CN218766006U - 磁悬浮轴承的静态测试***及测试台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种磁悬浮轴承的静态测试***及测试台，包括测试座，在测试座一侧安装有磁悬浮轴承的定子，磁悬浮轴承的转子穿过所述测试座，且测试座另一侧以转子为中心均匀环设固定有若干测力臂固定座，在测力臂固定座靠近转子的一端开设有导槽，测力臂连接头滑动连接于导槽内；测力臂一端转动连接测力臂连接头；测力臂连接法兰固定安装于磁悬浮轴承的转子上，且在测力臂连接法兰外周对应于各所述测力臂开设有弧形槽，测力臂的另一端***于弧形槽内并与测力臂连接法兰侧壁转动连接；且，测力臂***于弧形槽的端部呈半圆形，并在其端部固定有电阻应变片。本实用新型结构简单，在磁悬浮轴承完成整体装配之前就能对所设计的轴承及结构进行测试验证。

Description

磁悬浮轴承的静态测试***及测试台

技术领域

本实用新型涉及磁悬浮轴承相关技术领域，具体涉及一种磁悬浮轴承的静态测试***及测试台。

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、电机转子部分、转子支撑轴承以及机壳部分，电机定子部分与电机转子部分之间通过机械轴承联接或存在机械接触，因此电子转子运动过程中存在机械摩擦。机械摩擦在一定程度上会减少转子的转速，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。

在现有技术中，对于磁轴承的研究、设计以及生产，均需要对磁轴承的各项参数指标进行测试、分析，只有各项参数均达标的磁轴承才能够保证生产使用的安全性。然而，在国内外的现有技术中，现有的静态测试检测方法是主要采用位移检测，通过机械传动的方式，在一个可视刻度的旋转或移动件上面读数，其存在诸多缺点：1、机械传动精度低，且传动过程中由于存在摩擦力，对位移的检测数据有损耗。对试验结果造成误差；2、结构复杂，安装繁琐，且对环境要求较高，如不能有粉尘、杂物等引起机械传动中摩擦力增大的影响；3、位移读数靠刻度来计算，检测精度取决于刻度精度。在更高精度要求下无法实现数据的连续性。同时，测试需要完成整个***装配，再进行对***的测试，来验证所设计的轴承性能。这样***中一旦其他环节出问题，如控制***、传感单元的数据传输与处理等出现问题后，则导致试验无法进行下去，需要拆开设备逐一对各项排查。而磁悬浮轴承一般采用过盈配合与机体安装在一起，拆卸时较为复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种磁悬浮轴承的静态测试***及测试台。

为实现上述目的，本实用新型提供一种磁悬浮轴承的静态测试***，包括测试座、测力臂固定座、测力臂连接头、测力臂、测力臂连接法兰以及电阻应变片，在所述测试座一侧安装有磁悬浮轴承的定子，磁悬浮轴承的转子穿过所述测试座，且所述测试座另一侧以所述转子为中心均匀环设固定有若干所述测力臂固定座，在所述测力臂固定座靠近所述转子的一端开设有导槽，测力臂连接头滑动连接于所述导槽内；所述测力臂一端转动连接所述测力臂连接头；所述测力臂连接法兰固定安装于磁悬浮轴承的转子上，且在所述测力臂连接法兰外周对应于各所述测力臂开设有弧形槽，所述测力臂的另一端***于弧形槽内并与测力臂连接法兰侧壁转动连接；且，所述测力臂***于弧形槽的端部呈半圆形，并在其端部固定有所述电阻应变片。

