一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法
【專利摘要】一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法。一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，徑向磁軸承不設(shè)單獨(dú)的位移傳感器，而把徑向磁軸承定子鐵芯作為傳感器鐵芯，直接在每個(gè)磁極上與磁軸承線圈一起并繞一只線圈制成徑向傳感器探頭，所述的徑向傳感器探頭分別為位移傳感器探頭S1、位移傳感器探頭S2、位移傳感器探頭S3、位移傳感器探頭S4、位移傳感器探頭S5、位移傳感器探頭S6、位移傳感器探頭S7、位移傳感器探頭S8。本發(fā)明用于差動(dòng)配置的徑向和軸向磁軸承。
【專利說明】
一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磁軸承具有無機(jī)械摩擦和磨損、不需要潤滑和維護(hù)、允許轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。磁懸浮軸承系統(tǒng)中，為了對(duì)磁軸承進(jìn)行主動(dòng)控制，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定懸浮，必須給控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)子準(zhǔn)確的位置信息。目前一般通過單獨(dú)配置的非接觸式的位移傳感器或采用自傳感磁軸承技術(shù)來獲得所需要的轉(zhuǎn)子位置信息。如果采用單獨(dú)配置的位移傳感器，會(huì)使磁懸浮軸承的軸向尺寸變大.降低系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。由于結(jié)構(gòu)的限制，傳感器不能裝在磁浮軸承的中間，帶來的測量位移與轉(zhuǎn)子位移不同位問題，使系統(tǒng)的控制方程相互耦合，提高了系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)難度，降低了控制系統(tǒng)穩(wěn)定性，加上單獨(dú)傳感器的價(jià)格也較高，這些都大大限制了磁懸浮軸承的工業(yè)應(yīng)用。自傳感器磁軸承系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子位移是根據(jù)電磁鐵線圈上的電流或電壓信號(hào)得到的，因不需要位移傳感器，磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子的軸向尺寸變小，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能得到了提高，克服了傳感器帶來的測量位移與轉(zhuǎn)子位移不同位的問題，特別適合在高速場合運(yùn)行，降低了磁軸承的總體成本價(jià)格。但是，磁軸承自傳感技術(shù)具有需要大的電流紋波，抗干擾能力差等問題，距離大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用還有一系列技術(shù)障礙需要跨越。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)Υ艖腋∞D(zhuǎn)子的位移進(jìn)行檢測，減小系統(tǒng)的體積、重量，降低成本，提高控制穩(wěn)定性的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法。
[0004]上述的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，徑向磁軸承不設(shè)單獨(dú)的位移傳感器，而把徑向磁軸承定子鐵芯作為傳感器鐵芯，直接在每個(gè)磁極上與磁軸承線圈一起并繞一只線圈制成徑向傳感器探頭，所述的徑向傳感器探頭分別為位移傳感器探頭S1、位移傳感器探頭S2、位移傳感器探頭S3、位移傳感器探頭S4、位移傳感器探頭S5、位移傳感器探頭S6、位移傳感器探頭S7、位移傳感器探頭S8。
[0005]所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，所述的徑向傳感器探頭的第I位移傳感器探頭SI和第5位移傳感器探頭S5、或第4位移傳感器探頭S4和第6位移傳感器探頭S6、或?qū)⒌贗位移傳感器探頭SI和第2位移傳感器探頭S2串聯(lián)或并聯(lián)與第5位移傳感器探頭S5和第6位移傳感器探頭S6對(duì)應(yīng)串聯(lián)或并聯(lián)后，沿X軸方向組成一對(duì)，分別位于X軸的兩個(gè)方向成180°角，構(gòu)成X軸的變氣隙式差動(dòng)電感式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)X方向磁軸承轉(zhuǎn)子位移的差動(dòng)測量。
