CN102947606B

CN102947606B - 影响磁轴承中的磁场的***

Info

Publication number: CN102947606B
Application number: CN201080067598.6A
Authority: CN
Inventors: 塞思·米勒
Original assignee: Empire Technology Development LLC
Current assignee: Empire Technology Development LLC
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2030-06-21
Also published as: US8304947B2; US20110309702A1; CN102947606A; WO2011162742A1

Abstract

本公开一般性地描述了用于通过实时移动永磁体来调整磁轴承中的磁场的技术。一些示例设备或***包括：磁轴承，所述磁轴承包括适于相对于转子移动永磁体以平衡转子的电致动器。例如，在一个示例中，每个电致动器包括适于响应于受电场作用而发生形变的电活性材料。该形变使附在每个电致动器表面的永磁体相对于转子移动，以平衡转子。在许多示例中，测量电路可以与每个电致动器耦合，并适于测量每个电致动器的电容。电容测量可以用于确定调整信号，以实时调整磁场。

Description

影响磁轴承中的磁场的***

背景技术

除非本文中另行指出，否则本节中描述的材料并非相对于本申请权利要求的现有技术，且不因为包括于本节中而承认其为现有技术。

磁轴承(magnetic bearing)使用磁悬浮支撑转子。通常，磁轴承利用电磁体来平衡力。具体地，电磁体调整磁轴承产生的磁场来平衡转子。也就是说，可以实时调整向电磁体施加的电流来调整磁场，以补偿转子中建立的不稳定。典型地，使用传感器来检测转子相对于静止电磁体的位置，以确定施加于每个电磁体的电流量，从而调整磁场。在一些应用中，可能优选磁轴承，因为磁轴承能够以高于传统轴承的速度进行操作。由于在几乎无摩擦的环境中操作，磁轴承通常不会遭受摩擦引起的磨损。

附图说明

根据以下说明和所附权利要求，结合附图，本公开的前述和其他特征将更加清楚。在认识到这些附图仅仅示出了根据本公开的一些实施例且因此不应被认为是限制本公开范围的前提下，通过使用附图以额外的特征和细节来描述本公开，其中：

在附图中：

图1是一些示例磁轴承的示意图；

图2是示出用于调整磁轴承中磁场的一些示例***200的框图；

图3是示出利用磁轴承平衡转子的一些示例方法的流程图；以及

图4是示出一些示例方法的流程图；

以上附图全部根据本文所述的至少一些实施例来布置。

发明内容

本公开描述了一种用于平衡转子的磁轴承。一些示例磁轴承可以包括安装在支撑结构上的多个电致动器。多个电致动器中的每一个可以包括间隔开的第一电极和第二电极以及位于第一电极和第二电极之间的电活性材料。多个电致动器中的每一个的电活性材料可以被配置为响应于第一电极与第一电极之间的电压差而发生形变。铁磁材料层可以固定到每个相应电致动器的第一电极的表面。每个铁磁材料层可以被配置为在电活性材料响应于电压差发生形变时相对于转子移动，并且移动铁磁材料层会导致对磁轴承中的磁场进行调整。

本公开描述了一种影响磁轴承中的磁场的***。一些示例***包括磁轴承，所述磁轴承包括多个电致动器，多个电致动器中的每一个包括间隔开的第一电极和第二电极以及位于二者之间的电活性材料。相应的铁磁材料层可以固定到每个第一电极的表面。每个电致动器的电活性材料可以被配置为响应于每个相应第一电极和第二电极间提供的第一电压差而发生形变，从而使每个相应铁磁材料层移动到第一位置，并影响磁轴承中的磁场。测量电路可以与磁轴承耦合。测量电路可以被配置为测量多个电致动器中的每一个的电容。微控制器可以与磁轴承耦合。微控制器可以被配置为接收多个电致动器中的每一个的测量电容，并产生调整后的激励信号。电源可以与磁轴承和微控制器耦合。电源可以被配置为接收调整后的激励信号，并响应于接收调整后的激励信号，在每个相应第一电极和第二电极间提供第二电压差，从而使每个相应铁磁材料层移动到第二位置，并影响磁轴承中的磁场。

