[发明专利]基于单电磁铁悬浮与气浮复合支承的装置及其控制方法

权利要求书

1.一种基于单电磁铁悬浮与气浮复合支承的装置，其特征在于：包括基座（1）、隔震平台（2）、微位移传感器底座（3）、大理石支撑面（4）、复合电磁（5）、微位移传感器支架（6）、复合轴承（7）、微位移传感器（8）、气缸（9）、支撑架（10）、压力调节阀Ⅰ（11）、压力调节阀Ⅱ（12）、压力调节阀Ⅲ（13）、供气管（14）、电源开关（15）、电动机（16）、空气压缩机（17）；

所述的隔震平台（2）放置于基座（1）上，大理石支撑面（4）和微位移传感器底座（3）放置在隔震平台（2）上，复合电磁（5）放置在大理石支撑面（4）上，复合轴承（7）放置于复合电磁（5）的正上方，复合轴承（7）的上表面安装有微位移传感器（8），微位移传感器（8）通过微位移传感器支架（6）与微位移传感器底座（3）固定连接，气缸（9）固定在支撑架（10）上且位于复合轴承（7）的正上方，复合电磁（5）包括单电磁铁（5-1）、工业航空铝Ⅰ（5-2），工业航空铝Ⅰ（5-2）包裹在单电磁铁（5-1）外部，复合轴承（7）包括单电磁铁（7-1）、工业航空铝Ⅱ（7-2），工业航空铝Ⅱ（7-2）包裹在单电磁铁（7-1）外部，空气压缩机（17）通过供气管（14）分别向气缸（9）和复合轴承（7）供气，空气压缩机（17）与气缸（9）上部连接的供气管（14）上安装有压力调节阀Ⅲ（13），空气压缩机（17）与气缸（9）下部连接的供气管（14）上安装有压力调节阀Ⅱ（12），空气压缩机（17）与复合轴承（7）连接的供气管（14）上设有压力调节阀Ⅰ（11），电动机（16）通过电源开关（15）分别向复合电磁（5）、复合轴承（7）供电。

2.根据权利要求1所述的一种基于单电磁铁悬浮与气浮复合支承的装置，其特征在于：所述的工业航空铝Ⅰ（5-2）、工业航空铝Ⅱ（7-2）的厚度为1-2mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于单电磁铁悬浮与气浮复合支承的装置的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：电源开关（15）关闭，不给复合电磁（5）和复合轴承（7）供电，复合轴承（7）与复合电磁（5）之间的间隙为零，即无工作状态；

步骤2：电源开关（15）打开，给复合电磁（5）和复合轴承（7）供电，由于复合电磁（5）和复合轴承（7）中的单电磁铁发生电磁特性，形成斥力，使复合电磁（5）和复合轴承（7）之间形成厚度为3-5的气膜Ⅰ，此气膜Ⅰ的厚度可用微位移传感器（8）测得，从而使复合电磁（5）和复合轴承（7）之间形成微小间隙；随着电流的加大，气膜Ⅰ厚度随之加大，为了将气膜Ⅰ的厚度控制在5um以内，需要通过控制电流的额定值和气缸（9）给复合轴承（7）施加的压力值，同时，为了使气膜Ⅰ的厚度均匀，工业航空铝Ⅰ（5-2）、工业航空铝Ⅱ（7-2）表面粗糙度的误差不能超过50nm；

第三步：给复合电磁（5）和复合轴承（7）供电之后，便通过空气压缩机（17）给复合轴承（7）供气，此时会在复合电磁（5）和复合轴承（7）之间形成一层新的气膜Ⅱ，根据实验需要可适当的调整气缸（9）对复合轴承（7）所施加的压力，气膜Ⅱ的厚度可利用微位移传感器（8）测得。

4.根据权利要求3所述的一种基于单电磁铁悬浮与气浮复合支承的装置的控制方法，其特征在于：所述的步骤2中给复合电磁（5）和复合轴承（7）供电的额定电流为1-2A，通过气缸（9）给复合轴承（7）施加压力小于等于1000N。