作为本实用新型的优选设置，在各所述测力臂固定座的顶部螺纹安装有调节螺栓，所述调节螺栓端部安装于设置在所述测力臂连接头端部的螺纹孔内。

作为本实用新型的优选设置，所述电阻应变片的朝向平行于测力臂的对称中心线。

作为本实用新型的优选设置，所述电阻应变片安装在测力臂的中心对称线处；或者在测力臂的中心对称线两侧的对称位置同时安装所述电阻应变片。

作为本实用新型的优选设置，在测力臂相互对称的正面或者背面同时安装所述电阻应变片。

作为本实用新型的优选设置，在所述磁悬浮轴承的定子内集成有用于测量其径向平面位移的两个相互正交的位移传感器。

作为本实用新型的优选设置，各所述电阻应变片组成惠斯通1/4桥、半桥或全桥形式的桥电路。

为实现上述目的，本实用新型还提供一种磁悬浮轴承的静态测试台，包括底座，在所述底座一侧设置有磁悬浮轴承的静态测试***，所述磁悬浮轴承的静态测试***包括测试座、测力臂固定座、测力臂连接头、测力臂、测力臂连接法兰以及电阻应变片，在所述测试座一侧通过安装部安装有磁悬浮轴承的定子，磁悬浮轴承的转子穿过所述测试座，并连接设置在所述底座另一侧的关节轴承，且所述测试座另一侧以所述转子为中心均匀环设固定有若干所述测力臂固定座，在所述测力臂固定座靠近所述转子的一端开设有导槽，测力臂连接头滑动连接于所述导槽内；所述测力臂一端转动连接所述测力臂连接头；所述测力臂连接法兰固定安装于磁悬浮轴承的转子上，且在所述测力臂连接法兰外周对应于各所述测力臂开设有弧形槽，所述测力臂的另一端***于弧形槽内并与测力臂连接法兰侧壁转动连接；且，所述测力臂***于弧形槽的端部呈半圆形，并在其端部固定有所述电阻应变片。

作为本实用新型的优选设置，所述安装部包括设置在所述测试座一侧的轴承适配圈，设置在所述轴承适配圈外周上均匀设置的磁悬浮轴承平面位置调整螺栓；在所述轴承适配圈内圈安装磁悬浮轴承的定子，所述定子的外周面与所述磁悬浮轴承平面位置调整螺栓端部抵接。

作为本实用新型的优选设置，在所述轴承适配圈端部外周边缘还加工有通孔，经所述通孔安装有轴承适配圈压紧弹簧与压紧螺钉将所述轴承适配圈固定在测试座上。

本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型提供一种磁悬浮轴承的静态测试***及测试台，用于实现磁悬浮轴承的静态径向检测，该结构结构简单，在磁悬浮轴承完成整体装配之前就能对所设计的轴承及结构进行测试验证；

(2)电磁力测量是通过所设计的测力臂连接法兰及周边电阻应变片来实现的，工作过程中轴承转子与测力臂连接法兰固定连接，磁悬浮轴承的转子在磁场位置(在单独X、Y或XY向)偏移时，会引起轴承转子受力不平衡，这会导致与测力臂连接法兰相连接的测力臂表面电阻应变片发生形变，此时，根据测量电阻应变片发生的应变量可以获取轴承受到的磁场力。

测量电阻应变片的方法是将电阻应变片组成惠斯通1/4桥、半桥或全桥形式，通过测量电阻应变片发生应变后桥电路的输出电压，根据桥电路输出电压与应变的关系，获得电阻应变片发生的应变，再根据应变与外力的关系，最终获取磁悬浮轴承的受力情况，根据外力与位移的关系，获取轴承的位移刚度。通过改变轴承适配圈及测力臂连接法兰的外形尺寸，可实现不同尺寸的磁悬浮轴承的径向静态测试。

