CN111030366B - 一种磁悬浮主轴自动制动结构及磁悬浮系统 - Google Patents

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Abstract

一种磁悬浮主轴自动制动结构及磁悬浮系统，涉及磁悬浮系统技术领域，该磁悬浮主轴自动制动结构包括设置在主轴的外圆周的底座,所述底座上设置有多个可沿主轴的径向进行往返移动的限位机构，所述底座上设置有用于驱动多个所述限位机构沿主轴的径向进行往返移动的驱动机构。本发明通过在主轴的外圆周设置多个可沿主轴的径向进行往返移动的限位机构，在磁悬浮主轴失稳时，利用驱动机构驱动限位机构沿着主轴的径向向内进行移动，对主轴进行限位，避免主轴与滚珠轴承接触，解决了磁悬浮主轴失稳时碰撞滚珠轴承，使滚珠轴承受损的问题，提高了磁悬浮系统的可靠性。

Description

一种磁悬浮主轴自动制动结构及磁悬浮系统
技术领域
本发明涉及磁悬浮系统技术领域，特别是涉及一种磁悬浮主轴自动制动结构及磁悬浮系统。
背景技术
一般的，高速磁悬浮系统由光轴、径向位移传感器、径向轴承、电机转子、轴向轴承铁芯、轴向轴承线圈、推力盘和轴向位移传感器组成。通常，径向轴承的保护机构为滚珠轴承，在磁悬浮系统稳定运行时不工作，只在系统失稳和停机时起对主轴起到支承作用，防止主轴在高速转动时碰撞受损，可以说，滚珠轴承对于磁悬浮系统的可靠性起关键作用。但由于磁悬浮主轴转速高、质量大，每当与滚珠轴承发生碰撞，轴承都会受到不同程度的损伤，一旦滚珠轴承损坏必须更换，否则会影响磁悬浮系统的安全运行。
发明内容
本发明的目的之一在于避免现有技术中的不足之处而提供一种磁悬浮主轴自动制动结构，该磁悬浮主轴自动制动结构解决了磁悬浮主轴失稳时碰撞滚珠轴承，使滚珠轴承受损的问题。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供一种磁悬浮主轴自动制动结构，包括设置在主轴的外圆周的底座,所述底座上设置有多个可沿主轴的径向进行往返移动的限位机构，所述底座上设置有用于驱动多个所述限位机构沿主轴的径向进行往返移动的驱动机构。通过在主轴的外圆周设置多个可沿主轴的径向进行往返移动的限位机构，在磁悬浮主轴失稳时，利用驱动机构驱动限位机构沿着主轴的径向向内进行移动，对主轴进行限位，避免主轴与滚珠轴承接触，解决了磁悬浮主轴失稳时碰撞滚珠轴承，使滚珠轴承受损的问题，提高了磁悬浮系统的可靠性。
进一步的,所述限位机构设置有三个以上，多个所述限位机构在主轴的外圆周呈等角度分布。限位机构设置有三个以上，多个限位机构在主轴的外圆周呈等角度分布，能够全方位的对主轴进行限位，在主轴失稳时，避免产生主轴与滚珠轴承接触的机会，解决了磁悬浮主轴失稳时碰撞滚珠轴承，使滚珠轴承受损的问题，提高了磁悬浮系统的可靠性。
进一步的,所述限位机构包括固定在所述底座上的导轨，及与所述导轨滑动连接、且可沿主轴的径向进行往返移动的卡爪。导轨用于限制卡爪的移动方向，保证卡爪只能沿主轴的径向进行往返移动，卡爪用于在主轴失稳时，避免主轴与滚珠轴承接触，解决了磁悬浮主轴失稳时碰撞滚珠轴承，使滚珠轴承受损的问题，提高了磁悬浮系统的可靠性。
进一步的,所述卡爪靠近主轴的底端面呈圆弧状设置。卡爪靠近主轴的底端面呈圆弧状设置，圆弧状的底端面比较契合主轴的形状，在主轴失稳时，容易对主轴进行限位。
