位移传感器在磁悬浮电主轴中安装结构的改进

ＦｕｎｃｌｉｏｎＵｎ．１ｓｏｆＣＮＣ

Ｍａｃｈｉｎｅｓ数控机床功能郜件

位移传感器在磁悬浮电主轴中安装结构的改进＋

边忠国

刘淑琴

（山东大学电气工程学院，山东济南２５００６１）

摘要：位移传感器在径向的安装结构是否合理。直接影响磁悬浮电主轴的控制精度。探讨了位移传感器在

磁悬浮电主轴中几种不同的安装方式，并设计了一种新的安装结构。实验证明：该结构设计合理、工作可靠。

关键词：位移传感器磁悬浮电主轴改进

Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ

ｏｎ

ＩｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｏｆＰｏｓｉｔｉｏｎＴｒａｎｓｄｕｃｅｒｉｎＡｃｔｉｖｅＭａｇｎｅｔｉｃＢｅａｒｉｎｇ

ＢＩＡＮＺｈｏｎｇｇｕｏ，ＬＩＵＳｈｕｑｉｎ

（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉ’ｎａｎ２５００６１，ＣＨＮ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｏｆｒａｄｉａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｉｎａｃｔｉｖｅｍａｇｎｅｔｉｃｂｅａｒｉｎｇｈａｓｄｉｒｅｃｔｅｆｆｅｃｔ

ｏｎ

ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙ

ｃｏｎｔｒｏｌ；ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｐｐｒｏａｃｈｅｄｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｓｔａｌｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｏｆｒａｄｉａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｔｒａｎｓｄｕｃｅｒａｎｄｄｅｓｉｇｎｅｄ

ａ

ｎｅｗ

ｉｎｓｔａｌｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ｉｔｗａｓｐｒｏｖｅｄｉｎｐｒａｃｔｉｃｅｔｈａｔｔｈｉｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｈａｓ

ａ

ｒｅａｓｏｎａｂｌｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｗｏｒｋｓ

ｓａｆｅｌｙ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰｏｓｉｔｉｏｎＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ；ＡｃｔｉｖｅＭａｇｎｅｔｉｃＢｅａｒｉｎｇ；Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ

磁悬浮电主轴是一种新型高性能电主轴，是利用

可控磁力把主轴稳定悬浮在预先设定的平衡位置，其机械结构示意图如图１所示。当电主轴工作时，两端的径向轴承３、８以及中间的推力轴承５、６通过电磁力将主轴４无机械接触地悬浮于空间，对应的径向和轴向传感器２、９和１０检测主轴在空间的位置，将信号反馈给控制器，控制器根据传感器反馈的信号，调整电磁

力的大小，以保持磁悬浮电主轴的悬浮精度和刚度。

伴

Ｌ—Ｌ—ⅡⅡ卫斗－１

ｕ

ｕ

｛．—一

啦啊翻莎邵啦

！一辅助轴承；２、９、１０—位移传摩器；３、８—径向轴承；４一主轴；５、６—推力轴承；７一电动机定子线啊。

图１磁悬浮电主轴结构示意图

１

径向位移传感器在磁悬浮电主轴中的安装

位置分析

对于图１中径向轴承３，其结构示意图如图２ａ所

十山东省科技发展计划资助项目（２００５ＧＧ３２０４０５）

＠豁

示，由四对磁极组成，即图中的１和２、３和４、５和６、７和８，相对的两对磁极又组成一对差动控制电磁铁。

当线圈通电后，在每一对电磁铁中产生一个位于磁极中间的合力，如图中的Ｆ，和Ｆ：，成９０。的夹角。图１中径向轴承８结构与３完全相同，同理也产生两个合力Ｆ３和只，见图２ｂ。其中，Ｆ，和凡、Ｆ：和凡形成了两个

相互垂直的控制平面，对主轴的受力状态进行控制。

主轴

位移前径向轴承Ａ平面

后径向轴承

Ｂ平面

ｔ

ｙｊ

，｜

－熟Ｋ藤蜒勘。

－，

图２位移传感器安装位置示意图

非接触式位移传感器在磁悬浮电主轴系统中的作用是测量转子的位移。由于磁悬浮电主轴需要对转子的５个自由度进行控制，所以测量位移的传感器也至少需要５个。径向轴承处的传感器用来测量转子的径

?

２９

?

万方数据