[发明专利]主动双斥力型磁液双悬浮径向轴承系统

权利要求书

1.一种主动双斥力型磁液双悬浮径向轴承系统，其包括转轴、依次套设在转轴上的永磁体套、轴套和线圈；位移传感器支架以及单闭环PD控制组件，其特征在于：

所述转轴包括两个间隔设置的第一轴肩和第二轴肩，所述第一轴肩和第二轴肩并将所述转轴依次分成第一轴段、第三轴段和第五轴段，并且在所述第一轴肩上还设有螺纹部；

所述轴套包括进油孔、静压支承腔、回油孔、S极轴肩和N极轴肩，在轴套的外圆周上分别均匀设有多个贯通的进油孔，并且在轴套的内圆周侧的进油孔处设有静压支承腔，在轴套的外圆周侧上缠绕设有线圈，线圈通电之后轴套被轴向磁化，在轴套靠近第一端面处形成S极轴肩，在轴套靠近第二端面处形成N极轴肩；在轴套的外圆周底部处设有回油孔；

所述永磁体套为采用永磁材料制成的轴向磁化回转体，并套设在轴套中，在与轴套的S极轴肩对应位置处设有S极永磁体套端，在与轴套的N极轴肩对应位置处设有N极永磁体套端；在永磁体套的两端面的周向上分别均匀设有多个导油孔；

所述位移传感器支架套设在转轴上，位移传感器探头安装固定在位移传感器支架上；

单闭环PD控制组件包括位移传感器模块、位移检测电路模块、PD控制器、功率放大器以及轴承本体，位移传感器模块包括上端位移传感器和下端位移传感器；PD控制器与功率放大器、以及位移检测电路模块相连接，位移检测电路模块与位移传感器模块相连接，位移传感器模块的上端位移传感器设置在轴承本体的转轴的上侧；位移传感器模块的下端位移传感器设置在轴承本体的转轴的下侧；上端位移传感器和下端位移传感器输出位移量至位移检测电路模块中，经过位移检测电路模块的差动计算，输出模拟量反馈电压U₁与基准电压U进行相减电压差值ΔU，再经过PD控制器输出预设的控制电压U_c，控制电压U_c经过功率放大器向输出线圈输入承载范围内的驱动电流i，使转轴依靠磁悬浮支承实现单闭环控制；

当转轴在其横截面上的单自由度方向受到持续外负载作用时，转轴偏离轴承本体的形心，该自由度上的一对静压支承腔的液膜厚度产生变化，静压支承装置通过每一对静压支承腔之间的静压力差促使转轴回复至平衡状态；与此同时该自由度上的一对位移传感器测算出转轴的位移量，位移检测电路模块输出与位移量相对应的模拟反馈电压，并与基准电压进行差动计算，其差值输入PD控制器并输出相应的控制电压，经过功率放大器输出线圈承载范围内的驱动电流，驱动电流改变因线圈电流变化而使电磁支承力产生变化，直至转轴回复至平衡状态；其中由于PD控制器无积分环节，使所述单闭环PD控制组件保持稳态误差，根据静压支承理论转轴的位移量与静压支承装置的静压力呈固定的关系式，根据上述固定关系式，使PD控制器选取预设的比例增益系数kp和微分增益系数kd，使静压支承力与电磁支承力的比例为1时，转轴回复至平衡状态，并且单闭环PD控制组件保持稳态误差Ψ，其中转轴的轴心线距轴承本体形心的位移为所述单闭环PD控制组件的稳态误差。

2.根据权利要求1所述的双斥力型磁液双悬浮径向轴承系统，其特征在于：所述轴套的第一端面通过第一骨架密封圈和第一大端盖形成封闭油腔，所述轴套的第二端面通过第二骨架密封圈和第二大端盖形成封闭油腔，所述第一骨架密封圈和所述第二骨架密封圈分别卡装在第一大端盖和第二大端盖的内圆周侧，与转轴形成过盈配合。

3.根据权利要求2所述的双斥力型磁液双悬浮径向轴承系统，其特征在于：所述第一大端盖和第二大端盖分别通过多个连接件与轴套的第一端面和第二端面进行固定，第一小端盖通过连接件与第一大端盖的外凸小端面进行固定，第二小端盖10通过连接件与第二大端盖的外凸小端面进行固定。

4.根据权利要求1所述的双斥力型磁液双悬浮径向轴承系统，其特征在于：在轴套的第一端面和第二端面上分别设有一个O型圈槽，在轴套的第一端面和第二端面的周向各均匀设有多个螺纹部盲孔，分别与第一大端盖上的安装通孔以及第二大端盖上的安装通孔相对应。

5.根据权利要求1所述的双斥力型磁液双悬浮径向轴承系统，其特征在于：在永磁体套的两端面分别与外圆周面和内圆周面形成的交线处设有圆倒角，在永磁体套的外圆周侧凹槽处的交线设有圆倒角。