本公开描述了一种用于利用磁轴承来平衡转子的方法。一些示例方法可以包括：在多个电致动器中的相应电致动器上施加第一电压，所述相应电致动器具有固定到其表面的铁磁材料层。可以以第一电平施加第一电压。响应于第一电压，每个电致动器可以收缩或膨胀，从而使相应固定的铁磁材料层相对于转子移动，因而影响磁轴承中的磁场。该方法还可以包括：测量多个电致动器中的每一个的电容，并确定每个相应第一电压的调整后水平。调整后水平可以是相应电致动器的测量电容的函数。该方法还可以包括：在多个电致动器中的相应电致动器上施加相应第二电压。第二电压可以处于调整后水平。响应于第二电压，每个电致动器可以收缩或膨胀，从而使相应固定的铁磁材料层相对于转子移动，以改变磁轴承中磁场的形状和/或强度。

前述发明内容仅是说明性的，且不意在以任何方式进行限制。除了上述说明性方案、实施例和特征之外，通过参考附图和以下具体实施方式，其他方案、实施例和特征将变得清楚。

具体实施方式

在以下详细说明中，参考了作为详细说明的一部分的附图。在附图中，类似符号通常表示类似部件，除非上下文另行指明。具体实施方式部分、附图和权利要求书中记载的示例性实施例并不是限制性的。在不脱离在此所呈现主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施例，且可以进行其他改变。应当理解，在此一般性记载以及附图中图示的本公开的各方案可以按照在此明确和隐含公开的多种不同配置来设置、替换、组合、分割和设计。

本公开总体涉及与通过实时移动永磁体来调整磁轴承中的磁场相关的方法、***、设备和/或装置等。一些示例设备或***包括磁轴承，所述磁轴承包括适于相对于转子移动永磁体以平衡转子的电致动器。例如，在一个示例中，每个电致动器包括适于响应于受电场作用而发生形变的电活性材料。该形变使附在每个电致动器表面的永磁体相对于转子移动，以平衡转子。在许多示例中，测量电路可以与每个电致动器耦合，并适于测量每个电致动器的电容。电容测量可以用于确定调整信号，以实时调整磁场。

图1是根据本公开的至少一些示例设置的一些磁轴承100的示意图示。示例磁轴承100包括支撑结构102，在支撑结构102上形成有多个电致动器104。每个电致动器104包括顶电极106和底电极108以及位于它们之间的电活性材料110。铁磁材料层112可以设于顶电极106的顶部。多个电致动器104中的每一个可以绕转子114定位。

尽管电致动器104可以固定于支撑结构102，但是电致动器104的一部分可以被配置为响应于经受磁场而发生形变，因而使铁磁材料层112相对于转子114移动。例如，电源可以与每个电致动器104耦合，以在顶电极106和底电极108间施加电压，使顶电极106与底电极108相吸或相斥。响应于该相吸，电活性材料110可以发生形变。也就是说，顶电极106与底电极108之间的吸引力使顶电极106沿轴(例如，从转子114的中心延伸的径向轴)的方向(例如，径向)朝向底电极108移动，从而使电活性材料10由于沿该轴收缩而发生形变。该形变使顶电极106上的铁磁材料层112远离转子114移动。当施加于顶电极的电压偏置减小到调整后的激励水平时，顶电极106远离底电极108移动，从而使电活性材料110沿轴(例如，径向轴)的方向(例如，径向)膨胀。该形变使铁磁材料层112靠近转子114移动。当每个电致动器104上的每个铁磁材料层112朝向或远离转子14移动时，可以调整磁轴承100中的磁场。

顶电极可以包括可拉伸材料。在一些示例中，顶电极可以包括金薄层(或薄膜)、导电有机聚合物、碳纳米管复合材料或其组合。在一些示例中，金薄层约10纳米至30纳米。在一个示例中，金薄层大约20纳米。

