【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及传感器，具体涉及一种转子位移检测的传感器组件和电机。
技术介绍
1、传感器是信息获取的工具，是机器的“五官”，是信息技术的三大支柱之一。传感器技术是信息“获取-处理-传输”这一链条的源头技术，是现代工业生产制造自动化和智能化的基础技术，其发展水平代表着一个国家的工业化水平。任何运转的机械，只要存在运动或者机械变形，就需要位移传感器进行测量与控制。此外，很多非位移量，比如速度、压力、角度、角速度乃至扭矩等机械量都可以转换成位移来进行测量。位移传感器是传感器大家族中最为重要和基础性的成员，具有丰富多样的种类和形式，从而满足各种应用场合的需求。随着现代先进制造技术和工业自动化的发展，对位移传感器提出了越来越高的要求，比如非接触性，高分辨率，高稳定性，高速(宽带宽)，低成本，小体积，对环境参数不敏感和对恶劣环境的高容忍性等。
2、如图1所示，通常情况下，单个位移传感器探头仅用于检测单方向位移，无法检测与该方向垂直方向的位移，如下图所示，传感器探头安装在x方向，可以检测x方向上的位移，y、z方向的位移则无法被安装在x方向的传感器探头识别，如需检测y、z方向的位移，需在对应方向增加安装传感器探头。
3、实际应用中受到空间限制等因素，无法在所有被测方向都安装传感器探头，通过对被测体进行表面处理可实现单个位移传感器探头识别多方向位移，以如图2所示，被测体为一根转子，z方向为轴径向方向，x、y方向为径向方向，传感器探头安装在x方向，可以正常检测x方向上的位移，而通过在被测转子上的传感器探头检测范围内沿轴向z方
4、由于现有技术中的位移传感器的探头存在检测轴向位移量程受探头直径限制，轴向位移线性度不理想等技术问题，因此本专利技术研究设计出一种转子位移检测的传感器组件和电机。
技术实现思路
1、因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的位移传感器的探头存在检测轴向位移量程受探头直径限制，轴向位移线性度不理想的缺陷，从而提供一种转子位移检测的传感器组件和电机。
2、为了解决上述问题，本专利技术提供一种转子位移检测的传感器组件，其包括：
3、被测转子和传感器探头，所述被测转子为阶梯轴，所述阶梯轴包括相接的第一轴段和第二轴段，所述第一轴段的外径大于所述第二轴段的外径，在所述第一轴段和所述第二轴段相接处形成台阶面，所述传感器探头设置于所述台阶面的径向外侧，所述传感器探头的轴向一处横截面与所述台阶面在径向方向相对，设沿着所述被测转子的中心轴线方向为z轴方向，在垂直于z轴的平面内所述传感器探头的形状是环状矩形结构或环状腰形结构。
4、在一些实施方式中，
5、所述环状矩形结构包括间隔设置的第一外环和第一内环，所述第一外环位于所述第一内环的外周，所述第一外环和所述第一内环均为矩形形状，所述环状腰形结构包括间隔设置的第二外环和第二内环，所述第二外环位于所述第二内环的外周，所述第二外环和所述第二内环均为腰型孔形状。
6、在一些实施方式中，
7、所述传感器探头包括沿所述z轴方向连接设置的第一部分和第二部分，所述第一部分与所述第一轴段沿径向方向相对，所述第二部分与所述第二轴段沿径向方向相对，所述传感器探头形成涡流场，在经过所述z轴的所述被测转子的纵向截面内，所述涡流场在所述第一轴段上的投影面积为s高，所述涡流场在所述第二轴段上的投影面积为s低，s高≥0，s低≥0。
8、在一些实施方式中，
9、所述台阶面与所述z轴相交于o点，在所述台阶面内且经过o点并与所述z轴垂直的方向为y轴；定义所述传感器探头的轴向长度的一半的横截面与所述台阶面对齐时，所述传感器探头的轴向位移z为0，所述z轴的正向位于所述第二轴段的一侧，所述传感器探头的轴向长度的一半的横截面超过所述台阶面并与所述第二轴段相对时，z＞0，所述传感器探头的轴向长度的一半的横截面超过所述台阶面并与所述第一轴段相对时，z＜0。
10、在一些实施方式中，
11、所述第一外环和第一内环之间形成第一实体结构，所述第一实体结构的内侧形成第一空心结构，所述第一空心结构也呈矩形形状，所述第一空心结构套设在所述被测转子的外周且与所述台阶面相对的位置，所述第一外环具有两个相对的第一长边和两个相对的第一短边，两个相对的所述第一长边之间平行且二者间的间距为所述环状矩形结构的短边长度，与所述第一长边之间相垂直的方向沿着所述y轴的方向；或者，
