磁悬浮电机特性的标定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种磁悬浮电机特性的标定方法及装置，磁悬浮电机特性包括位移传感器灵敏度特性和磁悬浮转子悬浮特性，包括以下步骤：位移传感器分别获取其至第一传感器标定件被测面和第二传感器标定件被测面的第一距离信息和第二距离信息并输出第一电信号和第二电信号；控制器将电信号进行处理并对应输出第一电压数据和第二电压数据；基于单个位移传感器对应的第一电压数据和第二电压数据计算灵敏度，判断灵敏度是否在参考值允许误差范围内；和/或，计算多个位移传感器的灵敏度，判断灵敏度是否具有一致性；和/或，确定磁悬浮转子悬浮的参考位置，控制磁悬浮转子在该参考位置上悬浮。该标定方法简单，简化了控制程序，提高了调试效率。了调试效率。了调试效率。

【技术实现步骤摘要】
磁悬浮电机特性的标定方法及装置


[0001]本专利技术涉及了磁悬浮装置
，具体的是一种磁悬浮电机特性的标定方法及装置。

技术介绍

[0002]磁悬浮电机相关设备，如磁悬浮泵、磁悬浮转台、磁悬浮鼓风机、磁悬浮压缩机、磁悬浮储能飞轮等，其回转部分机构与磁悬浮轴承无接触，无摩擦，实际运行时往往可以达到较高转速，节能效果明显，目前在市场上应用逐渐广泛，未来在工业领域多种应用场景将逐渐普及。
[0003]通常，磁悬浮电机包括磁悬浮定子和磁悬浮转子，磁悬浮转子可以是整体转子，比如，在磁悬浮泵的应用中，磁悬浮转子既是磁悬浮电机的转子，又是泵的转子，可以是例如永磁转子或短路笼式转子或磁阻转子。磁悬浮定子通常包括定子磁轭、若干个定子齿和绕在定子齿上的绕组线圈，比如，在磁悬浮泵的应用中，磁悬浮定子既是旋转驱动的定子，又是磁悬浮的定子。可以通过定子的绕组线圈产生旋转磁场，该磁场一方面在转子上施加旋转，从而实现其围绕期望的旋转轴线的旋转，另一方面施加悬浮力，该悬浮力可以根据需要施加到转子上，以便可以主动控制或调节其径向位置。因此，可以主动调节转子的三个自由度，即其旋转和其径向位置（两个自由度）。关于另外三个自由度，即其在轴向方向上的位置和相对于垂直于期望的旋转轴线的径向平面的倾斜（两个自由度），转子通过磁阻力被动地磁悬浮或稳定。
[0004]磁悬浮转子与磁悬浮定子无接触的原理是：磁悬浮定子的线圈中励磁电流产生磁力将磁悬浮转子悬浮在磁悬浮定子中间，通过位移传感器检测磁悬浮转子位移偏差量，通过电控系统调节励磁电流的大小，进而控制转子稳定悬浮。磁悬浮技术的核心技术之一就是位移传感器，而位移传感器的标定是位移传感器的基准，也是高速磁悬浮电机转子高稳定性高精度控制的关键所在。其中，位移传感器输出电压与位移一般呈线性关系，受位移传感器制造工艺的差异，不同位移传感器出厂时其电压
‑
位移数据间直线方程关系不一定完全一致，为提高测试精度，需进行必要的出厂标定。此外，位移传感器长期频繁使用后其机械部件可能发生磨损，导致位移
‑
电压对应关系发生改变，进而影响位移传感器的特性，如灵敏度、线性度、重复性等，若不进行再次标定将影响后续测量准确性。
[0005]目前现有的技术方案中，对位移传感器静态标定的方法有两种。第一种：将磁悬浮转子装配完成后，在磁悬浮转子与位移传感器之间的间隙内竖向放置一层聚酯薄膜进行位移传感器定位，聚酯薄膜很软，放置好后聚酯薄膜只有一个径向定位点，轴向无法定位，通常再结合轴向深度尺以测量磁悬浮转子的轴向位置。该种标定方法工序多，较为复杂，工人操作起来较为麻烦，且聚酯薄膜由于很软，会导致径向定位不精准的问题。第二种：通过千分尺与被测体相连，对比位移传感器显示的数据和千分尺的数据，实现位移传感器的标定，磁悬浮电机内没有可供放置千分尺以测量轴向位置和径向位置的空间，该种标定方法不适合用于本申请所应用的磁悬浮电机结构。
[0006]申请号CN202310312471.5的中国专利公开了一种磁悬浮电机转子位置传感器安装校准工装，将校准工装放置在转子槽内相应位置处，以模拟出转子的标准位置，放置时限位块下表面贴紧反射板，并与反射板平行，使得径向检测块和轴向检测块完全遮盖住径向位置传感器和轴向位置传感器的检测位置，有效解决磁悬浮电机位置传感器安装位置偏差的问题，避免出现位置传感器安装不准确导致的转子在转子槽内强烈震动而控制器没有及时控制停止运行的情况，有效保护了转子和转子槽。但该种静态标定方式只能实现对位移传感器的安装位置进行标定，以判断单个自由度的位移传感器的安装位置是否合适及多个同类型的位移传感器之间的安装位置是否具有一致性，无法实现对位移传感器的特性进行标定，尤其是灵敏度的标定。
[0007]而且现有技术中对磁悬浮电机的转子的悬浮特性往往通过主动控制的方式进行调节，现有技术中没有记载任何静态标定转子悬浮位置的内容，即在转子正式悬浮前不进行静态标定，没有先获取转子的波动范围，直接进行主动控制，控制方法较复杂。

