轴向磁轴承刚度测试装置的制作方法

本发明属于磁悬浮轴承技术领域，特别涉及一种轴向磁轴承刚度测试装置。

背景技术：

小型电机是最常见的将电能转化为机械能的形式，在家用电器和工业领域具有广泛的应用。传统的电机主要包括电机定子部分、电机推力盘部分、推力盘支撑轴承以及机壳部分，电机定子部分与电机推力盘部分之间通过机械轴承联接或存在机械接触，因此电子推力盘运动过程中存在机械摩擦。机械摩擦在一定程度上会减少推力盘的转速，同时机械摩擦会产生噪声、磨损元件、产生热量及造成其他负面问题，最终缩短电机使用寿命，因此，为了实现超高转速运行和设备的长寿命、清洁无油必须在电机中采用非接触式支撑方式，即磁悬浮支撑方式。

磁悬浮电机中会采用轴向磁轴承去完成推力盘的轴向限位，轴向磁轴承刚度是一项重要的设计参数，它决定了轴向磁轴承的许多控制参数。现有测试方案：装在整机里测量，但是在整机装配之前无法知道轴向磁轴承刚度是否合格，如果不合格，则要从整机里拆下轴向磁轴承，每次拆装都会降低机械精度，而且拆装一次耗时长。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种轴向磁轴承刚度测试装置，确保能快速精确的测量出轴向磁轴承的刚度参数。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种轴向磁轴承刚度测试装置，包括用于布置待测轴向磁轴承的轴承固定装置，所述待测轴向磁轴承平置于所述轴承固定装置上，还包括用于布置推力盘的推力盘固定装置，所述推力盘固定装置与所述推力盘之间连接有力传感器，所述力传感器与所述推力盘之间的作用力方向处于竖直方向上。

可选的，所述轴承固定装置包括固定圆盘，待测轴向磁轴承平置于所述固定圆盘上，所述固定圆盘上设置有用于固定所述推力盘的锁紧装置。

可选的，所述固定圆盘上均匀开设有多个凹槽，所述凹槽的长度方向处于所述固定圆盘的径向，所述锁紧装置包括与所述凹槽滑动连接的卡块，所述卡块相对所述固定圆盘的表面凸出，所述待测轴向磁轴承布置于多个所述卡块之间。

可选的，所述凹槽的截面形状为“凸”字形，对应的所述卡块的下部的截面形状也为与所述凹槽配合的“凸”字形。

可选的，所述固定圆盘的外周同轴布置有支撑环，所述支撑环与所述固定圆盘之间连接有径条，所述支撑环上设置有多个处于所述固定圆盘径向上的螺杆，所述螺杆抵触至所述卡块上。

可选的，所述推力盘固定装置包括布置在所述固定圆盘上的门架，所述力传感器与所述门架的顶部连接。

可选的，所述门架的顶部向下延伸布置有滑轨，所述滑轨上滑动连接有滑块，所述力传感器与所述滑块连接。

可选的，所述滑轨上布置有丝杆驱动装置，所述丝杆驱动装置包括竖直布置的丝杆，所述丝杆与所述滑块连接。

可选的，还包括用于检测所述推力盘在竖直方向上位移变化的位移传感器。

可选的，所述位移传感器布置于所述固定圆盘上，所述位移传感器处于所述推力盘的下方。

与现有技术相比，本申请采用推力盘固定装置及力传感器实现推力盘的固定及竖直方向上的位移调整，推力盘与力传感器仅在竖直方向上受力，通过力传感器即可准确采集电磁线圈通入电流时对推力盘产生的作用力，其中采集的作用力不会受到任何摩擦力的影响，根据作用力即可精确计算得出待测轴向磁轴承的电流刚度和位移刚度。

附图说明

图1为本发明立体示意图；

图2为轴承固定装置立体示意图，未显示支撑环；

图3为轴承固定装置主视图，未显示支撑环；

图4为轴承固定装置俯视图。

附图标记：

1、待测轴向磁轴承；2、轴承固定装置；21、固定圆盘；22、凹槽；23、卡块；24、支撑环；25、径条；26、螺杆；3、推力盘；4、推力盘固定装置；41、门架；42、滑轨；43、滑块；44、丝杆驱动装置；45、丝杆；5、力传感器；6、位移传感器。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供的一种轴向磁轴承刚度测试装置，包括用于布置待测轴向磁轴承1的轴承固定装置2，待测轴向磁轴承1平置于轴承固定装置2上，推力盘固定装置4与推力盘3之间连接有力传感器5，力传感器5与推力盘3之间的作用力方向处于竖直方向上，通过轴承固定装置2和推力盘固定装置4使得推力盘3与待测轴向磁轴承1平行相对且同轴布置；

