新型電致動(dòng)磁軸承的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種新型電致動(dòng)磁軸承，包括電磁軸承基座，在電磁軸承基座內(nèi)部的圓周方向上設(shè)有對(duì)稱(chēng)分布的壓電陶瓷，在壓電陶瓷的內(nèi)側(cè)設(shè)有長(zhǎng)度方向充磁的永磁鐵，在電磁軸承基座內(nèi)設(shè)有懸浮軸；壓電陶瓷與電壓調(diào)節(jié)裝置連接。本發(fā)明利用壓電陶瓷加載電壓后就可以伸縮的特性，利用低電流的電壓來(lái)控制壓電陶瓷，從而控制永磁鐵與懸浮軸之間的間隙，而壓電陶瓷在穩(wěn)定時(shí)（也就是不移動(dòng)時(shí)）是幾乎不消耗能量的，這樣可以大幅減小電磁軸承的能耗，這樣整個(gè)電磁軸承的耗能就很小了，可以大幅減小電磁軸承的能耗、提高電磁軸承的耐高溫性能、降低電磁軸承的溫升。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，使用效果好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】新型電致動(dòng)磁軸承

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種新型電致動(dòng)磁軸承。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知的電磁軸承有兩大類(lèi)，第一:無(wú)永磁偏置的電流型電磁軸承；第二:有永磁偏置的電流型電磁軸承。這兩種有一個(gè)共同特點(diǎn)電磁鐵與軸的距離不能改變。對(duì)于傳統(tǒng)的電磁軸承而言，如果需要電磁鐵對(duì)懸浮軸有恒定的作用力，隨著懸浮軸與電磁鐵之間距離的變化，通入電磁鐵的電流將呈現(xiàn)出非線(xiàn)性的變化，這對(duì)于控制來(lái)說(shuō)是較為復(fù)雜的，也會(huì)導(dǎo)致控制效果的不理想。此外隨著間距的增大，通入電磁鐵的電流將大幅增大，這會(huì)增大線(xiàn)圈的發(fā)熱損耗，不利于節(jié)能同時(shí)也不利于電磁鐵的抗高溫性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是:提供一種新型電致動(dòng)磁軸承，它不僅能實(shí)現(xiàn)常規(guī)電磁軸承的功能即調(diào)整電磁力的大小，同時(shí)還具有在穩(wěn)態(tài)時(shí)消耗電能少的優(yōu)點(diǎn)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:新型電致動(dòng)磁軸承,包括電磁軸承基座,在電磁軸承基座內(nèi)部的圓周方向上設(shè)有對(duì)稱(chēng)分布的壓電陶瓷，在壓電陶瓷的內(nèi)側(cè)設(shè)有長(zhǎng)度方向充磁的永磁鐵，在電磁軸承基座內(nèi)設(shè)有懸浮軸；壓電陶瓷與電壓調(diào)節(jié)裝置連接。
[0005]所述的壓電陶瓷嵌合或粘合在電磁軸承基座上，永磁鐵嵌合或粘合在壓電陶瓷內(nèi)側(cè)。
[0006]由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用壓電陶瓷加載電壓后就可以伸縮的特性，利用低電流的電壓來(lái)控制壓電陶瓷，從而控制永磁鐵與懸浮軸之間的間隙，而壓電陶瓷在穩(wěn)定時(shí)(也就是不移動(dòng)時(shí))是幾乎不消耗能量的，這樣可以大幅減小電磁軸承的能耗，這樣整個(gè)電磁軸承的耗能就很小了，可以大幅減小電磁軸承的能耗、提高電磁軸承的耐高溫性能、降低電磁軸承的溫升。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，使用效果好。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0008]本發(fā)明的實(shí)施例:新型電致動(dòng)磁軸承的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括電磁軸承基座1，在電磁軸承基座I內(nèi)部的圓周方向上設(shè)有對(duì)稱(chēng)分布的壓電陶瓷2，壓電陶瓷2嵌合在電磁軸承基座I上；在壓電陶瓷2的內(nèi)側(cè)設(shè)有長(zhǎng)度方向充磁的永磁鐵3,永磁鐵3嵌合在壓電陶瓷2內(nèi)側(cè)；在電磁軸承基座I內(nèi)設(shè)有懸浮軸4 ;壓電陶瓷2與電壓調(diào)節(jié)裝置連接。
[0009]本實(shí)施例中，永磁鐵是長(zhǎng)度方向充磁,磁場(chǎng)線(xiàn)從N極出來(lái)經(jīng)過(guò)永磁鐵和懸浮軸之間很薄的間隙后進(jìn)入導(dǎo)磁的懸浮軸，然后再通過(guò)他們之間間隙回到S極，從而實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)線(xiàn)的回路，因?yàn)橛来盆F和懸浮軸之間間隙很小，因而整個(gè)磁場(chǎng)回路磁阻較小。通過(guò)控制壓電陶瓷上加載的電壓便可以控制要點(diǎn)陶瓷的位移，進(jìn)而使永磁鐵產(chǎn)生位移。當(dāng)永磁鐵離懸浮軸近的時(shí)候，永磁鐵對(duì)懸浮軸的吸引力增大，反之則減小。這樣便實(shí)現(xiàn)了對(duì)懸浮軸吸引力大小的控制，再根據(jù)懸浮軸與各個(gè)徑向永磁鐵之間的位置關(guān)系，因?yàn)橛来盆F和懸浮軸之間的位移與壓電陶瓷的電容有某種關(guān)系，從而可以通過(guò)測(cè)量壓電陶瓷的電容得出永磁鐵和懸浮軸之間的距離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)懸浮軸的閉環(huán)控制。對(duì)于閉環(huán)控制，可以采用高速處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)密集的計(jì)算任務(wù)，比如STM32F4系列或者DSP28335等。
[0010]具使用時(shí)，通過(guò)讀取壓電陶瓷電容值的大小來(lái)計(jì)算出永磁鐵和懸浮軸之間的距離(壓電陶瓷的電容值與其伸縮量有關(guān))，然后處理器(STM32F4)根據(jù)這個(gè)距離計(jì)算出加載到壓電陶瓷上的電壓，處理器把這個(gè)電壓值傳送到全橋功率模塊，全橋功率模塊再把電壓加載到壓電陶瓷上，壓電陶瓷產(chǎn)生伸縮量帶動(dòng)永磁鐵，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)懸浮軸吸引力大小的控制，進(jìn)而控制懸浮軸的位置。
【權(quán)利要求】
1.一種新型電致動(dòng)磁軸承，包括電磁軸承基座(1)，其特征在于:在電磁軸承基座(I)內(nèi)部的圓周方向上設(shè)有對(duì)稱(chēng)分布的壓電陶瓷(2)，在壓電陶瓷(2)的內(nèi)側(cè)設(shè)有長(zhǎng)度方向充磁的永磁鐵(3)，在電磁軸承基座(I)內(nèi)設(shè)有懸浮軸(4);壓電陶瓷(2)與電壓調(diào)節(jié)裝置連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電致動(dòng)磁軸承，其特征在于:所述的壓電陶瓷(2)嵌合或粘合在電磁軸承基座(I)上，永磁鐵(3)嵌合或粘合在壓電陶瓷(2)內(nèi)側(cè)。
【文檔編號(hào)】F16C32/04GK104214219SQ201410499193
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】陳平輝, 趙慶源, 邱望標(biāo) 申請(qǐng)人:貴州大學(xué)