[发明专利]一种磁悬浮轴承的刚度测试装置及测试方法

说明书

一种磁悬浮轴承的刚度测试装置及测试方法，装置包括底座、二维运动平台、力传感器支架、力传感器、磁轴承转子组件、磁轴承转子安装架、磁轴承定子组件和磁轴承定子安装架；力传感器可通过力传感器支架调整零位。通过二维运动平台可以使转子与定子产生相对位移，通过电流源可以设定定子线圈内的电流，利用力传感器获取定子转子之间受力情况；得到受力与位移、受力与电流的关系式，可以得到磁轴承的电流刚度和位移刚度。本发明解决了大承载高刚度磁悬浮轴承的刚度测量难题，实现了大承载高刚度磁悬浮轴承电流刚度及位移刚度的快速自动化测量，满足了产品的批量化生产。

技术领域

本发明涉及一种磁悬浮轴承的刚度测试装置及测试方法，适用于大承载高刚度磁悬浮轴承，属于磁悬浮技术领域。

背景技术

惯性执行机构是各类卫星、空间站等航天器平台进行姿态调整与控制所普遍使用的惯性执行机构，其中基于磁悬浮轴承支撑的飞轮和控制力矩陀螺是重要的一类。目前我国在轨工作航天器所使用的惯性执行机构是基于机械轴承支承的惯性执行机构，由于机械滚珠轴承需要额外的润滑系统；而磁悬浮轴承采用无接触、无摩擦悬浮技术，解决了摩擦和振动问题，具有高精度、长寿命、高转速等优点，是国际空间技术发展的方向。

空间惯性执行机构对磁悬浮轴承的性能有着很高的要求，尤其是位移刚度和电流刚度两个指标，实际加工时较难保证，对后期控制系统的设计调试必不可少，所以刚度指标的测试是磁悬浮轴承的关键技术之一。

传统测试是在惯性执行机构整体装配完成以后，在实际工作中对位移、电流等数据进行测量，通过计算间接得出位移刚度和电流刚度；如测试指标不符合要求则需要重新拆装进行更换，这样处理会造成精度降低而且耗费人力物力和时间。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种磁悬浮轴承的刚度测试装置及测试方法，解决了磁轴承组件装配完成后无法对组件进行单独测量、无法进行直接测量的问题，实现了磁悬浮轴承的刚度自动化综合测试，避免了组件不合格导致的重复拆装，满足产品的批量化生产。

本发明的技术解决方案是：

一种大承载高刚度磁悬浮轴承的刚度综合测试装置，包括底座、二维运动平台、力传感器支架、力传感器、磁轴承转子安装架、磁轴承转子组件、磁轴承定子组件和磁轴承定子安装架；

底座为上端开口的空心圆筒状结构，二维运动平台固定安装在底座的内部底面上，二维运动平台的上表面相对底座进行两自由度运动；

轴承转子安装架为下端开口的圆筒状结构，且在轴承转子安装架内部有转子安装芯轴，该芯轴沿所述轴承转子安装架的轴线方向且该芯轴的一端与轴承转子安装架内部顶面圆心处连接；磁轴承转子组件套在所述芯轴上且与芯轴固定连接；

磁轴承定子组件固定安装在磁轴承定子安装架内部，磁轴承定子安装架安装在二维运动平台的上表面，随着二维运动平台上表面运动而运动，磁轴承定子组件套在所述磁轴承转子组件的外部且与磁轴承转子组件之间有磁悬浮间隙；

正交对向安装的四个力传感器一端与磁轴承转子安装架固定连接，另一端通过力传感器支架安装于底座上，通过调整力传感器支架实现力传感器的零位调节。

力传感器支架包括调节把手、调节滑块和支架外框；

调节滑块安装在支架外框内部且在调节把手的作用下，沿力传感器的轴线方向相对于支架外框滑动。

二维运动平台上表面相对底座进行两自由度运动，是在二维运动平台上表面所在的平面内进行。

二维运动平台上表面相对底座进行两自由度运动的两个方向，与两组力传感器的测量方向一致，相对的两个力传感器为一组。

还包括电流源、光栅尺和数据处理模块；