一种磁悬浮轴承轴向位移自动稳定装置的制作方法

本实用新型属于机械工程技术领域，特别是涉及一种磁悬浮轴承轴向位移自动稳定装置。

背景技术：

主动磁悬浮轴承作为一种高性能支承装置，具有广阔的应用前景。目前其主要应用领域如下：真空技术，透平机械比如涡轮分子泵、储能飞轮和压缩机，多电飞机，机械手，硬盘驱动，纺织机械等。与传统的轴承相比，主动磁悬浮轴承系统由于具有无机械接触、无摩擦磨损、无需润滑、刚度和阻尼可调、可补偿系统的不平衡振动等优点而被广泛应用。

磁悬浮轴承转子在不平衡力或者不平衡力矩作用下产生的不平衡波动是高速旋转机械普遍存在的一种现象，无论是转子本身不平衡还是传感器误差等都是不可避免的，将会使系统产生不平衡波动。目前解决不平衡波动的方法主要是通过位移传感器测量磁悬浮轴承位移的变化，通过控制器控制励磁电流来实现反馈控制，使其恢复平衡。但通过控制器程序稳定磁悬浮轴承的方式存在磁悬浮装置需要额外配备控制器的问题，此外相应的传感器、控制器需要能抵抗强磁环境的干扰，其稳定性不高。

技术实现要素：

本实用新型为了解决现有技术中的问题，提出一种磁悬浮轴承轴向位移自动稳定装置。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种磁悬浮轴承轴向位移自动稳定装置，它包括磁悬浮主轴、磁悬浮轴承座、主磁铁、副磁铁、反馈磁铁、齿条、弹簧、齿轮、旋钮变阻器和电磁铁，所述磁悬浮主轴外壁与主磁铁固定连接，所述主磁铁上设置有凸台，凸台两侧设置有一对电磁铁，所述电磁铁与磁悬浮轴承座固定连接，所述主磁铁与电磁铁的磁性相斥，使磁悬浮主轴悬浮于磁悬浮轴承座内，所述磁悬浮主轴底端与副磁铁固定连接，所述副磁铁下方设置有反馈磁铁，所述反馈磁铁与磁悬浮轴承座滑动连接，所述反馈磁铁与副磁铁磁性相斥，所述反馈磁铁与齿条固定连接，所述齿条通过弹簧与磁悬浮轴承座相连，所述齿条与齿轮啮合相连，所述齿轮转动连接在磁悬浮轴承座内，所述齿轮与旋钮变阻器的转轴相连，所述旋钮变阻器接入电磁铁的供电电路，用于调节电磁铁的励磁电流。

更进一步的，所述主磁铁的数量为多个，多个主磁铁沿磁悬浮主轴的轴向布置，每个主磁铁的两侧均设置有一对电磁铁。

本实用新型还提供了一种磁悬浮轴承轴向位移自动稳定方法，磁悬浮主轴的轴向负载发生波动时，使磁悬浮主轴发生轴向位移，当磁悬浮主轴向下移动时，磁悬浮主轴带动副磁铁一同向下移动，副磁铁在相斥磁力的作用下驱动反馈磁铁向下移动，反馈磁铁带动齿条向下移动并驱动齿轮转动，齿轮带动旋钮变阻器旋转，通过旋钮变阻器调节电磁铁的供电电路，减小电磁铁的励磁电路电阻，增大电磁铁励磁电流，从而增大电磁铁的电磁斥力，使磁悬浮主轴回到原始位置，磁悬浮主轴回复到原始位置后，上述过程反向发生，减小电磁铁的电磁斥力，励磁电流恢复至初始值使磁悬浮主轴的主轴受力恢复平衡；当磁悬浮主轴向上移动时，磁悬浮主轴带动副磁铁一同向上移动，副磁铁远离反馈磁铁，副磁铁与反馈磁铁之间的磁力减弱，经过预紧的弹簧推动反馈磁铁向上移动，反馈磁铁带动齿条向上移动并驱动齿轮转动，齿轮带动旋钮变阻器旋转，通过旋钮变阻器调节电磁铁的供电电路，增大电磁铁的励磁电路电阻，减小电磁铁励磁电流，从而减小电磁铁的电磁斥力，使磁悬浮主轴回到原始位置并恢复受力平衡。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型解决了现有磁悬浮轴承轴向位移稳定装置需要额外设置控制器，且相应的传感器和控制器难以抵抗强磁环境的干扰，稳定性不高的问题。本实用新型通过机械传动的方式放大波动位移，并通过直接驱动旋钮变阻器转动调节励磁电流大小直接调整电磁斥力，形成反馈控制，使悬浮轴承恢复平衡。不需要额外的设置控制器，提高了装置使用的便捷性与稳定性，此外提供的电磁斥力加速了反馈响应过程，提高了反馈控制的灵敏性。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种磁悬浮轴承轴向位移自动稳定装置结构示意图。

