CN220505574U - 磁悬浮轴承设备及其控制系统、磁悬浮旋转机械 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种磁悬浮轴承设备及其控制系统、磁悬浮旋转机械，磁悬浮轴承的控制系统包括控制板、控制单元和变频单元；控制板包括电路板、电源输入接口、信号输入接口、变频输出接口和控制输出接口，电源输入接口、信号输入接口、变频输出接口和控制输出接口分别安装于电路板上；控制单元安装于电路板上，控制单元电连接电源输入接口、信号输入接口和控制输出接口；变频单元安装于电路板上，变频单元电连接电源输入接口、信号输入接口、控制单元和变频输出接口。将控制单元、变频单元、电源输入接口、信号输入接口、变频输出接口和控制输出接口集成在一个电路板上，从而可使磁悬浮轴承的控制系统的内部结构更加简单、紧凑。

Description

磁悬浮轴承设备及其控制系统、磁悬浮旋转机械

技术领域

本实用新型涉及技术领域，特别涉及一种磁悬浮轴承设备及其控制系统、磁悬浮旋转机械。

背景技术

磁悬浮轴承利用电磁场产生的磁力控制物体位置以实现物体支承。因其定转子无需接触，磁悬浮轴承具有无磨损、寿命长、损耗低、峰值转速高和无需润滑等优点，在国防、工业控制、航空航天等领域获得广泛应用。磁悬浮轴承通常可分为轴向磁悬浮轴承和径向磁悬浮轴承，轴向磁悬浮轴承通常用于无接触约束旋转物体沿转轴方向的平动自由度，是磁悬浮放置设备中不可或缺的关键部件。相关技术中，磁悬浮轴承的电机需要通过变频器供电，线圈则需要通过控制器控制传递电能和控制信号，而用户的操作系统需要分别与变频器和控制器连接，以实现对磁悬浮轴承工作过程的监测和控制，这就导致磁悬浮轴承、控制器、变频器与用户操作系统之间的连线过多，导致整个磁悬浮轴承控制系统的线路较为繁杂。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种磁悬浮轴承的控制系统，旨在解决如何简化磁悬浮轴承控制系统的线路的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的磁悬浮轴承的控制系统包括控制板、控制单元和变频单元；所述控制板包括电路板、电源输入接口、信号输入接口、变频输出接口和控制输出接口，所述电源输入接口、信号输入接口、变频输出接口和控制输出接口分别安装于所述电路板上；所述控制单元安装于所述电路板上，所述控制单元电连接所述电源输入接口、所述信号输入接口和所述控制输出接口；所述变频单元安装于所述电路板上，所述变频单元电连接所述电源输入接口、所述信号输入接口、所述控制单元和所述变频输出接口。

可选地，所述磁悬浮轴承的控制系统还包括电流转换单元，所述电流转换单元安装于所述电路板，所述电源输入接口与所述电流转换单元电连接，所述电流转换单元与所述控制单元和变频单元电连接。

可选地，所述磁悬浮轴承的控制系统还包括显示屏，所述显示屏安装于所述电路板，所述控制板还包括通信接口，所述通信接口电连接所述显示屏的信号端，所述电源输入接口电连接所述显示屏的电源端。

可选地，所述控制板还包括温度采集接口模组，所述温度采集接口模组设置在所述电路板上，所述温度采集接口模组电连接所述控制单元。

可选地，所述控制板还包括位置采集接口模组，所述位置采集接口模组设置在所述电路板上，所述位置采集接口模组电连接所述控制单元。

可选地，所述控制板还包括运算芯片，所述运算芯片安装于所述电路板，所述控制单元和变频单元均与所述运算芯片电连接。

可选地，所述磁悬浮轴承的控制系统还包括箱体，所述箱体设有安装腔和通孔，所述通孔与所述安装腔相连通，所述控制板、控制单元和变频单元安装于所述安装腔内，所述电源输入接口、信号输入接口和输出接口通过所述通孔外露。

