一种纯电磁径向磁轴承电涡流传感器一体化结构制造技术

本实用新型专利技术专利公开了一种纯电磁径向磁轴承与电涡流传感器一体化结构，包括纯电磁结构径向磁轴承定子组件、传感器组件、纯电磁结构轴向磁轴承定子组件。其中纯电磁结构的径向磁轴承定子组件包括径向磁轴承定子铁芯、线圈骨架和线圈，轴向磁轴承包括轴向磁轴承定子铁芯及线圈，传感器组件包括方形的传感器探头及电路板。本专利结构将纯电磁的径向磁轴承及径向位移传感器相结合，即可以简化磁轴承自身的结构又可以大大缩短磁轴承轴向长度。同时，简单的定子组件结构及一体化的磁轴承结构大大降低了装配难度，提高了装配的精确度。此外，方形的电涡流传感器探头的设计，加大了横截面积，增大了探测距离，进一步提高探测精度。进一步提高探测精度。进一步提高探测精度。

【技术实现步骤摘要】
一种纯电磁径向磁轴承电涡流传感器一体化结构


[0001]本技术专利属于磁悬浮轴承的
，具体涉及一种纯电磁径向磁轴承电涡流传感器一体化结构，在作为分子泵、压缩机、鼓风机及飞轮等领域动力装置的支撑装置。

技术介绍

[0002]与传统的机械轴承相比，磁悬浮轴承具有无机械接触、无摩擦、无需润滑和维护，寿命长、可靠性高且转子转速更高等突出优点，因此在高速旋转的机械领域如涡轮机机械、飞轮储能、分子泵、压缩机、航空航天、医疗设备等领域均有广泛的应用。相比于永磁偏置磁轴承，纯电磁磁轴承具有结构简单，控制灵活等优点，近年来更多地受到人们的关注。在磁轴承使用过程中，需要得到转子的位移信息进行闭环控制。因此，磁轴承需要与位移传感器配合使用。一般情况下，传感器和磁轴承采用分离的方式安装，但是这种结构安装繁琐，安装精度低。此外，这种分离的结构无疑增加了转子轴向长度，增大了相应装置的体积，降低了工作频率。
[0003]专利号为CN107448475B的专利提出一种三自由度径向磁轴承与电涡流传感器一体化结构，该结构采用的是永磁偏置磁轴承与电涡流传感器实现一体化结构。