进一步的,每个所述限位机构都配合设置有一个用于驱动每个所述限位机构沿主轴的径向进行往返移动的驱动机构。每个限位机构都配合设置有一个用于驱动每个限位机构沿主轴的径向进行往返移动的驱动机构，可以根据实际情况，相应的控制每个驱动机构驱动限位机构移动的距离，避免主轴与滚珠轴承接触的同时还可以使主轴被限定在一个合理的位置。
进一步的,所述驱动机构包括固定在所述底座上的伺服电机，及与所述伺服电机的输出端固定的齿轮，所述卡爪沿主轴的径向开设有凹槽，所述凹槽内固定有齿条，所述齿条与所述齿轮啮合。通过伺服电机的正反转带动齿轮的正反转，从而使与齿轮啮合的齿条沿主轴的径向进行往返移动，进而通过伺服电机控制卡爪沿主轴的径向进行往返移动。
进一步的,所述导轨包括对称固定在所述底座上的两个滑槽，两个所述滑槽的槽口相对设置，其一所述滑槽开设有用于穿过所述伺服电机的输出端的通孔。导轨包括对称固定在底座上的两个滑槽，两个滑槽的槽口相对设置，利用两个槽口相对设置的滑槽限制卡爪的移动方向，保证卡爪只能沿主轴的径向进行往返移动，同时在其中一个滑槽上开设用于穿过伺服电机的输出端的通孔，使伺服电机的输出端位于两个滑槽内，可以对伺服电机的输出端进行保护。
进一步的,所述底座开设有伺服电机接线孔，所述底座背靠所述伺服电机的面设置有PCB板，所述PCB板与所述伺服电机电连接，所述底座上设置有与所述PCB板电连接的信号接口。底座背靠伺服电机的面设置有PCB板，PCB板用于控制伺服电机，底座开设有伺服电机接线孔，用于将伺服电机的接线与PCB板进行连接，底座上设置有与PCB板电连接的信号接口，用于连接轴承控制器，当轴承控制器检测到磁悬浮主轴运行精度变差时，向驱动机构发出动作指令，伺服电机接收到动作指令后，驱动卡爪沿底座的导轨做径向运动，从而对运行失稳的磁悬浮主轴起到制动的作用，进而能够在磁悬浮主轴运行精度变差时实现自启动，同时其响应更精准，响应速度更快，解决了纯机械制动结构难以调节、响应滞后的问题。
进一步的,所述底座呈圆环形设置，所述底座设置有一个以上，所述底座沿主轴的轴向套设在主轴上。底座呈圆环形设置，比较契合主轴，有利于限位机构分布安装，底座设置有一个以上，底座沿主轴的轴向套设在主轴上，能够在主轴的轴向多处对主轴进行限位，避免产生主轴与滚珠轴承接触的机会。
本发明的有益效果：本发明的一种磁悬浮主轴自动制动结构，包括设置在主轴的外圆周的底座,所述底座上设置有多个可沿主轴的径向进行往返移动的限位机构，所述底座上设置有用于驱动多个所述限位机构沿主轴的径向进行往返移动的驱动机构。本发明通过在主轴的外圆周设置多个可沿主轴的径向进行往返移动的限位机构，在磁悬浮主轴失稳时，利用驱动机构驱动限位机构沿着主轴的径向向内进行移动，对主轴进行限位，避免主轴与滚珠轴承接触，解决了磁悬浮主轴失稳时碰撞滚珠轴承，使滚珠轴承受损的问题，提高了磁悬浮系统的可靠性。
本发明的目的之二在于避免现有技术中的不足之处而提供一种磁悬浮系统，该磁悬浮系统使用上述的磁悬浮主轴自动制动结构，由于通过在主轴的外圆周设置多个可沿主轴的径向进行往返移动的限位机构，在磁悬浮主轴失稳时，利用驱动机构驱动限位机构沿着主轴的径向向内进行移动，对主轴进行限位，避免主轴与滚珠轴承接触，解决了磁悬浮主轴失稳时碰撞滚珠轴承，使滚珠轴承受损的问题，提高了磁悬浮系统的可靠性。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明的一种磁悬浮主轴自动制动结构的整体结构示意图。
图2是本发明的一种磁悬浮主轴自动制动结构的整体结构背面图。
图3是本发明的一种磁悬浮主轴自动制动结构的底座结构示意图。
图4是本发明的一种磁悬浮主轴自动制动结构的卡爪结构示意图。
