對磁懸浮軸承的性能有著很高的要求，尤其是位移剛度和電流剛度兩個指標，實際加工時較難保證，對后期控制系統的設計調試必不可少，所以剛度指標的測試是磁懸浮軸承的關鍵技術之一。

傳統測試是在慣性執行機構整體裝配完成以后，在實際工作中對位移、電流等數據進行測量，通過計算間接得出位移剛度和電流剛度；如測試指標不符合要求則需要重新拆裝進行更換，這樣處理會造成精度降低而且耗費人力物力和時間。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種磁懸浮軸承的剛度測試裝置及測試方法，解決了磁軸承組件裝配完成后無法對組件進行單獨測量、無法進行直接測量的問題，實現了磁懸浮軸承的剛度自動化綜合測試，避免了組件不合格導致的重復拆裝，滿足產品的批量化生產。

本發明的技術解決方案是：

一種大承載高剛度磁懸浮軸承的剛度綜合測試裝置，包括底座、二維運動平臺、力傳感器支架、力傳感器、磁軸承轉子安裝架、磁軸承轉子組件、磁軸承定子組件和磁軸承定子安裝架；

底座為上端開口的空心圓筒狀結構，二維運動平臺固定安裝在底座的內部底面上，二維運動平臺的上表面相對底座進行兩自由度運動；

軸承轉子安裝架為下端開口的圓筒狀結構，且在軸承轉子安裝架內部有轉子安裝芯軸，該芯軸沿所述軸承轉子安裝架的軸線方向且該芯軸的一端與軸承轉子安裝架內部頂面圓心處連接；磁軸承轉子組件套在所述芯軸上且與芯軸固定連接；

磁軸承定子組件固定安裝在磁軸承定子安裝架內部，磁軸承定子安裝架安裝在二維運動平臺的上表面，隨著二維運動平臺上表面運動而運動，磁軸承定子組件套在所述磁軸承轉子組件的外部且與磁軸承轉子組件之間有磁懸浮間隙；

正交對向安裝的四個力傳感器一端與磁軸承轉子安裝架固定連接，另一端通過力傳感器支架安裝于底座上，通過調整力傳感器支架實現力傳感器的零位調節。

力傳感器支架包括調節把手、調節滑塊和支架外框；

調節滑塊安裝在支架外框內部且在調節把手的作用下，沿力傳感器的軸線方向相對于支架外框滑動。

二維運動平臺上表面相對底座進行兩自由度運動，是在二維運動平臺上表面所在的平面內進行。

二維運動平臺上表面相對底座進行兩自由度運動的兩個方向，與兩組力傳感器的測量方向一致，相對的兩個力傳感器為一組。

還包括電流源、光柵尺和數據處理模塊；