[发明专利]单轴全物理仿真磁浮台

权利要求书

1. 一种单轴全物理仿真磁浮台，其特征在于：

所述单轴全物理仿真磁浮台包括结构支撑单元、轴承单元、轴向磁悬浮单元、传感器单元、间隙调整与控制单元和轴面单元；

所述传感器单元包括相对设置的上传感器和下传感器；所述轴向磁悬浮单元包括相对设置的上磁体和下磁体；所述轴承单元包括作为转子部分的上、下轴承和作为定子部分的上、下轴承盖；所述轴面单元包括仿真实验台面与芯轴，所述上轴承和下轴承环绕所述芯轴设置；

所述轴面单元、上传感器、上磁体和轴承单元的转子部分作为磁浮台的转动部分，所述结构支撑单元、下传感器、下磁体和轴承单元的定子部分、间隙调控单元作为磁浮台的静止部分，所述轴向磁悬浮单元中相对设置的上磁体和下磁体产生磁力来平衡所述转动部分重力的影响，以使所述转动部分能绕所述芯轴无摩擦地旋转。

2. 如权利要求1所述的单轴全物理仿真磁浮台，其特征在于：

所述结构支撑单元包括基座、直线轴承座与垫铁；

其中的基座为圆筒状，其底端有向外扩大的环形底座，在环形底座和基座之间均匀分布有若干加强筋，所述环形底座的底端通过若干个所述垫铁与地接触以提供支撑。

3. 如权利要求1所述的单轴全物理仿真磁浮台，其特征在于：

所述间隙调整与控制单元中包括直线导向轴、调整法兰、间隙调节螺杆、手动调整轮和自动间隙控制器；

所述直线导向轴与所述芯轴布置在同一轴线上，所述上传感器固定在所述芯轴上，所述下传感器固定在所述直线导向轴上，所述自动间隙控制器分别与所述上、下传感器相连接，对所述直线导向轴与所述芯轴之间的间隙进行闭环控制。

4. 如权利要求2或3所述的单轴全物理仿真磁浮台，其特征在于：

所述直线导向轴与下传感器支座固定安装，安装在基座底部上面的直线轴承座的内壁采用软橡胶材质，所述直线导向轴的外径略小于直线轴承座的内径；

在所述基座底部下面安装有所述调整法兰，所述调整法兰的内壁攻有螺丝，且内壁直径略大于所述直线导向轴的外径；

所述间隙调节螺杆上部的螺纹正好与所述调整法兰内壁的丝口相匹配，所述间隙调节螺杆的下部安装在所述手动调节轮上。

5. 如权利要求2或3所述的单轴全物理仿真磁浮台，其特征在于：

所述芯轴的下侧开有传感器电缆通孔，所述自动间隙控制器通过穿过该通孔的电缆与所述上传感器和下传感器相连接；

所述自动间隙控制器安装在所述基座与环形底座相接的位置。

6. 如权利要求1所述的单轴全物理仿真磁浮台，其特征在于：

所述上轴承盖的上侧是轴向磁悬浮单元中的下磁体和下磁体支座，所述仿真实验台面的下侧是轴向磁悬浮单元中的上磁体支座和上磁体，所述上、下磁体支座为环状，其上有位置相对应的若干回转体，所述上、下磁体分别放置在所述回转体形成的凹槽中，通电导线沿所述回转体设置。

7. 如权利要求6所述的单轴全物理仿真磁浮台，其特征在于：

所述通电导线中电流方向的控制通过MOS电路来实现，所述MOS电路中，第一MOS管与第三MOS管串接，第二MOS管与第四MOS管也串接，它们并联在V+与GND之间，在第一MOS管与第四MOS管之间设置有通电导线。

8. 如权利要求7所述的单轴全物理仿真磁浮台，其特征在于：

所述第一MOS管与第三MOS管的触发端短接在一起，所述第二MOS管与第四MOS管的触发端短接在一起；且两个短接处的电平状态时时相反。

9. 一种对如权利要求1所述的单轴全物理仿真磁浮台中轴向间隙实现闭环控制的方法，其特征在于：

通过传感器对当前轴向间隙进行测量，经过模/数变换后同期望间隙进行比较，根据其比较结果，由自动间隙控制器计算需要调整的磁悬浮力的大小，然后经过数/模变换、功率放大、电流方向控制，最后驱动通电导线产生适当大小的电磁力，从而按期望调整总悬浮力的大小，以实现对轴向间隙大小的控制。

10. 如权利要求9所述的对单轴全物理仿真磁浮台中轴向间隙实现闭环控制的方法，其特征在于：

角位移传感器中可连接电缆的部分作为转子，安装在上传感器支座上；另一部分作为定子，安装在下传感器支座上。