[发明专利]一种磁悬浮离心式压缩机的交叉耦合刚度激励模拟装置

权利要求书

1.一种磁悬浮离心式压缩机的交叉耦合刚度激励模拟装置，其特征在于，包括T型槽台(1)，以及横向设置在T型槽台(1)上且依次相连的高速电机(2)、弹性联轴器(3)、径向磁悬浮轴承组件、柔性磁悬浮转子(5)、激励磁悬浮轴承(8)和测量组件；其中：

径向磁悬浮轴承组件包括设置在柔性磁悬浮转子(5)两端的前径向磁悬浮轴承(4)和后径向磁悬浮轴承(10)；

测量组件包括多个径向电涡流位移传感器(9)，径向电涡流位移传感器(9)安装在前径向磁悬浮轴承(4)和后径向磁悬浮轴承(10)上，径向电涡流位移传感器(9)用于检测柔性磁悬浮转子(5)的径向位移；

柔性磁悬浮转子(5)的中间位置上过盈装配有大、小两个动平衡盘，动平衡盘的外周上均匀排布有多个螺纹通孔，通过在螺纹通孔中安装螺栓对柔性磁悬浮转子(5)进行不平衡配重；

该装置还包括数字控制器，径向电涡流位移传感器(9)与数字控制器的信号输入端相连，数字控制器的输出端通过功率放大器后与前径向磁悬浮轴承(4)、后径向磁悬浮轴承(10)以及激励磁悬浮轴承(8)均相连。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮离心式压缩机的交叉耦合刚度激励模拟装置，其特征在于，高速电机(2)为永磁同步高速电机，高速电机(2)上连接有变频器。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮离心式压缩机的交叉耦合刚度激励模拟装置，其特征在于，前径向磁悬浮轴承(4)和后径向磁悬浮轴承(10)均包括径向磁悬浮轴承大端盖、保护轴承(11)、径向磁悬浮轴承小端盖、径向磁悬浮轴承定子和径向磁悬浮轴承座；保护轴承(11)为深沟球轴承，保护轴承(11)安装在径向磁悬浮轴承大端盖上，并通过径向磁悬浮轴承小端盖压紧；径向磁悬浮轴承定子的电磁铁控制力轴线与转子重力方向呈45°设置。

4.根据权利要求3所述的磁悬浮离心式压缩机的交叉耦合刚度激励模拟装置，其特征在于，测量组件包括L型传感器支架、传感器测量环和径向电涡流位移传感器(9)，L型传感器支架安装在径向磁悬浮轴承座的一侧，同一轴承的两传感器轴线之间呈90°设置；每个传感器支架上安装有一个径向电涡流位移传感器(9)的探头，径向电涡流位移传感器(9)的探头指向被测圆周面，分别监测柔性磁悬浮转子(5)的x轴和y轴径向方向上的位移。

5.根据权利要求1所述的磁悬浮离心式压缩机的交叉耦合刚度激励模拟装置，其特征在于，动平衡盘包括第一动平衡盘(6)和第二动平衡盘(7)，第一动平衡盘(6)的外周均布有30个M5的螺纹通孔，第二动平衡盘(7)的外周均布有18个M5的螺纹通孔，M5螺纹孔用于安装不同材料不同长度的M5螺栓，用于柔性磁悬浮转子(5)不平衡配重。

6.根据权利要求1所述的磁悬浮离心式压缩机的交叉耦合刚度激励模拟装置，其特征在于，激励磁悬浮轴承(8)包括激励磁悬浮轴承端盖、径向磁悬浮轴承定子、激励磁悬浮轴承座和磁悬浮轴承定子；径向磁悬浮轴承定子的电磁铁控制力轴线与转子重力方向呈45°设置。

7.根据权利要求1所述的磁悬浮离心式压缩机的交叉耦合刚度激励模拟装置，其特征在于，高速电机(2)的最高转速为30000rpm，高速电机(2)的最高转速高于柔性磁悬浮转子(5)的二阶弯曲临界转速，保证试验装置的柔性磁悬浮转子(5)能实现跨一、二阶模态运行。

8.根据权利要求1所述的磁悬浮离心式压缩机的交叉耦合刚度激励模拟装置，其特征在于，激励磁悬浮轴承(8)所需的激励控制电流的计算公式为：

其中，γ为给定的交叉耦合刚度干扰幅值，x、y为控制器接收到的后径向轴承(10)的位移传感器信号，K_i为电流刚度系数，K_x为位移刚度系数；再由数字控制器发出控制电压信号，驱动功率放大器产生相应的激励电流，从而对柔性磁悬浮转子(5)施加交叉耦合刚度激励。