技术实现思路

[0008]为了克服现有技术中的缺陷，本专利技术实施例提供了一种磁悬浮电机特性的标定方法及装置，其用于解决以上问题中的至少一种。
[0009]本申请实施例公开了一种磁悬浮电机特性的标定方法，该标定方法通过两个尺寸不等的第一传感器标定件和第二传感器标定件标定位移传感器至其被测面的距离信息，对输入的距离信息输出相应的电信号，并对电信号进行处理得到电压数据，根据处理后的电压数据计算单个位移传感器的灵敏度、多个位移传感器的灵敏度的一致性及磁悬浮转子悬浮的参考位置。该标定方法简单，在磁悬浮转子装配前通过两个传感器标定件模拟磁悬浮转子以对位移传感器进行静态标定，对位移传感器的灵敏度及灵敏度一致性及磁悬浮转子的悬浮参考位置先进行标定，确保位移传感器灵敏度特性较好，以使位移传感器能够准确检测磁悬浮转子的位置；且先获取磁悬浮转子的悬浮的参考位置及可调节区间，以提供一个磁悬浮转子初始悬浮的位置，避免了无静态标定，主动控制时需先调控确认磁悬浮转子的悬浮位置和可调节区间，简化了控制程序，一定程度上缩短了调节磁悬浮转子悬浮位置的时间，大大提高了调试效率。
[0010]其中，本申请所述的磁悬浮电机特性的标定方法，包括以下步骤：S1）位移传感器获取其至第一传感器标定件被测面的第一距离信息并输出第一电信号，第一传感器标定件被测面用于模拟磁悬浮转子的第一悬浮位置；及，位移传感器获取其至第二传感器标定件被测面的第二距离信息并输出第二电信号，第二传感器标定件被测面用于模拟磁悬浮转子的第二悬浮位置；S2）控制器对位移传感器输出的第一电信号和第二电信号进行处理并对应输出第一电压数据和第二电压数据；S3）基于单个位移传感器对应的第一电压数据和第二电压数据计算该位移传感器的灵敏度，判断该位移传感器的灵敏度是否在参考值允许误差范围内；和/或，基于多个位移传感器各自对应的第一电压数据和第二电压数据计算各自位移传感器的灵敏度，判断灵敏度是否具有一致性；和/或，基于多个位移传感器各自对应的第一电压数据和第二电压数据确定磁悬浮转子
悬浮的参考位置，控制磁悬浮转子在该参考位置上悬浮。本申请实施例还公开了一种磁悬浮电机特性的标定装置，包括：磁悬浮电机，所述磁悬浮电机包括磁悬浮定子、多组位移传感器模块、嵌设在所述磁悬浮定子内的腔体，所述腔体内侧壁的顶部固定连接有反射板，每组所述位移传感器模块包括一个配置在所述腔体内侧壁下部的径向位移传感器、一个配置在所述腔体底部的轴向位移传感器；第一传感器标定件和第二传感器标定件，所述第一传感器标定件和所述第二传感器标定件配置在所述腔体内，所述第一传感器标定件的被测部和所述第二传感器标定件的被测部与所述位移传感器模块相对应。
[0011]进一步的，该装置还包括：传感器信号调理模块，用于获取位移传感器模块输出的电信号，所述电信号配置为电压模拟量信号；模数转换模块，用于将获取的电压模拟量信号转换成电压数字量信号。
