CN105162361A - 低功耗永磁力控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低功耗永磁力控制系统，包括由超磁致伸缩棒、永磁铁和铁轭构成的调节磁路、步进电机、预紧块、步进电机驱动器、悬浮体、激光位移传感器、电压放大器、数据采集卡和单片机处理器；所述悬浮体受永磁铁磁力吸合作用，悬浮在铁轭的端部下方，所述悬浮体的下方布置着所述激光位移传感器，所述激光位移传感器通过导线依次与所述电压放大器、数据采集卡和单片机处理器相连接，所述步进电机通过导线依次与步进电机驱动器和单片机处理器相连接。本发明能够使磁力大小得到控制，并且功耗较低。

Description

低功耗永磁力控制系统

【技术领域】

本发明涉及控制系统的技术领域，特别是低功耗永磁力控制系统的技术领域。

【背景技术】

磁力控制被广泛的应用到磁悬浮支撑技术中，传统的磁力控制主要分为永磁铁磁力控制和电磁铁磁力控制，永磁铁磁力控制具有不发热、功耗低等优点，但是磁力大小不能调节，主要应用于需要长期恒力支撑的场合；电磁铁磁力控制技术具有磁力大小可以调节的的优点，但是由于采用线圈通电流产生磁力，所以会产生发热的缺点，主要应用于需要高频率变化磁力大小的场合。

上述两种磁力控制方式均无法应用于磁悬浮支撑时间久而又需要调节磁力的场合，如在磁悬浮轴承运转过程中，当悬浮轴受到扰动时会在轴承内发生震颤，此时需要对悬浮支撑力进行快速修正，从而抑制悬浮轴的震颤，而在悬浮轴平稳转动的阶段，需要解决的问题是保证磁力发生装置不产生高温，降低能耗，所以需要一种新的磁力控制系统，既能够实现不发热低功耗的特点，又可以对磁力大小进行控制。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术无法兼顾磁力可调与低功耗的问题，提出一种低功耗永磁力控制系统，能够使磁力大小得到控制，并且功耗较低。

为实现上述目的，本发明提出了一种低功耗永磁力控制系统，包括由超磁致伸缩棒、永磁铁和铁轭构成的调节磁路、贯通轴丝杆步进电机、预紧块、步进电机驱动器、悬浮体、激光位移传感器、电压放大器、数据采集卡和单片机处理器；所述铁轭为两根，所述超磁致伸缩棒和永磁铁平行分布在两根铁轭之间，所述步进电机的丝杆轴线与所述超磁致伸缩棒的中心轴线重合分布，所述步进电机的丝杆顶端将预紧块压紧到铁轭上，所述铁轭伸出有两个端部，并与所述悬浮体相对应；所述悬浮体受永磁铁磁力吸合作用，悬浮在铁轭的端部下方，所述悬浮体的下方布置着所述激光位移传感器，所述激光位移传感器通过导线依次与所述电压放大器、数据采集卡和单片机处理器相连接，所述步进电机通过导线依次与步进电机驱动器和单片机处理器相连接。

作为优选，所述超磁致伸缩棒为圆柱体结构或长方体结构。

作为优选，所述铁轭中远离步进电机的一边固定在支架上。

作为优选，所述步进电机固定在支架上。

本发明的有益效果：本发明通过将超磁致伸缩棒安装在并联的磁回路中，通过逆磁致伸缩效应对永磁铁流经超磁致伸缩棒的磁通量进行改变，使得悬浮体受到的磁力得到变化，通过步进电机对超磁致伸缩棒进行施力，整体磁路中无发热，保证磁力控制精度，降低能耗。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是本发明低功耗永磁力控制系统的结构示意图。

图中：1-超磁致伸缩棒、2-永磁铁、3-铁轭、4-步进电机、5-悬浮体、6-预紧块、7-激光位移传感器、8-电压放大器、9-数据采集卡、10-单片机控制器、11-步进电机控制器。

