CN108931722A - 磁轴承-转子系统多功能实验台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁轴承‑转子系统多功能实验台，主要包括基座、电机、径向磁轴承、径向位移传感器、轴向位移传感器、轴向推力磁轴承、轴心轨迹传感器、辅助轴承、转子、圆盘、止推盘、标尺、机壳。电机定子、径向磁轴承、径向位移传感器、轴向位移传感器、轴向推力磁轴承、辅助轴承安装在不同机壳内，所有的机壳可通过V型槽在基座上定位，并可在V型槽内任意滑动，通过T型槽螺母和螺栓进行位置锁定；圆盘、止推盘安装在转子上；转子可实现6自由度稳定悬浮并由电机驱动转动；轴心轨迹传感器可在基座上任意滑动。本发明的显著特点是模块化、集成式、功能多、安装测试方便、可多点支承、可任意滑移、可跨临界转速、转子可装配多圆盘。

Description

磁轴承-转子系统多功能实验台

技术领域

本发明涉及一种实验室测试装置，特别是一种磁轴承-转子系统实验台。

背景技术

在磁轴承-转子系统的科研过程中，涉及多方面的科学问题研究，需要对系统进行多种不同的实验及测试，由于每个实验所需的装置不尽相同，如：磁轴承-转子系统需要电机转子与负载转子一体化，才能实现转子的6自由度稳定悬浮和进行其他相关实验；磁轴承-转子系统的模态分析实验需要至少一个轴向磁轴承、两个径向磁轴承和两个辅助轴承，模态测量需要轴的运动轨迹；磁轴承-转子系统的径向多点支承实验需要两个以上的径向磁轴承，每次实验支承点的位置可能不同，轴向多点支承实验需要两个轴向磁轴承；磁轴承-转子系统的磁阻尼器或磁激励实验中，需要多个磁轴承做阻尼器或激励源；磁轴承-转子系统的跨临界转速实验需要电机的驱动转速能够超过转子的目标临界转速；磁轴承-转子系统变转速实验需要电机能够在不同转速下运行且能调速；磁轴承-转子系统带载实验需要转子能够驱动多类型负载；为了获得陀螺效应对磁轴承-转子系统的临界转速的影响，转子需要安装圆盘并具有大的支承跨度；磁轴承-转子系统的动平衡实验和旋转失衡实验时需要转子上圆盘可以添加附加质量。目前，现有用于磁轴承-转子系统科学研究的各种实验台均针对单一的实验类型，实验台制作成型后无法改动，没有一种磁轴承-转子实验台可以同时完成上述多种磁轴承-转子系统相关实验。为满足不同实验的要求，磁轴承-转子系统实验中不同类型磁轴承支承的实验需要制作多个不同的实验台进行实验，每种实验都做一个专用实验台造成了大量的人力、物力资源的浪费。而且，目前国际上尚且没有能够完成跨挠性临界转速实验的实验台，也没有做过3个以上径向磁轴承支承的磁轴承多点支承转子相关实验。

发明内容

为了解决上述针对磁轴承-转子系统多种科学问题研究时需要制作多个不同的实验台进行实验所造成的人力物力资源浪费问题，本发明设计了一种磁轴承-转子系统多功能实验台，这种新的实验台将电机、转子、径向磁轴承、轴向磁轴承、径向位移传感器、轴心轨迹传感器进行模块化封装，可根据具体不同的科学实验需要选用不同功能模块，轻松装配在基座上进行科学实验。轴心轨迹式传感器与标尺配合，加上磁轴承所配套的径向位移传感器和轴向位移传感器可以进行主动控制反馈和转子长轴段的运动监测，本发明设计的实验台还可以完成跨挠性临界转速实验，以及3个以上径向磁轴承支承的磁轴承多点支承转子相关实验。本发明的显著特点是模块化、集成式、功能多、安装测试方便、可多点支承、可任意滑移、可跨临界转速、转子可装配多圆盘。满足多种实验需求的同时节省人力物力资源。