12、所述第二外环和第二内环之间形成第二实体结构，所述第二实体结构的内侧形成第二空心结构，所述第二空心结构为腰形孔结构，所述第二空心结构套设在所述被测转子的外周且与所述台阶面相对的位置，所述第二外环包括两个相对的第二长边和两个相对的弧边，两个相对的所述第二长边之间平行且二者间的间距为所述环状腰形结构的短边长度，与所述第二长边相垂直的方向沿着所述y轴的方向。
13、在一些实施方式中，
14、
15、其中：a：所述涡流场沿z轴方向的长度；b：所述涡流场沿y轴方向的长度；kz：轴向灵敏度；z：所述传感器探头的轴向位移；u(z)：探头电压轴向特性；u(x)：探头电压径向特性；h：所述台阶面的径向高度，即所述第一轴段的外周面与所述第二轴段的外周面之间的径向距离。
16、在一些实施方式中，
17、所述探头输出电压的径向位移特性为线性：
18、u(x)＝kx·x+u0；其中：kx：径向灵敏度；x：所述传感器探头的径向位移；u0：偏置电压；
19、并有：
20、
21、在一些实施方式中，
22、式中，轴向灵敏度系数为kx·h，为常数项，即轴向灵敏度系数的值不随z的变化而变化。
23、在一些实施方式中，
24、s高+s低＝πr2，其中r为在经过所述z轴的纵向截面内，涡流场的面积的圆形当量半径。
25、在一些实施方式中，
26、a/b≥1.5。
27、本专利技术还提供一种电机，其包括前述的转子位移检测的传感器组件。
28、本专利技术提供的一种转子位移检测的传感器组件和电机具有如下有益效果：
29、1.本专利技术通过将传感器探头设置在于被测转子阶梯轴径向相对的位置，并且传感器探头的形状为在垂直于z轴的平面内的环状矩形结构或环状腰形结构，优化探头形状，使轴向检测位移量程可按需求扩展，降低线性度数值，提升轴向位移检测线性度的指标，提高检测精度。本专利技术通过优化探头形状，能够保证在z/r>0.2检测线性度也能提升，本专利技术能够直接通过增加探头轴向尺寸扩展轴向检测位移量程，而不受z/r>0.2的限制；轴向量程更大，电感不变。
30、2.本专利技术进一步通过u(x)＝kx·x+u0以及使得轴向灵敏度系数为kx·h为常数项，说明本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种转子位移检测的传感器组件，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的转子位移检测的传感器组件，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的转子位移检测的传感器组件，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的转子位移检测的传感器组件，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的转子位移检测的传感器组件，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的转子位移检测的传感器组件，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的转子位移检测的传感器组件，其特征在于：
8.根据权利要求3-7中任一项所述的转子位移检测的传感器组件，其特征在于：
9.根据权利要求6-8中任一项所述的转子位移检测的传感器组件，其特征在于：
10.一种电机，其特征在于：包括权利要求1-9中任一项所述的转子位移检测的传感器组件。
【技术特征摘要】
1.一种转子位移检测的传感器组件，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的转子位移检测的传感器组件，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的转子位移检测的传感器组件，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的转子位移检测的传感器组件，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的转子位移检测的传感器组件，其特征在于：
6.根据权利要求5所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏志韬，龚高，董如昊，
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：
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