在一些示例中，铁磁材料层112可以包括高各向异性永磁体，如钐钴(SmCo)和钕铁硼(NdFeB)。铁磁材料层112可以例如通过粘合剂或通过任何其它固定机制固定到顶电极106的表面。在一些示例中，铁磁材料层112可以通过柔性粘合剂(如典型用于粘合具有不同热膨胀系数的材料的柔性粘合剂)固定到顶电极106的表面。例如，在一个示例中，粘合剂是聚氨酯粘合剂或U1氨基甲酸酯(U1 urethane)粘合剂。在一些示例中，铁磁材料层112可以固定到顶电极，使得顶电极可以拉伸而不会使铁磁材料层拉伸。在一些示例中，可以使用标准拾放(pick-and-place)技术将铁磁材料层112安装在顶电极的顶部。在其它示例中，可以通过将薄磁膜压焊或层压到顶电极106、然后使用划线来形成铁磁材料层112。

结构支撑可以是能够支撑由轴承中的磁场施加的力的任意材料。在一些示例中，结构支撑可以包括塑料、复合材料、金属或其任意组合。在一个示例中，结构支撑可以包括不锈钢。

电活性材料110可以是适于响应于所施加的磁场而发生形变的任意材料。在一些示例中，电活性材料110可以实现小于约1％并超过约300％的拉伸或压缩。一些示例电活性材料可以包括压电陶瓷或聚合物、磁流变(magnetorheological)聚合物和电活性聚合物。一种材料相对于其他材料是否优选可以取决于磁轴承的应用和其他因素，如成本、可靠性以及位移和电压需求。在一些示例中，电活性材料110可以预应变。

在一个示例中，电活性材料可以包括压电陶瓷，如压电换能器(PZT)。例如，尽管传统的压电陶瓷提供了约0.1％到0.2％范围内的最大拉伸或压缩，但是该位移将足以允许对磁场做出调整。可选地，正在开发新一代压电陶瓷，可以允许超过1％的应变，以向磁场提供更大的调整，如在Fu，Huaxiang等，Polarization Rotation Mechanismfor Ultrahigh Electromechanical Response in Single-crystalPiezoelectrics，Nature 403，1999，281-283中所述，在此一并引入作为参考。

在另一示例中，电活性材料可以包括压电聚合物。传统压电聚合物(如聚偏氟乙烯(PVDF)和其他共聚物)可以具有大约小于1％的最大拉伸或压缩。现代压电聚合物可以通过辐射感应的缺陷或在聚合物链中包括大的功能团来改性，并可以响应于大约每微米100伏的电场实现超过5％的拉伸或压缩。

在另一示例中，电活性材料110可以包括电活性聚合物，如介电弹性体。在一些示例中，电活性材料110包括膜材料，如硅树脂。膜材料可以实现大于约30％的拉伸或压缩，并在预应变膜材料的情况下，可以实现大于约100％的拉伸或压缩。因而，可以利用施加于电极间的小于1kv的电荷来实现数十微米的位移。此外，膜材料可以在小于1毫秒的时间内响应所施加的场。

按照Earnsha原理，静态场理论上不可能保持磁轴承中转子的稳定性。因而，可以实时调整磁轴承产生的磁场，以保持转子稳定。通常，可以通过调整磁体与转子之间的距离来调整磁场。在每次调整之后，可以进行测量，以检测磁体与转子之间的距离，因而检测从磁场施加的力。基于检测到的力，可以进行调整以平衡转子。

如下所述，不但每个电致动器104可以用作致动器，而且每个电致动器104还可以用作感测磁轴承100内施加的力的传感器。感测到的力可以用于确定施加到每个相应电致动器104的电压的调整后水平。也就是说，基于每个电致动器104经受的力，可以调整后施加于每个电致动器104的激励水平，以相应地调整磁场。

每个电致动器104可以用作感测力的传感器，其中可以通过测量电容来确定感测到的力。具体地，每个电致动器104包括设于顶电极106与底电极08之间的电活性材料110，因而在由电极形成的极板之间构成电容器。测量电路(未示出)可以与每个电致动器104耦合，以测量电容。测量电路可以在磁轴承100外部或与磁轴承100集成在一起。所测量的电容可以用于计算施加到每个电致动器104的力。在一些示例中，在测量电致动器104的电容之前，可以将电源与每个电致动器104去耦，以实现稳态。由于施加于每个电致动器104的磁场，顶电极106可以与底电极108相吸或相斥，引发电活性材料110的形变。也就是说，电活性材料110可以沿朝向转子中心的径向收缩或拉伸。测量电路可以用于测量每个电致动器104的电容。根据每个电致动器104的测量电容，可以计算每个电致动器104的顶电极106与底电极108之间的距离，以确定电活性材料110的位移。使用电活性材料110的已知材料特性和电活性材料110的位移，可以计算施加于每个电致动器的力。可以结合磁轴承100的几何结构来分析施加于每个电致动器104的每一个力，以确定要施加于电致动器104的调整后的磁场或调整后的激励电压电平。

