[发明专利]一种动静态气动载荷分离测量的电磁悬浮测力装置及方法

权利要求书

1.一种动静态气动载荷分离测量的电磁悬浮测力装置，其特征在于，包括：承载端法兰（1）、直线轴承（2）、电磁测力装置（3）和固定端法兰（4）；

所述电磁测力装置（3）包括第一静态磁悬浮组件、第一动态磁悬浮组件、第一安装座（303）、第二静态磁悬浮组件、第二动态磁悬浮组件、第二安装座（313）、第一壳体（302）、第二壳体（309）、第三壳体（310）、第四壳体（318）、位移传感器（311）、硅钢片组（312）、第一限位螺母（301）、第二限位螺母（320）、支承轴（319）、电控系统和电流测量组件（325）；

所述第一静态磁悬浮组件和第一动态磁悬浮组件安装在第一安装座（303）上，并与第一壳体（302）共同构成正向力测量组件；所述第二静态磁悬浮组件和第二动态磁悬浮组件安装在第二安装座（313）上，并与第四壳体（318）共同构成负向力测量组件；所述正向力测量组件、位移传感器（311）和负向力测量组件依次沿轴向设置在支承轴（319）上；

所述第一壳体（302）、第二壳体（309）、第三壳体（310）和第四壳体（318）依次连接，共同构成电磁测力装置（3）的外壳，所述硅钢片组（312）安装在第二壳体（309）上并沿轴向位于与位移传感器（311）相同的位置；所述第一限位螺母（301）和第二限位螺母（320）也安装在支承轴（319）上，并沿轴向分别设置在第一壳体（302）和第四壳体（318）的外侧；

所述直线轴承（2）包括轴承部分（201）和内轴（202），所述内轴（202）安装在电磁测力装置（3）的支承轴（319）上，所述轴承部分（201）安装在电磁测力装置（3）的第一壳体（302）上，与电磁测力装置（3）共同构成具有轴向导向的电磁悬浮测力装置；所述承载端法兰（1）也安装在第一壳体（302）上，最终整个测量装置通过支承轴（319）安装在固定端法兰（4）上；

所述电控系统包括位移测量组件（322）、信号放大器（323）和控制器（324）；电磁测力装置（3）工作时，电控系统控制正向力测量组件和负向力测量组件实现外壳沿轴向悬浮，受载后，位移传感器（311）测得外壳的轴向位移变化，电控系统通过改变正向力测量组件和负向力测量组件的控制电流，实现位移回零，再由电流测量组件（325）测得电流变化，进而根据电流-气动力映射关系，获得实时气动载荷。

2.根据权利要求1所述的一种动静态气动载荷分离测量的电磁悬浮测力装置，其特征在于：所述承载端法兰（1）、第一静态磁悬浮组件、第一动态磁悬浮组件、第二静态磁悬浮组件、第二动态磁悬浮组件、第一壳体（302）、第二壳体（309）、第三壳体（310）、第四壳体（318）及位移传感器（311）的设置与测力装置的轴线同轴，且各部分与轴线的同轴度不大于0.02mm。

3.根据权利要求1所述的一种动静态气动载荷分离测量的电磁悬浮测力装置，其特征在于：所述第一静态磁悬浮组件包括第一静态磁芯（306）和第一静态绕组（307），所述第一静态磁芯（306）为环式U型腔结构，所述第一静态绕组（307）均匀的在第一静态磁芯（306）的U型腔内绕轴向缠绕；所述第一动态磁悬浮组件包括第一动态磁芯（304）和第一动态绕组（305），所述第一动态磁芯（304）也为环式U型腔结构，所述第一动态绕组（305）均匀的在第一动态磁芯（304）的U型腔内绕轴向缠绕；

所述第一静态磁悬浮组件和第一动态磁悬浮组件分别沿轴向同轴嵌入第一安装座（303），并用螺栓紧固；

所述第二静态磁悬浮组件、第二动态磁悬浮组件分别与第一静态磁悬浮组件、第一动态磁悬浮组件具有相同的组成和结构，且第一静态磁悬浮组件和第二静态磁悬浮组件、第一动态磁悬浮组件和第二动态磁悬浮组件分别关于所述位移传感器（311）沿轴向对称设置。

4.根据权利要求3所述的一种动静态气动载荷分离测量的电磁悬浮测力装置，其特征在于：所述第一静态磁悬浮组件与第一动态磁悬浮组件之间、第二静态磁悬浮组件与第二动态磁悬浮组件之间沿轴向偏移设置，偏移距离为5mm-12mm。