可选地，所述箱体开设有散热口，所述磁悬浮轴承的控制系统还包括散热器，所述散热器用以供所述控制单元和变频单元散热，所述散热器通过所述散热口散热。

本实用新型还提出一种磁悬浮轴承设备，所述磁悬浮轴承设备包括磁悬浮轴承，电机以及如上所述的磁悬浮轴承的控制系统，所述磁悬浮轴承的控制系统的变频输出接口与所述电机电连接，所述磁悬浮轴承的控制系统的控制输出接口与所述磁悬浮轴承的线圈电连接。

本实用新型还提出一种磁悬浮旋转机械，所述磁悬浮旋转机械包括如上所述的磁悬浮轴承设备。

本实用新型磁悬浮轴承的控制系统的技术方案中，将控制单元、变频单元、电源输入接口、信号输入接口、变频输出接口和控制输出接口集成在一个电路板上，使得该磁悬浮轴承的控制系统能同时具备变频输出功能和控制输出功能，并且控制系统的内部功能模块之间的走线可被集成在电路板上，如此，能够减小磁悬浮轴承的控制系统体积，减少系统接线，提高控制集成度，降低控制系统故障率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为现有技术中磁悬浮轴承的驱动和控制方式的结构简图；

图2为本实用新型磁悬浮轴承的控制系统一实施例的结构简图；

图3为本实用新型磁悬浮轴承的控制系统另一实施例的结构简图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称	标号	名称
						10	电路板	11	电源输入接口	12	信号输入接口
13	变频输出接口	14	控制输出接口	20	控制单元
						30	变频单元	40	电流转换单元	50	显示屏
60	温度采集接口模组	70	位置采集接口模组	80	运算芯片

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

磁悬浮轴承利用电磁场产生的磁力控制物体位置以实现物体支承。因其定转子无需接触，磁悬浮轴承具有无磨损、寿命长、损耗低、峰值转速高和无需润滑等优点，在国防、工业控制、航空航天等领域获得广泛应用。磁悬浮轴承通常可分为轴向磁悬浮轴承和径向磁悬浮轴承，轴向磁悬浮轴承通常用于无接触约束旋转物体沿转轴方向的平动自由度，是磁悬浮放置设备中不可或缺的关键部件。

相关技术中，如图1所示，图1为现有技术中磁悬浮轴承的驱动和控制方式的结构简图。磁悬浮轴承的电机需要通过变频器供电，线圈则需要通过控制器控制传递电能和控制信号，而用户的操作系统需要分别与变频器和控制器连接，以实现对磁悬浮轴承工作过程的监测和控制，这就导致磁悬浮轴承、控制器、变频器与用户操作系统之间的连线过多，导致整个磁悬浮轴承控制系统的线路较为繁杂。

本实用新型提出一种磁悬浮轴承的控制系统，旨在解决如何简化磁悬浮轴承控制系统的线路的技术问题。

在本实用新型实施例中，如图2和图3所示，图2为本实用新型磁悬浮轴承的控制系统一实施例的结构简图；图3为本实用新型磁悬浮轴承的控制系统另一实施例的结构简图。

该磁悬浮轴承的控制系统包括控制板、控制单元20和变频单元30；所述控制板包括电路板10、电源输入接口11、信号输入接口12、变频输出接口13和控制输出接口14，所述电源输入接口11、信号输入接口12、变频输出接口13和控制输出接口14分别安装于所述电路板10上；所述控制单元20安装于所述电路板10上，所述控制单元20电连接所述电源输入接口11、所述信号输入接口12和所述控制输出接口14；所述变频单元30安装于所述电路板10上，所述变频单元30电连接所述电源输入接口11、所述信号输入接口12、所述控制单元20和所述变频输出接口13。

在本实施例中，控制板包括电路板10，电路板10可以是单层或双层PCB(PrintedCircuit Board)电路板10。电源输入接口11、信号输入接口12、变频输入接口和控制输出接口14可采用焊接方式设置在电路板10相应的焊盘上。电源输入接口11用以供外部电源接通，以向控制板提供电能。信号输入接口12用以供用户操作系统接通，以使用户可通过操作设备向控制板输入控制信号，进而控制磁悬浮轴承的工作状态。变频输出接口13用以供磁悬浮轴承的电机连接，控制输出接口14用以供磁悬浮轴承的线圈连接。