图2是示出根据本公开的至少一些示例设置的、用于调整磁轴承中的磁场的一些示例***200的框图。示例***包括磁轴承210，如图1描述的示例磁轴承100，测量电路220，微控制器230、电源240和功率放大器250。在一些示例中，微控制器230包括存储器，或者可以耦合到外部存储器。磁轴承210可以与测量电路220耦合，测量电路220可以与微控制器230耦合。微控制器230可以与电源240和功率放大器250耦合，功率放大器250可以与磁轴承210耦合，或者在一些示例中，电源240可以直接与磁轴承210耦合。电源240可以被配置为向每个电致动器选择性地提供偏置电压或电流。

微控制器230可以被配置为向电源240提供激励信号，以使电源240在磁轴承210中的每个电致动器上提供电压差。类似地，功率放大器250可以包括分别与磁轴承210中的相应电致动器耦合的多个功率放大器。在这些实施例中，磁轴承210中的每个电致动器可以单独寻址，并因而接收单独确定的激励水平。具体地，微控制器230可以被配置为将每个单独寻址的激励水平与相应的功率放大器耦合。每个功率放大器可以被配置为将放大后的电压差耦合至磁轴承210中的相应电致动器。通过将调整后的电压或电流耦合至每个相应的电致动器，可以改变磁轴承210中磁场的形状和/或强度。

如上所述，每个电致动器包括通过顶电极和底电极及之间的电活性材料构成的电容器。测量电路220可以被配置为测量与每个电致动器中的每个电容器相关联的电容(即，顶电极与底电极之间的等效电容)。在一些示例中，测量电路220包括多个测量电路，每个测量电路与磁轴承210中的相应电致动器耦合。每个电容测量可以用于确定每个电致动器的位置。在一些示例中，在测量每个电致动器的电容之前，微控制器230可以向电源240提供去激励信号，使电源与电致动器104去耦，并使得电致动器104能够实现稳态。

微控制器230可以被配置为向测量电路220提供测量信号。响应于该测量信号，测量电路220可以被配置为测量每个电致动器的电容。然后，可以从测量电路220向微控制器230提供测量电容。使用每个电致动器的测量电容及已知几何结构和材料特性，微控制器230可以被配置为使用下式计算顶电极与底电极之间的距离：

d = \frac{A \times K}{C}

其中，

A＝顶或底电极之一的面积；

C＝电容；

d＝距离；以及

K＝介电常数。

特定电致动器上的两个电极之间的距离可以用于确定正施加于相应电致动器的力。假设电活性材料呈现线性行为，顶电极和底电极之间的距离可以用于使用下式来计算正施加于电活性材料的力：

F = \frac{E \times A \times Δd}{d_{1}}

其中，

E＝电活性材料的弹性模量；

F＝电活性材料在拉伸或压缩时所施加的力；

A＝电活性材料在拉伸或压缩之前的面积；

d₁＝在拉伸或压缩之前顶电极和底电极之间的距离；以及

Δd＝顶电极和底电极之间的改变距离。

在另一示例中，查找表(LUT)或算法可以用于确定正施加于电活性材料的力。例如，在一个示例中，在电活性材料呈现非线性行为时可以使用LUT。LUT可以将测量电容与力相关。也就是说，根据电致动器的测量电容，可以访问LUT以确定正施加于该电致动器的估计力。尽管图2示出了可以在微处理器中存储LUT和存储器，但是应当理解，可以在单独的设备中存储LUT和存储器。

