第二章數控加工中心磁懸浮系統數學建模
1. 1電磁懸浮系統的原理
數控加工中心電磁懸浮系統的基本原理是通過電磁繞組感應出的電磁力吸引導 軌，電磁力的方向與橫梁的重力方向相反。當電磁力逐漸增加到與移動橫梁的重力相 等時，移動橫梁就會懸浮起來*與導軌分開，從而實現無摩擦的運動。電磁懸浮系 統有兩種：排斥型和吸引型。
排斥型電磁懸浮是利用低溫超導技術將超導線圈安裝在運動體上，導軌上分布按 照一定規律排列的短路鋁環。超導線圈通電時產生強磁場，當懸浮體水平運動時，該 磁場在導軌上排列的鋁環內產生了感應磁場，兩者因為方向相反而使物體懸浮起來。 此類型的電磁懸浮原理適用于高速運行的條件下，速度越快產生的排斥力越大，所獲 得的懸浮氣隙也就越大。但是在排斥型電磁懸浮中懸浮氣隙是與懸浮體運動速度成正 比，只有在高速時才具有懸浮能力，在靜止和低速時不能實現懸浮。因此此原理不能 應用到機床低速精加工運行條件上。
吸引型電磁懸浮是在運動的物體上裝有電磁鐵。當u型電磁鐵線圈接上電源后， u型磁鐵上產生了磁場，該磁場感應出了吸引導軌的電磁力，而所產生的電磁力的方 向與運動物體的重力方向相反，因此當電磁吸力與運動體重力相等時，運動的物體便 會懸浮起來。所以它不僅適用于在高速，也能在低速起懸浮作用，因此可以在機床上 應用。
在數控機床上大多采用的是吸引型電磁懸浮，目的是使懸浮平臺能夠穩定地懸浮 在設定的平衡點上，且偏差越小越好。若在不確定時刻氣隙產生了變化，亦即懸浮平 臺偏離了設定位置，由位移傳感器檢測出懸浮進給平臺的懸浮氣隙值，將傳感器檢測 得到的懸浮氣隙值與設定的氣隙值進行比較后可得懸浮氣隙的偏差信號，將偏差信號 送入控制器，由事先設計完成的控制器經過計算得出進給平臺恢復到設定平衡點所需 要的校正信號，輸出的校正信號送入功率放大器中，然后再將其轉換成相應的電流或 電壓量，從而驅動電磁懸浮系統做出電磁力大小的調整，進而調整懸浮進給平臺的懸浮氣隙使其恢復到預先設定的平衡位置[23]。
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