一种新型磁悬浮高速电机及检测电机转子位置的方法技术

本发明专利技术涉及一种新型磁悬浮高速电机及检测电机转子位置的方法，所述电机包括转子和定子，所述转子包括：径向位移检测柱体和位置检测柱体，所述径向位移检测柱体和位置检测柱体同轴设置，且所述径向位移检测柱体为半径为R的圆柱体，所述位置检测柱体为边缘为规则弧形的柱体，且所述位置检测柱体的最大半径为R。本发明专利技术提供的技术方案将转子设计为上下两部分不同形状的结构，通过检测传感器检测上下两部分的外表面与传感器间的距离计算得到转子空间位置，而实现转子空间角度的间接测量。

【技术实现步骤摘要】
一种新型磁悬浮高速电机及检测电机转子位置的方法
本专利技术属于电机领域，尤其涉及一种新型磁悬浮高速电机及检测电机转子位置的方法。
技术介绍
高速永磁电机转子每分钟高达数万转甚至十几万转，常规高速电机控制采用转子无位置控制算法进行电机控制，由于位置估算不准确会造成电机失步，严重时可引起转子磁钢的不可逆失磁。对电机转速要求较高场合多选用旋转变压器提供转子实时位置。目前旋转变压器最高转速在30000rpm以内，且随着转速提高旋变安装尺寸越小，对于大功率高速电机，由于电机尺寸较大影响了其在高速大功率电机场合应用。因此，需要提供一种新型磁悬浮高速电机及检测电机转子位置的方法来解决现有技术的不足。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种新型磁悬浮高速电机及检测电机转子位置的方法，将转子位置传感器探头与径向位移传感器探头集成到一起，从而在单个检测传感器上集成了转子空间角度和磁轴承位移的测量，使高速电机的结构更加紧凑。一种新型磁悬浮高速电机，包括转子和定子，所述转子包括：径向位移检测柱体和位置检测柱体，所述径向位移检测柱体和位置检测柱体同轴设置，且所述径向位移检测柱体为半径为R的圆柱体，所述位置检测柱体为边缘为规则弧形的柱体，且所述位置检测柱体的最大半径为R。进一步的，所述规则弧形包括：至少一个突起部和至少一个凹陷部，所述突起部与所述凹陷部依次间隔出现。进一步的，所述位置检测柱体的弧形面与轴心间的距离为r，其中r＝r0+a*sin(360*t*n)，theta＝t*360，r0+a≤R，r0为所述位置检测柱体弧形面的基本尺寸，a为所述位置检测柱体的弧形面相对于半径为r0圆柱面的波动幅值，theta为转子旋转时位置检测柱体的角度，t为取值为0～1的常数，n为转子旋转一周位置检测柱体的弧形面波动的周期数，n为正整数。进一步的，还包括：检测传感器，所述检测传感器包括：径向位移传感器探头和转子位置传感器探头，所述径向位移传感器探头与所述径向位移检测柱体的弧形面垂直设置，所述转子位置传感器探头与所述位置检测柱体的弧形面垂直设置。一种检测电机转子位置的方法，用于检测上述任一所述的新型磁悬浮高速电机转子的位置，包括：检测径向位移检测柱体的位置；通过所述位置计算转子的位置。进一步的，所述检测径向位移检测柱体的位置包括：测量径向位移传感器探头到径向位移检测柱体的弧形面的距离。进一步的，所述计算转子的位置包括：根据下式所示计算转子位置传感器探头与位置检测柱体的弧形面间的距离，delta＝delta0+a*sin(3600*t*n)-deltaRa+r0≤R其中，delta为转子位置传感器探头与位置检测柱体的弧形面的径向距离，delta0为转子无偏心时径向位移传感器探头与径向位移检测柱体的弧形面的径向距离，R为径向位移检测柱体的半径，r0为位置检测柱体弧形面的基本尺寸，t为取值为0～1的常数，n为转子旋转一周位置检测柱体的弧形面波动的周期数，n为正整数，deltaR为转子偏移时径向位移传感器探头与径向位移检测柱体的弧形面的径向距离。本专利技术的技术方案与最接近的现有技术相比具有如下优点：本专利技术提供的技术方案将转子设计为上下两部分不同形状的结构，通过检测传感器检测上下两部分的外表面与传感器间的距离计算得到转子空间位置，而实现转子空间角度的间接测量。本专利技术提供的技术方案转子位置通过传感器直接读取无需通过无位置算法进行估算，大大提供电机控制精度，防止电机失步及不可逆失磁。本专利技术提供的技术方案中的检测传感器可集成到现有磁悬浮轴承径向位移传感器中，只需在现有径向位移传感器增加轴向空间布置角度检测探头即可，简单实用。附图说明图1是本专利技术结构示意图；图2是本专利技术转子截面图；图3是本专利技术转子与传感器探头相对位置示意图；图4是本专利技术检测距离变化与转子位置关系示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1、本专利技术提供了一种新型磁悬浮高速电机，如图1所示，包括转子和定子，转子包括：径向位移检测柱体和位置检测柱体。其中，径向位移检测柱体和位置检测柱体同轴设置，且径向位移检测柱体为半径为R的圆柱体，位置检测柱体为边缘为规则弧形的柱体，且位置检测柱体的最大半径为R。可选的，规则弧形包括：至少一个突起部和至少一个凹陷部，突起部与凹陷部依次间隔出现。可选的，电机转子的位置检测柱体的弧形检测面按如下公式进行设计，以电机转子轴线为Z轴建立柱坐标系，径向位移检测柱体半径R,则位置检测柱体的弧形检测面的方程如下：r＝r0+a*sin(360*t*n)theta＝t*360z＝z0式中，r0为所述位置检测柱体弧形面的基本尺寸，a为所述位置检测柱体的弧形面相对于半径为r0圆柱面的波动幅值，且r0+a≤R，theta为转子旋转时位置检测柱体的角度，t为取值为0～1的常数，n为转子旋转一周位置检测柱体的弧形面波动的周期数，n为正整数。位置检测柱体的弧形检测面的形状图如图2-3所示。可选的，还包括：检测传感器，检测传感器包括：径向位移传感器探头和转子位置传感器探头，径向位移传感器探头与径向位移检测柱体的弧形面垂直设置，转子位置传感器探头与所述位置检测柱体的弧形面垂直设置。可选的，径向位移传感器探头和转子位置传感器探头为轴向并排且二者轴向位置相同，转子位置传感器探头检测转子空间位置，径向位移传感器探头检测转子位移精度。通过以上设计在一个传感器上集成转子空间角度及转子位移的测量功能，实现对转子空间角度的间接测量，从而在单个传感器集成转子空间角度及磁轴承位移的测量，使电机的结构更加紧凑。实施例2、基于同一专利技术构想，本专利技术提供了一种检测电机转子位置的方法，用于检测上述任一新型磁悬浮高速电机转子的位置，包括：检测径向位移检测柱体的位置；通过所述位置计算转子的位置。其中，径向位移检测柱体的位置为径向位移传感器探头到径向位移检测柱体的弧形面的距离。如图4所示，为转子转动时检测距离变化与转子位置关系示意图。可选的，计算转子的位置包括：根据下式所示计算转子位置传感器探头与位置检测柱体的弧形面间的距离，delta＝delta0+a*sin(360*t*n)-deltaRa+r0≤R其中，delta为转子位置传感器探头与位置检测柱体的弧形面的径向距离，delta0为转子无偏心时径向位移传感器探头与径向位移检测柱体的弧形面的理想径向距离，R为径向位移检测柱体的半径，r0为位置检测柱体弧形面的基本尺寸，t为取值为0～1的常数，n为转子旋转一周位置检测柱体的弧形面波动的周期数，n为正整数，deltaR为转子偏移时径向位移传感器探头与径向位移检测柱体的弧形面的径向距离。由公式可知转子位置传感器探头与转子表面的间隙值delta以delta0为中心进行上下脉振，对测量电压信号进行解算即可计算得到转子空间位置，而实现转子空间角度的间接测量。磁悬浮电机转子或者滚珠轴承支撑转子在高速旋转时不可避免会偏离中心位置，因为磁轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型磁悬浮高速电机，包括转子和定子，其特征在于，所述转子包括：径向位移检测柱体和位置检测柱体，所述径向位移检测柱体和位置检测柱体同轴设置，且所述径向位移检测柱体为半径为R的圆柱体，所述位置检测柱体为边缘为规则弧形的柱体，且所述位置检测柱体的最大半径为R。