(3)本实用新型可单独测量磁悬浮轴承径向的两个正交分力，无需解耦，极大提高***的测量准确性。

(4)位移检测传感器集成于定子中，使得结构紧凑、集成化，尺寸小型化。

附图说明

图1是本实用新型提供磁悬浮轴承的静态测试台立体结构示意图；

图2是本实用新型提供磁悬浮轴承的静态测试***结构示意图；

图3是图2中A处放大图。

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做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。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参照图1～3，本实用新型提供一种磁悬浮轴承的静态测试***，包括测试座1、测力臂固定座2、测力臂连接头3、测力臂4、测力臂连接法兰5以及电阻应变片，在所述测试座1一侧安装有磁悬浮轴承的定子6，磁悬浮轴承的转子7穿过所述测试座1，且所述测试座1另一侧以所述转子7为中心均匀环设固定有若干所述测力臂固定座2，在所述测力臂固定座2靠近所述转子7的一端开设有导槽8，测力臂连接头3滑动连接于所述导槽8内；所述测力臂4一端转动连接所述测力臂连接头3；所述测力臂连接法兰5固定安装于磁悬浮轴承的转子7上，且在所述测力臂连接法兰5外周对应于各所述测力臂4开设有弧形槽9，所述测力臂4的另一端***于弧形槽9内并与测力臂连接法兰5侧壁转动连接；且，所述测力臂4***于弧形槽9的端部呈半圆形，并在其端部固定有所述电阻应变片。

作为本实用新型实施例的优选设置，进一步地，在各所述测力臂固定座2的顶部螺纹安装有调节螺栓10，所述调节螺栓10端部安装于设置在所述测力臂连接头3端部的螺纹孔内。

作为本实用新型实施例的优选设置，进一步地，所述电阻应变片的朝向平行于测力臂4的对称中心线。进一步地，所述电阻应变片可以安装在测力臂4的中心对称线处；或者在测力臂4的中心对称线两侧的对称位置同时安装所述电阻应变片。在本实施例一个优选方案，还可以在测力臂4相互对称的正面或者背面同时安装所述电阻应变片。

作为本实用新型实施例的优选设置，进一步地，在所述磁悬浮轴承的定子6内集成有用于测量其径向平面位移的两个相互正交的位移传感器。

作为本实用新型实施例的优选设置，进一步地，各所述电阻应变片组成惠斯通1/4桥、半桥或全桥形式的桥电路。

本实用新型实施例还提供一种磁悬浮轴承的静态测试台，包括底座11，在所述底座11一侧设置有磁悬浮轴承的静态测试***，所述磁悬浮轴承的静态测试***包括测试座1、测力臂固定座2、测力臂连接头3、测力臂4、测力臂连接法兰5以及电阻应变片，在所述测试座1一侧通过安装部安装有磁悬浮轴承的定子6，磁悬浮轴承的转子7穿过所述测试座，并连接设置在所述底座11另一侧的关节轴承12，且所述测试座1另一侧以所述转子7为中心均匀环设固定有若干所述测力臂固定座2，在所述测力臂固定座2靠近所述转子7的一端开设有导槽8，测力臂连接头3滑动连接于所述导槽8内；所述测力臂4一端转动连接所述测力臂连接头3；所述测力臂连接法兰5固定安装于磁悬浮轴承的转子7上，且在所述测力臂连接法兰5外周对应于各所述测力臂4开设有弧形槽9，所述测力臂4的另一端***于弧形槽9内并与测力臂连接法兰5侧壁转动连接；且，所述测力臂4***于弧形槽9的端部呈半圆形，并在其端部固定有所述电阻应变片。

作为本实用新型实施例的优选设置，进一步地，所述安装部包括设置在所述测试座1一侧的轴承适配圈13，在所述轴承适配圈13外周上均匀设置的磁悬浮轴承平面位置调整螺栓14；在所述轴承适配圈13内圈安装磁悬浮轴承的定子6，所述定子6的外周面与所述磁悬浮轴承平面位置调整螺栓14端部抵接。

作为本实用新型实施例的优选设置，进一步地，在所述轴承适配圈13端部外周边缘还加工有通孔，经所述通孔安装有轴承适配圈压紧弹簧15与压紧螺钉16将所述轴承适配圈13固定在测试座1上。

工作过程中磁悬浮轴承的转子7与测力臂连接法兰5固定连接，转子在磁场位置(在单独X、Y或XY向)偏移时，会引起轴承转子受力不平衡，这会导致与测力臂连接法兰5相连接的测力臂4表面电阻应变片发生形变，此时，根据测量电阻应变片发生的应变量可以获取轴承受到的磁场力。