根据正施加于每个电致动器的力的分布和磁轴承的几何结构，可以对每个激励信号进行校正，以调整正施加于每个电致动器的电量，从而稳定转子。例如，在理想状态，转子在每个电致动器上施加对称的力。因此，微处理器可以被配置为比较相对侧的致动器，并相应地调整激励水平。一旦调整了施加于每个电致动器的电量，便可以移除电源并如上所述重新计算力。因此，示例***200可以继续加电、去电并测量电容、以及使用测量电容来调整要施加的电量的循环。

在一些示例中，可以基于距离的改变来确定顶电极与底电极之间的距离，而非根据电容器的材料特性计算距离。在这些示例中，在使磁轴承处于弛豫(relaxed)状态(即，不向磁轴承加电)时，针对每个电致动器进行电容器测量。假设每个电致动器中电极之一的面积和介电常数保持恒定。因而，可以使用电容的改变，利用下式计算距离的改变：

d_{2} = \frac{C_{2} \times d_{1}}{C_{1}}

其中，

C₁＝弛豫状态下的测量电容；

d₁＝弛豫状态下顶电极与底电极之间的距离；

C₂＝进行测量时的测量电容；以及

d₂＝进行测量时顶电极与底电极之间的距离。

如上所述，d₂可以用于计算正施加于相应电致动器的力。

图3是示出利用根据本公开的至少一些示例设置的磁轴承来平衡转子的示例方法300的流程图。方法300可以包括由方框310-330表示的一个或多个功能、操作或动作。示例方法300可以开始于方框310。在方框310中，可以(例如，通过电源、微控制器、功率放大器)向多个电致动器中的相应电致动器施加相应的电参数。方框310之后可以是方框320。在方框320中，可以(例如，通过测量电路220)测量多个电致动器中的每一个的电容。方框320之后可以是方框330。在方框330中，可以(例如，通过微控制器)确定每个电参数的调整后水平。方框330之后可以是方框340。在方框340中，可以(例如，通过电源、微控制器、功率放大器)向多个电致动器中的相应电致动器施加调整后水平的相应电参数。该方法可以继续返回方框320，并重复方框320-340，以继续测量电容并调整正施加于多个电致动器中的每一个的电参数的水平。

可以顺序地、并行地或按照与这里所描述不同的顺序来执行这里针对方法300描述的各个方框。还应理解，在一些实施方式中，可以消除、组合所示方框中的一个或多个，或将其分为附加方框。所描述和所示出的方法300还可以包括未示出的各个附加方框。例如，可以同时测量测试谐振器和控制谐振器。

图4是示出了根据本公开的可以被设置为确定施加到多个电致动器中的相应电致动器的调整后水平的示例计算设备900的框图。计算设备900可以替换图2中的微控制器230。在非常基本的配置901 中，计算设备900典型包括一个或多个处理器910和***存储器920。存储器总线930可以用于在处理器910与***存储器920之间通信。

根据期望配置，处理器910可以是任意类型，包括但不限于微处理器(μP)、微控制器(μC)、数字信号处理器(DSP)或其任意组合。处理器910可以包括一级或多级缓存，如一级缓存911和二级缓存912，处理器内核913和寄存器913。示例处理器内核913可以包括：算术逻辑单元(ALU)、浮点单元(FPU)、数字信号处理内核(DSP内核)、或其任意组合。示例存储器控制器915也可以与处理器910一起使用，或者在一些实施方式中，存储器控制器915可以是处理器910的内部部件。

根据期望配置，***存储器920可以是任意类型的，包括但不限于易失性存储器(如RAM)、非易失性存储器(如ROM、闪存等)、或其任意组合。***存储器920可以包括操作***921、一个或多个应用程序922、和程序数据924。应用程序922可以包括被配置为确定要提供给多个电致动器中的相应电致动器的电参数的相应调整后水平的算法923。应用程序可以被配置为接收每个电致动器的测量电容，并基于测量电容来确定调整后的水平。应用程序还可以被配置为产生要提供给图2中的电源的调整后激励信号。程序数据924可以包括如上参照图2所述的LUT 925。LUT可以用于通过将测量电容与同测量电容相关的已知力进行比较来确定正施加于电活性材料的力。在一些实施例中，应用程序922可以被设置为根据这里所描述的一种或多种技术、方法和/或过程，与程序数据924一起在操作***921上进行操作。所描述的基本配置在图4中通过虚线901内的那些组件示出。

