CN100559143C - 五自由度主动控制磁悬浮自由摇滚系统 - Google Patents

Abstract

五自由度主动控制磁悬浮自由摇滚系统主要由磁悬浮定子系统和磁悬浮转子系统组成。磁悬浮定子系统主要由支杆前段、支杆后段、盖板、旋转编码器、联轴节、电磁离合器组件、拉紧螺栓、固定螺纹环、小自锁螺纹环、大自锁螺纹环、轴向磁轴承定子、径向磁轴承定子、轴向位移传感器、径向位移传感器；磁悬浮转子系统主要由限位接头、主轴、保护轴承、径向磁轴承转子、轴向磁轴承转子、轴向传感器检测环、径向传感器检测环。本发明采用磁悬浮支承方式，大大降低了机械摩擦，使飞机模型可以更好地模拟飞机真实空中飞行，大大提高了飞机风洞试验的精度。

Description

五自由度主动控制磁悬浮自由摇滚系统

技术领域

本发明涉及五自由度主动控制磁悬浮自由摇滚系统，可用于飞机风洞试验，可以分析飞机摆动、振动、涡动、旋转、亚音速飞行、音速飞行、超音速飞行、远超音速飞行等一系列的试验，使飞机模型更好地模拟飞机真实空中飞行。

背景技术

当今对飞机在空中飞行的研究，主要是分析飞机在空气中的各种飞行情况，例如机体的空中翻转，机翼颤振，机翼摇滚，飞机的大迎角起飞与降落，飞机的亚音速飞行，音速飞行，超音速飞行，远超音速飞行。这些研究给实验带来了极大的不便。自由摇滚系统是根据飞机在空中相对空气运动的原理而诞生的。在风洞试验中，让飞机模型相对地面静止，空气相对地面运动，调节空气的流向和流速，就可以使得飞机模型相对空气运动，从而可以在风洞中很好的模拟飞机真实飞行，并对飞机各种飞行状态进行研究。为了减小自由摇滚系统对风洞气流的影响和风洞试验的精度，减小其径向尺寸，自由摇滚系统一般做成细长体结构。一般的自由摇滚系统转子采用机械轴承支承，由于机械轴承存在摩擦，所以转子在转动过程中不是在完全的自由运动，而是受到机械轴承给它一定的约束，从而影响试验结果的精度和可信度。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，将磁悬浮技术应用于自由摇滚系统中，提供了一种五自由度主动控制磁悬浮自由摇滚系统，可用于飞机风洞试验，可以有效地对飞机空中翻转、机翼振动、机翼摇摆、大迎角起飞和降落、亚音速飞行、音速飞行、超音速飞行、远超音速飞行进行模拟分析。

