全悬浮低振动减速器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种全悬浮低振动减速器，包括两个传动轴、及各传动轴上设置的互相啮合的一对齿轮；两个传动轴结构设置布局相同，均在该轴上齿轮的轴向同一侧布置一个径向磁力轴承，且在该轴上齿轮的轴向另一侧布置一个轴向径向混合磁力轴承组件；检测两个传动轴的径向位移和轴向位移，根据检测获取到位移信号控制所述混合磁力轴承组件中和径向磁力轴承中磁力轴承线圈电流信号，保持转动轴稳定悬浮。能够消除轴承和转动轴的机械磨损，降低振动和噪声，延长减速器的使用寿命。延长减速器的使用寿命。延长减速器的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
全悬浮低振动减速器及其控制方法


[0001]本专利技术涉及磁悬浮技术和减速器领域，尤其涉及一种用磁力轴承替代机械轴承的减速器及其控制方法。
[0002]
技术介绍

减速器是一种典型的机械基础部件，常用作原动机与工作机的减速传动装置，起降低转速、增大转矩、提高精度和降低成本等作用，广泛应用于各个行业，如冶金、运输、建筑、汽车、化工等。由于减速器运行环境恶劣，且运行速度高，减速器中的机械轴承与转动轴直接接触，轴承需要润滑油润滑，轴承和转动轴之间很容易产生发热、噪音、磨损等故障，影响减速器乃至装备的工作性能。
[0003]磁力轴承利用电磁力将转子悬浮于空中，使转子与定子之间没有机械接触，是一种非接触的新型支承方式，它具有无机械摩擦、噪声小、寿命长、无需润滑、振动可控等优点。
[0004]中国专利申请CN106981970A中磁力耦合器代替电机和负载之间的联轴器，形成一种磁力减速器，通过磁场传递电机输出转矩，使得电机与轴无机械联接，但轴和轴承之间还是存在摩擦磨损。磁力耦合器的缺点在于不适合频繁启停设备、调节速度；不能解决负载本身不平衡原因引起的振动；不适合低转速运行设备。
[0005]由于磁力耦合器与原有轴承润滑系统共存，一旦出现漏油就容易造成磁力耦合器污染，缩短减速器使用寿命，同时也会造成传动轴的机械磨损，造成振动和噪声。
[0006]另一方面，磁力耦合器是通过调整空气间隙实现调速，有一定的限制，在轴转速发生大变化时无法保证转动轴稳定悬浮，也容易产生故障。

