[发明专利]主动磁悬浮轴承支承的超稳超静单轴转台

说明书

本发明公开了一种主动磁悬浮轴承支承的超稳超静单轴转台，圆盘体(3)的圆周上设置有多个结构相同的径轴向磁轴承一体转子组件(2)，在磁悬浮转动平台(1)的外部圆周上对称分布着四个径轴向磁轴承一体定子组件(6、7、8、9)，在磁悬浮转动平台(1)的中心设置单轴转台驱动机构(5)。在通电条件下，径轴向磁轴承一体定子组件(6、7、8、9)先通电使径轴向磁轴承一体转子组件(2)悬浮，再由单轴转台驱动机构(5)使径轴向磁轴承一体转子组件(2)转动，实现了完全悬浮转动。

技术领域

本发明涉及的是适用于磁悬浮的转台，更特别地说，是指一种能够实现五自由度的主动磁悬浮轴承支承的超稳超静单轴转台。

背景技术

近年来，随着磁悬浮技术的进步，高速磁悬浮电机迅速发展，其具有转速高、功率密度高、小体积、响应快和可直接驱动负载等优点，广泛应用于高速磁悬浮鼓风机、磁悬浮超高真空分子泵、磁悬浮储能飞轮和磁悬浮力矩陀螺等高速旋转设备。磁轴承的承载能力是通过设计确定的，且受尺寸大小限制，如果实际载荷超过这一承载能力，或者磁轴承的支承因某种原因失效了，转子将不再处于悬浮状态而会与机械边界发生触碰。为了在这一跌落碰撞中避免造成转子上的叠片结构和磁轴承定子损坏，安装了保护轴承。保护轴承起着临时支撑转子和保护定子系统的作用。

磁悬浮技术具体是指磁悬浮轴承(或称磁轴承)技术，是利用电磁力将转子悬浮起来，以代替传统的机械轴承支撑。磁轴承可以克服机械轴承擦损耗大的缺点，运行过程中转子无任何机械接触，无摩擦、无润滑，提高了机械寿命。因此其转速可以非常高，通常在10000rpm～60000rpm之间。其几何尺寸远小于输出功率相同的常规旋转设备，有效地节约了材料，大幅度提高了设备的能量密度。磁悬浮技术使得直接驱动负载变成可能，无需增速机构，减小了系统体积，可实现零传动损耗运行，效率高，大大降低了运行噪声。

发明内容

本发明旨在解决精密测量领域所用机械转台的振动问题。本发明采用磁悬浮轴承的主动振动抑制功能，对转台的微振动实现机械隔离，达到超稳超静的目的。由于磁悬浮轴承具有无摩擦无需润滑的特点，所采用的驱动电机可以直接驱动转台进行精密旋转，避免了减速器的传动带来的机械振动，实现了驱动和支承的完全振动隔离。本发明能够从机械上实现振动的物理隔离，先天性地切断了振动源的传播路径，避免了转台对精密测量部件的干扰，可以大大提高转台的精密测量等级，实现基础学科的理论和技术突破。

本发明设计的主动磁悬浮轴承支承的超稳超静单轴转台，圆盘体(3)的圆周上设置有多个结构相同的径轴向磁轴承一体转子组件(2)，在磁悬浮转动平台(1)的外部圆周上对称分布着四个径轴向磁轴承一体定子组件(6、7、8、9)，在磁悬浮转动平台(1)的中心设置单轴转台驱动机构(5)。在通电条件下，径轴向磁轴承一体定子组件(6、7、8、9)先通电使径轴向磁轴承一体转子组件(2)悬浮，再由单轴转台驱动机构(5)使径轴向磁轴承一体转子组件(2)转动，实现了完全悬浮转动。

在本发明中，一方面由于单轴转台驱动机构(5)采用了磁悬浮轴承具有无摩擦无需润滑的特点，避免了减速器的传动带来的机械振动，故称为超稳超静。另一方面，设计的四个径轴向磁轴承一体定子组件(6、7、8、9)采用磁悬浮技术，也能达到超静效果。

本发明的一种主动磁悬浮轴承支承的超稳超静单轴转台，其包括有A径轴向磁轴承一体定子组件(6)、B径轴向磁轴承一体定子组件(7)、C径轴向磁轴承一体定子组件(8)、D径轴向磁轴承一体定子组件(9)、径轴向磁轴承一体转子组件(2)、圆盘体(3)、底座(4)和单轴转台驱动机构(5)；圆盘体(3)与沿圆盘体(3)圆周分布设置的多个径轴向磁轴承一体转子组件(2)构成了磁悬浮转动平台(1)；

径轴向磁轴承一体转子组件(2)由转子支架(2A)、转子叠层(2B)、转子上压板(2C)和转子下压板(2)构成；