[發(fā)明專利]磁軸承的零偏置控制方法、裝置及磁軸承

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210323785.0
• 申請(qǐng)日: 2022-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN114810826B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚依晨;于溯源
• 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: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 趙平;葉明川

本發(fā)明提供了一種磁軸承的零偏置控制方法、裝置及磁軸承，所述方法包括：根據(jù)磁軸承轉(zhuǎn)子的位置檢測(cè)信息和預(yù)設(shè)位置信息得到預(yù)期軸承力；根據(jù)所述磁軸承上多個(gè)電磁鐵的屬性信息、預(yù)期軸承力和約束條件確定轉(zhuǎn)子受力模型；求解所述轉(zhuǎn)子受力模型得到所述多個(gè)電磁鐵中用于提供磁場(chǎng)力的目標(biāo)電磁鐵及對(duì)應(yīng)的控制電流，將所述控制電流輸出對(duì)應(yīng)的目標(biāo)電磁鐵中以使目標(biāo)電磁鐵對(duì)所述轉(zhuǎn)子形成的磁場(chǎng)力合成為所述預(yù)期軸承力，本發(fā)明可解決現(xiàn)有技術(shù)中磁軸承需要設(shè)置定常偏置電流對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行反饋控制的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁軸承技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種磁軸承的零偏置控制方法、裝置及磁軸承。

背景技術(shù)

磁軸承主要由電磁鐵、位移傳感器、控制器和功率放大器等部件組成。磁軸承使用安裝在定子部件上的電磁鐵對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電磁力，使轉(zhuǎn)子在與軸承無接觸的情況下進(jìn)行穩(wěn)定懸浮和旋轉(zhuǎn)。進(jìn)一步的，可通過反饋控制回路控制輸入電磁鐵的控制電流大小，以控制支承磁懸浮軸承中轉(zhuǎn)子的電磁力。因此，轉(zhuǎn)子的動(dòng)力學(xué)特性可以通過反饋控制回路進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，從而使得磁軸承具有更好的動(dòng)態(tài)特性。現(xiàn)有技術(shù)中，磁軸承的控制普遍使用帶有定常偏置電流的差動(dòng)控制。這種控制方法以同一直線上的兩個(gè)電磁鐵為一組作為最小控制單元，即必須在磁軸承的至少兩條不同方向的直線上分別設(shè)置兩個(gè)電磁鐵才能實(shí)現(xiàn)對(duì)磁軸承轉(zhuǎn)子任意方向基于磁場(chǎng)力的位置調(diào)整。但是，但是偏置電流的引入會(huì)造成能源的浪費(fèi)和線圈的額外發(fā)熱。線圈發(fā)熱還需要輔機(jī)進(jìn)行冷卻，更進(jìn)一步造成能源的浪費(fèi)。不僅如此，定常偏置電流可能會(huì)導(dǎo)致磁飽和過早的到來，造成磁軸承的承載力不能充分被利用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種磁軸承的零偏置控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中磁軸承需要設(shè)置偏置電流對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行反饋控制的問題。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種磁軸承的零偏置控制裝置。本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種磁軸承。本發(fā)明的還一個(gè)目的在于提供一種計(jì)算機(jī)設(shè)備。本發(fā)明的還一個(gè)目的在于提供一種可讀介質(zhì)。

為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明一方面公開了一種磁軸承的零偏置控制方法，包括：

根據(jù)磁軸承轉(zhuǎn)子的位置檢測(cè)信息和預(yù)設(shè)位置信息得到預(yù)期軸承力；

根據(jù)所述磁軸承上多個(gè)電磁鐵的屬性信息、預(yù)期軸承力和約束條件確定轉(zhuǎn)子受力模型；

求解所述轉(zhuǎn)子受力模型得到所述多個(gè)電磁鐵中用于提供磁場(chǎng)力的目標(biāo)電磁鐵及對(duì)應(yīng)的控制電流，將所述控制電流輸出對(duì)應(yīng)的目標(biāo)電磁鐵中以使目標(biāo)電磁鐵對(duì)所述轉(zhuǎn)子形成的磁場(chǎng)力合成為所述預(yù)期軸承力。

優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)位置信息為所述磁軸承中央，所述根據(jù)磁軸承轉(zhuǎn)子的位置檢測(cè)信息和預(yù)設(shè)位置信息得到預(yù)期軸承力具體包括：

根據(jù)所述磁軸承轉(zhuǎn)子的位置檢測(cè)信息確定所述轉(zhuǎn)子偏離所述磁軸承中央的位置偏移量；

根據(jù)所述位置偏移量確定所述轉(zhuǎn)子回復(fù)至所述磁軸承中央所需的預(yù)期軸承力。

優(yōu)選的，所述電磁鐵的形狀為馬蹄形、山字形或單極形。

優(yōu)選的，所述根據(jù)所述磁軸承上多個(gè)電磁鐵的屬性信息、預(yù)期軸承力和約束條件確定轉(zhuǎn)子受力模型具體包括：

根據(jù)所述多個(gè)電磁鐵的屬性信息和所述轉(zhuǎn)子的位置檢測(cè)信息確定所述轉(zhuǎn)子預(yù)期的預(yù)期受力模型；

根據(jù)所述約束條件確定多個(gè)電磁鐵中用于提供磁場(chǎng)力的目標(biāo)電磁鐵，形成約束條件向量；

根據(jù)所述預(yù)期受力模型和所述約束條件向量形成所述轉(zhuǎn)子受力模型。

優(yōu)選的，所述根據(jù)所述多個(gè)電磁鐵的屬性信息和所述轉(zhuǎn)子的位置檢測(cè)信息確定所述轉(zhuǎn)子預(yù)期的預(yù)期受力模型具體包括：

確定每個(gè)電磁鐵對(duì)轉(zhuǎn)子形成的磁場(chǎng)力；

根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的位置檢測(cè)信息確定每個(gè)電磁鐵與所述轉(zhuǎn)子間的氣隙；