【技术特征摘要】
1.一种新型磁悬浮高速电机，包括转子和定子，其特征在于，所述转子包括：径向位移检测柱体和位置检测柱体，所述径向位移检测柱体和位置检测柱体同轴设置，且所述径向位移检测柱体为半径为R的圆柱体，所述位置检测柱体为边缘为规则弧形的柱体，且所述位置检测柱体的最大半径为R。2.根据权利要求1所述的一种新型磁悬浮高速电机，其特征在于，所述规则弧形包括：至少一个突起部和至少一个凹陷部，所述突起部与所述凹陷部依次间隔出现。3.根据权利要求2所述的一种新型磁悬浮高速电机，其特征在于，所述位置检测柱体的弧形面与轴心间的距离为r，其中r＝r0+a*sin(360*t*n)，theta＝t*360，r0+a≤R，r0为所述位置检测柱体弧形面的基本尺寸，a为所述位置检测柱体的弧形面相对于半径为r0圆柱面的波动幅值，theta为转子旋转时位置检测柱体的角度，t为取值为0～1的常数，n为转子旋转一周位置检测柱体的弧形面波动的周期数，n为正整数。4.根据权利要求1所述的一种新型磁悬浮高速电机，其特征在于，还包括：检测传感器，所述检测传感器包括：径向位移传感器探头和转子位置传感器探头，所述径向位移传感器探头与所述径向位移检测柱体的弧...

【专利技术属性】
技术研发人员：李广海，陈彬，张小波，刘健宁，张芳，贾金信，郭长光，魏琼，李忠雨，闫瑾，彭利民，熊博文，梁建东，王泽业，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44