[發明專利]一種動靜態氣動載荷分離測量的電磁懸浮測力裝置及方法

有效

• 申請號: 202110472628.1
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113375888B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 閆萬方;趙煊;魏巍;楊輝
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G01M9/02
• 分類號: G01M9/02;G01M9/04;G01M9/06
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 馬全亮

1.一種動靜態氣動載荷分離測量的電磁懸浮測力裝置，其特征在于，包括：承載端法蘭（1）、直線軸承（2）、電磁測力裝置（3）和固定端法蘭（4）；

所述電磁測力裝置（3）包括第一靜態磁懸浮組件、第一動態磁懸浮組件、第一安裝座（303）、第二靜態磁懸浮組件、第二動態磁懸浮組件、第二安裝座（313）、第一殼體（302）、第二殼體（309）、第三殼體（310）、第四殼體（318）、位移傳感器（311）、硅鋼片組（312）、第一限位螺母（301）、第二限位螺母（320）、支承軸（319）、電控系統和電流測量組件（325）；

所述第一靜態磁懸浮組件和第一動態磁懸浮組件安裝在第一安裝座（303）上，并與第一殼體（302）共同構成正向力測量組件；所述第二靜態磁懸浮組件和第二動態磁懸浮組件安裝在第二安裝座（313）上，并與第四殼體（318）共同構成負向力測量組件；所述正向力測量組件、位移傳感器（311）和負向力測量組件依次沿軸向設置在支承軸（319）上；

所述第一殼體（302）、第二殼體（309）、第三殼體（310）和第四殼體（318）依次連接，共同構成電磁測力裝置（3）的外殼，所述硅鋼片組（312）安裝在第二殼體（309）上并沿軸向位于與位移傳感器（311）相同的位置；所述第一限位螺母（301）和第二限位螺母（320）也安裝在支承軸（319）上，并沿軸向分別設置在第一殼體（302）和第四殼體（318）的外側；

所述直線軸承（2）包括軸承部分（201）和內軸（202），所述內軸（202）安裝在電磁測力裝置（3）的支承軸（319）上，所述軸承部分（201）安裝在電磁測力裝置（3）的第一殼體（302）上，與電磁測力裝置（3）共同構成具有軸向導向的電磁懸浮測力裝置；所述承載端法蘭（1）也安裝在第一殼體（302）上，最終整個測量裝置通過支承軸（319）安裝在固定端法蘭（4）上；

所述電控系統包括位移測量組件（322）、信號放大器（323）和控制器（324）；電磁測力裝置（3）工作時，電控系統控制正向力測量組件和負向力測量組件實現外殼沿軸向懸浮，受載后，位移傳感器（311）測得外殼的軸向位移變化，電控系統通過改變正向力測量組件和負向力測量組件的控制電流，實現位移回零，再由電流測量組件（325）測得電流變化，進而根據電流-氣動力映射關系，獲得實時氣動載荷。

2.根據權利要求1所述的一種動靜態氣動載荷分離測量的電磁懸浮測力裝置，其特征在于：所述承載端法蘭（1）、第一靜態磁懸浮組件、第一動態磁懸浮組件、第二靜態磁懸浮組件、第二動態磁懸浮組件、第一殼體（302）、第二殼體（309）、第三殼體（310）、第四殼體（318）及位移傳感器（311）的設置與測力裝置的軸線同軸，且各部分與軸線的同軸度不大于0.02mm。

3.根據權利要求1所述的一種動靜態氣動載荷分離測量的電磁懸浮測力裝置，其特征在于：所述第一靜態磁懸浮組件包括第一靜態磁芯（306）和第一靜態繞組（307），所述第一靜態磁芯（306）為環式U型腔結構，所述第一靜態繞組（307）均勻的在第一靜態磁芯（306）的U型腔內繞軸向纏繞；所述第一動態磁懸浮組件包括第一動態磁芯（304）和第一動態繞組（305），所述第一動態磁芯（304）也為環式U型腔結構，所述第一動態繞組（305）均勻的在第一動態磁芯（304）的U型腔內繞軸向纏繞；

所述第一靜態磁懸浮組件和第一動態磁懸浮組件分別沿軸向同軸嵌入第一安裝座（303），并用螺栓緊固；

所述第二靜態磁懸浮組件、第二動態磁懸浮組件分別與第一靜態磁懸浮組件、第一動態磁懸浮組件具有相同的組成和結構，且第一靜態磁懸浮組件和第二靜態磁懸浮組件、第一動態磁懸浮組件和第二動態磁懸浮組件分別關于所述位移傳感器（311）沿軸向對稱設置。

4.根據權利要求3所述的一種動靜態氣動載荷分離測量的電磁懸浮測力裝置，其特征在于：所述第一靜態磁懸浮組件與第一動態磁懸浮組件之間、第二靜態磁懸浮組件與第二動態磁懸浮組件之間沿軸向偏移設置，偏移距離為5mm-12mm。