一种磁轴承-转子系统多功能实验台，包括基座、1个转子及活动安装于基座上的若干实验模块；实验模块均与基座活动安装；基座上设置有滑动槽，实验模块可通过滑动槽定位于基座上并可在滑动槽内任意滑动；滑动槽的两侧各设有一条定位槽，定位槽与滑动槽平行，定位槽中设置有若干个定位螺栓，实验模块通过定位槽和定位螺栓进行位置锁定。

所述若干实验模块是将电机、径向磁轴承、轴向磁轴承、径向位移传感器、轴心轨迹传感器等实验所需部件根据需要组合后进行模块化封装，形成不同功能的实验模块。每个实验模块与转子均为可拆卸连接；同时，各实验模块活动安装于基座上，通过定位螺栓固定，实验模块可沿滑动槽滑动，同时定位螺栓也可沿定位槽中滑动，从而使实验模块可以按照实验需要定位在转子的任意位置。在各实验模块与基座及转子均是是可拆卸安装的基础上，可根据具体不同的科学实验需要选用不同功能的实验模块，从而实现在一个实验台上可完成多种磁轴承-转子系统相关实验。

所述若干实验模块的组合中至少包含两个径向轴承；所述转子由径向磁轴承支承，转子上还装配有硅钢叠片或永磁体。含电磁的径向轴承既能提供阻尼效应耗散能量，也能提供刚度效应，提供回复力。

作为优选，所述若干实验模块的组合中包含两个或两个以上径向轴承模块；或包含一个或一个以上径向轴承模块和一个或一个以上带有径向轴承的综合模块；或包含两个或两个以上带有径向轴承的综合模块。

所述径向磁轴承模块包括径向磁轴承和径向位移传感器。

所述综合模块可以是第一综合磁轴承模块，其包括电机的定子部分、径向磁轴承、径向位移传感器、轴向推力磁轴承及辅助轴承；也可以是第二综合磁轴承模块，其包括轴向推力磁轴承、径向磁轴承、径向位移传感器、轴向位移传感器和辅助轴承。

所述实验模块中还包含轴向磁轴承模块，轴向磁轴承模块包括轴向推力磁轴承和轴向位移传感器；所述转子上还装配有推力圆盘或永磁体。含电磁的轴向轴承既能提供阻尼效应耗散能量，也能提供刚度效应，提供回复力。

所述转子上还可装配可拆卸圆盘，圆盘上分布有不同孔径的螺纹孔，可用于添加附加质量，用于转子动平衡试验、转子不平衡响应实验研究；圆盘的装配还可以使实验台完成陀螺效应影响相关的实验。圆盘在转子上的装配数量可根据实验需求灵活调整。

作为优选，所述实验模块中还包含电机模块，电机模块包括电机的定子部分，转子上装配有电机驱动所需的转子绕组或永磁体，转子作为电机转子由电机驱动。实验台在安装电机模块的状态下，可以对磁轴承－转子系统做动态状态下的实验研究。

所述实验模块中还包含轴心轨迹检测模块，轴心轨迹检测模块包括轴心轨迹传感器，所述轴心轨迹传感器模块位置不锁定，可通过滑动槽可在基座上任意滑动；实验台上还设有标尺，轴心轨迹传感器可与标尺配合检测转子不同轴向位置的轴心运动轨迹。

由于实验台电机内外为同一转子，因此转子可以靠磁力实现自由度完全稳定悬浮，不与任何一个径向磁轴承、轴向推力磁轴承及辅助轴承接触，使实验台可以完成转子自由度完全悬浮下的电机驱动旋转相关的科学实验；位于径向磁轴承模块中的径向位移传感器和轴向磁轴承模块中的轴向位移传感器分别用来检测转子的检测点径向位移和轴向推力盘的位移，可用做磁轴承的主动控制反馈和转子状态监测。

