[发明专利]主动双斥力型磁液双悬浮径向轴承系统

说明书

本发明提供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、线圈、位移传感器支架以及位移传感器探头，并且在永磁体套和轴套的两个端部上还设有端盖组件。本发明主动双斥力型磁液双悬浮径向轴承系统集成了磁悬浮支承装置和静压支承装置的优势，并且有效克服了两支承装置的耦合问题，提高了轴承的稳定性与可靠性，同时采用PD控器，利用单闭环PD控制组件存在的稳态误差使斥力型永磁—电磁悬浮装置与静压支承装置按照固定比例共同承载持续外载荷，消除静压支承装置的冗余，提高了主动双斥力型磁液双悬浮径向轴承系统的功重比与效率。

技术领域

本发明涉及传动件技术领域，特别是涉及一种主动双斥力型磁液双悬浮径向轴承系统。

背景技术

磁液双悬浮轴承系统采用静压支承与电磁悬浮的双重支承形式，可大幅度提高其承载能力、刚度以及回转精度，较适合于中速重载、频繁启动的场合。但是以往磁液双悬浮轴承的静压支承装置为斥力型支承装置，而电磁悬浮装置为吸力型支承装置，斥力与吸力型支承装置同时工作会产生两装置之间的耦合现象，导致轴承的稳定性差，同时增加了控制装置的难度。

发明内容

根据上述现有技术存在的问题，本发明结合斥力型永磁-电磁悬浮支承装置与斥力型静压支承装置，利用双斥力型支承装置的优点，提供一种更加稳定、便于控制的主动双斥力型磁液双悬浮径向轴承系统。

为了解决上述存在的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

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，其中：

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；