本发明的技术解决方案为：一种五自由度主动控制磁悬浮自由摇滚系统，其特征在于，主要由磁悬浮定子系统和磁悬浮转子系统组成，其中磁悬浮定子系统主要由第一自锁螺纹环、第二自锁螺纹环、第三自锁螺纹环、固定螺母、上保护轴承套、下保护轴承套、第一径向位移传感器、第二径向位移传感器、第三径向位移传感器、第四径向位移传感器、第五径向位移传感器、上轴向位移传感器、下轴向位移传感器、上径向磁轴承定子、中径向磁轴承定子、下径向磁轴承定子、轴向磁轴承定子、支杆前段、支杆后段、盖板、拉紧螺栓、电磁离合器组件、联轴节、旋转编码器组成，磁悬浮转子系统主要由限位接头、上保护轴承、下保护轴承、第一径向位移传感器检测环、第二径向位移传感器检测环、第三径向位移传感器检测环、第四径向位移传感器检测环、第五径向位移传感器检测环、上轴向位移传感器检测环、下轴向位移传感器检测环、主轴、上径向磁轴承转子、中径向磁轴承转子、下径向磁轴承转子、轴向磁轴承转子组成，磁悬浮定子系统和磁悬浮转子系统之间通过上径向磁轴承、中径向磁轴承、下径向磁轴承、轴向磁轴承实现非机械接触的稳定悬浮，支杆前段与支杆后段通过盖板连接，并通过螺钉紧固，拉紧螺栓通过螺纹紧固在支杆后段内侧，电磁离合器组件与旋转编码器固定在支杆后段内侧，电磁离合器组件通过传动键与主轴连接，旋转编码器通过联轴节与主轴连接，上径向磁轴承定子、中径向磁轴承定子、下径向磁轴承定子、轴向磁轴承定子安装在支杆前段径向内侧，上径向磁轴承定子上侧为第一径向位移传感器，下侧为第二径向位移传感器，中径向磁轴承定子上侧为第三径向位移传感器，下侧为第四径向位移传感器，下径向磁轴承定子上侧为第四径向位移传感器，下侧为第五径向位移传感器，上轴向位移传感器位于第二径向位移传感器与第三径向位移传感器之间，第一径向位移传感器上侧依次为上保护轴承套、第一自锁螺纹环，第五径向位移传感器下侧依次为下轴向位移传感器、下保护轴承套、第二自锁螺纹环，各径向磁轴承与位移传感器之间、位移传感器与位移传感器之间、位移传感器与保护轴承套之间通过定子定位套筒紧固在支杆前段径向内侧，轴向磁轴承定子下侧为第三自锁螺纹环，并通过固定螺母固定安装在支杆前段径向内侧，上径向磁轴承转子、中径向磁轴承转子、下径向磁轴承转子、轴向磁轴承转子安装在主轴径向外侧，限位接头安装在主轴的最上端锥面上，上保护轴承位于限位接头与上径向磁轴承转子之间，并通过转子定位套筒与第一径向位移传感器检测环固定安装在主轴径向外侧，上轴向位移传感器检测环位于上径向磁轴承转子与中径向磁轴承转子之间，并通过第二径向位移传感器检测环、第三径向位移传感器检测环固定安装在主轴径向外侧，第四径向位移传感器检测环位于中径向磁轴承转子与下径向磁轴承转子之间，下径向磁轴承转子下侧依次为第五径向位移传感器检测环、下轴向位移传感器检测环、下保护轴承，下保护轴承与轴向磁轴承通过转子定位套筒固定安装在主轴径向外侧上。

所述的五自由度主动控制磁悬浮自由摇滚系统的主轴为细长柔性转子，在实际工作中主轴变形较大，为了克服主轴较大变形，采用上径向磁轴承、中径向磁轴承、下径向磁轴承三个径向磁轴承实现磁悬浮转子系统的非接触径向支承，所述的磁悬浮转子系统的上径向磁轴承、中径向磁轴承、下径向磁轴承、轴向磁轴承为永磁偏置电磁控制的主动式磁轴承，或纯电励磁的磁轴承，或被动式磁轴承。

所述的主轴不再含有机械轴承，上径向磁轴承、中径向磁轴承、下径向磁轴承、轴向磁轴承为主轴起到径向和轴向支承定位作用。

所述的主轴材料为以铜为主要成份且弹性模量为88.2～97GPa的铜合金。

所述的第一径向位移传感器、第二径向位移传感器、第三径向位移传感器、第四径向位移传感器和第五径向位移传感器都有四个内置式探头，沿X轴正、负方向对称放置和Y轴正、负方向对称放置。

所述的上轴向位移传感器和下轴向位移传感器都有两个探头，且上轴向位移传感器探头沿X轴正、负方向对称放置，下轴向位移传感器探头沿Y轴正、负方向对称放置。

所述的上径向磁轴承、中径向磁轴承、下径向磁轴承的控制方法是：先将每个径向位移传感器在X轴正、负方向上的两个探头所检测的位移信号分别作差分和Y轴正、负方向上的两个探头所检测的位移信号分别作差分，再将每个径向磁轴承两端的径向位移传感器在X轴上的差分后的信号作平均运算和Y轴上的差分后的信号作平均运算，用于相应径向磁轴承的X轴、Y轴控制。