图5是本发明的一种磁悬浮主轴自动制动结构的伺服电机结构示意图。
图中包括有：
底座1，限位机构2，驱动机构3，导轨4，卡爪5，伺服电机6，齿轮7，凹槽8，齿条9，通孔10，伺服电机接线孔11，PCB板12，信号接口13。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本实施例的一种磁悬浮主轴自动制动结构，如图1-5所示，包括设置在主轴的外圆周的底座1,所述底座1上设置有多个可沿主轴的径向进行往返移动的限位机构2，所述底座1上设置有用于驱动多个所述限位机构2沿主轴的径向进行往返移动的驱动机构3。通过在主轴的外圆周设置多个可沿主轴的径向进行往返移动的限位机构2，在磁悬浮主轴失稳时，利用驱动机构3驱动限位机构2沿着主轴的径向向内进行移动，对主轴进行限位，避免主轴与滚珠轴承接触，解决了磁悬浮主轴失稳时碰撞滚珠轴承，使滚珠轴承受损的问题，提高了磁悬浮系统的可靠性。
所述限位机构2设置有三个以上，多个所述限位机构2在主轴的外圆周呈等角度分布。限位机构2设置有三个以上，多个限位机构2在主轴的外圆周呈等角度分布，能够全方位的对主轴进行限位，在主轴失稳时，避免产生主轴与滚珠轴承接触的机会，解决了磁悬浮主轴失稳时碰撞滚珠轴承，使滚珠轴承受损的问题，提高了磁悬浮系统的可靠性。
所述限位机构2包括固定在所述底座1上的导轨4，及与所述导轨4滑动连接、且可沿主轴的径向进行往返移动的卡爪5。导轨4用于限制卡爪5的移动方向，保证卡爪5只能沿主轴的径向进行往返移动，卡爪5用于在主轴失稳时，避免主轴与滚珠轴承接触，解决了磁悬浮主轴失稳时碰撞滚珠轴承，使滚珠轴承受损的问题，提高了磁悬浮系统的可靠性。
所述卡爪5靠近主轴的底端面呈圆弧状设置。卡爪5靠近主轴的底端面呈圆弧状设置，圆弧状的底端面比较契合主轴的形状，在主轴失稳时，容易对主轴进行限位。
每个所述限位机构2都配合设置有一个用于驱动每个所述限位机构2沿主轴的径向进行往返移动的驱动机构3。每个限位机构2都配合设置有一个用于驱动每个限位机构2沿主轴的径向进行往返移动的驱动机构3，可以根据实际情况，相应的控制每个驱动机构3驱动限位机构2移动的距离，避免主轴与滚珠轴承接触的同时还可以使主轴被限定在一个合理的位置。
所述驱动机构3包括固定在所述底座1上的伺服电机6，及与所述伺服电机6的输出端固定的齿轮7，所述卡爪5沿主轴的径向开设有凹槽8，所述凹槽8内固定有齿条9，所述齿条9与所述齿轮7啮合。通过伺服电机6的正反转带动齿轮7的正反转，从而使与齿轮7啮合的齿条9沿主轴的径向进行往返移动，进而通过伺服电机6控制卡爪5沿主轴的径向进行往返移动。
所述导轨4包括对称固定在所述底座上的两个滑槽，两个所述滑槽的槽口相对设置，其一所述滑槽开设有用于穿过所述伺服电机6的输出端的通孔10。导轨4包括对称固定在底座1上的两个滑槽，两个滑槽的槽口相对设置，利用两个槽口相对设置的滑槽限制卡爪5的移动方向，保证卡爪5只能沿主轴的径向进行往返移动，同时在其中一个滑槽上开设用于穿过伺服电机6的输出端的通孔10，使伺服电机6的输出端位于两个滑槽内，可以对伺服电机6的输出端进行保护。
所述底座1开设有伺服电机接线孔11，所述底座1背靠所述伺服电机6的面设置有PCB板12，所述PCB板12与所述伺服电机6电连接，所述底座1上设置有与所述PCB板12电连接的信号接口13。底座1背靠伺服电机6的面设置有PCB板12，PCB板12用于控制伺服电机6，底座1开设有伺服电机接线孔11，用于将伺服电机6的接线与PCB板12进行连接，底座1上设置有与PCB板12电连接的信号接口13，用于连接轴承控制器，当轴承控制器检测到磁悬浮主轴运行精度变差时，向驱动机构3发出动作指令，伺服电机6接收到动作指令后，驱动卡爪5沿底座1的导轨4做径向运动，从而对运行失稳的磁悬浮主轴起到制动的作用，进而能够在磁悬浮主轴运行精度变差时实现自启动，同时其响应更精准，响应速度更快，解决了纯机械制动结构难以调节、响应滞后的问题。
