[发明专利]一种适用压气机的自平衡磁轴承

权利要求书

1.一种适用压气机的自平衡磁轴承，其特征在于，包括：磁轴承定子(1)，电磁式致动器(6)，驱动控制器(7)，位移传感器(8)，预压复位 弹簧(9)以及基座(12)，其中：

磁轴承定子(1)安装在基座(12)上，并与电磁式致动器(6)连接为一体化结构；磁轴承定子(1)与基座(12)之间光滑接触；

电磁式致动器(6)包括多组致动器，与驱动控制器(7)连接，其输出端与所述磁轴承定子(1)的端部连接，且始终保持同位移输出；驱动控制器(7)控制电磁致动器(6)驱动磁轴承定子(1)产生相应位移；

预压复位弹簧(9)包括多组弹簧，沿平行于磁轴承定子(1)的轴向对称分布，每组弹簧一端固定，另一端与磁轴承定子(1)的端部连接，向磁轴承定子(1)提供预压力F₍₀₎；

位移传感器(8)固定安装在磁轴承定子(1)与预压复位弹簧(9)连接一侧，与驱动控制器(7)连接，用于测量磁轴承定子(1)的轴向位移；

驱动控制器(7)包括功率放大器(13)和控制器(14)，控制器(14)的输出u被功率放大器(13)转化为电流i，经过电磁式致动器(6)生成沿磁轴承定子轴向的驱动力F驱动磁轴承定子(1)；

所述磁平衡轴承设计位于同一Z轴上的静态平衡点(2)、动态平衡点(3)、第一限制点(4)和第二限制点(5)，包括：

以磁轴承定子(1)轴线方向、径向分别作为Z轴、X轴，则静态平衡点(2)位于X轴与Z轴交点，规定在X轴右半侧为正，左半面为负；动态平衡点(3)在位于静态平衡点(2)两侧的第一限制点(4)与第二限制点(5)之间波动，限制距离L为第一限制点(4)与第二限制点(5)之间的距离；位移x为静态平衡点(2)与动态平衡点(3)之间的距离。

2.根据权利要求1所述的适用压气机的自平衡磁轴承，其特征在于，所述位移x有正负之分，满足-L/2≤x≤L/2。

3.根据权利要求1所述的适用压气机的自平衡磁轴承，其特征在于，预压复位弹簧(9)包括两组刚度相同的弹簧，且单个弹簧的刚度为k，预压力为F₀，系统摩擦力为f，电磁式致动器(6)的输出力为F，磁轴承定子(1)质量为m，系统阻尼为c，则系统的平衡方程为：

预压复位弹簧(9)刚度k不变，始终处于压缩状态，初始状态下，预压力F₀与F相等，初始状态的驱动位移x(0)＝0，且保证激励电流与输出力同频。

4.根据权利要求1所述的适用压气机的自平衡磁轴承，其特征在于，采用闭环负反馈控制策略，输入信号y与位移传感器(8)的位置反馈信号差值，提供给控制器(14)，控制器(14)的输出u被功率放大器转化为电流i，经过电磁式致动器(6)生成磁轴承定子(1)所需驱动力F，电磁式致动器(6)驱动磁轴承定子(1)产生最终所需输出信号x。

5.根据权利要求1所述的适用压气机的自平衡磁轴承，其特征在于，在动态平衡点产生变化之后，利用位移传感器(8)测量值与新的动态平衡点之间的误差对位移传感器(8)测量值进行相应补偿，达到对磁轴承平衡点的自动动态调整的目的。