计算设备900可以具有额外特征或功能以及额外接口，以有助于基本配置901与任意所需设备和接口之间进行通信。例如，总线/接口控制器940可以有助于基本配置901与一个或多个数据存储设备950之间经由存储接口总线941进行通信。数据存储设备950可以是可移除存储设备951、不可移除存储设备952、或其组合。可移除存储设备和不可移除存储设备的示例包括磁盘设备(如软盘驱动器和硬盘驱动器(HDD))、光盘驱动器(如紧致盘(CD)驱动器或数字多功能盘(DVD)驱动器)、固态驱动器(SSD)以及磁带驱动器，这仅仅是极多例子中的一小部分。示例计算机存储介质可以包括以任意信息存储方法或技术实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质，如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。

***存储器920、可移除存储设备951和不可移除存储设备952均是计算机存储介质的示例。计算机存储介质包括但不限于：RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术，CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光存储设备，磁盒、磁带、磁盘存储设备或其他磁存储设备，或可以用于存储所需信息并可以由计算设备900访问的任意其他介质。任何这种计算机存储介质可以是计算设备900的一部分。

计算设备900还可以包括接口总线942，以有助于各种接口设备(例如，输出接口、外设接口和通信接口)经由总线/接口控制器940与基本配置901进行通信。示例输出设备960包括图形处理单元961和音频处理单元962，其可被配置为经由一个或多个A/V端口963与各种外部设备(如显示器或扬声器)进行通信。示例外设接口970包括串行接口控制器971或并行接口控制器972，它们可被配置为经由一个或多个I/O端口973与外部设备(如输入设备(例如，键盘、鼠标、笔、语音输入设备、触摸输入设备等))或其他外设(例如，打印机、扫描仪等)进行通信。示例通信设备980包括网络控制器981，其可以被设置为经由一个或多个通信端口982与一个或多个其他计算设备990通过网络通信链路进行通信。

网络通信链路可以是通信介质的一个示例。通信介质典型地可以由调制数据信号(如载波或其他传输机制)中的计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据来体现，并可以包括任意信息传送介质。“调制数据信号”可以是通过设置或改变一个或多个特性而在该信号中实现信息编码的信号。例如，但并非限制性地，通信介质可以包括：有线介质(如有线网络或直接布线连接)、以及无线介质(例如声、射频(RF)、微波、红外(IR)和其他无线介质)。本文所使用的术语计算机可读介质可以包括存储介质和通信介质。

计算设备900可以实现为小体积便携式(或移动)电子设备的一部分，如蜂窝电话、个人数据助理(PDA)、个人媒体播放设备、无线web浏览设备、个人耳机设备、专用设备或包括任意上述功能的混合设备。计算设备900也可以实现为个人计算机，包括膝上型计算机和非膝上型计算机配置。

本公开不限于在本申请中描述的具体实施例，这些具体实施例意在说明不同方案。本领域技术人员清楚，不脱离本公开的精神和范围，可以做出许多修改和变型。本领域技术人员根据之前的描述，除了本文所列举的方法和装置之外，还可以想到本公开范围内功能上等价的其他方法和装置。这种修改和变型应落在所附权利要求的范围内。本公开应当由所附权利要求的术语及这些权利要求应享有的等同物的整个范围来限定。应当理解，本公开不限于具体方法、试剂、化合物组成或生物***，这些都是可以改变的。还应理解，本文所使用的术语仅用于描述具体实施例的目的，而不应被认为是限制性的。

至于本文中任何关于多数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可以从多数形式转换为单数形式，和/或从单数形式转换为多数形式，以适合具体环境和/或应用。为清楚起见，本文明确声明单数形式/多数形式可互换。

本领域技术人员应当理解，一般而言，所使用的术语，特别是所附权利要求中(例如，在所附权利要求的主体部分中)使用的术语，一般地应理解为“开放”术语(例如，术语“包括”应解释为“包括但不限于”，术语“具有”应解释为“至少具有”等)。