所述转子两端还设置有辅助轴承，辅助轴承的内孔径小于径向磁轴承的内孔径，因此当转子失稳跌落时，辅助轴承将起到保护磁轴承的作用。

转子末端有带键槽的输出端，通过该输出端可以键连接叶轮等负载部件，使实验台可用于完成驱动负载的相关实验。

根据不同的实验需要，实验模块有多种模块类型，可根据实验需要及所要实现的功能对实验模块的组成进行调整，在此不再逐一列举。

所述各种实验模块之间可以相互集成，实验台上实际装配和使用的模块类型及数量可根据具体的实验需求确定。所有的实验模块均可通过滑动槽定位于基座上，并可在槽内任意滑动，还可通过定位槽和定位螺栓进行位置锁定。因此模块化的设计可以完成不同轴向位置的多磁轴承多点支承相关的实验。

每个实验模块独立集成于一个机壳内，各实验模块沿转子轴向设置，实验模块与转子可拆卸连接，每个实验模块的机壳均通过滑动槽定位于基座上并可在滑动槽内任意滑动，每个机壳上都设有定位孔，通过定位孔与定位槽中的定位螺栓配合来固定机壳，从而对转子及实验模块进行位置锁定。

所述基座上面设有放置线缆矩形槽道。

为了便于封装后的各个实验模块在基座上滑动与定位，将滑动槽设置为V型槽道。

为了便于定位螺栓的装配及位置的灵活调整，将定位槽设置为倒T型槽道。

所述基座周边还设置有若干通孔，该通孔可用于基座的定位，也可以用于安装吊环，方便实验台的吊装移动。

本发明所提供的磁轴承-转子系统多功能实验台，由于整个实验台采用模块化设计，实验台上实际装配和使用的模块类型及数量可根据具体的实验需求确定，电机与负载同轴设计，实验台既能完成基本的一个轴向磁轴承、两个径向磁轴承和两个辅助轴承下转子的6自由度完全悬浮相关的实验，也能完成不同轴向位置的多磁轴承多点支承6自由度稳定完全悬浮相关的实验；同时，还可以增加装配磁轴承作为磁阻尼器或磁激励器。

此外，由于模块化设计，实验台可以完成多种类型电机驱动、多种磁轴承支承、多种传感器检测的相关实验。采用高灵敏度，高分辨率的径向位移传感器、轴向位移传感器、可滑移式轴心轨迹传感器的设计，使径向与轴向磁轴承可以通过径向与轴向位移传感器反馈控制实现转子的6自由度稳定悬浮和转子位移实时监测，轴心轨迹传感器的可滑移设计配合标尺可以实现转子长轴段的轴心运动轨迹实时监测和被用作主动控制反馈。由于电机可通过变频器或控制器调速，运行转速范围大，驱动转速能够超过转子的目标临界转速，实验台可进行跨临界转速的相关实验。由于基座上T型定位槽、V型滑动槽、矩形槽、通孔的设置，使实验台零部件定位准确，安装测试方便，布线方便，吊装移动方便。由于转子可装配圆盘，实验台可完成陀螺效应影响相关的实验；由于圆盘上分布有不同孔径的螺纹孔，实验台可在在圆盘添加附加质量，完成旋转失衡相关实验，还可以完成动平衡相关实验。

附图说明

图1是本发明实施例的磁轴承-转子系统多功能实验台的外型正视图。

图2是本发明实施例的磁轴承-转子系统多功能实验台的俯视剖视图。

图3是本发明实施例的磁轴承-转子系统多功能实验台的外型侧视图。

图4是本发明实施例的磁轴承-转子系统多功能实验台转子正视图。

其中：1-基座，2-电机，3-径向磁轴承A，4-径向磁轴承B，5-径向磁轴承C，6-径向磁轴承D，7-径向位移传感器，8-轴向位移传感器，9-轴向推力磁轴承A，10-轴向推力磁轴承B，11-轴心轨迹传感器，12-辅助轴承，13-转子，14-圆盘，15-止推盘，16-标尺，17-机壳，18-定位螺栓，19-T型定位槽，20-通孔，21-矩形槽，22-V型滑动槽，23-硅钢叠片，24-转子绕组。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参照图1-4所示，一种磁轴承-转子系统多功能实验台，包括基座1、1个转子13及第一综合磁轴承模块、第一径向磁轴承模块、轴心轨迹检测模块、第二径向磁轴承模块、第二综合磁轴承模块。

