[发明专利]五自由度主动控制磁悬浮自由摇滚系统

说明书

技术领域

本发明涉及五自由度主动控制磁悬浮自由摇滚系统，可用于飞机风洞试验，可以分析飞机摆动、振动、涡动、旋转、亚音速飞行、音速飞行、超音速飞行、远超音速飞行等一系列的试验，使飞机模型更好地模拟飞机真实空中飞行。

背景技术

当今对飞机在空中飞行的研究，主要是分析飞机在空气中的各种飞行情况，例如机体的空中翻转，机翼颤振，机翼摇滚，飞机的大迎角起飞与降落，飞机的亚音速飞行，音速飞行，超音速飞行，远超音速飞行。这些研究给实验带来了极大的不便。自由摇滚系统是根据飞机在空中相对空气运动的原理而诞生的。在风洞试验中，让飞机模型相对地面静止，空气相对地面运动，调节空气的流向和流速，就可以使得飞机模型相对空气运动，从而可以在风洞中很好的模拟飞机真实飞行，并对飞机各种飞行状态进行研究。为了减小自由摇滚系统对风洞气流的影响和风洞试验的精度，减小其径向尺寸，自由摇滚系统一般做成细长体结构。一般的自由摇滚系统转子采用机械轴承支承，由于机械轴承存在摩擦，所以转子在转动过程中不是在完全的自由运动，而是受到机械轴承给它一定的约束，从而影响试验结果的精度和可信度。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，将磁悬浮技术应用于自由摇滚系统中，提供了一种五自由度主动控制磁悬浮自由摇滚系统，可用于飞机风洞试验，可以有效地对飞机空中翻转、机翼振动、机翼摇摆、大迎角起飞和降落、亚音速飞行、音速飞行、超音速飞行、远超音速飞行进行模拟分析。

本发明的技术解决方案为：一种五自由度主动控制磁悬浮自由摇滚系统，其特征在于，主要由磁悬浮定子系统和磁悬浮转子系统组成，其中磁悬浮定子系统主要由第一自锁螺纹环、第二自锁螺纹环、第三自锁螺纹环、固定螺母、上保护轴承套、下保护轴承套、第一径向位移传感器、第二径向位移传感器、第三径向位移传感器、第四径向位移传感器、第五径向位移传感器、上轴向位移传感器、下轴向位移传感器、上径向磁轴承定子、中径向磁轴承定子、下径向磁轴承定子、轴向磁轴承定子、支杆前段、支杆后段、盖板、拉紧螺栓、电磁离合器组件、联轴节、旋转编码器组成，磁悬浮转子系统主要由限位接头、上保护轴承、下保护轴承、第一径向位移传感器检测环、第二径向位移传感器检测环、第三径向位移传感器检测环、第四径向位移传感器检测环、第五径向位移传感器检测环、上轴向位移传感器检测环、下轴向位移传感器检测环、主轴、上径向磁轴承转子、中径向磁轴承转子、下径向磁轴承转子、轴向磁轴承转子组成，磁悬浮定子系统和磁悬浮转子系统之间通过上径向磁轴承、中径向磁轴承、下径向磁轴承、轴向磁轴承实现非机械接触的稳定悬浮，支杆前段与支杆后段通过盖板连接，并通过螺钉紧固，拉紧螺栓通过螺纹紧固在支杆后段内侧，电磁离合器组件与旋转编码器固定在支杆后段内侧，电磁离合器组件通过传动键与主轴连接，旋转编码器通过联轴节与主轴连接，上径向磁轴承定子、中径向磁轴承定子、下径向磁轴承定子、轴向磁轴承定子安装在支杆前段径向内侧，上径向磁轴承定子上侧为第一径向位移传感器，下侧为第二径向位移传感器，中径向磁轴承定子上侧为第三径向位移传感器，下侧为第四径向位移传感器，下径向磁轴承定子上侧为第四径向位移传感器，下侧为第五径向位移传感器，上轴向位移传感器位于第二径向位移传感器与第三径向位移传感器之间，第一径向位移传感器上侧依次为上保护轴承套、第一自锁螺纹环，第五径向位移传感器下侧依次为下轴向位移传感器、下保护轴承套、第二自锁螺纹环，各径向磁轴承与位移传感器之间、位移传感器与位移传感器之间、位移传感器与保护轴承套之间通过定子定位套筒紧固在支杆前段径向内侧，轴向磁轴承定子下侧为第三自锁螺纹环，并通过固定螺母固定安装在支杆前段径向内侧，上径向磁轴承转子、中径向磁轴承转子、下径向磁轴承转子、轴向磁轴承转子安装在主轴径向外侧，限位接头安装在主轴的最上端锥面上，上保护轴承位于限位接头与上径向磁轴承转子之间，并通过转子定位套筒与第一径向位移传感器检测环固定安装在主轴径向外侧，上轴向位移传感器检测环位于上径向磁轴承转子与中径向磁轴承转子之间，并通过第二径向位移传感器检测环、第三径向位移传感器检测环固定安装在主轴径向外侧，第四径向位移传感器检测环位于中径向磁轴承转子与下径向磁轴承转子之间，下径向磁轴承转子下侧依次为第五径向位移传感器检测环、下轴向位移传感器检测环、下保护轴承，下保护轴承与轴向磁轴承通过转子定位套筒固定安装在主轴径向外侧上。