本领域技术人员还应理解，如果意在所引入的权利要求中标明具体数目，则这种意图将在该权利要求中明确指出，而在没有这种明确标明的情况下，则不存在这种意图。例如，为帮助理解，所附权利要求可能使用了引导短语“至少一个”和“一个或多个”来引入权利要求中的特征。然而，这种短语的使用不应被解释为暗示着由不定冠词“一”或“一个”引入的权利要求特征将包含该特征的任意特定权利要求限制为仅包含一个该特征的实施例，即便是该权利要求既包括引导短语“一个或多个”或“至少一个”又包括不定冠词如“一”或“一个”(例如，“一”和/或“一个”应当被解释为意指“至少一个”或“一个或多个”)；在使用定冠词来引入权利要求中的特征时，同样如此。另外，即使明确指出了所引入权利要求特征的具体数目，本领域技术人员应认识到，这种列举应解释为意指至少是所列数目(例如，不存在其他修饰语的短语“两个特征”意指至少两个该特征，或者两个或更多该特征)。

另外，在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的***”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的***等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的***”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的***等)。本领域技术人员还应理解，实质上任意表示两个或更多可选项目的转折连词和/或短语，无论是在说明书、权利要求书还是附图中，都应被理解为给出了包括这些项目之一、这些项目任一方、或两个项目的可能性。例如，短语“A或B”应当被理解为包括“A”或“B”、或“A和B”的可能性。

另外，在以马库什组描述本公开的特征或方案的情况下，本领域技术人员应认识到，本公开由此也是以该马库什组中的任意单独成员或成员子组来描述的。

本领域技术人员应当理解，出于任意和所有目的，例如为了提供书面说明，这里公开的所有范围也包含任意及全部可能的子范围及其子范围的组合。任意列出的范围可以被容易地看作充分描述且实现了将该范围至少进行二等分、三等分、四等分、五等分、十等分等。作为非限制性示例，本文所讨论的每一范围可以容易地分成下三分之一、中三分之一和上三分之一等。本领域技术人员应当理解，所有诸如“直至”、“至少”、“大于”、“小于”之类的语言包括所列数字，并且指代了随后可以如上所述被分成子范围的范围。最后，本领域技术人员应当理解，范围包括每一单独数字。因此，例如具有1～3项的组是指具有1、2或3项的组。类似地，具有1～5项的组是指具有1、2、3、4或5项的组，以此类推。

尽管以上的详细描述通过使用方框图、流程图和/或示例，已经阐述了设备和/或处理的众多实施例，这种方框图、流程图和/或示例包含一个或多个功能和/或操作，本领域技术人员应理解，这种方框图、流程图或示例中的每一功能和/或操作可以通过各种硬件、软件、固件或实质上它们的任意组合来单独和/或共同实现。在一个示例中，本公开所述主题的若干部分可以通过专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、或其他集成格式来实现。然而，本领域技术人员应认识到，这里所公开的实施例的一些方面在整体上或部分地可以等同地实现在集成电路中，实现为在一台或多台计算机上运行的一个或多个计算机程序(例如，实现为在一台或多台计算机***上运行的一个或多个程序)，实现为在一个或多个处理器上运行的一个或多个程序(例如，实现为在一个或多个微处理器上运行的一个或多个程序)，实现为固件，或者实质上实现为上述方式的任意组合，并且本领域技术人员根据本公开，将具备设计电路和/或写入软件和/或固件代码的能力。例如，如果用户确定速度和准确性是最重要的，则用户可以选择主要为硬件和/或固件配置的手段；如果灵活性是最重要的，则用户可以选择主要是软件的实施方式；或者，同样也是可选地，实现方可以选择硬件、软件和/或固件的特定组合。

此外，本领域技术人员将认识到，本公开所述主题的机制能够作为多种形式的程序产品进行分发，并且无论实际用来执行分发的信号承载介质的具体类型如何，本公开所述主题的示例性实施例均适用。信号承载介质的示例包括但不限于：可记录型介质，如软盘、硬盘驱动器、紧致盘(CD)、数字视频盘(DVD)、数字磁带、计算机存储器等；以及传输型介质，如数字和/或模拟通信介质(例如，光纤光缆、波导、有线通信链路和/或信道、无线通信链路等)。