技术实现思路

[0004]本技术专利的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种纯电磁径向磁轴承电涡流传感器一体化结构，该磁轴承结构在减小转子轴向长度的基础上，能够大大减小了电机的轴向长度，同时降低了装配的复杂度、提高了装配精度，增强了控制的灵活性。
[0005]本技术专利涉及一种纯电磁径向磁轴承电涡流传感器一体化结构，包括纯电磁结构径向磁轴承定子组件1、传感器组件2、纯电磁结构轴向磁轴承定子组件3。
[0006]所述径向磁轴承采用纯电磁结构，包括径向磁轴承定子铁芯1.1、线圈骨架1.2，线圈1.3。线圈1.3在线圈骨架1.2上绕制完成后再装入到径向磁轴承定子铁芯1.1的磁极上，可降低因空间狭小造成的绕制困难的问题。此外，该纯电磁结构的径向磁轴承无需安装永磁体，结构简单，组装方便，控制灵活。
[0007]所述的传感器采用电涡流式传感器进行探测，传感器探头共四个，安装在电路板上，探头T1分布在磁极A8和A1中间；传感器的探头T2分布在磁极A2和A3中间；传感器的探头T3分布在磁极A4和A5中间；传感器的探头T4分布在磁极A6和A7中间，相邻的两个探头相差π/2；相对的两个探头的输出构成差动检测。
[0008]所述的传感器组件由传感器探头2.1和信号控制电路2.2组成，传感器探头集成在纯电磁结构径向磁轴承中，组成一体式结构，大大减少相应转子的轴向长度，装配时基于同一根芯轴将纯电磁结构的径向磁轴承定子组件1与传感器组件2装配在一起，从而保证两者同轴度要求，提高装配与检测精度，降低装配难度。
[0009]所述的传感器探头2.1采用方型结构设计，可增大横截面积、延长探测长度，提高探测精度。电涡流传感器探头线圈为集中式线圈。装配时，探头线圈先绕制在线圈骨架上，再将其套入定子铁芯的磁极上。
[0010]所述的传感器电路板2.2直接放置在方型探头2.1后面，这样避免了由于线缆传输造成的干扰，提高可靠性。电路板负责将传感器检测到的信号通过传输线传输到控制器中，传感器组件固定在径向磁轴承的定子上，且整个传感器组件位于径向磁轴承和轴向磁轴承中间，传感器探头与磁极间隔分布。
附图说明
[0011]图1为本技术专利的纯电磁径向磁轴承与电涡流传感器一体化整体结构三维爆炸图；
[0012]图2(a)和图2(b)均为本技术专利的纯电磁径向磁轴承与电涡流传感器一体化整体结构俯视图；
[0013]图3为本技术专利的纯电磁径向磁轴承与电涡流传感器一体化整体结构俯剖面图；
具体实施方式
[0014]下面结合附图以及具体方式详细说明本专利技术。
[0015]如图1所示，一种纯电磁径向磁轴承电涡流传感器一体化结构，该结构包括纯电磁结构径向磁轴承定子组件1、传感器组件2、纯电磁结构轴向磁轴承定子组件3。纯电磁结构径向磁轴承由磁极(A1～A8)、励磁线圈组成，磁极A1～A8相隔45
°
均匀分布在定子铁芯上。其中，磁极A1放置在偏离x轴正方向下侧22.5
°
位置；磁极A2放置在偏离x轴正方向上侧22.5
°
位置；磁极A3放置在偏离y轴正方向右侧22.5
°
位置；磁极A4放置在偏离y轴正方向左侧22.5
°
位置；磁极A5放置在偏离x轴负方向上侧22.5
°
位置；磁极A6放置在偏离x轴负方向下侧22.5
°
位置；磁极A7放置在偏离y轴负方向右侧22.5
°
位置；磁极A8放置在偏离y轴负方向左侧22.5
°
位置。磁极A1～A8上线圈形成磁场的顺序为“N
‑
S
‑
S
‑
N
‑
N
‑
S
‑
S
‑
N”，或者S
‑
N
‑
N
‑
S
‑
S
‑
N
‑
N
‑
S，如图2(a)和图2(b)所示，这样的磁场分布可以减少不必要的磁场消耗，提升磁轴承的效率。磁极A1和A2控制X轴正方向的悬浮；磁极A3和A4控制y轴正方向的悬浮；磁极A5和A6控制x轴负方向的悬浮；磁极A7和A8控制y轴负方向的悬浮。
[0016]传感器组件由传感器探头2.1和外置的信号控制电路2.2组成，传感器探头集成在纯电磁结构径向磁轴承中。传感器探头采用方型结构设计，可增大横截面积、延长探测长度，提高探测精度。传感器的探头T1分布在磁极A8和A1中间；传感器的探头T2分布在磁极A2和A3中间；传感器的探头T3分布在磁极A4和A5中间；传感器的探头T4分布在磁极A6和A7中间，如图2(a)和图2(b)所示。传感器探头2.1检测到的信号直接传输到控制电路中，探头安装在电路板上，减少在传输线路过程中产生的干扰。传感器组件2整体安装在径向磁轴承定子组件1和轴向磁轴承定子组件3之间，用螺柱与径向磁轴承定子固定。
[0017]该结构将径向纯电磁结构磁轴承与电涡流传感器相结合，组成一体式结构，大大减少相应转子的轴向长度，装配时基于同一根芯轴将纯电磁结构的径向磁轴承定子组件1与传感器组件2装配在一起，从而保证两者同轴度要求，提高装配与检测精度，降低装配难
度。
[0018]如图3所示，所述的轴向磁轴承定子组件，由上轴向磁轴承定子、下轴向磁轴承定子、线圈组成，采用纯电磁结构，控制灵活，结构简单。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纯电磁径向磁轴承电涡流传感器一体化结构，该结构包括纯电磁结构径向磁轴承定子组件、传感器组件、纯电磁结构轴向磁轴承定子组件；其特征在于：该结构是由纯电磁径向磁轴承及轴向磁轴承组成的二自由度的磁轴承结构；传感器组件位于二自由度磁轴承中间，探头分布在二自由度磁轴承的两个磁极之间，该结构将二自由度的纯电磁磁轴承与电涡流传感器相结合，构成一体式结构；所述传感器组件采用电涡流传感器进行检测，包括传感器探头和电路板两部分，传感器探头共四个，安装在电路板上，相邻的探头的探测方向相差π/2...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙露露，郭清远，魏大忠，郑领博，雷枝武，
申请(专利权)人：北京高孚动力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：