[发明专利]电致动磁轴承

说明书

背景技术

除非本文中另行指出，否则本节中描述的材料并非相对于本申请权利要求的现有技术，且不因为包括于本节中而承认其为现有技术。

磁轴承(magnetic bearing)使用磁悬浮支撑转子。通常，磁轴承利用电磁体来平衡力。具体地，电磁体调整磁轴承产生的磁场来平衡转子。也就是说，可以实时调整向电磁体施加的电流来调整磁场，以补偿转子中建立的不稳定。典型地，使用传感器来检测转子相对于静止电磁体的位置，以确定施加于每个电磁体的电流量，从而调整磁场。在一些应用中，可能优选磁轴承，因为磁轴承能够以高于传统轴承的速度进行操作。由于在几乎无摩擦的环境中操作，磁轴承通常不会遭受摩擦引起的磨损。

附图说明

根据以下说明和所附权利要求，结合附图，本公开的前述和其他特征将更加清楚。在认识到这些附图仅仅示出了根据本公开的一些实施例且因此不应被认为是限制本公开范围的前提下，通过使用附图以额外的特征和细节来描述本公开，其中：

在附图中：

图1是一些示例磁轴承的示意图；

图2是示出用于调整磁轴承中磁场的一些示例系统200的框图；

图3是示出利用磁轴承平衡转子的一些示例方法的流程图；以及

图4是示出一些示例方法的流程图；

以上附图全部根据本文所述的至少一些实施例来布置。

发明内容

本公开描述了一种用于平衡转子的磁轴承。一些示例磁轴承可以包括安装在支撑结构上的多个电致动器。多个电致动器中的每一个可以包括间隔开的第一电极和第二电极以及位于第一电极和第二电极之间的电活性材料。多个电致动器中的每一个的电活性材料可以被配置为响应于第一电极与第一电极之间的电压差而发生形变。铁磁材料层可以固定到每个相应电致动器的第一电极的表面。每个铁磁材料层可以被配置为在电活性材料响应于电压差发生形变时相对于转子移动，并且移动铁磁材料层会导致对磁轴承中的磁场进行调整。

本公开描述了一种影响磁轴承中的磁场的系统。一些示例系统包括磁轴承，所述磁轴承包括多个电致动器，多个电致动器中的每一个包括间隔开的第一电极和第二电极以及位于二者之间的电活性材料。相应的铁磁材料层可以固定到每个第一电极的表面。每个电致动器的电活性材料可以被配置为响应于每个相应第一电极和第二电极间提供的第一电压差而发生形变，从而使每个相应铁磁材料层移动到第一位置，并影响磁轴承中的磁场。测量电路可以与磁轴承耦合。测量电路可以被配置为测量多个电致动器中的每一个的电容。微控制器可以与磁轴承耦合。微控制器可以被配置为接收多个电致动器中的每一个的测量电容，并产生调整后的激励信号。电源可以与磁轴承和微控制器耦合。电源可以被配置为接收调整后的激励信号，并响应于接收调整后的激励信号，在每个相应第一电极和第二电极间提供第二电压差，从而使每个相应铁磁材料层移动到第二位置，并影响磁轴承中的磁场。

本公开描述了一种用于利用磁轴承来平衡转子的方法。一些示例方法可以包括：在多个电致动器中的相应电致动器上施加第一电压，所述相应电致动器具有固定到其表面的铁磁材料层。可以以第一电平施加第一电压。响应于第一电压，每个电致动器可以收缩或膨胀，从而使相应固定的铁磁材料层相对于转子移动，因而影响磁轴承中的磁场。该方法还可以包括：测量多个电致动器中的每一个的电容，并确定每个相应第一电压的调整后水平。调整后水平可以是相应电致动器的测量电容的函数。该方法还可以包括：在多个电致动器中的相应电致动器上施加相应第二电压。第二电压可以处于调整后水平。响应于第二电压，每个电致动器可以收缩或膨胀，从而使相应固定的铁磁材料层相对于转子移动，以改变磁轴承中磁场的形状和/或强度。

前述发明内容仅是说明性的，且不意在以任何方式进行限制。除了上述说明性方案、实施例和特征之外，通过参考附图和以下具体实施方式，其他方案、实施例和特征将变得清楚。

具体实施方式

在以下详细说明中，参考了作为详细说明的一部分的附图。在附图中，类似符号通常表示类似部件，除非上下文另行指明。具体实施方式部分、附图和权利要求书中记载的示例性实施例并不是限制性的。在不脱离在此所呈现主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施例，且可以进行其他改变。应当理解，在此一般性记载以及附图中图示的本公开的各方案可以按照在此明确和隐含公开的多种不同配置来设置、替换、组合、分割和设计。