[0012]进一步的，该装置还包括：传感器信号调理模块，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁悬浮电机特性的标定方法，其特征在于，所述磁悬浮电机特性包括位移传感器灵敏度特性和磁悬浮转子悬浮特性，所述标定方法包括以下步骤：S1）位移传感器获取其至第一传感器标定件被测面的第一距离信息并输出第一电信号，第一传感器标定件被测面用于模拟磁悬浮转子的第一悬浮位置；及，位移传感器获取其至第二传感器标定件被测面的第二距离信息并输出第二电信号，第二传感器标定件被测面用于模拟磁悬浮转子的第二悬浮位置；S2）控制器对位移传感器输出的第一电信号和第二电信号进行处理并对应输出第一电压数据和第二电压数据；S3）基于单个位移传感器对应的第一电压数据和第二电压数据计算该位移传感器的灵敏度，判断该位移传感器的灵敏度是否在参考值允许误差范围内；和/或，基于多个位移传感器各自对应的第一电压数据和第二电压数据计算各自位移传感器的灵敏度，判断灵敏度是否具有一致性；和/或，基于多个位移传感器各自对应的第一电压数据和第二电压数据确定磁悬浮转子悬浮的参考位置，控制磁悬浮转子在该参考位置上悬浮。2.根据权利要求1所述的磁悬浮电机特性的标定方法，其特征在于，所述第一电信号配置为第一电压信号或第一电流信号，所述第二电信号配置为第二电压信号或第二电流信号，所述多个位移传感器配置为3个径向位移传感器，和/或，3个轴向位移传感器；步骤S2）获取第一电压数据和第二电压数据的步骤具体为：将第一个径向位移传感器至第一传感器标定件的径向被测面和第二传感器标定件的径向被测面的径向距离分别标定为最近点R1和最远点R1'，根据所述第一个径向位移传感器的输入值区间[R1,R1']，获取第一个径向位移传感器对应输出的第一电信号和第二电信号，控制器对第一电信号和第二电信号进行处理输出对应的第一电压数据和第二电压数据，对应的电压数据输出值区间为[U
R
1,U
R
1']；将第二个径向位移传感器至第一传感器标定件的径向被测面和第二传感器标定件的径向被测面的径向距离分别标定为最近点R2和最远点R2'，根据所述第二个径向位移传感器的输入值区间[R2,R2']，获取第二个径向位移传感器对应输出的第一电信号和第二电信号，控制器对第一电信号和第二电信号进行处理输出对应的第一电压数据和第二电压数据，对应的电压数据输出值区间为[U
R
2,U
R
2']；将第三个径向位移传感器至第一传感器标定件的径向被测面和第二传感器标定件的径向被测面的径向距离分别标定为最近点R3和最远点R3'，根据所述第三个径向位移传感器的输入值区间[R3,R3']，获取第三个径向位移传感器对应输出的第一电信号和第二电信号，控制器对第一电信号和第二电信号进行处理输出对应的第一电压数据和第二电压数据，对应的电压数据输出值区间为[U
R
3,U
R
3']。3.根据权利要求2所述的磁悬浮电机特性的标定方法，其特征在于，具体包括如下步骤：将第一个轴向位移传感器至第一传感器标定件的轴向被测面和第二传感器标定件的轴向被测面的轴向距离分别标定为最低点A1和最高点A1'，根据所述第一个轴向位移传感器的输入值区间[A1,A1']，获取第一个轴向位移传感器对应输出的第一电信号和第二电信号，控制器对第一电信号和第二电信号进行处理输出对应的第一电压数据和第二电压数
据，对应的电压数据输出值区间为[U
A
1,U
A