基座1上开设有V型滑动槽22，在V型滑动槽22的两侧各设置1条倒T型定位槽19，倒T型定位槽19中设置有多个定位螺栓18，定位螺栓18的螺栓头转配于倒T型定位槽19中，并可在T型定位槽19中滑动，螺栓杆由T型定位槽19中向上伸出。基座1上设置有标尺16。

第一综合磁轴承模块由电机2的定子部分与径向磁轴承A3、径向位移传感器7、轴向推力磁轴承B10、辅助轴承12集成装配在一个机壳17中构成。

第一径向磁轴承模块由径向磁轴承C5与径向位移传感器7装配在一个机壳17中构成。

轴心轨迹检测模块由轴心轨迹传感器11设置于一个机壳17内构成，轴心轨迹传感器11通过滑动槽22可在基座1上任意滑动，可与标尺16配合检测转子13不同轴向位置的轴心运动轨迹，实现了对磁轴承的主动控制的反馈和转子状态的监测。

第二径向磁轴承模块由径向磁轴承D6与径向位移传感器7装配在一个机壳17中构成。

第二综合磁轴承模块由轴向推力磁轴承A9、径向磁轴承B4、径向位移传感器7、轴向位移传感器8和辅助轴承12装配在一个机壳17中构成。

第一综合磁轴承模块、第一径向磁轴承模块、轴心轨迹检测模块、第二径向磁轴承模块、第二综合磁轴承模块均独立设置，每个模块均可通过V型滑动槽22定位于基座1上，并可在滑动槽22内任意滑动。机壳17两侧设置有定位孔供定位螺栓18穿过，可通过T型定位槽19和定位螺栓18对实验模块进行位置锁定。实验中，可根据具体的实验需求确定实验台上实际装配和使用的模块类型及数量。

转子13与径向磁轴承A3、径向磁轴承B4、径向磁轴承C5、径向磁轴承D6、轴向推力磁轴承A9、轴向推力磁轴承B10、辅助轴承12构成磁轴承-转子系统，转子13上装配有转子绕组24、硅钢叠片23、可拆卸推力圆盘15、可拆卸圆盘14。

转子13同时也是电机转子，即实验台只有1个转子；转子13上装配有电机3驱动所需的转子绕组24。

转子13上与径向磁轴承A3、径向磁轴承B4、径向磁轴承C5、径向磁轴承D6相应的位置装配有硅钢叠片23，硅钢具有较高的饱和磁感应强度，做成叠片可以减少磁通密度变化导致的涡流损耗。转子13由径向磁轴承A3、径向磁轴承B4、径向磁轴承C5、径向磁轴承D6支承中2个或2个以上的径向磁轴承做径向支承，从而可以实现径向轴承对转子13形成多点支承；因该实施例中径向位移传感器7为电感位移传感器，转子13上与径向位移传感器7相应的位置还装配有硅钢叠片23充当铁磁材料，便于径向位移传感器7检测，径向位移传感器7用来检测转子13的检测点径向位移。

第一综合磁轴承模块与第一径向磁轴承模块之间及第二径向磁轴承模块与第二综合磁轴承模块之间均设置有通过螺栓装配在转子上的可拆卸止推盘15，轴向推力磁轴承A9和轴向推力磁轴承B10产生的电磁力作用于止推盘实现转子的轴向支承，由轴向推力磁轴承A9、轴向推力磁轴承B10中1个或1个以上的轴向磁轴承做轴向支承，同时，轴向位移传感器8通过检测可拆卸推力圆盘15的位移获得转子的轴向位移。

转子13靠磁轴承磁力和位移反馈控制实现6自由度稳定悬浮，转子13不与径向磁轴承A3、径向磁轴承B4、径向磁轴承C5、径向磁轴承D6、轴向推力磁轴承A9、轴向推力磁轴承B10、辅助轴承12接触，由此实验台可以完成转子6自由度完全悬浮下的电机驱动旋转相关的科学实验。