变频单元30可以是芯片，也可以是电路单元，还可以是芯片和电路的组合单元。变频单元30可用于将外部电源输入的交流电进行整流，再逆变输出控制的旋转。变频单元30与信号输入接口12电连接，可实现用户操作系统与变频单元30的数据交互。控制单元20可以是芯片，也可以是电路单元，还可以是芯片和电路的组合单元。控制单元20可用于将向磁悬浮轴承的线圈输出电能和控制信号，从而驱动线圈产生磁场。

本实用新型磁悬浮轴承的控制系统的技术方案中，将控制单元20、变频单元30、电源输入接口11、信号输入接口12、变频输出接口13和控制输出接口14集成在一个电路板10上，使得该磁悬浮轴承的控制系统能同时具备变频输出功能和控制输出功能，并且控制系统的内部功能模块之间的走线可被集成在电路板10上，如此，能够减小磁悬浮轴承的控制系统体积，减少系统接线，提高控制集成度，降低控制系统故障率。

示例性的，如图3所示，所述磁悬浮轴承的控制系统还包括电流转换单元40，所述电流转换单元40安装于所述电路板10，所述电源输入接口11与所述电流转换单元40电连接，所述电流转换单元40与所述控制单元20和变频单元30电连接。电流转换单元40可以为CD/DC电源，即直流稳压电源或能量转换电路，其功能就是把交流电压转变成稳定的直流电压。如此，可使磁悬浮轴承的控制系统能适应不同类型的外部电源。

示例性的，如图3所示，所述磁悬浮轴承的控制系统还包括显示屏50，所述显示屏50安装于所述电路板10，所述控制板还包括通信接口，所述通信接口电连接所述显示屏50的信号端，所述电源输入接口11电连接所述显示屏50的电源端。显示屏50可以是具有触摸控制功能的触摸显示屏50。通信接口可用于接通控制器与显示屏50之间的通信。显示屏50可实时显示控制系统的参数和系统状态，以供用户准确获取控制系统的运行情况。

示例性的，如图3所示，所述控制板还包括温度采集接口模组60，所述温度采集接口模组60设置在所述电路板10上，所述温度采集接口模组60电连接所述控制单元20。温度采集接口模组60用于连接温度传感器，温度传感器可用于测量电机温度，并通过温度采集接口模组60将检测到的电机温度传输给控制器，控制器再将该温度数据反馈至显示屏50或用户操作系统。当然温度传感器还可用于测量磁悬浮轴承上其它主要功能部件的温度。温度传感器可以但不限于是PT100或PT1000型号温度传感器。

示例性的，如图3所示，所述控制板还包括位置采集接口模组70，所述位置采集接口模组70设置在所述电路板10上，所述位置采集接口模组70电连接所述控制单元20。位置采集接口模组70用于连接位置传感器，位置传感器可用于检测电机输出轴的运动位置，并通过位置采集接口模组70将检测到的电机输出轴的运动位置传输给控制器，控制器再将该位置数据反馈至显示屏50或用户操作系统。

示例性的，如图3所示，所述控制板还包括运算芯片80，所述运算芯片80安装于所述电路板10，所述控制单元20和变频单元30均与所述运算芯片80电连接。控制单元20和变频单元30共用运算芯片80，从而可减少控制板上芯片的数量，以进一步简化磁悬浮轴承的控制系统的内部结构。

示例性的，所述磁悬浮轴承的控制系统还包括箱体，所述箱体设有安装腔和通孔，所述通孔与所述安装腔相连通，所述控制板、控制单元20和变频单元30安装于所述安装腔内，所述电源输入接口11、信号输入接口12和输出接口通过所述通孔外露。箱体可对控制板及安装于控制板上的变频单元30和控制单元20起到隐藏和保护作用，从而既可提高控制系统的结构稳定性，又可使控制系统所占用的空间更加集中。