测量电阻应变片的方法是将电阻应变片组成惠斯通1/4桥、半桥或全桥形式，通过测量电阻应变片发生应变后桥电路的输出电压，根据桥电路输出电压与应变的关系，获得电阻应变片发生的应变，再根据应变与外力的关系，最终获取磁悬浮轴承的受力情况，根据外力与位移的关系，获取轴承的位移刚度。通过改变轴承适配圈13及测力臂连接法兰5的外形尺寸，可实现不同尺寸的磁悬浮轴承的径向静态测试。

安装部可实现两个功能，一个是将磁悬浮轴承的转子7与定子6调整至同轴位置，另一个是改变磁悬浮轴承的定子6位置，对磁悬浮轴承的转子7产生不平衡力。将磁悬浮轴承的转子7与定子6调整至同轴位置的方法如下：转动各测力臂4固定座顶部的调节螺栓10，将所有测量臂连接头3调整至相对于测力臂固定座2的同一位置，使测力臂连接头3、测力臂4、测力臂上的电阻应变片处于拉直状态，避免对试验产生误差。此时调整定子位置，使得每个测力臂4上面的电阻应变片组成的桥电路输出相同的信号，此时即可认为转子与定子调整至同轴位置。

改变磁悬浮轴承定子位置方法如下：磁悬浮轴承的定子6内部集成有用于测量径向平面位移的两个相互正交的位移传感器用于检测转子偏移轴心的距离而输出偏移量。定子6外部安装有轴承适配圈13，在轴承适配圈13径向圆周的竖直与水平方向均匀对称布置有4个磁悬浮轴承平面位置调整螺栓14，除此之外，还可在两个相邻磁悬浮轴承平面位置调整螺栓14之间间隔相同角度布置若干调整螺栓。轴承适配圈13径向圆周还加工有通孔，经轴承适配圈13压紧弹簧15与压紧螺钉16将轴承适配圈13固定在测试座1上。在调整定子6在径向平面的位置时，将所有固定件拧松至一定程度，旋转不同的调整螺钉，可实现磁悬浮轴承定子在径向平面位置的调整。

将磁悬浮轴承转子7与定子6调整至同轴位置后，为了测量轴承转子的位移刚度，对磁悬浮轴承定子位置进行偏移。通过集成与定子内部的位移传感器，可实现定子位置的精确调整。在X与Y向的调整位移范围均为0mm～0.5±0.1mm。调整到所需位置后，拧紧固定所有固定件。此时轴承转子受力状态不平衡，结合磁悬浮轴承的静态测试***来记录轴承转子的受力情况，根据检测得到的磁悬浮轴承定子位移与转子受力，可获取磁悬浮轴承转子的位移刚度，实现轴承转子的位移刚度测试。

综上所述，(1)本实用新型提供一种磁悬浮轴承的静态测试***及测试台，用于实现磁悬浮轴承的静态径向检测，该结构结构简单，在磁悬浮轴承完成整体装配之前就能对所设计的轴承及结构进行测试验证；

(2)电磁力测量是通过所设计的测力臂连接法兰及周边电阻应变片来实现的，工作过程中轴承转子与测力臂连接法兰固定连接，磁悬浮轴承的转子在磁场位置(在单独X、Y或XY向)偏移时，会引起轴承转子受力不平衡，这会导致与测力臂连接法兰相连接的测力臂表面电阻应变片发生形变，此时，根据测量电阻应变片发生的应变量可以获取轴承受到的磁场力。

测量电阻应变片的方法是将电阻应变片组成惠斯通1/4桥、半桥或全桥形式，通过测量电阻应变片发生应变后桥电路的输出电压，根据桥电路输出电压与应变的关系，获得电阻应变片发生的应变，再根据应变与外力的关系，最终获取磁悬浮轴承的受力情况，根据外力与位移的关系，获取轴承的位移刚度。通过改变轴承适配圈及测力臂连接法兰的外形尺寸，可实现不同尺寸的磁悬浮轴承的径向静态测试。