第一径向磁轴承模块与第二径向磁轴承模块之间设置有通过螺栓装配在转子上的可拆卸圆盘14；所述圆盘14上分布有不同孔径的螺纹孔。在转子动平衡试验及转子不平衡响应实验中可通过螺纹孔在圆盘的不同方位螺接不同大小的质量块，用于转子动平衡试验、转子不平衡响应实验研究。转子13装配圆盘14后在高速旋转时因陀螺效应影响，自身刚度将会发生变化，进而表现出与不装圆盘14时不同的动力学特性，不同数量圆盘14在转子13不同位置的装配还可以使实验台完成陀螺效应影响相关的实验。圆盘14在转子上的安装数量可根据实验需求而定。

辅助轴承12内孔径小于径向磁轴承A3、径向磁轴承B4、径向磁轴承C5、径向磁轴承D6的内孔径，在转子13失稳跌落时将与辅助轴承12发生碰摩，起到保护磁轴承的作用。

转子13末端设置有带键槽的输出端，通过该输出端可以键连接叶轮等负载部件，使实验台可用于完成驱动负载的相关实验。

所述基座1上V型滑动槽22两侧、滑动槽22与定位槽19之间各设有一条矩形槽道21，可用于放置线缆；基座1周围有通孔20，可用于基座1的定位，也可以用于安装吊环，方便实验台的吊装移动。

基于模块化的设计，实验台上实际装配和使用的模块类型及数量可根据具体的实验需求确定，实现了在一个实验台上完成多种不同科学实验，例如可以完成包括但不限于以下的一些科学实验：

单盘及多盘转子的临界转速实验：实验台基座1上装配转子13、第一综合磁轴承模块、第二综合磁轴承模块、轴心轨迹检测模块。转子13上装配有转子绕组24、硅钢叠片23、推力盘15、单个或多个圆盘14。第一综合磁轴承模块、第二综合磁轴承模块分别装配于转子13的两端。由于转子13即为于电机转子，可利用位移闭环反馈实现转子模块6自由度的稳定悬浮，利用径向位移传感器7记录电机2驱动转子从启动以一定的间隔升速至某个设置转速值，使每个转速运行停留时间大于转子到达稳态的时间，同时通过径向位移传感器记录下转子检测点位移，比较不同转速时转子运行的位移幅值最大值，即可得到转子在磁轴承支承状态下的临界转速，利用实验台可任意滑移的轴心轨迹检测模块与标尺16的设计配合检测并记录转子临界转速时转子轴向各点的涡动轨迹。从而可以获得转子在临界转速时的模态。

磁阻尼器振动抑制实验：实验台基座上装配转子13、第一综合磁轴承模块、第二综合磁轴承模块、第一径向磁轴承模块。转子13上装配有转子绕组24、硅钢叠片23、推力盘15。第一综合磁轴承模块、第二综合磁轴承模块分别装配于转子模块的两端，先将第一径向轴承模块固定在第一综合磁轴承模块和第二综合磁轴承模块之间的某个轴向位置并记录该位置。利用位移闭环反馈实现转子模块6自由度的稳定悬浮后，利用电机2驱动转子至某一转速，利用第一径向磁轴承模块通过控制对转子仅施加阻尼，通过径向位移传感器记录下转子检测点位移并与不施加阻尼时的转子位移检测值做比较。然后移动第一径向轴承模块的轴向位置重复上述实验可以得到不同轴向位置施加磁阻尼时转子振动抑制情况。由于模块化及可任意移动模块轴向位置的设计，可增加径向磁轴承模块进行阻尼效应研究。

跨挠性临界转速实验：实验台基座上装配转子13、第一综合磁轴承模块、第二综合磁轴承模块、第一径向磁轴承模块、第二径向磁轴承模块。转子13上装配有转子绕组24、硅钢叠片23、推力盘15。第一综合磁轴承模块、第二综合磁轴承模块分别装配于转子模块的两端，第一径向轴承模块和第二径向轴承模块固定在第一综合磁轴承模块和第二综合磁轴承模块之间通过控制对转子施加阻尼。启动电机均匀升速至该转子理论上的挠性临界转速之上。利用轴向传感器8、径向位移传感器7记录该过程中转子各检测点位移。由于模块化及可任意移动模块轴向位置的设计，经计算，将第一综合磁轴承模块、第二综合磁轴承模块、第一径向磁轴承模块、第二径向磁轴承模块中的径向轴承移动布置在转子模态的非节点位置，由于实验台可灵活增加径向磁轴承模块，通过控制第一、第二径向磁轴承模块对转子施加阻尼，耗散能量，可减小转子临界转速时的振动幅值，实现转子的跨临界转速运行，经过实验验证，该实验台可安全升速至跨越转子的二阶以上的挠性临界转速，是能够完成跨挠性临界转速实验的实验台。

