一种基于力反馈控制的磁力轴承.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105545955A(43)申请公布日2016.05.04(21)申请号201610041091.2(22)申请日2016.01.21(71)申请人圣泰科达（北京）技术有限公司地址100000北京市朝阳区北花园街甲1号院2号楼2层231(72)发明人薛祖瑞(74)专利代理机构北京中济纬天专利代理有限公司11429代理人陈立新(51)Int.Cl.F16C32/04(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称一种基于力反馈控制的磁力轴承(57)摘要本发明提供一种基于力反馈控制的磁力轴承，通过测量出辅助轴承对磁力轴承所施加的支承力，依据辅助轴承受力为零的原则，控制电磁支承组件的电流大小，从而调节其对转轴产生的电磁力，从而使得辅助轴承对转轴的支撑力在存在未知干扰力的情况下近似为零，减少了辅助轴承与转轴之间产生不确定破坏力的可能。提高了磁力轴承的使用可靠度。CN105545955ACN105545955A权利要求书1/2页1.一种基于力反馈控制的磁力轴承，其特征在于，包括依序套设于转轴一端上的辅助支承测力组件和电磁支承组件，所述辅助支承测力组件中容纳设有辅助轴承和设置于所述辅助轴承外周的多个测力传感器；所述辅助轴承套设于所述转轴上；所述辅助支承测力组件用于测量所述转轴作用于所述辅助轴承上的沿所述辅助轴承径向的力，该力被所述辅助支承测力组件分解为正交的X向力和Y向力；所述电磁支撑组件，用于产生作用于所述转轴的电磁力；依据所述转轴受力平衡原则，采用积分控制得到的公式(6)，以对所述X向力或所述Y向力进行控制：其中，Fs为辅助轴承外圈对转轴的支承力，Fd为未知干扰力，s为拉普拉斯算子，μ0是真空中的磁导率，A是磁极面积，N是线圈匝数，δ为电磁铁磁极和吸力盘之间的气隙的长度，ic＝iu+id，iu为上电磁铁电流，id为下电磁铁电流，ic为一个保持不变的常值；据所述公式(6)控制KCI，使所述电磁支承组件产生一个与所述Fs方向相反的力，作用于所述转轴上，使所述X向力或所述Y向力近似为0。2.根据权利要求1所述的基于力反馈控制的磁力轴承，其特征在于，所述辅助支承测力组件还包括套设于所述辅助轴承外壁上的滑动传力块、用于测量所述滑动传力块横向力的X传力框、外座和用于测量所述滑动传力块纵向力的Y传力框，所述X传力框和所述Y传力框容纳于所述外座内，所述X传力框和所述Y传力框并排套设于所述滑动传力块的外壁上。3.根据权利要求2所述的基于力反馈控制的磁力轴承，其特征在于，所述X传力框的横向上设置有多个与所述外座和所述X传力框测力连接的测力传感器；所述Y传力框的纵向上设置多个与所述外座和所述Y传力框测力连接的测力传感器。4.根据权利要求3所述的基于力反馈控制的磁力轴承，其特征在于，所述X传力框的内壁与所述滑动传力块之间在其纵向上设有间隙；所述Y传力框的内壁与所述滑动传力块之间在其横向上设有间隙。5.根据权利要求4所述的基于力反馈控制的磁力轴承，其特征在于，所述电磁支承组件包括套设于所述转轴上的吸力盘、与所述吸力盘正对设置的电磁铁定子铁芯和绕设于所述电磁铁定子铁芯外壁上的电磁线圈，所述吸力盘与所述电磁铁定子铁芯间隔设置。6.根据权利要求1～5中任一项所述的基于力反馈控制的磁力轴承，其特征在于，还包括用于驱动所述转轴的电机组件，所述电机组件包括套设于所述转轴上的电机转子和与所述电机转子正对设置的电机定子组件，所述电机定子组件带动所述电机转子转动。7.一种如权利要求1～6中任一项所述基于力反馈控制的磁力轴承的辅助轴承支撑力控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S100：测量所述磁力轴承的辅助轴承所受沿其径向的力；步骤S200：依据所述转轴受力平衡原则，将所述转轴作用于所述辅助轴承上的沿所述2CN105545955A权利要求书2/2页辅助轴承径向的力正交分解为X向力和Y向力，采用积分控制得到的公式(6)，对所述X向力或所述Y向力进行控制：其中，Fs为辅助轴承外圈对转轴的支承力，Fd为未知干扰力，s为拉普拉斯算子，μ0是真空中的磁导率，A是磁极面积，N是线圈匝数，δ为电磁铁磁极和吸力盘之间的气隙的长度，ic＝iu+id，iu为上电磁铁电流，id下电磁铁电流，ic为一个保持不变的常值；步骤S300：据所述公式(6)控制KCI，使所述电磁支承组件产生一个与所述Fs方向相反的力，作用于所述转轴上，使所述X向力或Y向力近似为0。3CN105545955A说明书1/7页一种基于力反馈控制的磁力轴承技术领域[0001]本发明涉及轴承技术领域，具体的涉及一种基于力反馈控制的磁力轴承。背景技术[0002]机构的圆周旋转运动极为普通，轴承得到广泛应用。应用最为普遍的是机械接触式轴承，包括