[发明专利]一种由轴向磁轴承实现转子五自由度悬浮结构

摘要

本发明公开了一种由轴向磁轴承实现转子五自由度悬浮结构，包括磁悬浮转子，沿磁悬浮转子的轴向两端分别设置用于提供转子轴向和径向悬浮力轴向磁轴承，所述转子轴向两端的轴向磁轴承成对称分布；在转子轴向或者径向两端分别设置轴向位移传感器，轴向位移传感器与控制器连接，控制器分别通过功率放大器与磁悬浮转子轴向两端的轴向磁轴承连接。本发明有益效果将磁悬浮系统主动控制自由度降低到最低，省去了多余主动自由度控制所需的控制器、功率放大器、电磁线圈等部件，简化了五自由度磁悬浮轴承支撑结构。

主权项

一种由轴向磁轴承实现转子五自由度悬浮结构，其特征是，包括磁悬浮转子，沿所述磁悬浮转子的轴向两端分别设置用于提供转子轴向悬浮力与径向悬浮力的轴向磁轴承，所述转子轴向两端的轴向磁轴承成对称分布；在所述转子轴向两端设置轴向位移传感器，两个轴向位移传感器置于转子轴向两端，测量转子轴向位移并进行差分后，输入控制器；所述轴向位移传感器与控制器连接，所述控制器分别通过功率放大器与磁悬浮转子轴向两端轴向磁轴承的线圈连接；所述轴向磁轴承为电磁轴承，所述电磁轴承包括定子铁心和电磁线圈，定子铁心内侧为圆柱形磁极，线圈绕制在内外侧磁极之间；在转子径向安装径向位移传感器，径向位移传感器共有四个，布置在转子外侧，分为两组，每组两个传感器成90度垂直安装，一组对径向位移进行检测，另一组对轴向位移进行检测；所述径向位移传感器分别与控制器连接；所述控制器通过功率放大器控制两侧轴向磁轴承中的电流，从而控制两侧轴向磁轴承与转子之间气隙处的磁通，产生轴向恢复力，使转子在轴向保持主动的稳定悬浮；当转子发生某一径向位移时，轴向磁轴承与转子之间的电磁力将产生径向分力，所述径向分力方向与转子径向位移方向相反，指向轴心，所述径向分力使转子回到径向平衡位置，从而保持转子的径向悬浮；当转子沿径向轴发生微小角偏移时，所述两侧轴向磁轴承的径向分力产生一个恢复力矩，使转子回到平衡位置；控制器通过改变轴向磁轴承中的电流，对转子的径向和轴向同时实施主动控制，实现轴向与径向的同时主动控制。