所述的轴向磁轴承的控制方法是：对上轴向位移传感器的两个探头所检测的位移信号作差分和下轴向位移传感器的两个探头所检测的位移信号作差分，再将差分后的信号作平均运算，用于轴向磁轴承控制。

上述方案的原理是：在风洞实验中，飞机模型紧固在转子系统限位接头外侧，通过电磁离合器组件对转子系统的锁定与释放，达到对飞机模型的锁定与释放；当电磁离合器组件通电时，离合器组件通过传动键将主轴下端锁住，转子系统处于锁定状态，摇滚系统处于不工作状态；当离合器断电时，离合器与主轴下端分开，径向、轴向磁轴承将转子系统悬浮起来，转子系统可以自由旋转，摇滚系统处于工作状态；此时采用旋转编码器对飞机模型迎角和旋转角度进行测量，调整气流速度和方向，使模型成不同姿态；通过对飞机模型迎角的测量，就可以得出飞机模型迎角的动态响应，从而为后续的静稳态导数、动稳态导数测量分析实验等提供了实验基础。摇滚系统处于工作状态时，径向、轴向磁轴承的工作原理是：通过上径向磁轴承、中径向磁轴承、下径向磁轴承和轴向磁轴承保持转子系统与定子系统的径向和轴向间隙，当转子系统受到某一干扰后，使转子系统的径向或轴向间隙发生变化时，径向位移传感器和轴向位移传感器将及时检测出径向和轴向间隙的变化，发出检测信号给外加控制器，外加控制器通过增加或减小径向磁轴承或轴向磁轴承的电磁线圈中的电流，增大或减小径向磁轴承或轴向磁轴承的磁力，从而保持磁悬浮转子系统的定子系统与转子系统的径向和轴向间隙均匀，消除干扰的影响，维持磁悬浮转子系统的正常稳定的悬浮状态；由于径向磁轴承要提供很大的支承力来支承转子，且径向尺寸很小，而单位面积的磁轴承表面最大磁力一定，所以每个径向磁轴承设计的相对较长；为了更准确地检测转子位移信号，在每个径向磁轴承两端都放置一个径向位移传感器；其中第一径向位移传感器与第二径向位移传感器分别用于检测上径向磁轴承的上端和下端位移，第三径向位移传感器与第四径向位移传感器分别用于检测中径向磁轴承的上端和下端位移，第四径向位移传感器与第五径向位移传感器分别用于检测下径向磁轴承的上端和下端位移；通过对径向磁轴承两端位移传感器检测的位移信号平均处理后，把信号传给外加控制器，从而对相应的径向磁轴承进行控制；由于整个主轴比较长，所以在主轴的上端和下端各放置一个轴向传感器来检测轴向位移信号，其中上轴向位移传感器放在主轴上端，下轴向位移传感器放在主轴下端，通过对上轴向位移传感器、下轴向位移传感器的检测信号平均处理后，把信号传给外加控制信号，以提高轴向磁轴承的控制精度。由于五自由度主动控制磁悬浮自由摇滚系统采用主动可控磁悬浮轴承作为支承，可实现三个轴向平动和两个主轴径向的转动的悬浮控制，从而实现了整个系统的五自由度主动控制悬浮。