转子不平衡响应实验：实验台基座上装配转子13、第一综合磁轴承模块、第二综合磁轴承模块、轴心轨迹检测模块。转子13上装配有转子绕组24、硅钢叠片23、推力盘15、单个或多个圆盘14，由于实验台圆盘14上可通过螺纹连接附加一个或多个不平衡质量。利用位移闭环反馈实现转子模块6自由度的稳定悬浮后，利用径向位移传感器7记录电机2驱动转子在不同转速下的转子各检测点位移，利用实验台可任意滑移的轴心轨迹检测模块与标尺16的设计配合检测并记录转子不同转速下的转子轴向各点的涡动轨迹，由此可以获得不同方位附加不同大小质量时转子的动力学行为。

磁悬浮旋转机械带载实验：实验台基座上装配转子13、第一综合磁轴承模块、第二综合磁轴承模块、轴心轨迹检测模块。转子13上装配有转子绕组24、硅钢叠片23、推力盘15，转子13末端有带键槽的输出端，通过该输出端键连接叶轮负载做功，在位移闭环反馈实现转子模块6自由度的稳定悬浮后，利用径向位移传感器7记录电机2驱动转子在不同转速下的转子各检测点位移，利用实验台可任意滑移的轴心轨迹检测模块与标尺16的设计配合检测并记录转子不同转速下的转子轴向各点的涡动轨迹，由此可以获得旋转机械带载做功时转子的动力学行为。

磁轴承多点支承转子相关实验：实验台基座上装配转子13、第一综合磁轴承模块、第二综合磁轴承模块、第一径向磁轴承模块、第二径向磁轴承模块、轴心轨迹检测模块。转子13上装配有转子绕组24、硅钢叠片23、推力盘15、单个或多个圆盘14。第一综合磁轴承模块、第二综合磁轴承模块、第一径向磁轴承模块、第二径向磁轴承模块均通过闭环反馈控制对转子进行径向多点支承。在这种多点支承情况下用同样的步骤完成包含上述单盘及多盘转子的模态分析实验、磁阻尼器振动抑制实验、跨挠性临界转速实验：、转子不平衡响应实验、磁悬浮旋转机械带载实验，即可得到磁轴承多点支承转子在相应实验中的实验数据。同时由于模块化及可任意移动模块轴向位置的设计，可增加径向磁轴承模块数量以增加支承点数，并任意移动径向磁轴承模块改变支承点的轴向位置进行不同轴向位置不同点数支承下的包含上述5个实验的实验。解决了现有技术中3个及3个以上径向磁轴承支承的磁轴承多点支承转子相关实验的需要。

单盘及多盘转子的固有频率分析实验：实验台基座1上装配转子13、第一径向磁轴承模块、第二径向磁轴承模块、还装配有轴向磁轴承模块，该轴向磁轴承模块包含一个轴向磁轴承和一个轴向位移传感器，装配在机壳17中。转子13上装配有硅钢叠片23、推力盘15、单个或多个圆盘14。第一径向磁轴承模块、第二径向磁轴承模块分别装配于转子13的两端。利用位移闭环反馈实现转子模块6自由度的稳定悬浮，再利用其中一个径向磁轴承施加扫频正弦激励，同时通过径向位移传感器记录下转子检测点位移，通过峰值检测即可得到转子在磁轴承支承状态下的固有频率。

基于模块化的设计，除上述实验所涉及的实验模块组合形式外，所述各种实验模块之间可以根据需要任意相互集成；并且，除了上述实验所涉及的实验模块外，还可根据实验的需要组合更多种实验模块，或针对某一实验部件的不同类型进行替换，以获得更有针对性或比较性的实验数据。例如还可以对实验台进行包括但不限于以下的一些设置：

