CN104214219A - 新型电致动磁轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型电致动磁轴承，包括电磁轴承基座，在电磁轴承基座内部的圆周方向上设有对称分布的压电陶瓷，在压电陶瓷的内侧设有长度方向充磁的永磁铁，在电磁轴承基座内设有悬浮轴；压电陶瓷与电压调节装置连接。本发明利用压电陶瓷加载电压后就可以伸缩的特性，利用低电流的电压来控制压电陶瓷，从而控制永磁铁与悬浮轴之间的间隙，而压电陶瓷在稳定时(也就是不移动时)是几乎不消耗能量的，这样可以大幅减小电磁轴承的能耗，这样整个电磁轴承的耗能就很小了，可以大幅减小电磁轴承的能耗、提高电磁轴承的耐高温性能、降低电磁轴承的温升。本发明结构简单，成本低廉，使用效果好。
Description
技术领域
本发明涉及电学技术领域，尤其是一种新型电致动磁轴承。
背景技术
目前，公知的电磁轴承有两大类，第一：无永磁偏置的电流型电磁轴承；第二：有永磁偏置的电流型电磁轴承。这两种有一个共同特点电磁铁与轴的距离不能改变。对于传统的电磁轴承而言，如果需要电磁铁对悬浮轴有恒定的作用力，随着悬浮轴与电磁铁之间距离的变化，通入电磁铁的电流将呈现出非线性的变化，这对于控制来说是较为复杂的，也会导致控制效果的不理想。此外随着间距的增大，通入电磁铁的电流将大幅增大，这会增大线圈的发热损耗，不利于节能同时也不利于电磁铁的抗高温性能。
发明内容
本发明的目的是：提供一种新型电致动磁轴承，它不仅能实现常规电磁轴承的功能即调整电磁力的大小，同时还具有在稳态时消耗电能少的优点，以克服现有技术的不足。
本发明是这样实现的：新型电致动磁轴承，包括电磁轴承基座，在电磁轴承基座内部的圆周方向上设有对称分布的压电陶瓷，在压电陶瓷的内侧设有长度方向充磁的永磁铁，在电磁轴承基座内设有悬浮轴；压电陶瓷与电压调节装置连接。
所述的压电陶瓷嵌合或粘合在电磁轴承基座上，永磁铁嵌合或粘合在压电陶瓷内侧。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明利用压电陶瓷加载电压后就可以伸缩的特性，利用低电流的电压来控制压电陶瓷，从而控制永磁铁与悬浮轴之间的间隙，而压电陶瓷在稳定时(也就是不移动时)是几乎不消耗能量的，这样可以大幅减小电磁轴承的能耗，这样整个电磁轴承的耗能就很小了，可以大幅减小电磁轴承的能耗、提高电磁轴承的耐高温性能、降低电磁轴承的温升。本发明结构简单，成本低廉，使用效果好。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
本发明的实施例：新型电致动磁轴承的结构如图1所示，包括电磁轴承基座1，在电磁轴承基座1内部的圆周方向上设有对称分布的压电陶瓷2，压电陶瓷2嵌合在电磁轴承基座1上；在压电陶瓷2的内侧设有长度方向充磁的永磁铁3，永磁铁3嵌合在压电陶瓷2内侧；在电磁轴承基座1内设有悬浮轴4；压电陶瓷2与电压调节装置连接。
本实施例中，永磁铁是长度方向充磁，磁场线从N极出来经过永磁铁和悬浮轴之间很薄的间隙后进入导磁的悬浮轴，然后再通过他们之间间隙回到S极，从而实现磁场线的回路，因为永磁铁和悬浮轴之间间隙很小，因而整个磁场回路磁阻较小。通过控制压电陶瓷上加载的电压便可以控制要点陶瓷的位移，进而使永磁铁产生位移。当永磁铁离悬浮轴近的时候，永磁铁对悬浮轴的吸引力增大，反之则减小。这样便实现了对悬浮轴吸引力大小的控制，再根据悬浮轴与各个径向永磁铁之间的位置关系，因为永磁铁和悬浮轴之间的位移与压电陶瓷的电容有某种关系，从而可以通过测量压电陶瓷的电容得出永磁铁和悬浮轴之间的距离，进而实现对悬浮轴的闭环控制。对于闭环控制，可以采用高速处理器来实现密集的计算任务，比如STM32F4系列或者DSP28335等。
具使用时，通过读取压电陶瓷电容值的大小来计算出永磁铁和悬浮轴之间的距离（压电陶瓷的电容值与其伸缩量有关），然后处理器（STM32F4）根据这个距离计算出加载到压电陶瓷上的电压，处理器把这个电压值传送到全桥功率模块，全桥功率模块再把电压加载到压电陶瓷上，压电陶瓷产生伸缩量带动永磁铁，从而实现对悬浮轴吸引力大小的控制，进而控制悬浮轴的位置。
Claims (2)
1.一种新型电致动磁轴承，包括电磁轴承基座（1），其特征在于：在电磁轴承基座（1）内部的圆周方向上设有对称分布的压电陶瓷（2），在压电陶瓷（2）的内侧设有长度方向充磁的永磁铁（3），在电磁轴承基座（1）内设有悬浮轴（4）；压电陶瓷（2）与电压调节装置连接。
2.根据权利要求1所述的新型电致动磁轴承，其特征在于：所述的压电陶瓷（2）嵌合或粘合在电磁轴承基座（1）上，永磁铁（3）嵌合或粘合在压电陶瓷（2）内侧。
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