一种用于磁悬浮轴承系统的轴径向自感式位移传感器技术方案

本发明专利技术公开了一种用于磁悬浮轴承系统的轴径向自感式位移传感器，属于传感器技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种用于磁悬浮轴承系统的轴径向自感式位移传感器


[0001]本专利技术涉及传感器
，尤其涉及一种用于磁悬浮轴承系统的轴径向自感式位移传感器
。

技术介绍

[0002]在磁悬浮轴承系统中，控制器根据转子位移信号来实时控制磁悬浮轴承线圈中的电流，实现转子的稳定悬浮，所以转子位移信号的获取是磁悬浮轴承系统中的一个关键因素
。
[0003]目前在磁悬浮轴承系统中，主要采用电涡流传感器来测量转子位移，在转轴的轴端安装一个电涡流传感器探头，用于检测转轴的轴向位移，在转轴的圆周方向均布4个电涡流传感器探头用以检测转子径向位移，两个传感器探头对称安装在转子的一个径向方向上，用以检测该方向上转子的位移，在与该方向成
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度夹角的方向，还需安装两个传感器探头来检测转子位移
。
该检测方法安装复杂，且占用了较多空间
。
而随着转子系统集成度的提高，转轴动力输出及测试装置都将集中于转轴轴向，且为降低临界转速提高系统稳定性，转子长度变短，同时转子轴向还集成了磁悬浮轴承，可供传感器使用的空间不足，亟需新的位移检测方法
。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种用于磁悬浮轴承系统的轴径向自感式位移传感器，可从转子径向方向检测轴向位移，解决了常规轴向位移测量中的轴向空间受限问题，且可实现同步测量转子轴向与径向位移，提高了转子系统的集成度
。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0006]一种用于磁悬浮轴承系统的轴径向自感式位移传感器，其包括转子铁芯
、
定子铁芯
、
转轴
、
线圈；定子为一内环带有磁极的圆环铁芯，线圈绕在磁极上，磁极对准转子台阶面，磁极总共有4组，4组磁极沿周向均匀分布，每组有2个磁极，每组磁极上的2个线圈串联，线圈通入激励信号后，相邻磁极磁路闭合，产生4个电感
。4
个电感各自与一个定值电阻串联，一端接地，另一端输入激励信号，4个电感的两端电压相加可得轴向
z
方向输出电压，
y
方向2个电感的两端电压相减可得径向
y
方向输出电压，
x
方向2个电感的两端电压相减可得径向
x
方向输出电压
。
[0007]进一步的，所述转子铁芯和定子铁芯的材料为硅钢或坡莫合金；每个线圈匝数相同；每个磁极横截面积相同
。
[0008]进一步的，所述转子台阶面不超出磁极检测范围
。
[0009]进一步的，所述与4个电感各自串联的4个定值电阻阻值大小相等
。
[0010]本专利技术与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0011](1)
本专利技术的传感器可从转子径向方向检测轴向位移，解决了常规轴向位移测量中的轴向传感器空间受限问题
。
[0028]其中，
Δ
x
为转子沿
x
方向的位移量
。
[0029]U1、U2、U3、U4相加可得轴向输出电压为：
[0030]U
z
＝
U1+U2+U3+U4＝
k
a
Δ
z+k
r
Δ
y+U0[0031]U1与
U3相减可得径向
y
方向输出电压为：
[0032]U
y
＝
U1‑
U3＝
2k
r
Δ
y
[0033]U2与
U4相减可得径向
x
方向输出电压为：
[0034]U
x
＝
U2‑
U4＝
2k
r
Δ
x
[0035]因此输出电压
U
x
、U
y
、U
z
分别与
x、y、z
三个方向位移成线性关系，通过检测输出电压的大小，可以检测出转子的轴向与径向位移大小和方向
。
[0036]最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本专利技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本专利技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本专利技术各实施例技术方案的范围
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于磁悬浮轴承系统的轴径向自感式位移传感器，其特征在于：所述轴径向自感式位移传感器的结构包括转子铁芯
、
定子铁芯
、
转轴
、
线圈，定子为一内环带有磁极的圆环铁芯，线圈绕在磁极上，磁极对准转子台阶面，磁极总共有4组，4组磁极沿周向均匀分布，每组有2个磁极，每组磁极上的2个线圈串联，线圈通入激励信号后，相邻磁极磁路闭合，产生4个电感；所述4个电感各自与一个定值电阻串联，一端接地，另一端输入激励信号，4个电感的两端电压相加可得轴向
z
方向输出电压，
y
方向2个电感的两端电压相减可得径向
y

【专利技术属性】
技术研发人员：周瑾，唐洪洲，金超武，徐园平，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：