电机2采用永磁同步电机，定子上装配永磁体，转子上装配转子绕组，或者定子上装配定子绕组，转子上装配永磁体；电机2和径向磁轴承A3装配在同一机壳，径向磁轴承B4、径向磁轴承C5、径向磁轴承D6单独装配在一个机壳内。电机2可通过变频器或控制器调速，运行转速范围大，跨临界转速实验时，电机2的驱动转速能够超过转子13的三阶弯曲临界转速。

电机2采用异步电机或交流伺服电机或直流有刷或无刷电机。实验台可以完成多种类型电机驱动相关的实验。电机2可以和径向磁轴承A3或径向磁轴承B4或径向磁轴承C5或径向磁轴承D6装配在同一机壳也可以单独装配在一个机壳内。跨临界转速实验时，电机2的驱动转速能够超过转子13的目标临界转速，满足进行跨临界转速的相关实验。

径向磁轴承A3、径向磁轴承B4、径向磁轴承C5、径向磁轴承D6、轴向推力磁轴承A9、轴向推力磁轴承B10是主动式电磁轴承，转子13上装配硅钢叠片23，轴承定子上电磁线圈绕组构成磁极，外部配套有主动电磁轴承控制器、功率放大器。所述径向磁轴承A3、径向磁轴承B4、径向磁轴承C5、径向磁轴承D6、轴向推力磁轴承A9、轴向推力磁轴承B10还可以是被动式永磁磁轴承，转子13和推力圆盘15上装配永磁体，轴承定子上也装配永磁体；还可以是永磁电磁混合式磁轴承。由此，实验台可以完成多种类型磁轴承支承相关的实验。

所述径向位移传感器7和轴向位移传感器8可以是电感式位移传感器，灵敏度25V/mm，分辨率0.01微米，高灵敏度及高分辨率可满足实验台工作时径向磁轴承A3、径向磁轴承B4、径向磁轴承C5、径向磁轴承D6、轴向推力磁轴承A9、轴向推力磁轴承B10的控制反馈需求和位移实时监测需求；径向位移传感器7和轴向位移传感器8也可以是电涡流式位移传感器；径向位移传感器7在空间中径向正交布置，可检测转子径向正交的两个方向的检测点径向位移；轴向位移传感器8沿轴向布置，可检测推力盘轴向一个方向的检测点轴向位移；径向位移传感器7和轴向位移传感器8与相应磁轴承放在同一个机壳中配套使用。

所述轴心轨迹传感器11可以是电涡流式位移传感器，灵敏度10V/mm，分辨率1微米，在空间中径向平面正交布置，可满足实验台工作时转子长轴段径向正交两个方向的位移检测需求和主动控制反馈需求；所述轴心轨迹传感器11还可以是电感式位移传感器、激光式位移传感器等灵敏度高、分辨率高的位移传感器；同时，轴心轨迹传感器11可通过V型槽22可在基座1上任意滑动，可与标尺16配合检测转子13不同轴向位置的轴心运动轨迹。实验台可以完成多种类型位移传感器检测相关的实验。

由上述可见，本发明的磁轴承-转子系统多功能实验台将电机、转子、径向磁轴承、轴向磁轴承、径向位移传感器、轴心轨迹传感器进行模块化封装，可根据具体不同的科学实验需要选用不同功能模块，按需装配在基座上进行科学实验。轴心轨迹式传感器与标尺配合，以及磁轴承所配套的径向位移传感器和轴向位移传感器可以进行主动控制反馈和转子长轴段的运动监测。显著特点是模块化、集成式、功能多、安装测试方便、可多点支承、可任意滑移、可跨临界转速、转子可装配多圆盘。满足多种实验需求的同时节省人力物力资源。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种磁轴承-转子系统多功能实验台，其特征在于：包括基座(1)、1个转子(13)及活动安装于基座上的若干实验模块；实验模块均与基座活动安装；基座(1)上设置有滑动槽(22)，实验模块可通过滑动槽(22)定位于基座(1)上并可在滑动槽(22)内任意滑动；滑动槽(22)的两侧各设有一条定位槽(19)，定位槽(19)与滑动槽(22)平行，定位槽(19)中设置有若干个定位螺栓(18)，实验模块通过定位槽(19)和定位螺栓(18)进行位置锁定。