技术实现思路

[0007]本专利技术主要目的是提供一种全悬浮低振动减速器及其控制方法，消除轴承和转动轴的机械磨损，降低振动和噪声，延长减速器的使用寿命。
[0008]再进一步地，本专利技术可以保证转动轴稳定悬浮，保证全悬浮低振动减速器的稳定运行。
[0009]更进一步地，本专利技术还可以解决应用于洁净场合的漏油问题。
[0010]本专利技术所采用的技术方案是：一种全悬浮低振动减速器，包括两个传动轴、及各传动轴上设置的互相啮合的一对齿轮；其特征在于：两个传动轴结构设置布局相同，均在该轴上齿轮的轴向同一侧布置一个径向磁力轴承，且在该轴上齿轮的轴向另一侧布置一个轴向径向混合磁力轴承组件；所述轴向径向混合磁力轴承组件包括一个径向磁力轴承与一个轴向磁力轴承，轴向径向混合磁力轴承组件中的径向磁力轴承和轴向磁力轴承通过同一个永磁体和一个导
磁板形成两条磁通回路。上述技术方案中，各轴上的轴向径向混合磁力轴承组件和径向磁力轴承朝向该轴上齿轮的一端均设置隔离件。
[0011]上述技术方案中，径向磁力轴承以及轴向磁力轴承均包括转子、与转子保持气隙的定子以及设置在定子上的磁力轴承线圈。
[0012]上述技术方案中，所述径向磁力轴承包括：径向磁悬浮转子、设置在径向磁悬浮转子外围与所述径向磁悬浮转子保持径向工作气隙的径向磁力轴承定子、设置有中心轴承的轴向端盖、在径向磁力轴承定子和轴向端盖之间设置的导磁环、永磁体、以及导磁板，以及位于轴向端盖内且不与轴向端盖内中心轴承直接接触的传感器测量环，所述传感器测量环和所述径向磁悬浮转子之间沿轴向设置轴上衬套；各径向磁力轴承定子上通过极柱缠绕设置径向磁力轴承线圈。
[0013]上述技术方案中，所述轴向径向混合磁力轴承组件包括径向磁力轴承，还包括设置在所述轴向端盖与所述导磁板之间的轴向磁力轴承定子、以及轴向设置在所述轴向磁力轴承定子和所述导磁板之间的台阶套筒式推力盘；轴向磁力轴承定子与所述导磁板固定连接且在两者和推力盘之间形成中空环状间隙，在中空环状间隙中设置轴向磁力轴承线圈。
[0014]上述技术方案中，推力盘轴向大径一端抵接轴向磁力轴承定子和传感器测量环，推力盘轴向小径一端穿过径向磁悬浮转子并套设在传动轴上。
[0015]上述技术方案中，永磁体通过永磁体内径上的永磁体定位环支撑固定。
[0016]上述技术方案中，所述中心轴承与传感器测量环径向之间存在用于使两者不接触的气隙，且气隙厚度于径向磁力轴承定子和径向磁悬浮转子的气隙。
[0017]上述技术方案中，所述中心轴承均不包括轴承润滑系统。
[0018]上述技术方案中，上述技术方案中，各传动轴上还包括设置在至少其中一个轴端的位移传感器，所述位移传感器与所述磁力轴承线圈电连接。
[0019]一种上述全悬浮低振动减速器的控制方法，其特征在于包括如下步骤：检测两个传动轴的径向位移和轴向位移，根据检测获取到位移信号控制所述混合磁力轴承组件中和径向磁力轴承中磁力轴承线圈电流信号，保持转动轴稳定悬浮。
[0020]通过采用上述技术方案，本专利技术采用磁力轴承代替机械轴承，转动轴悬浮在空中，与轴承不接触、无摩擦，并且可以通过磁力轴承主动控制转动轴。并通过算法保证转动轴稳定悬浮。
[0021]与现有技术相比，本专利技术存在以下技术效果：本专利技术提出了一种全悬浮低振动减速器及其控制技术，通过径向磁力轴承、轴向径向混合磁力轴承组件代替传统机械轴承支承转动轴，高低速两根转动轴上的结构零件分布一致，两轴放置位置为中心对称。且通过前后向各一个径向支承，每根轴上一个轴向支承，形成高速轴和低速轴的共计5个自由度的径向磁力轴承和轴向径向混合磁力轴承控制。采用控制算法保证转动轴稳定悬浮。结构简单且控制方法也比较稳定。
[0022]本专利技术轴向径向混合磁力轴承组件中，轴向磁力轴承与径向磁力轴承两个磁力轴承形成的磁通回路都经过同一个永磁体和同一个导磁板，不用设置两套重复的磁系统元件，这个设计简化了磁力轴承的结构，减小了整个结构的体积。
[0023]本专利技术通过中心轴承与传感器测量环径向之间气隙厚度小于径向磁力轴承定子
和径向磁悬浮转子的气隙设置，使得转动轴悬浮在空中，与磁力轴承无接触、无摩擦磨损。可以去除轴承的润滑系统，消除了轴承和转动轴的机械磨损，延长了减速器的使用寿命。同时保证了清洁的工作环境。
[0024]本专利技术中采用位移传感器测量高速轴和低速轴的径向位移和轴向位移，检测转动轴的工作状态，该位移信号处理后经过控制器、功率放大器转化为控制电流信号，作用到各磁力轴承线圈，产生相应的控制调节力，实现了对磁力轴承转子位置的稳定控制，降低了减速器的振动，防止减速器出现重大故障。
[0025]附图说明
下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1为本专利技术一种实施方式的全悬浮低振动减速器整体结构示意图。
[0026]图2为本专利技术一种实施方式的全悬浮低振动减速器中的径向磁力轴承的横切剖视图。
[0027]图3为本专利技术一种实施方式的全悬浮低振动减速器中的轴向径向混合磁力轴承组件的横切剖视图。
[0028]图4为本专利技术全悬浮低振动减速器控制方法的示意图。
[0029]图中：1、低速轴；2、箱体；3、径向磁力轴承；4、大齿轮；5、轴向径向混合磁力轴承组件；6、隔板；7、高速轴；8、小齿轮；9、套筒；10、位移传感器；11、前径向磁力轴承定子；12、第一导磁环；13、第一永磁体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全悬浮低振动减速器，包括两个传动轴、及各传动轴上设置的互相啮合的一对齿轮；其特征在于：两个传动轴结构设置布局相同，均在该轴上齿轮的轴向同一侧布置一个径向磁力轴承，且在该轴上齿轮的轴向另一侧布置一个轴向径向混合磁力轴承组件；所述轴向径向混合磁力轴承组件包括一个径向磁力轴承与一个轴向磁力轴承，轴向径向混合磁力轴承组件中的径向磁力轴承和轴向磁力轴承通过同一个永磁体和一个导磁板形成两条磁通回路。2.根据权利要求1所述的全悬浮低振动减速器，其特征在于：各轴上的轴向径向混合磁力轴承组件和径向磁力轴承朝向该轴上齿轮的一端均设置隔离件。3.根据权利要求1所述的全悬浮低振动减速器，其特征在于：径向磁力轴承以及轴向磁力轴承均包括转子、与转子保持气隙的定子以及设置在定子上的磁力轴承线圈。4.根据权利要求3所述的全悬浮低振动减速器，其特征在于：各传动轴上还包括设置在至少其中一个轴端的位移传感器，所述位移传感器与所述磁力轴承线圈电连接。5.根据权利要求1所述的全悬浮低振动减速器，其特征在于：所述径向磁力轴承包括：径向磁悬浮转子、设置在径向磁悬浮转子外围与所述径向磁悬浮转子保持径向工作气隙的径向磁力轴承定子、设置有中心轴承的轴向端盖、在径向磁力轴承定子和轴向端盖之间设置的导磁环、永磁体、以及导磁板，以及位于轴向端盖内且不与轴向端盖内中心轴承直接接触的传感器测量环...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴华春，李子昱，涂星，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：