CN211425799U - 一种轴向磁轴承刚度测试装置 - Google Patents

Abstract

本申请适用于机械测量技术领域，提供了一种轴向磁轴承刚度测试装置。本申请的轴向磁轴承刚度测试装置包括底座、盖设于底座上且与底座围合形成用于容置轴向磁轴承的容置腔的盖体、设于容置腔内且分别用于与轴向磁轴承的推力盘的轴向两侧连接的第一固定座和第二固定座、分别设于底座和盖体上的第一连接组件和第二连接组件、分别设于第一固定座和第二固定座上的第一测力模块和第二测力模块以及分别抵接于第一固定座和第二固定座上的第一测距模块和第二测距模块；相比现有的轴向磁轴承刚度测试装置，本申请的轴向磁轴承刚度测试装置的结构简单，成本低，易于操作。

Description

一种轴向磁轴承刚度测试装置

技术领域

本申请涉及机械测量技术领域，特别涉及一种轴向磁轴承刚度测试装置。

背景技术

磁轴承是利用电磁力，将被支承件稳定悬浮在空中，使支承件与被支承件之间没有机械接触的一种高性能机电一体化轴承，是各种工业和商业高速应用的可持续性解决方案。磁轴承除了具有坚固性及可制造性之外还具有如下特性：1、节能且效率明显提高；2、无机械磨损，使用寿命更长；3、基本上无需维护；4、环保，无污染，无噪音；5、极高速，无振动；6、可实现设备实时状态监控远程诊断。

磁轴承主要由机械部分和电气控制部分组成，机械部分由转子和带线圈的定子组成，定子所产生的电磁力使转子保持在一定的位置上定子和转子之间有间隙，转子处于悬浮状态。位移传感器监测转子的位置，一旦转子偏离所要求的位置，传感器就发出信号，伺服控制系统根据参考信号(转子要求的位置信号)与传感器信号之差值来调整定子线圈中的电流，使转子恢复到原来位置。

在使用磁轴承前，需要根据需求挑选适合的刚度的磁轴承。目前，对磁力轴承的刚度大致有两种定义方式：一是从磁力轴承系统本身出发，从电磁力的变化角度来研究其支承特性，定义其刚度为某方向单位位移所需的沿该位移方向电磁力的增量；二是沿袭传统的滚动轴承或滑动轴承的定义，其刚度定义为外力和转子位移的比值。轴向磁轴承一般由上下磁极组件和推力盘组成，现有的轴向磁轴承刚度测试装置的结构复杂，成本较高。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种轴向磁轴承刚度测试装置，旨在解决现有的轴向磁轴承刚度测试装置的结构复杂及成本较高的技术问题。

本申请是这样实现的，一种轴向磁轴承刚度测试装置，用于测量轴向磁轴承的刚度，包括底座、盖设于所述底座上且与所述底座围合形成用于容置所述轴向磁轴承的容置腔的盖体、设于所述容置腔内且分别用于与所述轴向磁轴承的推力盘的轴向两侧连接的第一固定座和第二固定座、分别设于所述底座和所述盖体上的第一连接组件和第二连接组件、分别设于所述第一固定座和所述第二固定座上的第一测力模块和第二测力模块以及分别抵接于所述第一固定座和第二固定座上的第一测距模块和第二测距模块，所述第一固定座靠近所述底座设置，所述第一测力模块夹设于对应的所述第一固定座与所述第一连接组件之间，所述第二测力模块夹设于对应的所述第二固定座与所述第二连接组件之间，所述底座上沿轴向开设有供所述固定座进出所述容置腔的第一通孔，所述盖体上沿轴向开设有供所述固定座进出所述容置腔的第二通孔。

在一个实施例中，所述第一固定座上沿轴向开设有用于收容对应的所述第一测力模块的第一凹槽，所述第一测力模块设于所述第一凹槽的底部；所述第二固定座上沿轴向开设有用于收容对应的所述第二测力模块的第二凹槽，所述第二测力模块设于所述第二凹槽的底部。

在一个实施例中，所述第一连接组件包括架设于所述第一通孔处的第一支撑板以及与所述第一支撑板螺纹连接的第一锁紧件，所述第一锁紧件的一端穿过所述第一支撑板后抵接于所述第一测力模块上；所述第二连接组件包括架设于所述第二通孔处的第二支撑板以及与所述第二支撑板螺纹连接的第二锁紧件，所述第二锁紧件的一端穿过所述第二支撑板后抵接于所述第二测力模块上。