所述底座1呈圆环形设置，所述底座1设置有一个以上，所述底座1沿主轴的轴向套设在主轴上。底座1呈圆环形设置，比较契合主轴，有利于限位机构2分布安装，底座1设置有一个以上，底座1沿主轴的轴向套设在主轴上，能够在主轴的轴向多处对主轴进行限位，避免产生主轴与滚珠轴承接触的机会。
调试时，先控制磁悬浮主轴起浮，然后控制伺服电机6锁紧主轴，记录此时的悬浮位置并以此为基准设定主轴限位机构2的保护间隙。由于每个卡爪5都有单独对应的伺服电机6控制，对装配精度要求较低，便于装配。此外，如果卡爪5在多次制动后发生磨损，只需重复以上步骤重新设置，无需更换。
实施例2
本实施例提供一种磁悬浮系统，该磁悬浮系统使用实施例1所述的磁悬浮主轴自动制动结构，由于通过在主轴的外圆周设置多个可沿主轴的径向进行往返移动的限位机构2，在磁悬浮主轴失稳时，利用驱动机构3驱动限位机构2沿着主轴的径向向内进行移动，对主轴进行限位，避免主轴与滚珠轴承接触，解决了磁悬浮主轴失稳时碰撞滚珠轴承，使滚珠轴承受损的问题，提高了磁悬浮系统的可靠性。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种磁悬浮主轴自动制动结构，其特征在于：包括设置在主轴的外圆周的底座,所述底座上设置有多个可沿主轴的径向进行往返移动的限位机构，所述底座上设置有用于驱动多个所述限位机构沿主轴的径向进行往返移动的驱动机构；所述限位机构包括固定在所述底座上的导轨，及与所述导轨滑动连接、且可沿主轴的径向进行往返移动的卡爪；每个所述限位机构都配合设置有一个用于驱动每个所述限位机构沿主轴的径向进行往返移动的驱动机构，根据实际情况，相应的控制每个驱动机构驱动限位机构移动的距离，避免主轴与滚珠轴承接触的同时还可以使主轴被限定在一个合理的位置；所述驱动机构包括固定在所述底座上的伺服电机，及与所述伺服电机的输出端固定的齿轮，所述卡爪沿主轴的径向开设有凹槽，所述凹槽内固定有齿条，所述齿条与所述齿轮啮合。
2.如权利要求1所述的一种磁悬浮主轴自动制动结构，其特征在于：所述限位机构设置有三个以上，多个所述限位机构在主轴的外圆周呈等角度分布。
3.如权利要求1所述的一种磁悬浮主轴自动制动结构，其特征在于：所述卡爪靠近主轴的底端面呈圆弧状设置。
4.如权利要求1所述的一种磁悬浮主轴自动制动结构，其特征在于：所述导轨包括对称固定在所述底座上的两个滑槽，两个所述滑槽的槽口相对设置，其一所述滑槽开设有用于穿过所述伺服电机的输出端的通孔。
5.如权利要求1所述的一种磁悬浮主轴自动制动结构，其特征在于：所述底座开设有伺服电机接线孔，所述底座背靠所述伺服电机的面设置有PCB板，所述PCB板与所述伺服电机电连接，所述底座上设置有与所述PCB板电连接的信号接口。
6.如权利要求1所述的一种磁悬浮主轴自动制动结构，其特征在于：所述底座呈圆环形设置，所述底座设置有一个以上，所述底座沿主轴的轴向套设在主轴上。
7.一种磁悬浮主轴系统，其特征在于：包括权利要求1至6任意一项所述的磁悬浮主轴自动制动结构。
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