测量电流刚度时，对待测轴向磁轴承1通入不同的电流i，对应记录此时力传感器5测得的各个输出值fi，电流刚度ki＝fi/i；随后再调整推力盘3上移或下移，记录在不同位移下待测轴向磁轴承1的电流刚度；然后对上述各组电流刚度进行拟合；

测量位移刚度时，对待测轴向磁轴承1通入恒定的电流，在竖直方向上通过推力盘固定装置4使得推力盘3接近或远离待测轴向磁轴承1记录位移s，对应记录此时力传感器5测得的各个输出值fs，位移刚度ks＝fs/s；随后再改变通入的电流，记录在不同电流下待测轴向磁轴承1的位移刚度；然后对上述各组位移刚度进行拟合；

与现有技术相比，本申请采用推力盘固定装置4及力传感器5实现推力盘3的固定及竖直方向上的位移调整，推力盘3与力传感器5仅在竖直方向上受力，通过力传感器5即可准确采集电磁线圈通入电流时对推力盘3产生的作用力，其中采集的作用力不会受到任何摩擦力的影响，根据作用力即可精确计算得出待测轴向磁轴承1的电流刚度和位移刚度。

在一些实施例中，如图2所示，轴承固定装置2包括固定圆盘21，采用锁紧装置将待测轴向磁轴承1与固定圆盘21同轴固定。

在一些实施例中，如图2所示，固定圆盘21上均匀开设有凹槽22，凹槽22的长度方向处于固定圆盘21的径向，凹槽22内滑动连接有卡块23，卡块23相对固定圆盘21的表面凸出，待测轴向磁轴承1布置于多个卡块23之间，卡块23作为锁紧装置紧紧固定住待测轴向磁轴承1，使得其与固定圆盘21同心布置；另外本申请采用卡块23与凹槽22配合的形式能装载不同尺寸的待测轴向磁轴承1，便于进行测试。当然本申请还可以采用其他形式固定待测轴向磁轴承1，最常规的是采用辅助连接件及螺栓的方式将待测轴向磁轴承1固定于固定圆盘21上，但是采用此种方式较为复杂，不能实现快速拆卸待测轴向磁轴承1，且不能方便实现不同尺寸的待测轴向磁轴承1的快速拆装更换。

在一些实施例中，如图2和图3所示，凹槽22的截面形状为“凸”字形，对应的卡块23的下部的截面形状也为与凹槽22配合“凸”字形。通入电流时，待测轴向磁轴承1产生对推力盘3的吸力，此时待测轴向磁轴承1受吸力的影响可能会不稳定，卡块23与凹槽22采用限位配合的方式首先确保卡块23稳定，才能进一步的锁紧待测轴向磁轴承1。

在一些实施例中，如图4所示，卡块23相对凹槽22突出，卡块23的内端抵触待测轴向磁轴承1的外周面，固定圆盘21的外周设置有支撑环24，支撑环24上沿径向螺纹连接有螺杆26，螺杆26的抵触至卡块23的外端，如此实现紧紧的锁住待测轴向磁轴承1，通过旋动螺杆26与滑动卡块23可相应的固定不同尺寸的待测轴向磁轴承1，提高了本申请测试装置的适用性。

在一些实施例中，如图1所示，推力盘固定装置4包括布置在固定圆盘21上的门架41，将门架41与固定圆盘21一体式布置，力传感器6直接吊挂于门架41的顶部上，力传感器6与推力盘3的圆心垂直连接，同时使得推力盘3的中心对准固定圆盘21上的待测轴向磁轴承1的中心。

在一些实施例中，如图1所示，门架41的顶部向下延伸布置有滑轨42，滑轨42上滑动连接有滑块43，力传感器6与滑块43连接；通过滑轨42与滑块43的滑动配合快速实现推力盘3竖直方向上的位移调整。

在一些实施例中，如图1所示，滑轨42上布置有丝杆驱动装置44，丝杆驱动装置44包括竖直布置的丝杆45，还可以采用其他直线位移驱动装置驱动滑块43运动，从而调整推力盘3在竖置方向上的位置。

在一些实施例中，如图1所示，还包括用于检测推力盘3在竖直方向上位移变化的位移传感器6，位移传感器6布置于固定圆盘21的上表面，位移传感器6处于推力盘3的下方。推力盘3相对滑轨42在竖直方向上移动时，位移传感器6记录此时的位移变化，便于准确的计算刚度参数。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。