本领域技术人员应认识到，以在此阐述的方式来描述设备和/或处理，以及此后使用工程实践来将所描述的设备和/或处理集成到数据处理***中在本领域中是常见的。也即，这里所述的设备和/或处理的至少一部分可以通过合理数量的试验而被集成到数据处理***中。本领域技术人员将认识到，典型的数据处理***一般包括以下各项中的一项或多项：***单元外壳；视频显示设备；存储器，如易失性和非易失性存储器；处理器，如微处理器和数字信号处理器；计算实体，如操作***、驱动程序、图形用户接口、以及应用程序；一个或多个交互设备，如触摸板或屏幕；和/或控制***，包括反馈环和控制电机(例如，用于感测位置和/或速度的反馈；用于移动和/或调整部件和/或数量的控制电机)。典型的数据处理***可以利用任意合适的商用部件(如数据计算/通信和/或网络计算/通信***中常用的部件)予以实现。

本公开所述的主题有时说明不同部件包含在不同的其他部件内或者不同部件与不同的其他部件相连。应当理解，这样描述的架构只是示例，事实上可以实现许多能够实现相同功能的其他架构。在概念上，有效地“关联”用以实现相同功能的部件的任意设置，从而实现所需功能。因此，这里组合实现具体功能的任意两个部件可以被视为彼此“关联”从而实现所需功能，而无论架构或中间部件如何。同样，任意两个如此关联的部件也可以看作是彼此“可操作地连接”或“可操作地耦合”以实现所需功能，且能够如此关联的任意两个部件也可以被视为彼此“能可操作地耦合”以实现所需功能。能可操作地耦合的具体示例包括但不限于物理上可配对和/或物理上交互的部件，和/或无线交互和/或可无线交互的部件，和/或逻辑交互和/或可逻辑交互的部件。

尽管已经在此公开了多个方案和实施例，但是本领域技术人员应当明白其他方案和实施例。这里所公开的多个方案和实施例是出于说明性的目的，而不是限制性的，本公开的真实范围和精神由所附权利要求表征。

Claims

1.一种影响磁轴承中的磁场的***，所述***包括：

磁轴承，所述磁轴承包括多个电致动器，所述多个电致动器中的每一个包括间隔开的第一电极和第二电极以及位于二者之间的电活性材料，相应的铁磁材料层固定到每个第一电极的表面，每个电致动器的电活性材料被配置为响应于在各自相应的第一电极和第二电极间提供的第一电压差而发生形变，从而使各自相应的铁磁材料层移动到第一位置，并影响磁轴承中的磁场；

与磁轴承耦合的测量电路，被配置为测量所述多个电致动器中的每一个的电容；

与磁轴承耦合的微控制器，被配置为接收所述多个电致动器中的每一个的测量电容，并产生调整后的激励信号；以及

与磁轴承和微控制器耦合的电源，被配置为接收调整后的激励信号，并响应于调整后的激励信号的接收，在各自相应的第一电极和第二电极间提供第二电压差，从而使各自相应的铁磁材料层移动到第二位置，并影响磁轴承中的磁场。

2.根据权利要求1所述的***，其中每个电致动器的电活性材料被配置为响应于第一电极和第二电极间的第二电压差而发生形变，从而使相应的铁磁材料层相对于转子移动，因而调整磁轴承中磁场的形状或强度。

3.根据权利要求2所述的***，其中每个电活性材料能够被单独寻址，以及相应第二水平的各自相应的电参数几乎同时被施加于各自相应的第一电极。

4.根据权利要求3所述的***，其中针对每个电致动器，各自相应的第一电极和第二电极间的第一电压差是不同的。

5.根据权利要求3所述的***，其中针对每个电致动器，各自相应的第一电极和第二电极之间的第二电压差是不同的。

6.根据权利要求1所述的***，其中电活性材料包括压电陶瓷、压电聚合物、和/或介电弹性体中至少之一。

7.根据权利要求1所述的***，其中铁磁材料层包括厚度小于10微米的铁磁材料薄膜。