[0006]所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，所述的徑向傳感器探頭的第3位移傳感器探頭S3和第7位移傳感器探頭S7、或第4位移傳感器探頭S4和第8位移傳感器探頭S8、或?qū)⒌?位移傳感器探頭S3和第4位移傳感器探頭S4串聯(lián)或并聯(lián)與第7位移傳感器探頭S7和第8位移傳感器探頭S8對(duì)應(yīng)串聯(lián)或并聯(lián)后，沿Y軸方向組成一對(duì)，分別位于Y軸的兩個(gè)方向成180°角，構(gòu)成Y軸的變氣隙式差動(dòng)電感式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)Y方向磁軸承轉(zhuǎn)子位移的差動(dòng)測量。
[0007]所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，所述的徑向傳感器探頭的第I位移傳感器探頭SI和第2位移傳感器探頭S2分別作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，與第5位移傳感器探頭S5和第6位移傳感器探頭S6分別作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，沿X軸方向組成一對(duì)，分別位于X軸的兩個(gè)方向成180°角，構(gòu)成X軸的差動(dòng)變壓器式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)X方向磁軸承轉(zhuǎn)子位移的差動(dòng)測量。
[0008]所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，所述的徑向傳感器探頭的第3位移傳感器探頭S3和第4位移傳感器探頭S4分別作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，與第7位移傳感器探頭S7和第8位移傳感器探頭S8分別作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，沿Y軸方向組成一對(duì)，分別位于Y軸的兩個(gè)方向成180°角，構(gòu)成Y軸的差動(dòng)變壓器式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)Y方向磁軸承轉(zhuǎn)子位移的差動(dòng)測量。
[0009]所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，所述的軸向磁軸承不設(shè)單獨(dú)的位移傳感器，而分別把兩個(gè)軸向差動(dòng)磁軸承定子鐵芯作為傳感器鐵芯，直接與磁軸承線圈一起分別并繞2只線圈制成軸向傳感器探頭，所述的軸向傳感器探頭分別為位移傳感器探頭S9、位移傳感器探頭S10、位移傳感器探頭S11、位移傳感器探頭S12。
[0010]所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，所述的軸向傳感器探頭的第9位移傳感器探頭S9和第10位移傳感器探頭SlO任取其中一個(gè)或?qū)⑽灰苽鞲衅魈筋^S9和位移傳感器探頭SlO串聯(lián)或?qū)⑽灰苽鞲衅魈筋^S9和位移傳感器探頭SlO并聯(lián)、與第11位移傳感器探頭SI I和第12位移傳感器探頭S12任意取一個(gè)或?qū)⑽灰苽鞲衅魈筋^SI I和位移傳感器探頭S12串聯(lián)或?qū)⑽灰苽鞲衅魈筋^Sll和位移傳感器探頭S12并聯(lián)，沿Z軸方向組成一對(duì)，分別位于Z軸的兩個(gè)方向成180°角，構(gòu)成Z軸的變氣隙式差動(dòng)電感式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)Z軸方向磁軸承轉(zhuǎn)子位移的差動(dòng)測量;或所述的軸向傳感器探頭的第9位移傳感器探頭S9和第10位移傳感器探頭SlO分別作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈與第11位移傳感器探頭Sll和第12位移傳感器探頭S12分別作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，沿Z軸方向組成一對(duì)，分別位于Z軸的兩個(gè)方向成180°角，構(gòu)成Z軸的差動(dòng)變壓器式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)Z方向磁軸承轉(zhuǎn)子位移的差動(dòng)測量。
[0011]所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，所述的徑向磁軸承定子鐵芯不是一個(gè)整體，而是采用分體設(shè)計(jì)，共分為4塊，X方向2塊，Y方向2塊。
[0012]所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，所述的變氣隙式差動(dòng)電感式位移傳感器或差動(dòng)變壓器式位移傳感器調(diào)制頻率與磁軸承開關(guān)功放開關(guān)頻率相差兩倍以上。
