一种间接测量旋转体旋转时转子横向摆动幅度的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种测量转子横向摆动幅度的方法及其应用系统，所述方法包括如下步骤：旋转体在强磁下高速旋转，其端面有一个导磁的正六角突起图形.面对其边缘上端的感应线圈切割磁力线，在感应线圈上输出一个感应电压VC.旋转体每转一周则感应六个电压波形；所述波形类似正弦，线圈切割磁力线,由于正六角突起图形的角和边相对于感应线圈的中心距不同，其产生的感应电压值也不同；“顶点角”，视为离感应线圈的中心距近，扫过感应线圈中心点时的感应电压值高，电压波形上半部的峰值；而“边”，视为离感应线圈的中心距远，扫过感应线圈中心点时的感应电压值低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁力轴承系统
，特别是涉及一种间接测量旋转体旋转时转子横向摆动幅度的方法和系统。
技术介绍
电动机可具有定子和带永磁体的转子，例如内永磁体(IPM)电动机或IPM同步电动机。根据某些现有技术，内永磁体(IPM)电动机或IPM同步电机所使用的转子对准方案可能与通常使用表面安装的永磁体电动机所使用的转子对准方案不同，这是因为IPM电动机或机器中的磁转矩分量和磁阻分量沿不同的轴线。根据另一些现有技术，用反电动势测量方法校准电动机通常需要辅助电动机去转动测试的IPM电动机或机器的轴，而这对于在车辆的正常启动和操作过程中进行车辆的电动机位置的现场校准而言是不实际或不可行的。因此，需要一种改进的方法和系统，去校准或现场校准电动机的位置偏移量。磁力轴承系统是一种无摩擦、不需润滑的轴承系统，适用于某些具有特殊需求的旋转机械，目前磁力轴承系统的应用已日益广泛。磁力轴承系统工作时，转子受电磁力作用而保持在悬浮状态，与定子组件无接触。磁力轴承系统本身是不稳定的，因此需要实时地根据转子的位置调节电磁力，才能保证转子稳定地悬浮在工作位置。磁力轴承系统的电磁力的调节是通过调节轴承电流实现的。传统的磁力轴承控制方法中，一般只是根据转子的位置以及转子位置变化的速度调节轴承电磁力。当转子高速旋转时，在不平衡力的作用下，转子将偏离工作位置，而此时控制方法只是被动地调节转子位置，力图将转子轴线恢复到设定的工作位置。这种控制策略不可避免地存在延迟，又由于磁力轴承系统工作时转子与定子存在间隙，故而当转子转速较高时，转子在不平衡力的作用下将围绕工作位置出现较大幅度的振动，这种振动与转子转速相同，故称为同频振动。在对转子轴线位置要求很高的应用场合，如高精度机床主轴等，这种振动将产生十分不利的影响。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本专利技术的目的在于提供一种间接测量旋转体旋转时转子横向摆动幅度的方法和系统。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种测量转子横向摆动幅度的方法，所述方法包括如下步骤：旋转体在强磁下高速旋转，其端面有一个导磁的正六角突起图形.面对其边缘上端的感应线圈切割磁力线，在感应线圈上输出一个感应电压VC.旋转体每转一周则感应六个电压波形；所述波形类似正弦，线圈切割磁力线,由于正六角突起图形的角和边相对于感应线圈的中心距不同，其产生的感应电压值也不同；“顶点角”，视为离感应线圈的中心距近，扫过感应线圈中心点时的感应电压值高如图3电压波形上半部的峰值；而“边”，视为离感应线圈的中心距远，扫过感应线圈中心点时的感应电压值低。在旋转体无振动平稳旋转时六个感应电压波形应该完全一样，即有相同的峰值，又有相同的谷值；如果导磁的正六角突起图形没有加工误差，是完美的，在旋转体无摆动平稳旋转时其六个电压波形应该完全一样其电压波形VC的包络值为0，这时旋转体旋转振动为零，此六个感应电压波形称为标准感应电压波形。当旋转体旋转有振动时，此六个感应电压波形不一致，电压波形VC的包络值不为0，此VC的包络值大小与旋转体旋转振动相对应，即应用旋转体旋转时转子横向摆动幅度检测算法计算旋转体旋转振动值；由于感应电压与旋转体旋转速度有关，所以六个波形比较时应在同一旋转体旋转速度下比较，单位为转/秒；此时旋转体旋转频率不变，注意到旋转体仅旋转一圈即可测量六个感应电压波形；而旋转体旋转一圈的时间是很小的，在6r/s<旋转速度<1666.5转/秒时，旋转体旋转一圈的时间范围在：0.6ms<T<167ms，实际测量时旋转体可加速旋转，也可减速旋转，但旋转一圈的时间T段内速度变化可以忽略为0。旋转体旋转时应用感应电压波形间接测量振动的利用测速线圈信号测量转子的振动信号，属于间接测量方式，所述测量方法不需改变机器原有的任何设计，不增加机器本身的任何成本。波形间接振动测量法虽然干扰多，振动测量误差大，但测量仪器较廉，而且只用原安装在旋转体内的测量频率的感应线圈的输出电压来测量振动，除此外还可间接测量出相位和旋转体在高速旋转时的变形，旋转体的公转振动偏移参数；这些参数的综合可对旋转体旋转时的振动给出评估，对旋转体制造厂的工艺生产有益。