在一个实施例中，所述第一锁紧和所述第二锁紧件为螺栓、螺丝或者丝杆。

在一个实施例中，所述轴向磁轴承刚度测试装置还包括可拆卸连接于所述第一通孔处的第一固定件，且所述第一固定件抵接于所述第一固定座上；所述轴向磁轴承刚度测试装置还包括可拆卸连接于所述第二通孔处的第二固定件，且所述第二固定件抵接于所述第二固定座上。

在一个实施例中，所述第一固定件和所述第二固定件均呈环状或者弧状。

在一个实施例中，所述轴向磁轴承刚度测试装置还包括多个沿轴向设于所述容置腔内的导杆，所述导杆用于与所述轴向磁轴承的推力盘滑动连接，使得所述轴向磁轴承的推力盘沿轴向滑动。

在一个实施例中，所述轴向磁轴承刚度测试装置还包括多个与所述导杆适配的直线轴承，每一所述直线轴承套设于对应的所述导杆外周，所述直线轴承用于与所述轴向磁轴承的推力盘连接。

在一个实施例中，所述第一测距模块和所述第二测距模块均为千分尺。

在一个实施例中，所述第一测力模块与所述第二测力模块均为压力传感器。

本申请提供的轴向磁轴承刚度测试装置，用于测量轴向磁轴承的刚度，包括底座、盖设于底座上且与底座围合形成用于容置轴向磁轴承的容置腔的盖体、设于容置腔内且分别用于与轴向磁轴承的推力盘的轴向两侧连接的第一固定座和第二固定座、分别设于底座和盖体上的第一连接组件和第二连接组件、分别设于第一固定座和第二固定座上的第一测力模块和第二测力模块以及分别抵接于第一固定座和第二固定座上的第一测距模块和第二测距模块，第一固定座靠近底座设置，第一测力模块夹设于对应的第一固定座与第一连接组件之间，第二测力模块夹设于对应的第二固定座与第二连接组件之间，底座上沿轴向开设有供固定座进出容置腔的第一通孔，盖体上沿轴向开设有供固定座进出容置腔的第二通孔；使用时，轴向磁轴承放置于容置腔内，且第一固定座和第二固定座分别与轴向磁轴承的推力盘的两侧连接，朝轴向磁轴承通入不同电流，测力模块和测距模块测量不同电流下的轴向磁轴承的轴向电磁力和轴向位移，由此可以获得轴向磁轴承的刚度，相比现有的轴向磁轴承刚度测试装置，本申请的轴向磁轴承刚度测试装置的结构简单，成本低，易于操作。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的轴向磁轴承刚度测试装置的立体结构示意图；

图2是本申请实施例提供的轴向磁轴承刚度测试装置的分解结构示意图；

图3是本申请实施例提供的轴向磁轴承刚度测试装置的剖视结构示意图。

其中，图中各附图标记：

110-底座；111-第一通孔；120-盖体；121-第二通孔；130-容置腔；210-第一固定座；211-第一凹槽；220-第二固定座；221-第二凹槽；310-第一连接组件；311-第一支撑板；312-第一锁紧件；320-第二连接组件；321-第二支撑板；322-第二锁紧件；410-第一固定件；420-第二固定件；510-第一测力模块；520-第二测力模块；610-导杆；620-直线轴承；710-推力盘；720-磁极板。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了说明本申请所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

请参阅图1至图3，本申请实施例提供一种轴向磁轴承刚度测试装置，用于测量轴向磁轴承的刚度，包括底座110、盖设于底座110上且与底座110围合形成用于容置轴向磁轴承的容置腔130的盖体120、设于容置腔130内且分别用于与轴向磁轴承的推力盘710的轴向两侧连接的第一固定座210和第二固定座220、分别设于底座110和盖体120上的第一连接组件310和第二连接组件320、分别设于第一固定座210和第二固定座220上的第一测力模块510和第二测力模块520以及分别抵接于第一固定座210和第二固定座220上的第一测距模块(未图示)和第二测距模块(未图示)，第一固定座210靠近底座110设置，第一测力模块510夹设于对应的第一固定座210与第一连接组件310之间，第二测力模块520夹设于对应的第二固定座220与第二连接组件320之间，底座110上沿轴向开设有供固定座进出容置腔130的第一通孔111，盖体120上沿轴向开设有供固定座进出容置腔130的第二通孔121。轴向磁轴承通常包括两个磁极板720及设于两个磁极板720之间的推力盘710，于通电状态下，推力盘710悬浮设于两个磁极板720之间。

