[发明专利]一种高速旋转轴系动态轴向加载刚度测试方法及装置

权利要求书

1.一种高速旋转轴系动态轴向加载刚度测试方法，其特征在于实施步骤包括：

1)预先在被测试高速旋转轴系的旋转主轴上安装转子、定子固定座上安装用于通过转子给旋转主轴施加轴向磁吸力的两个电磁绕组单元以及至少一个用于检测旋转主轴轴向位移的位移传感器，所述电磁绕组单元包括至少一个电磁绕组，两个电磁绕组单元相对转子对称布置；在进行测试时向一个电磁绕组单元输出的驱动电流为i₀+i_x、向另一个电磁绕组单元输出的驱动电流为i₀-i_x，其中i₀为基准电流，i_x为控制电流，记录随时间的变化驱动电流以及位移传感器输出的轴向位移，并跳转执行下一步；

2)根据位移传感器输出的轴向位移确定旋转主轴的轴向位移；

3)根据驱动电流、旋转主轴的轴向位移确定给旋转主轴施加的轴向磁吸力；

4)计算给旋转主轴施加的轴向磁吸力、旋转主轴的轴向位移之间的比值作为测试得到的第一动刚度输出；和/或计算给旋转主轴施加的轴向磁吸力的傅里叶变换结果、旋转主轴的轴向位移的傅里叶变换结果之间的比值作为测试得到的第二动刚度输出。

2.根据权利要求1所述的高速旋转轴系动态轴向加载刚度测试方法，其特征在于，步骤3)中确定给旋转主轴施加的轴向磁吸力的函数表达式如式(1)所示：

式(1)中，f_x(t)为给旋转主轴施加的轴向磁吸力，k_i为两个电磁绕组单元之间的电流比例系数，k_s为两个电磁绕组单元之间的位移比例系数，i_x为控制电流，x为旋转主轴的轴向位移，k为电磁绕组的比例系数，i₀为基准电流，s₀为旋转主轴的基准位移，μ₀为电磁绕组铁心材料的磁导率，N为电磁绕组的线圈匝数，A为磁路的横截面积。

3.根据权利要求1所述的高速旋转轴系动态轴向加载刚度测试方法，其特征在于，步骤1)中位移传感器的数量为两个以上，步骤2)中根据位移传感器输出的轴向位移确定旋转主轴的轴向位移时具体是指由各个位移传感器输出的轴向位移取平均值得到。

4.一种用于应用权利要求1～3中任一项高速旋转轴系动态轴向加载刚度测试方法的测试装置，其特征在于：包括定子固定座(1)和转子夹具(2)，所述定子固定座(1)上设有容置孔(10)、位移传感器(4)以及相对转子夹具(2)对称布置的两个电磁绕组单元(3)，所述转子夹具(2)布置于容置孔(10)中，所述转子夹具(2)的外壁上设有转盘(21)，所述转盘(21)布置于两个电磁绕组单元(3)之间，任意一个所述电磁绕组单元(3)包括至少一个电磁绕组。

5.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于：所述两个电磁绕组单元(3)具有公共的驱动单元，所述驱动单元包括加法电路(31)、减法电路(32)、第一放大电路(33)以及第二放大电路(34)，所述加法电路(31)、减法电路(32)两者均一个输入端与i₀为基准电流相连、另一个输入端与控制电流i_x相连，所述加法电路(31)的输出端通过第一放大电路(33)与一个电磁绕组单元(3)相连，所述减法电路(32)的输出端通过第二放大电路(34)与另一个电磁绕组单元(3)相连。

6.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于：任意一个所述电磁绕组单元(3)由间隙布置的第一电磁绕组(301)和第二电磁绕组(302)组成，所述转盘(21)位于第一电磁绕组(301)和第二电磁绕组(302)之间。

7.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于：所述定子固定座(1)上设有内端盖(11)和可拆卸的外端盖(12)，所述电磁绕组单元(3)分别夹持布置在内端盖(11)和外端盖(12)之间。