一种基于自适应调整动平衡的电磁主轴的制作方法

本实用新型涉及电磁主轴领域，具体是一种基于自适应调整动平衡的电磁主轴。

背景技术：

传统的电磁主轴，仅仅是将电磁作为浮力代替以往气浮主轴气浮特性的方法，可以摆脱气源、过滤器、减压阀等繁琐的装置。本实用新型涉及一种新型的电磁主轴与以往的相比不仅仅采用磁浮力支撑，还可以利用自适应调整磁力，使得在不同运动转速条件下，可以自适应动平衡，满足加工需求，特别涉及一种可以根据负载尤其在加工工件时引起的动不平衡惯量进项消除，达到真正的动平衡效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服目前的缺陷，提供一种基于自适应调整动平衡的电磁主轴。

本实用新型采用多段式磁浮设计，以及动子分级动平衡原理：

多段式磁浮设计：利用模块化思想，由于不同转速下主轴受力是不同的，传统设计取最大转速下受力作为设计标准，本设计采用多段式磁浮设计，即在低速时仅对两个或者多个磁浮单元供电产生斥力使主轴动子悬浮；在高速状态下，对所有磁浮单元供电保证动子运行时的稳定性；此设计以往设计比较，即降低了能耗又具有更大的灵活性。

动子分级动平衡原理：在动子纵向处，相隔一定距离预留多个平衡质量块。利用转速传感器、微位移电容传感器检测动不平衡量，若检测到动不平衡，则驱动主轴内部的可移动电磁铁动平衡质量块，通过磁力相斥使其移动，来实现动态调节动平衡的过程；

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种基于自适应调整动平衡的电磁主轴，其特征在于包含主轴定子11，当磁浮主轴工作时，所述电磁主轴通过动子电磁铁12、转子强力永磁铁13之间产生的斥力使主轴动子14悬浮起来，所述动子电磁铁12、所述转子强力永磁铁13合称为一个磁浮单元；主轴分割为固定间隔的多端，每段都有此设计的单元组成；不同转速，主供电回路依次将各段供电，使其在不同转速下都可以悬浮起来。

进一步的，低速时仅对两个或者多个磁浮单元供电产生斥力使主轴动子悬浮；在高速状态下，对所有磁浮单元供电保证动子运行时的稳定性。

进一步的，电磁主轴动子均匀对称分布着多个动平衡单元；当检测到动不平衡时，将驱动电磁铁23上电，产生的电磁力使电磁铁动平衡质量块22移动。

进一步的，所述电磁铁动平衡质量块22本身具有磁性故可以来回移动；中间的夹板与所述电磁铁动平衡质量块22之间通过可移动的键连接，当所述电磁铁23的上电，所述键松开，所述电磁铁动平衡质量块22才可以移动。

进一步的，通过转速测量仪、微位移传感器检测动平衡状态。

附图说明

图1为磁浮设计原理图；

图2为动子分级动平衡原理图。

具体实施方式

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于加工自适应动平衡调整的电磁主轴，设计上与以往的电磁主轴变化很大，具体体现在本实用新型采用多段式磁浮设计，以及动子分级动平衡原理。

多段式磁浮设计：首先，主供电的回路向多段磁浮单元供电，多段磁浮定子端线圈得电产生恒定磁力，由于主轴动子周围360度，分度镶嵌有多片式强力永磁铁，通电后磁浮定子端线圈产生的磁力与主轴动子圆周上次强力永磁铁产生斥力，使得磁浮主轴“浮起来”。在没有转动或者低速转动时候只有首尾两个磁浮单元供电；当提高转速时，由于存在不平衡惯量、气流扰动等干扰因素，必须加大磁力，因此，控制器控制主供电的回路逐渐的向其他单元供电，以满足高转速高负载的需要。

动子分级动平衡原理：

1)检测：动不平衡只有当转速很高或者达到一定速度时才表现出来，在离线时很难检测，所以在设计之初在主轴上内置转速传感器用于检测主轴动子时时转速，在周边均布微位移电容传感器，用于检测主轴的动不平衡惯量；

2)平衡：主轴动在设计时加入成对的可移动电磁铁动平衡质量块，在通电时相斥，平衡质量块向两边移动，利用电压控制多组质量块移动径向位移来满足高速动平衡要求。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1为磁浮设计原理图，其中包含主轴定子11，当磁浮主轴工作时，电磁主轴必须通过动子电磁铁12、转子强力永磁铁13之间产生的斥力使主轴动子14悬浮起来，动子电磁铁12、转子强力永磁铁13合称为一个磁浮单元；主轴分割为固定间隔的多端，每段都有此设计的单元组成；不同转速，主供电回路依次将各段供电，使其在不同转速下都可以悬浮起来。

图2为电磁主轴动子21局部视图，描述的是单个的动平衡模块工作原理，电磁主轴动子均匀对称分布着多个动平衡单元；当转速测量仪、微位移传感器检测到动不平衡时，将驱动电磁铁23上电，产生的电磁力使电磁铁动平衡质量块22移动，电磁铁动平衡质量块22本身具有磁性故可以来回移动；中间的夹板与动平衡质量块之间通过可移动的键连接，当电磁铁23的上电，键松开，此时电磁铁动平衡质量块22才可以移动。

本实用新型的基于自适应调整动平衡的电磁主轴不仅具有传统电磁主轴的特点，还具有利用磁力自适应平衡加工过程动平衡问题。本实用新型可应用于机床主轴旋转部件，用于使工件或者刀具旋转，进行加工；也可用于旋转传动等方面，具有无摩擦、高转速等精密测量、精密加工领域。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。