(3)本实用新型可单独测量磁悬浮轴承径向的两个正交分力，无需解耦，极大提高***的测量准确性。

(4)位移检测传感器集成于定子中，使得结构紧凑、集成化，尺寸小型化。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种磁悬浮轴承的静态测试***，其特征在于，包括测试座、测力臂固定座、测力臂连接头、测力臂、测力臂连接法兰以及电阻应变片，在所述测试座一侧安装有磁悬浮轴承的定子，磁悬浮轴承的转子穿过所述测试座，且所述测试座另一侧以所述转子为中心均匀环设固定有若干所述测力臂固定座，在所述测力臂固定座靠近所述转子的一端开设有导槽，测力臂连接头滑动连接于所述导槽内；所述测力臂一端转动连接所述测力臂连接头；所述测力臂连接法兰固定安装于磁悬浮轴承的转子上，且在所述测力臂连接法兰外周对应于各所述测力臂开设有弧形槽，所述测力臂的另一端***于弧形槽内并与测力臂连接法兰侧壁转动连接；且，所述测力臂***于弧形槽的端部呈半圆形，并在其端部固定有所述电阻应变片。

2.如权利要求1所述的磁悬浮轴承的静态测试***，其特征在于，在各所述测力臂固定座的顶部螺纹安装有调节螺栓，所述调节螺栓端部安装于设置在所述测力臂连接头端部的螺纹孔内。

3.如权利要求1所述的磁悬浮轴承的静态测试***，其特征在于，所述电阻应变片的朝向平行于测力臂的对称中心线。

4.如权利要求1所述的磁悬浮轴承的静态测试***，其特征在于，所述电阻应变片安装在测力臂的中心对称线处；或者在测力臂的中心对称线两侧的对称位置同时安装所述电阻应变片。

5.如权利要求1所述的磁悬浮轴承的静态测试***，其特征在于，在测力臂相互对称的正面或者背面同时安装所述电阻应变片。

6.如权利要求1所述的磁悬浮轴承的静态测试***，其特征在于，在所述磁悬浮轴承的定子内集成有用于测量其径向平面位移的两个相互正交的位移传感器。

7.如权利要求1所述的磁悬浮轴承的静态测试***，其特征在于，各所述电阻应变片组成惠斯通1/4桥、半桥或全桥形式的桥电路。

8.一种磁悬浮轴承的静态测试台，包括底座，其特征在于，在所述底座一侧设置有磁悬浮轴承的静态测试***，所述磁悬浮轴承的静态测试***包括测试座、测力臂固定座、测力臂连接头、测力臂、测力臂连接法兰以及电阻应变片，在所述测试座一侧通过安装部安装有磁悬浮轴承的定子，磁悬浮轴承的转子穿过所述测试座，并连接设置在所述底座另一侧的关节轴承，且所述测试座另一侧以所述转子为中心均匀环设固定有若干所述测力臂固定座，在所述测力臂固定座靠近所述转子的一端开设有导槽，测力臂连接头滑动连接于所述导槽内；所述测力臂一端转动连接所述测力臂连接头；所述测力臂连接法兰固定安装于磁悬浮轴承的转子上，且在所述测力臂连接法兰外周对应于各所述测力臂开设有弧形槽，所述测力臂的另一端***于弧形槽内并与测力臂连接法兰侧壁转动连接；且，所述测力臂***于弧形槽的端部呈半圆形，并在其端部固定有所述电阻应变片。

9.如权利要求8所述的磁悬浮轴承的静态测试台，其特征在于，所述安装部包括设置在所述测试座一侧的轴承适配圈，在所述轴承适配圈外周上均匀设置至少4个磁悬浮轴承平面位置调整螺栓；在所述轴承适配圈内圈安装磁悬浮轴承的定子，所述定子的外周面与所述磁悬浮轴承平面位置调整螺栓端部抵接。

10.如权利要求9所述的磁悬浮轴承的静态测试台，其特征在于，在所述轴承适配圈端部外周边缘还加工有通孔，经所述通孔安装有轴承适配圈压紧弹簧与压紧螺钉将所述轴承适配圈固定在测试座上。

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