1']；将第二个轴向位移传感器至第一传感器标定件的轴向被测面和第二传感器标定件的轴向被测面的轴向距离分别标定为最低点A2和最高点A2'，根据所述第二个轴向位移传感器的输入值区间[A2,A2']，获取第二个轴向位移传感器对应输出的第一电信号和第二电信号，控制器对第一电信号和第二电信号进行处理输出对应的第一电压数据和第二电压数据，对应的电压数据输出值区间为[U
A
2,U
A
2']；将第三个轴向位移传感器至第一传感器标定件的轴向被测面和第二传感器标定件的轴向被测面的轴向距离分别标定为最低点A3和最高点A3'，根据所述第三个轴向位移传感器的输入值区间[A3,A3']，获取第三个轴向位移传感器对应输出的第一电信号和第二电信号，控制器对第一电信号和第二电信号进行处理输出对应的第一电压数据和第二电压数据，对应的电压数据输出值区间为[U
A
3,U
A
3']。4.根据权利要求3所述的磁悬浮电机特性的标定方法，其特征在于，所述位移传感器的灵敏度定义为用K，灵敏度K的计算公式为：K = dY/dX，其中，dX为位移传感器输入的变化量，dY为位移传感器输出的变化量。5.根据权利要求4所述的磁悬浮电机特性的标定方法，其特征在于，步骤S4）位移传感器灵敏度计算步骤具体如下：根据灵敏度的计算公式：K = dY/dX分别计算3个径向位移传感器的灵敏度，所述第一个径向位移传感器的灵敏度定义为K
R1
，K
R1 = （U
R
1'
‑
U
R
1）/（R1'
‑
R1），所述第二个径向位移传感器的灵敏度定义为K
R2
，K
R2 = （U
R
2'
‑
U
R
2）/（R2'
‑
R2），所述第三个径向位移传感器的灵敏度定义为K
R3
，K
R3 = （U
R
3'
‑
U
R
3）/（R3'
‑
R3）。6.根据权利要求5所述的磁悬浮电机特性的标定方法，其特征在于，判断3个径向位移传感器的灵敏度K
R1
、K
R2
、K
R3
是否在灵敏度参考值误差允许范围内；和/或，3个径向位移传感器的灵敏度K
R1
、K
R2
、K
R3
的差值是否在灵敏度差值参考值误差允许范围内，以判断灵敏度K
R1
、K
R2
、K
R3
是否具有一致性。7.根据权利要求4所述的磁悬浮电机特性的标定方法，其特征在于，步骤S4）位移传感器灵敏度计算步骤具体如下：根据灵敏度的计算公式：K = dY/dX分别计算3个轴向位移传感器的灵敏度，所述第一个轴向位移传感器的灵敏度定义为K
A1
，K
A1 =（U
A
1'
‑
U
A
1）/（A1'
‑
A1），所述第二个轴向位移传感器的灵敏度定义为K
A2
，K
A2 = （U
A
2'
‑
U
A
2）/（A2'
‑
A2），所述第三个轴向位移传感器的灵敏度定义为K
A3
，K
A3 = （U
A
3'
‑
U
A
3）/（A3'
‑
A3）。8.根据权利要求7所述的磁悬浮电机特性的标定方法，其特征在于，判断3个轴向位移传感器的灵敏度K
A1
、K
A2
、K
A3
是否在灵敏度参考值误差允许范围内；和/或，3个轴向位移传感器的灵敏度K
A1
、K
A2
、K
A3
的差值是否在灵敏度差值参考值误差允许范围内，以判断灵敏度K
A1
、K

【专利技术属性】
技术研发人员：尹成科，刘德刚，吴文志，
申请(专利权)人：苏州苏磁智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：