所述方法的应用系统，：典型的直接振动测量法是在旋转体转速(感应电压波形)测量的基础上，在旋转体侧面上打孔安装电涡流振动测量传感器进行直接振动测量。见附图1至附图3.该测量方法直接、精度高，适合在科研实验中采用。但是在实际应用中，由于该测量方法的测量仪器价格昂贵，不宜大量采购。而且为了满足生产应用需求在实际应用中一般无法满足在旋转体侧面上打孔安装电涡流振动测量传感器进行直接振动测量。所以，改进的方法就是取消侧面上打孔安装的振动测量传感器，仅采用感应线圈的输出电压VC,既测量旋转体转速又能测量旋转体的振动，这种方法称为利用旋转体感应电压波形的智能间接测量旋转体旋转时转子横向摆动(震动)幅度法。基本原理利用旋转体感应电压波形的智能间接测量旋转体旋转时转子横向摆动(震动)幅度法原理:旋转体在强磁下高速旋转,其端面有一个导磁的正六角突起图形.面对其边缘上端的感应线圈切割磁力线,在感应线圈上输出一个感应电压VC.旋转体每转一周则感应六个电压波形如附图3.在图中可见其波形类似正弦，线圈切割磁力线,由于正六角突起图形的角和边相对于感应线圈的中心距不同,其产生的感应电压值也不同。顶点角(顶点角可视为离感应线圈的中心距近)扫过感应线圈中心点时的感应电压值高如图电压波形上半部的峰值,而边(边可视为离感应线圈的中心距远)扫过感应线圈中心点时的感应电压值低如图电压波形下半部的谷值。在旋转体无振动平稳旋转时六个感应电压波形应该完全一样,即有相同的峰值,又有相同的谷值。如果导磁的正六角突起图形没有加工误差,是完美的,在旋转体无摆动平稳旋转时其六个电压波形应该完全一样其电压波形VC的包络值为0。这时旋转体旋转振动为零。此六个感应电压波形称为标准感应电压波形。当旋转体旋转有振动时，此六个感应电压波形不一致，电压波形VC的包络值不为0。此VC的包络值大小与旋转体旋转振动相对应，即应用旋转体旋转时转子横向摆动(震动)幅度检测算法可以计算旋转体旋转振动值。由于感应电压与旋转体旋转速度有关,所以六个波形比较时应在同一旋转体旋转速度(单位r/s,即转/秒)下比较(此时旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量转子横向摆动幅度的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：旋转体在强磁下高速旋转，其端面有一个导磁的正六角突起图形，面对其边缘上端的感应线圈切割磁力线，在感应线圈上输出一个感应电压VC，旋转体每转一周则感应六个电压波形；所述波形为正弦，线圈切割磁力线，由于正六角突起图形的角和边相对于感应线圈的中心距不同，其产生的感应电压值也不同；“顶点角”，视为离感应线圈的中心距近，扫过感应线圈中心点时的感应电压值高，为电压波形上半部的峰值；而“边”，视为离感应线圈的中心距远，扫过感应线圈中心点时的感应电压值低。

【技术特征摘要】
1.一种测量转子横向摆动幅度的方法，其特征在于，所述方法包括如下
步骤：
旋转体在强磁下高速旋转，其端面有一个导磁的正六角突起图形，面对其
边缘上端的感应线圈切割磁力线，在感应线圈上输出一个感应电压VC，旋转
体每转一周则感应六个电压波形；
所述波形为正弦，线圈切割磁力线，由于正六角突起图形的角和边相对于
感应线圈的中心距不同，其产生的感应电压值也不同；
“顶点角”，视为离感应线圈的中心距近，扫过感应线圈中心点时的感应电
压值高，为电压波形上半部的峰值；而“边”，视为离感应线圈的中心距远，扫
过感应线圈中心点时的感应电压值低。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在旋转体无振动平稳旋转
时，六个感应电压波形应该完全一样，既有相同的峰值，又有相同的谷值；如
果导磁的正六角突起图形没有加工误差，是完美的，在旋转体无摆动平稳旋转
时其六个电压波形应该完全一样其电压波形VC的包络值为零，这时旋转体旋
转振动为零，此六个感应电压波形称为标准感应电压波形。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当旋转体旋转有振动时，
此六个感应电压波形不一致，电压波形VC的包络值不为零，此VC的包络值
大小与旋转体旋转振动相对应，即应用旋转体旋转时转子横向摆动幅度检测算

\t法计算旋转体旋转振动值；
由于感应电压与旋转体旋转速度有关，所以六个波形比较时应在同一旋转
体旋转速度下比较，单位为转/秒；此时旋转体旋转频率不变，注意到旋转体
仅旋转一圈即可测量六个感应电压波形；而旋转体旋转一圈的时间是很小的，
在6r/s<旋转速度<1666....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雷，
申请(专利权)人：北京安特帕斯计算机网络技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11