本发明与现有技术相比的优点在于：(1)本发明由于采用了磁悬浮支承技术，消除了转子系统的机械轴承的摩擦力矩，磁悬浮转子系统可以完全悬浮，不与定子接触，为飞机模型风洞试验提供了只有空气浮力和阻力的试验环境，完全模拟飞机真实空中飞行的环境，消除了机械轴承在转动和轴向平动所带来的接触和干扰，使飞机模型相对空气可以自由的振动、翻滚、涡动等，提高了风洞试验的精度和可信度；(2)在径向磁轴承控制方式上，通过对径向位移传感器X轴与Y轴上对称放置的探头分别作差分运算，并与同一径向磁轴承另一端径向位移传感器差分运算后的信号作平均运算，大大减小了测量误差，提高了径向磁轴承控制精度；(3)上、下轴向位移传感器探头分别在X轴正、负方向对称放置和Y轴正、负方向对称放置，在轴向磁轴承控制方式上，对同一轴向传感器上两个探头所检测的位移信号做差分运算，并与另一个轴向传感器所得的差分信号作平均运算，大大减小了轴向探测信号误差，提高了轴向磁轴承控制精度。

附图说明

图1为磁悬浮自由摇滚系统的总装配图；

图2为现有的飞机模型与主轴的联接图；

图3为本发明的磁悬浮转子系统中永磁偏置径向磁轴承装配图；

图4为本发明的磁悬浮转子系统纯电励磁轴向磁轴承装配图；

图5为本发明所述的径向位移传感器结构图；

图6为本发明所述的上轴向位移传感器结构图；

图7为本发明所述的下轴向位移传感器结构图；

具体实施方式

如图1所示，本发明主要由磁悬浮定子系统和磁悬浮转子系统组成，其中磁悬浮定子系统主要由第一自锁螺纹环2、第二自锁螺纹环26、第三自锁螺纹环28、固定螺母29、上保护轴承套3、下保护轴承套25、第一径向位移传感器5、第二径向位移传感器11、第三径向位移传感器15、第四径向位移传感器17、第五径向位移传感器21、上轴向位移传感器12、下轴向位移传感器22、上径向磁轴承9定子、中径向磁轴承16定子、下径向磁轴承19定子、轴向磁轴承27定子、支杆前段8、支杆后段34、盖板33、拉紧螺栓35、电磁离合器组件30、联轴节31、旋转编码器32组成，磁悬浮转子系统主要由限位接头1、上保护轴承4、下保护轴承24、第一径向位移传感器检测环6、第二径向位移传感器检测环10、第三径向位移传感器检测环14、第四径向位移传感器检测环18、第五径向位移传感器检测环20、上轴向位移传感器检测环13、下轴向位移传感器检测环23、主轴7、上径向磁轴承9转子、中径向磁轴承16转子、下径向磁轴承19转子、轴向磁轴承27转子组成，磁悬浮定子系统和转子系统之间通过上径向磁轴承9、中径向磁轴承16、下径向磁轴承19、轴向磁轴承27实现非机械接触的稳定悬浮，支杆前段8与支杆后段34通过盖板33连接，并通过螺钉紧固，拉紧螺栓35通过螺纹紧固在支杆后段34径向内侧，电磁离合器组件30与旋转编码器32固定在支杆后段34径向内侧，电磁离合器组件30通过传动键与主轴7连接，旋转编码器32通过联轴节31与主轴7连接，上径向磁轴承9定子、中径向磁轴承16定子、下径向磁轴承19定子、轴向磁轴承27定子安装在支杆前段8径向内侧，上径向磁轴承9定子上侧为第一径向位移传感器5，下侧为第二径向位移传感器11，中径向磁轴承16定子上侧为第三径向位移传感器15，下侧为第四径向位移传感器17，下径向磁轴承19定子上侧为第四径向位移传感器17，下侧为第五径向位移传感器21，上轴向位移传感器12位于第二径向位移传感器11与第三径向位移传感器15之间，第一径向位移传感器5上侧依次为上保护轴承套3、第一自锁螺纹环2，第五径向位移传感器21下侧依次为下轴向位移传感器22、下保护轴承套25、第二自锁螺纹环26，各径向磁轴承与位移传感器之间、位移传感器与位移传感器之间、位移传感器与保护轴承套之间通过定子定位套筒紧固在支杆前段8径向内侧，轴向磁轴承27定子下侧为第三自锁螺纹环28，并通过固定螺母29固定安装在支杆前段8径向内侧，上径向磁轴承9转子、中径向磁轴承16转子、下径向磁轴承19转子、轴向磁轴承27转子安装在主轴7径向外侧，限位接头1安装在主轴7的最上端锥面上，上保护轴承4位于限位接头1与上径向磁轴承9转子之间，并通过转子定位套筒与第一径向位移传感器检测环6固定安装在主轴7径向外侧，上轴向位移传感器检测环13位于上径向磁轴承9转子与中径向磁轴承16转子之间，并通过第二径向位移传感器检测环10、第三径向位移传感器检测环14固定安装在主轴7径向外侧，第四径向位移传感器检测环18位于中径向磁轴承16转子与下径向磁轴承19转子之间，下径向磁轴承19转子下侧依次为第五径向位移传感器检测环20、下轴向位移传感器检测环23、下保护轴承24，下保护轴承24与轴向磁轴承27通过转子定位套筒固定安装在主轴7径向外侧上。由于五自由度主动控制磁悬浮自由摇滚系统采用主动可控磁悬浮轴承作为支承，可是实现三个轴向平动和两个主轴径向的转动的悬浮控制，从而实现了整个系统的五自由度主动控制悬浮。