2.如权利要求1所述的磁轴承-转子系统多功能实验台，其特征在于：所述若干实验模块的组合中至少包含两个径向轴承；所述转子(13)由径向磁轴承支承，转子(13)上还装配有硅钢叠片(23)或永磁体。

3.如权利要求2所述的磁轴承-转子系统多功能实验台，其特征在于：所述若干实验模块的组合中包含两个或两个以上径向轴承模块；或，包含一个或一个以上径向轴承模块和一个或一个以上带有径向轴承的综合模块；或，包含两个或两个以上带有径向轴承的综合模块。

4.如权利要求3所述的磁轴承-转子系统多功能实验台，其特征在于：所述径向磁轴承模块包括径向磁轴承和径向位移传感器(7)。

5.如权利要求3所述的磁轴承-转子系统多功能实验台，其特征在于：所述综合模块可以是第一综合磁轴承模块，其包括电机的定子部分、径向磁轴承、径向位移传感器、轴向推力磁轴承及辅助轴承；也可以是第二综合磁轴承模块，其包括轴向推力磁轴承、径向磁轴承、径向位移传感器、轴向位移传感器和辅助轴承。

6.如权利要求3所述的磁轴承-转子系统多功能实验台，其特征在于：所述实验模块中还包含轴向磁轴承模块，轴向磁轴承模块包括轴向推力磁轴承和轴向位移传感器(8)；所述转子(13)上还装配有推力圆盘(15)或永磁体。

7.如权利要求1-6任意一项所述的磁轴承-转子系统多功能实验台，其特征在于：转子(13)上可拆卸装配有圆盘(14)，圆盘(14)上分布有不同孔径的螺纹孔。

8.如权利要求1-7任意一项所述的磁轴承-转子系统多功能实验台，其特征在于：所述实验模块中还包含电机模块，电机模块包括电机(2)的定子部分，转子(13)上装配有电机驱动所需的转子绕组(24)或永磁体，转子(13)作为电机转子由电机(2)驱动。

9.如权利要求8所述的磁轴承-转子系统多功能实验台，其特征在于：所述实验模块中还包含轴心轨迹检测模块，轴心轨迹检测模块包括轴心轨迹传感器(11)，所述轴心轨迹传感器模块位置不锁定，可通过滑动槽(22)可在基座(1)上任意滑动；实验台上还设有标尺(16)，轴心轨迹传感器(11)可与标尺(16)配合检测转子(13)不同轴向位置的轴心运动轨迹。

10.如权利要求8所述的磁轴承-转子系统多功能实验台，其特征在于：所述转子模块两端还设置有辅助轴承(12)，辅助轴承(12)的内孔径小于径向磁轴承的内孔径。

11.如权利要求9或10所述的磁轴承-转子系统多功能实验台，其特征在于：各实验模块独立集成于一个机壳(17)内，各实验模块沿转子(13)轴向设置，实验模块与转子(13)可拆卸连接，机壳(17)通过滑动槽(22)定位于基座(1)上并可在滑动槽(22)内任意滑动，机壳(17)上设有定位孔，通过定位孔与定位槽(19)中的定位螺栓(18)配合固定机壳(17)，从而对转子(13)及实验模块进行位置锁定。

12.如权利要求1-11任意一项所述的磁轴承-转子系统多功能实验台，其特征在于：转子(13)末端有带键槽的输出端。

13.如权利要求1所述的磁轴承-转子系统多功能实验台，其特征在于：所述基座(1)上面设有放置线缆矩形槽道(21)。

14.如权利要求1或13所述的磁轴承-转子系统多功能实验台，其特征在于：基座(1)周边设置若干通孔(20)，用于基座(1)的定位，也可以用于安装吊环。

15.如权利要求1所述的磁轴承-转子系统多功能实验台，其特征在于：滑动槽(22)为V型槽道；定位槽(19)为倒T型槽道。