本發(fā)明涉及電磁主軸領(lǐng)域，具體是一種基于自適應(yīng)調(diào)整動平衡的電磁主軸。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的電磁主軸，僅僅是將電磁作為浮力代替以往氣浮主軸氣浮特性的方法，可以擺脫氣源、過濾器、減壓閥等繁瑣的裝置。本發(fā)明涉及一種新型的電磁主軸與以往的相比不僅僅采用磁浮力支撐，還可以利用自適應(yīng)調(diào)整磁力，使得在不同運動轉(zhuǎn)速條件下，可以自適應(yīng)動平衡，滿足加工需求，特別涉及一種可以根據(jù)負(fù)載尤其在加工工件時引起的動不平衡慣量進(jìn)項消除，達(dá)到真正的動平衡效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服目前的缺陷，提供一種基于自適應(yīng)調(diào)整動平衡的電磁主軸。

本發(fā)明采用多段式磁浮設(shè)計，以及動子分級動平衡原理：

多段式磁浮設(shè)計：利用模塊化思想，由于不同轉(zhuǎn)速下主軸受力是不同的，傳統(tǒng)設(shè)計取最大轉(zhuǎn)速下受力作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，本設(shè)計采用多段式磁浮設(shè)計，即在低速時僅對兩個或者多個磁浮單元供電產(chǎn)生斥力使主軸動子懸?。辉诟咚贍顟B(tài)下，對所有磁浮單元供電保證動子運行時的穩(wěn)定性；此設(shè)計以往設(shè)計比較，即降低了能耗又具有更大的靈活性。

動子分級動平衡原理：在動子縱向處，相隔一定距離預(yù)留多個平衡質(zhì)量塊。利用轉(zhuǎn)速傳感器、微位移電容傳感器檢測動不平衡量，若檢測到動不平衡，則驅(qū)動主軸內(nèi)部的可移動電磁鐵動平衡質(zhì)量塊，通過磁力相斥使其移動，來實現(xiàn)動態(tài)調(diào)節(jié)動平衡的過程；

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種基于自適應(yīng)調(diào)整動平衡的電磁主軸，其特征在于包含主軸定子11，當(dāng)磁浮主軸工作時，所述電磁主軸通過動子電磁鐵12、轉(zhuǎn)子強力永磁鐵13之間產(chǎn)生的斥力使主軸動子14懸浮起來，所述動子電磁鐵12、所述轉(zhuǎn)子強力永磁鐵13合稱為一個磁浮單元；主軸分割為固定間隔的多端，每段都有此設(shè)計的單元組成；不同轉(zhuǎn)速，主供電回路依次將各段供電，使其在不同轉(zhuǎn)速下都可以懸浮起來。

進(jìn)一步的，低速時僅對兩個或者多個磁浮單元供電產(chǎn)生斥力使主軸動子懸?。辉诟咚贍顟B(tài)下，對所有磁浮單元供電保證動子運行時的穩(wěn)定性。

進(jìn)一步的，電磁主軸動子均勻?qū)ΨQ分布著多個動平衡單元；當(dāng)檢測到動不平衡時，將驅(qū)動電磁鐵23上電，產(chǎn)生的電磁力使電磁鐵動平衡質(zhì)量塊22移動。

進(jìn)一步的，所述電磁鐵動平衡質(zhì)量塊22本身具有磁性故可以來回移動；中間的夾板與所述電磁鐵動平衡質(zhì)量塊22之間通過可移動的鍵連接，當(dāng)所述電磁鐵23的上電，所述鍵松開，所述電磁鐵動平衡質(zhì)量塊22才可以移動。

進(jìn)一步的，通過轉(zhuǎn)速測量儀、微位移傳感器檢測動平衡狀態(tài)。

附圖說明

圖1為磁浮設(shè)計原理圖；

圖2為動子分級動平衡原理圖。

具體實施方式

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種基于加工自適應(yīng)動平衡調(diào)整的電磁主軸，設(shè)計上與以往的電磁主軸變化很大，具體體現(xiàn)在本發(fā)明采用多段式磁浮設(shè)計，以及動子分級動平衡原理。

多段式磁浮設(shè)計：首先，主供電的回路向多段磁浮單元供電，多段磁浮定子端線圈得電產(chǎn)生恒定磁力，由于主軸動子周圍360度，分度鑲嵌有多片式強力永磁鐵，通電后磁浮定子端線圈產(chǎn)生的磁力與主軸動子圓周上次強力永磁鐵產(chǎn)生斥力，使得磁浮主軸“浮起來”。在沒有轉(zhuǎn)動或者低速轉(zhuǎn)動時候只有首尾兩個磁浮單元供電；當(dāng)提高轉(zhuǎn)速時，由于存在不平衡慣量、氣流擾動等干擾因素，必須加大磁力，因此，控制器控制主供電的回路逐漸的向其他單元供電，以滿足高轉(zhuǎn)速高負(fù)載的需要。

動子分級動平衡原理：

1)檢測：動不平衡只有當(dāng)轉(zhuǎn)速很高或者達(dá)到一定速度時才表現(xiàn)出來，在離線時很難檢測，所以在設(shè)計之初在主軸上內(nèi)置轉(zhuǎn)速傳感器用于檢測主軸動子時時轉(zhuǎn)速，在周邊均布微位移電容傳感器，用于檢測主軸的動不平衡慣量；

2)平衡：主軸動在設(shè)計時加入成對的可移動電磁鐵動平衡質(zhì)量塊，在通電時相斥，平衡質(zhì)量塊向兩邊移動，利用電壓控制多組質(zhì)量塊移動徑向位移來滿足高速動平衡要求。

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

圖1為磁浮設(shè)計原理圖，其中包含主軸定子11，當(dāng)磁浮主軸工作時，電磁主軸必須通過動子電磁鐵12、轉(zhuǎn)子強力永磁鐵13之間產(chǎn)生的斥力使主軸動子14懸浮起來，動子電磁鐵12、轉(zhuǎn)子強力永磁鐵13合稱為一個磁浮單元；主軸分割為固定間隔的多端，每段都有此設(shè)計的單元組成；不同轉(zhuǎn)速，主供電回路依次將各段供電，使其在不同轉(zhuǎn)速下都可以懸浮起來。

圖2為電磁主軸動子21局部視圖，描述的是單個的動平衡模塊工作原理，電磁主軸動子均勻?qū)ΨQ分布著多個動平衡單元；當(dāng)轉(zhuǎn)速測量儀、微位移傳感器檢測到動不平衡時，將驅(qū)動電磁鐵23上電，產(chǎn)生的電磁力使電磁鐵動平衡質(zhì)量塊22移動，電磁鐵動平衡質(zhì)量塊22本身具有磁性故可以來回移動；中間的夾板與動平衡質(zhì)量塊之間通過可移動的鍵連接，當(dāng)電磁鐵23的上電，鍵松開，此時電磁鐵動平衡質(zhì)量塊22才可以移動。

本發(fā)明的基于自適應(yīng)調(diào)整動平衡的電磁主軸不僅具有傳統(tǒng)電磁主軸的特點，還具有利用磁力自適應(yīng)平衡加工過程動平衡問題。本發(fā)明可應(yīng)用于機床主軸旋轉(zhuǎn)部件，用于使工件或者刀具旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行加工；也可用于旋轉(zhuǎn)傳動等方面，具有無摩擦、高轉(zhuǎn)速等精密測量、精密加工領(lǐng)域。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。