磁悬浮转子系统中的上径向磁轴承9、中径向磁轴承16、下径向磁轴承19、轴向磁轴承27可以为永磁偏置，电磁控制的主动式磁轴承，或纯电励磁的磁轴承，或被动式磁轴承。

所述的主轴7不再含有机械轴承，上径向磁轴承9、中径向磁轴承16、下径向磁轴承19、轴向磁轴承27为主轴起到径向和轴向支承定位作用。

所述的主轴7材料为F141软性合金，或以铜为主要成份且弹性模量为88.2～97GPa的铜合金。

如图2所示，本发明中衬套固定在飞机机身内侧，衬套与限位接头1实行紧固，使飞机机身能够紧固在磁悬浮摇滚系统上。

如图3所示，磁悬浮转子系统永磁偏置径向磁轴承主要由激磁线圈161、磁轴承压盖162、磁轴承转子163、磁轴承压片164、磁轴承定子磁钢165、磁轴承定子底座166组成，磁轴承转子163与磁轴承定子底座166形成0.2mm气隙，其中激磁线圈161、磁轴承压盖162、磁轴承压片164、磁轴承定子磁钢165、磁轴承定子底座166为静止部分，磁轴承转子163为转动部分。

如图4所示，磁悬浮转子系统的纯电励磁轴向磁轴承主要由轴向磁轴承定子套筒270、绕组线圈271、轴向磁轴承转子272、轴向磁轴承底座273组成，其中轴向磁轴承定子套筒270、绕组线圈271、轴向磁轴承底座273为静止部分，轴向磁轴承转子272为转动部分。

本发明的磁悬浮转子系统和磁悬浮定子系统所使用的第一径向位移传感器5、第二径向位移传感器11、第三径向位移传感器15、第四径向位移传感器17、第五径向位移传感器21均为图5所示的结构，主要由沿X轴正、负方向对称放置，探测X方向位移信号的两个径向位移传感器探头50、52和沿Y轴正、负方向对称放置，探测Y方向位移信号的两个径向位移传感器探头51、53组成，且四个探头50、51、52、53都放置在传感器内部，为内置式结构。以上径向磁轴承9为例，对第一径向位移传感器5的两个探头50、52所检测的X轴位移信号作差分，并对其另两个探头51、53所检测的Y轴位移信号作差分，并对第二径向位移传感器11的两个探头50、52所检测的位移信号作差分和其另两个探头51、53所检测的位移信号作差分，再将第一径向位移传感器5和第二径向位移传感器11在X轴上的差分后的信号作平均运算，在Y轴上的差分后的信号作平均运算，用于上径向磁轴承9X、Y轴的控制。