本申请实施例的轴向磁轴承刚度测试装置的使用方法为：将轴向磁轴承放置于容置腔130内，并使第一固定座210和第二固定座220分别与轴向磁轴承的推力盘710的两侧连接，朝轴向磁轴承通入不同电流，测力模块和测距模块测量不同电流下的轴向磁轴承的轴向电磁力和轴向位移，具体地，将轴向磁轴承通电后所测得的压力值与初始压力值比较，可以得到压力变化值，也即可以得到电磁力变化值；同样地，通过将第一测距模块和第二测距模块的初始位移值与通电后所测得的位移值比较，可以得到位移变化值，由此可以获得轴向磁轴承的刚度，相比现有的轴向磁轴承刚度测试装置，本申请的轴向磁轴承刚度测试装置的结构简单，成本低，易于操作。

具体地，在本申请的一个实施例中，第一固定座210上沿轴向开设有用于收容对应的第一测力模块510的第一凹槽211，第一测力模块510设于第一凹槽211的底部；第二固定座220上沿轴向开设有用于收容对应的第二测力模块520的第二凹槽221，第二测力模块520设于第二凹槽221的底部，从而使得本申请实施例的轴向磁轴承刚度测试装置结构紧凑。

具体地，在本申请的一个实施例中，第一连接组件310包括架设于第一通孔111处的第一支撑板311以及与第一支撑板311螺纹连接的第一锁紧件312，第一锁紧件312的一端穿过第一支撑板311后抵接于第一测力模块510上；第二连接组件320包括架设于第二通孔121处的第二支撑板321以及与第二支撑板321螺纹连接的第二锁紧件322，第二锁紧件322的一端穿过第二支撑板321后抵接于第二测力模块520上。

本申请实施例的轴向磁轴承刚度测试装置中，可以通过第一锁紧件312和第二锁紧件322来调节第一测力模块510和第二测力模块520的初始压力值，将轴向磁轴承通电后所测得的压力值与初始压力值比较，可以得到压力变化值，也即可以得到电磁力变化值；同样地，通过将第一测距模块和第二测距模块的初始位移值与通电后所测得的位移值比较，可以得到位移变化值，由此可以换算出轴向磁轴承的刚度。

可选地，第一锁紧件312和第二锁紧件322可以为螺栓、螺丝或者丝杆。当然，根据实际情况的使用，第一锁紧件312和第二锁紧件322也可以为其它用于锁紧的零件，本申请在此不做限制。

具体地，在本申请的一个实施例中，轴向磁轴承刚度测试装置还包括可拆卸连接于第一通孔111处的第一固定件410，且第一固定件410抵接于第一固定座210上；轴向磁轴承刚度测试装置还包括可拆卸连接于第二通孔121处的第二固定件420，且第二固定件420抵接于第二固定座220上。使用时，可以采用螺丝将第一固定件410固定在底座110上，并使得第一固定件410抵接于第一固定座210上，同样地，可以采用螺丝将第二固定件420固定在盖体120上，并使得第二固定件420抵接于第二固定座220上，从而使得轴向磁轴承的推力盘710均匀定位于两个磁极板720之间。

可选地，第一固定件410和第二固定件420均呈环状或者弧状。第一固定件410和第二固定件420呈弧状时，第一固定件410的数量和第二固定件420的数量设置为多个，多个第一固定件410绕设于第一通孔111处，即多个第一固定件410形成一个环状的结构；多个第二固定件420绕设于第二通孔121处，即多个第二固定件420形成一个环状的结构。当然，根据实际情况的使用，第一固定件410和第二固定件420也可以为其它形状，本申请在此不做限制。

具体地，在本申请的一个实施例中，轴向磁轴承刚度测试装置还包括多个沿轴向设于容置腔130内的导杆610，导杆610用于与轴向磁轴承的推力盘710滑动连接，使得轴向磁轴承的推力盘710沿轴向滑动，可以有效避免轴向磁轴承的推力盘710受力侧斜，大大提高测量的精确度。在该实施例中，导杆610的数量可以为2个、3个、4个或者更多。

具体地，在本申请的一个实施例中，轴向磁轴承刚度测试装置还包括多个与导杆610适配的直线轴承620，每一直线轴承620套设于对应的各个导杆610外周，直线轴承620用于与轴向磁轴承的推力盘710连接，从而可以保证轴向磁轴承的推力盘710运动平稳。

具体地，在本申请的一个实施例中，第一测距模块和第二测距模块均为千分尺，第一测力模块510与第二测力模块520均为压力传感器，可以直观地记录每一次的相对位移和每一次电磁力大小。

本申请实施例的轴向磁轴承刚度测试装置的主要工作方式：

(1)在轴向磁轴承的推力盘710的四周安装直线轴承620，将直线轴承620与导杆610装配在一起，随后将轴向磁轴承放置于底座110上并将盖体120盖设于底座110上，使得轴向磁轴承容置于容置腔130中，且推力盘710能在两个磁极板720之间自由滑动；