1-磁悬浮主轴，2-磁悬浮轴承座，3-主磁铁，4-副磁铁，5-反馈磁铁，6-齿条，7-弹簧，8-齿轮，9-旋钮变阻器，10-电磁铁。

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、完整地阐述。

参见图1说明本实施方式，一种磁悬浮轴承轴向位移自动稳定装置，它包括磁悬浮主轴1、磁悬浮轴承座2、主磁铁3、副磁铁4、反馈磁铁5、齿条6、弹簧7、齿轮8、旋钮变阻器9和电磁铁10，所述磁悬浮主轴1外壁与主磁铁3固定连接，所述主磁铁3上设置有凸台，凸台两侧设置有一对电磁铁10，所述电磁铁10与磁悬浮轴承座2固定连接，所述主磁铁3与电磁铁10的磁性相斥，使磁悬浮主轴1悬浮于磁悬浮轴承座2内，所述磁悬浮主轴1底端与副磁铁4固定连接，所述副磁铁4下方设置有反馈磁铁5，所述反馈磁铁5与磁悬浮轴承座2滑动连接，所述反馈磁铁5与副磁铁4磁性相斥，所述反馈磁铁5与齿条6固定连接，所述齿条6通过弹簧7与磁悬浮轴承座2相连，所述齿条6与齿轮8啮合相连，所述齿轮8转动连接在磁悬浮轴承座2内，所述齿轮8与旋钮变阻器9的转轴相连，所述旋钮变阻器9接入电磁铁10的供电电路，用于调节电磁铁10的励磁电流。

通过齿轮齿条传动机构够放大磁悬浮主轴1的轴向位移，并驱动连接旋钮变阻器9的齿轮8转动改变电磁铁10励磁电流的大小，从而驱动磁悬浮主轴1恢复到原始位置，起到反馈作用，已达到稳定轴向位置的目的。

本实施例所述主磁铁3的数量为多个，多个主磁铁3沿磁悬浮主轴1的轴向布置，每个主磁铁3的两侧均设置有一对电磁铁10，根据磁悬浮主轴1的长度可设置多个主磁铁3。

本实用新型还提供了一种磁悬浮轴承轴向位移自动稳定方法，磁悬浮主轴1的轴向负载发生波动时，使磁悬浮主轴1发生轴向位移，当磁悬浮主轴1向下移动时，磁悬浮主轴1带动副磁铁4一同向下移动，副磁铁4在相斥磁力的作用下驱动反馈磁铁5向下移动，反馈磁铁5带动齿条6向下移动并驱动齿轮8转动，齿轮8带动旋钮变阻器9旋转，通过旋钮变阻器9调节电磁铁10的供电电路，减小电磁铁10的励磁电路电阻，增大电磁铁10励磁电流，从而增大电磁铁10的电磁斥力，使磁悬浮主轴1回到原始位置，磁悬浮主轴1回复到原始位置后，上述过程反向发生，减小电磁铁10的电磁斥力，励磁电流恢复至初始值使磁悬浮主轴1的主轴受力恢复平衡；当磁悬浮主轴1向上移动时，磁悬浮主轴1带动副磁铁4一同向上移动，副磁铁4远离反馈磁铁5，副磁铁4与反馈磁铁5之间的磁力减弱，经过预紧的弹簧7推动反馈磁铁5向上移动，反馈磁铁5带动齿条6向上移动并驱动齿轮8转动，齿轮8带动旋钮变阻器9旋转，通过旋钮变阻器9调节电磁铁10的供电电路，增大电磁铁10的励磁电路电阻，减小电磁铁10励磁电流，从而减小电磁铁10的电磁斥力，使磁悬浮主轴1回到原始位置并恢复受力平衡。

以上对本实用新型所提供的一种磁悬浮轴承轴向位移自动稳定装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。