本发明的磁悬浮转子系统和磁悬浮定子系统所使用的上轴向位移传感器12和下轴向位移传感器22分别为图6和图7所示的结构。在图6所示的上轴向位移传感器12中，它主要由沿X轴正、负方向对称放置，用于检测Z方向位移信号的二个轴向位移传感器探头121、122组成。在图7所示的下轴向位移传感器22中，它主要由沿Y轴正、负方向对称放置，用于检测Z方向位移信号的二个轴向位移传感器探头221、222组成。对上轴向位移传感器12的两个探头121、122所检测的位移信号作差分和下轴向位移传感器22的两个探头221、222所检测的位移信号作差分，再将差分后的信号作平均运算，用于轴向磁轴承27控制。

本发明的支杆前段8上有数据控制信号线孔和数据控制信号线槽，传感器信号线与磁轴承控制信号线穿过支杆前段上的孔，然后放置在槽中最后接到控制器上。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1、五自由度主动控制磁悬浮自由摇滚系统，其特征在于：主要由磁悬浮定子系统和磁悬浮转子系统组成，其中磁悬浮定子系统主要由第一自锁螺纹环(2)、第二自锁螺纹环(26)、第三自锁螺纹环(28)、固定螺母(29)、上保护轴承套(3)、下保护轴承套(25)、第一径向位移传感器(5)、第二径向位移传感器(11)、第三径向位移传感器(15)、第四径向位移传感器(17)、第五径向位移传感器(21)、上轴向位移传感器(12)、下轴向位移传感器(22)、上径向磁轴承(9)定子、中径向磁轴承(16)定子、下径向磁轴承(19)定子、轴向磁轴承(27)定子、支杆前段(8)、支杆后段(34)、盖板(33)、拉紧螺栓(35)、电磁离合器组件(30)、联轴节(31)、旋转编码器(32)组成，磁悬浮转子系统主要由限位接头(1)、上保护轴承(4)、下保护轴承(24)、第一径向位移传感器检测环(6)、第二径向位移传感器检测环(10)、第三径向位移传感器检测环(14)、第四径向位移传感器检测环(18)、第五径向位移传感器检测环(20)、上轴向位移传感器检测环(13)、下轴向位移传感器检测环(23)、主轴(7)、上径向磁轴承(9)转子、中径向磁轴承(16)转子、下径向磁轴承(19)转子、轴向磁轴承(27)转子组成，磁悬浮定子系统和磁悬浮转子系统之间通过上径向磁轴承(9)、中径向磁轴承(16)、下径向磁轴承(19)、轴向磁轴承(27)实现非机械接触的稳定悬浮，支杆前段(8)与支杆后段(34)通过盖板(33)连接，并通过螺钉紧固，拉紧螺栓(35)通过螺纹紧固在支杆后段(34)内侧，电磁离合器组件(30)与旋转编码器(32)固定在支杆后段(34)内侧，电磁离合器组件(30)通过传动键与主轴(7)连接，旋转编码器(32)通过联轴节(31)与主轴(7)连接，上径向磁轴承(9)定子、中径向磁轴承(16)定子、下径向磁轴承(19)定子、轴向磁轴承(27)定子安装在支杆前段(8)径向内侧，上径向磁轴承(9)定子上侧为第一径向位移传感器(5)，下侧为第二径向位移传感器(11)，中径向磁轴承(16)定子上侧为第三径向位移传感器(15)，下侧为第四径向位移传感器(17)，下径向磁轴承(19)定子上侧为第四径向位移传感器(17)，下侧为第五径向位移传感器(21)，上轴向位移传感器(12)位于第二径向位移传感器(11)与第三径向位移传感器(15)之间，第一径向位移传感器(5)上侧依次为上保护轴承套(3)、第一自锁螺纹环(2)，第五径向位移传感器(21)下侧依次为下轴向位移传感器(22)、下保护轴承套(25)、第二自锁螺纹环(26)，各径向磁轴承与位移传感器之间、位移传感器与位移传感器之间、位移传感器与保护轴承套之间通过定子定位套筒紧固在支杆前段(8)径向内侧，轴向磁轴承(27)定子下侧为第三自锁螺纹环(28)，并通过固定螺母(29)固定安装在支杆前段(8)径向内侧，上径向磁轴承(9)转子、中径向磁轴承(16)转子、下径向磁轴承(19)转子、轴向磁轴承(27)转子安装在主轴(7)径向外侧，限位接头(1)安装在主轴(7)的最上端锥面上，上保护轴承(4)位于限位接头(1)与上径向磁轴承(9)转子之间，并通过转子定位套筒与第一径向位移传感器检测环(6)固定安装在主轴(7)径向外侧，上轴向位移传感器检测环(13)位于上径向磁轴承(9)转子与中径向磁轴承(16)转子之间，并通过第二径向位移传感器检测环(10)、第三径向位移传感器检测环(14)固定安装在主轴(7)径向外侧，第四径向位移传感器检测环(18)位于中径向磁轴承(16)转子与下径向磁轴承(19)转子之间，下径向磁轴承(19)转子下侧依次为第五径向位移传感器检测环(20)、下轴向位移传感器检测环(23)、下保护轴承(24)，下保护轴承(24)与轴向磁轴承(27)通过转子定位套筒固定安装在主轴(7)径向外侧；