(2)将上固定座和下固定座分别安装在轴向磁轴承的推力盘710的两侧并锁紧，然后在第一凹槽211和第二凹槽221的底部分别设置第一测力模块510和第二测力模块520，随后将第一固定件410和第二固定件420分别采用螺丝安装在第一通孔111处和第二通孔121处，保证推力盘710均匀定位于两磁极板720之间；

(3)朝轴向磁轴承通电，分别通过第一锁紧件312和第二锁紧件322调节第一测力模块510和第二测力模块520的初始压力值，具体可以但不限于调至500N，将第一测距模块和第二测距模块分别抵接于第一固定件410和第二固定件420上，撤离第一固定件410和第二固定件420上的螺丝，使推力盘710处于悬浮状态，读取第一测力模块510、第二测力模块520、第一测距模块和第二测距模块的数值，推算出电磁力大小和相对位移变化；

(4)分别通不同的电流，同理多次重复上一步操作,记录每一次的电磁力大小及推力盘710位移数据；

(5)记录整合各参数数值，分析该轴向磁轴承刚度参数。

以上所述仅为本申请的可选实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轴向磁轴承刚度测试装置，用于测量轴向磁轴承的刚度，其特征在于，包括底座、盖设于所述底座上且与所述底座围合形成用于容置所述轴向磁轴承的容置腔的盖体、设于所述容置腔内且分别用于与所述轴向磁轴承的推力盘的轴向两侧连接的第一固定座和第二固定座、分别设于所述底座和所述盖体上的第一连接组件和第二连接组件、分别设于所述第一固定座和所述第二固定座上的第一测力模块和第二测力模块以及分别抵接于所述第一固定座和第二固定座上的第一测距模块和第二测距模块，所述第一固定座靠近所述底座设置，所述第一测力模块夹设于对应的所述第一固定座与所述第一连接组件之间，所述第二测力模块夹设于对应的所述第二固定座与所述第二连接组件之间，所述底座上沿轴向开设有供所述固定座进出所述容置腔的第一通孔，所述盖体上沿轴向开设有供所述固定座进出所述容置腔的第二通孔。

2.如权利要求1所述的轴向磁轴承刚度测试装置，其特征在于，所述第一固定座上沿轴向开设有用于收容对应的所述第一测力模块的第一凹槽，所述第一测力模块设于所述第一凹槽的底部；所述第二固定座上沿轴向开设有用于收容对应的所述第二测力模块的第二凹槽，所述第二测力模块设于所述第二凹槽的底部。

3.如权利要求1所述的轴向磁轴承刚度测试装置，其特征在于，所述第一连接组件包括架设于所述第一通孔处的第一支撑板以及与所述第一支撑板螺纹连接的第一锁紧件，所述第一锁紧件的一端穿过所述第一支撑板后抵接于所述第一测力模块上；所述第二连接组件包括架设于所述第二通孔处的第二支撑板以及与所述第二支撑板螺纹连接的第二锁紧件，所述第二锁紧件的一端穿过所述第二支撑板后抵接于所述第二测力模块上。

4.如权利要求3所述的轴向磁轴承刚度测试装置，其特征在于，所述第一锁紧和所述第二锁紧件为螺栓、螺丝或者丝杆。

5.如权利要求1所述的轴向磁轴承刚度测试装置，其特征在于，所述轴向磁轴承刚度测试装置还包括可拆卸连接于所述第一通孔处的第一固定件，且所述第一固定件抵接于所述第一固定座上；所述轴向磁轴承刚度测试装置还包括可拆卸连接于所述第二通孔处的第二固定件，且所述第二固定件抵接于所述第二固定座上。

6.如权利要求5所述的轴向磁轴承刚度测试装置，其特征在于，所述第一固定件和所述第二固定件均呈环状或者弧状。

7.如权利要求1所述的轴向磁轴承刚度测试装置，其特征在于，所述轴向磁轴承刚度测试装置还包括多个沿轴向设于所述容置腔内的导杆，所述导杆用于与所述轴向磁轴承的推力盘滑动连接，使得所述轴向磁轴承的推力盘沿轴向滑动。

8.如权利要求7所述的轴向磁轴承刚度测试装置，其特征在于，所述轴向磁轴承刚度测试装置还包括多个与所述导杆适配的直线轴承，每一所述直线轴承套设于对应的所述导杆外周，所述直线轴承用于与所述轴向磁轴承的推力盘连接。

9.如权利要求1至8任一项所述的轴向磁轴承刚度测试装置，其特征在于，所述第一测距模块和所述第二测距模块均为千分尺。

10.如权利要求1至8任一项所述的轴向磁轴承刚度测试装置，其特征在于，所述第一测力模块与所述第二测力模块均为压力传感器。

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