示例性的，所述箱体开设有散热口，所述磁悬浮轴承的控制系统还包括散热器，所述散热器用以供所述控制单元20和变频单元30散热，所述散热器通过所述散热口散热。散热器可同时为控制单元20和变频单元30散热，从而可提高散热器的有效利用率，并且能减少散热器的占用空间，以及对散热器起到保护作用。

本实用新型还提出一种磁悬浮轴承设备，该磁悬浮轴承设备包括磁悬浮轴承，电机和磁悬浮轴承的控制系统，该磁悬浮轴承的控制系统的具体结构参照上述实施例，由于本磁悬浮轴承采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，所述磁悬浮轴承的控制系统的变频输出接口13与所述电机电连接，所述磁悬浮轴承的控制系统的控制输出接口14与所述磁悬浮轴承的线圈电连接。

本实用新型还提出一种磁悬浮旋转机械，该磁悬浮旋转机械包括磁悬浮轴承设备，该磁悬浮轴承设备的具体结构参照上述实施例，由于本磁悬浮旋转机械采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种磁悬浮轴承的控制系统，其特征在于，包括：

控制板，所述控制板包括电路板、电源输入接口、信号输入接口、变频输出接口和控制输出接口，所述电源输入接口、信号输入接口、变频输出接口和控制输出接口分别安装于所述电路板上；

控制单元，所述控制单元安装于所述电路板上，所述控制单元电连接所述电源输入接口、所述信号输入接口和所述控制输出接口；

变频单元，所述变频单元安装于所述电路板上，所述变频单元电连接所述电源输入接口、所述信号输入接口、所述控制单元和所述变频输出接口。

2.如权利要求1所述的磁悬浮轴承的控制系统，其特征在于，所述磁悬浮轴承的控制系统还包括电流转换单元，所述电流转换单元安装于所述电路板，所述电源输入接口与所述电流转换单元电连接，所述电流转换单元与所述控制单元和变频单元电连接。

3.如权利要求1所述的磁悬浮轴承的控制系统，其特征在于，所述磁悬浮轴承的控制系统还包括显示屏，所述显示屏安装于所述电路板，所述控制板还包括通信接口，所述通信接口电连接所述显示屏的信号端，所述电源输入接口电连接所述显示屏的电源端。

4.如权利要求1所述的磁悬浮轴承的控制系统，其特征在于，所述控制板还包括温度采集接口模组，所述温度采集接口模组设置在所述电路板上，所述温度采集接口模组电连接所述控制单元。

5.如权利要求1所述的磁悬浮轴承的控制系统，其特征在于，所述控制板还包括位置采集接口模组，所述位置采集接口模组设置在所述电路板上，所述位置采集接口模组电连接所述控制单元。

6.如权利要求1所述的磁悬浮轴承的控制系统，其特征在于，所述控制板还包括运算芯片，所述运算芯片安装于所述电路板，所述控制单元和变频单元均与所述运算芯片电连接。

7.如权利要求1所述的磁悬浮轴承的控制系统，其特征在于，所述磁悬浮轴承的控制系统还包括箱体，所述箱体设有安装腔和通孔，所述通孔与所述安装腔相连通，所述控制板、控制单元和变频单元安装于所述安装腔内，所述电源输入接口、信号输入接口和输出接口通过所述通孔外露。

8.如权利要求7所述的磁悬浮轴承的控制系统，其特征在于，所述箱体开设有散热口，所述磁悬浮轴承的控制系统还包括散热器，所述散热器用以供所述控制单元和变频单元散热，所述散热器通过所述散热口散热。

9.一种磁悬浮轴承设备，其特征在于，所述磁悬浮轴承设备包括磁悬浮轴承，电机以及如权利要求1至8任一项所述的磁悬浮轴承的控制系统，所述磁悬浮轴承的控制系统的变频输出接口与所述电机电连接，所述磁悬浮轴承的控制系统的控制输出接口与所述磁悬浮轴承的线圈电连接。

10.一种磁悬浮旋转机械，其特征在于，所述磁悬浮旋转机械包括如权利要求9所述的磁悬浮轴承设备。