所述的第一径向位移传感器(5)、第二径向位移传感器(11)、第三径向位移传感器(15)、第四径向位移传感器(17)和第五径向位移传感器(21)都有四个内置式探头，沿X轴正、负方向对称放置和Y轴正、负方向对称放置；

所述的上轴向位移传感器(12)和下轴向位移传感器(22)都有两个探头，且上轴向位移传感器(12)探头沿X轴正、负方向对称放置，下轴向位移传感器(22)探头沿Y轴正、负方向对称放置。

2、根据权利要求1所述的磁悬浮自由摇滚系统，其特征在于：所述的磁悬浮转子系统的上径向磁轴承(9)、中径向磁轴承(16)、下径向磁轴承(19)、轴向磁轴承(27)为永磁偏置电磁控制的主动式磁轴承，或纯电励磁的磁轴承，或被动式磁轴承。

3、根据权利要求1所述的磁悬浮自由摇滚系统，其特征在于：所述的主轴(7)不再含有机械轴承，上径向磁轴承(9)、中径向磁轴承(16)、下径向磁轴承(19)、轴向磁轴承(27)为主轴起到径向和轴向支承定位作用。

4、根据权利要求1所述的磁悬浮自由摇滚系统，其特征在于：所述的主轴(7)材料为以铜为主要成份且弹性模量为88.2～97GPa的铜合金。

5、根据权利要求1所述的磁悬浮自由摇滚系统，其特征在于：所述的上径向磁轴承(9)、中径向磁轴承(16)、下径向磁轴承(19)的控制方法是：先将每个径向位移传感器在X轴正、负方向上的两个探头所检测的位移信号分别作差分和Y轴正、负方向上的两个探头所检测的位移信号分别作差分，再将每个径向磁轴承两端的径向位移传感器在X轴上的差分后的信号作平均运算和Y轴上的差分后的信号作平均运算，用于相应径向磁轴承的X轴、Y轴控制。

6、根据权利要求1所述的磁悬浮自由摇滚系统，其特征在于：所述的轴向磁轴承(27)的控制方法是：对上轴向位移传感器(12)的两个探头所检测的位移信号作差分和下轴向位移传感器(22)的两个探头所检测的位移信号作差分，再将差分后的信号作平均运算，用于轴向磁轴承(27)控制。

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