【具体实施方式】

参阅图1，本发明低功耗永磁力控制系统，包括由超磁致伸缩棒1、永磁铁2和铁轭3构成的调节磁路、贯通轴丝杆步进电机4、预紧块6、步进电机驱动器11、悬浮体5、激光位移传感器7、电压放大器8、数据采集卡9和单片机处理器10；所述铁轭3为两根，所述超磁致伸缩棒1和永磁铁2平行分布在两根铁轭3之间，所述步进电机4的丝杆轴线与所述超磁致伸缩棒1的中心轴线重合分布，所述步进电机4的丝杆顶端将预紧块6压紧到铁轭3上，所述铁轭3伸出有两个端部，并与所述悬浮体5相对应；所述悬浮体5受永磁铁2磁力吸合作用，悬浮在铁轭3的端部下方，所述悬浮体5的下方布置着所述激光位移传感器7，所述激光位移传感器7通过导线依次与所述电压放大器8、数据采集卡9和单片机处理器10相连接，所述步进电机4通过导线依次与步进电机驱动器11和单片机处理器10相连接。

所述超磁致伸缩棒1为圆柱体结构或长方体结构。

所述铁轭3中远离步进电机4的一边固定在支架上。

所述步进电机4固定在支架上。

本发明工作过程：

本发明低功耗永磁力控制系统在工作过程中，永磁铁2产生的磁通量通过两个磁回路，当超磁致伸缩棒1由于步进电机4的预紧驱动压缩作用而受力时，超磁致伸缩棒1所在的磁回路中磁通量减小，从而通过悬浮体5所在的磁回路中磁通量增大，从而使悬浮体5受到的磁力增大；当悬浮体5受到扰动时，激光位移传感器7检测到位置变化信号，并将信号经电压放大器8放大后，由数据采集卡9采集后传动到单片机控制器10；单片机控制器10根据激光位移传感器7的信号控制步进电机驱动器11对步进电机4进行驱动，使步进电机4上的丝杆顶住预紧块6并对预紧块6施加压力，或对预紧块6减少压力，从而控制悬浮体5所受磁力的大小。

本发明，通过将超磁致伸缩棒安装在并联的磁回路中，通过逆磁致伸缩效应对永磁铁流经超磁致伸缩棒的磁通量进行改变，使得悬浮体受到的磁力得到变化，通过步进电机对超磁致伸缩棒进行施力，整体磁路中无发热，保证磁力控制精度，降低能耗。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种低功耗永磁力控制系统，其特征在于：包括由超磁致伸缩棒(1)、永磁铁(2)和铁轭(3)构成的调节磁路、贯通轴丝杆步进电机(4)、预紧块(6)、步进电机驱动器(11)、悬浮体(5)、激光位移传感器(7)、电压放大器(8)、数据采集卡(9)和单片机处理器(10)；所述铁轭(3)为两根，所述超磁致伸缩棒(1)和永磁铁(2)平行分布在两根铁轭(3)之间，所述步进电机(4)的丝杆轴线与所述超磁致伸缩棒(1)的中心轴线重合分布，所述步进电机(4)的丝杆顶端将预紧块(6)压紧到铁轭(3)上，所述铁轭(3)伸出有两个端部，并与所述悬浮体(5)相对应；所述悬浮体(5)受永磁铁(2)磁力吸合作用，悬浮在铁轭(3)的端部下方，所述悬浮体(5)的下方布置着所述激光位移传感器(7)，所述激光位移传感器(7)通过导线依次与所述电压放大器(8)、数据采集卡(9)和单片机处理器(10)相连接，所述步进电机(4)通过导线依次与步进电机驱动器(11)和单片机处理器(10)相连接。

2.如权利要求1所述的低功耗永磁力控制系统，其特征在于：所述超磁致伸缩棒(1)为圆柱体结构或长方体结构。

3.如权利要求1所述的低功耗永磁力控制系统，其特征在于：所述铁轭(3)中远离步进电机(4)的一边固定在支架上。

4.如权利要求1所述的低功耗永磁力控制系统，其特征在于：所述步进电机(4)固定在支架上。