[0013]所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，所述的位移傳感器探頭S1、所述的位移傳感器探頭S2、所述的位移傳感器探頭S3、所述的位移傳感器探頭S4、所述的位移傳感器探頭S5、所述的位移傳感器探頭S6、所述的位移傳感器探頭S7、所述的位移傳感器探頭S8根據(jù)徑向電磁鐵結(jié)構(gòu)配置的不同，對(duì)應(yīng)配置為多級(jí)結(jié)構(gòu)或單極結(jié)構(gòu)。
[0014]有益效果:
1.本發(fā)明通過直接在磁軸承執(zhí)行器鐵芯上與磁軸承線圈一起并繞傳感線圈，采用交流電橋或差動(dòng)變壓器測量電路，構(gòu)成變氣隙式差動(dòng)電感式位移傳感器或差動(dòng)變壓器位移傳感器，保證了執(zhí)行器和傳感器位置重合。
[0015]2.本發(fā)明通過選擇磁軸承構(gòu)型與激勵(lì)方式，改變傳感器調(diào)制頻率以及濾波電路，解決了傳感器磁路耦合以及磁軸承對(duì)傳感器的干擾問題。
[0016]3.本發(fā)明適用于所有差動(dòng)配置的不同結(jié)構(gòu)形式的徑向和軸向磁軸承，適用范圍廣;能夠?qū)崿F(xiàn)測量信號(hào)和實(shí)際轉(zhuǎn)子位移信號(hào)的高精度同位測量。
[0017]4.本發(fā)明解決了現(xiàn)有磁軸位移傳感器軸向體積大、傳感器/執(zhí)行器不重合的不足，以及磁軸承自傳感實(shí)現(xiàn)技術(shù)難度大，抗干擾能力差的問題。
[0018]5.本發(fā)明能夠?qū)ο到y(tǒng)軸向尺寸、傳感器的體積、重量等方面有嚴(yán)格要求的磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)位移檢測，如磁懸浮儲(chǔ)能飛輪、磁懸浮電機(jī)等，檢測結(jié)果準(zhǔn)確。
[0019]6.本發(fā)明無需單獨(dú)配置的位移傳感器，減小了磁懸浮軸承的軸向尺寸，能夠提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，降低系統(tǒng)成本。
[0020]7.本發(fā)明的傳感器和磁軸承執(zhí)行器一體化設(shè)計(jì)，二者位置完全重合，實(shí)現(xiàn)了測量位移與轉(zhuǎn)子位移同位，降低了磁軸承控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度，提高了磁軸承控制系統(tǒng)穩(wěn)定性和魯棒性。
[0021]8.本發(fā)明的徑向、軸向全部實(shí)現(xiàn)位移的差動(dòng)測量，提高了傳感器的線性度和溫度穩(wěn)定性。
[0022]9.本發(fā)明的傳感器和磁軸承執(zhí)行器一體化設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的集成度和裝配精度，減輕了重量，減小了體積。
[0023]10.本發(fā)明采用成熟的電感式位移傳感器測量電路，測量精度高，抗干擾能力強(qiáng)。
[0024]11.本發(fā)明能夠測量磁軸承中心處轉(zhuǎn)子實(shí)際位置與給定位置之間的位移偏差，實(shí)現(xiàn)了對(duì)磁軸承轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定控制。
[0025]12.本發(fā)明通過在磁軸承執(zhí)行器定子鐵芯每個(gè)磁極上與磁軸承線圈一起并繞一只傳感線圈，采用交流電橋或差動(dòng)變壓器實(shí)現(xiàn)無接觸位移測量;通過選擇磁軸承構(gòu)型與激勵(lì)方式，改變傳感器調(diào)制頻率以及濾波電路，解決了傳感器磁路耦合以及磁軸承對(duì)傳感器的干擾問題。
13.本發(fā)明克服了傳統(tǒng)主動(dòng)磁軸承執(zhí)行器與位移傳感器的非并置所帶來的測量位移與轉(zhuǎn)子位移不同位問題，位移檢測信號(hào)即磁軸承中心位置。
[0026]14.本發(fā)明能夠減小磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)軸向尺寸，提尚系統(tǒng)I旲態(tài)，改善穩(wěn)定性，提尚控制精度。
[0027]【附圖說明】:
附圖1為本發(fā)明的多極結(jié)構(gòu)徑向磁軸承應(yīng)用示意圖；
附圖2是附圖1的側(cè)視圖。
[0028]附圖3為本發(fā)明的單極結(jié)構(gòu)徑向磁軸承應(yīng)用示意圖；
附圖4是附圖3的側(cè)視圖。
[0029]附圖5為本發(fā)明的軸向磁軸承應(yīng)用配置示意圖；
附圖6為本發(fā)明的差動(dòng)電感式位移傳感器測量電路示意圖；
附圖7為本發(fā)明的差動(dòng)變壓器位移傳感器測量電路示意圖。
[0030]【具體實(shí)施方式】:
實(shí)施例1:
一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，徑向磁軸承不設(shè)單獨(dú)的位移傳感器，而把徑向磁軸承定子鐵芯作為傳感器鐵芯，直接在每個(gè)磁極上與磁軸承線圈一起并繞一只線圈制成徑向傳感器探頭，所述的徑向傳感器探頭分別為位移傳感器探頭S1、位移傳感器探頭S2、位移傳感器探頭S3、位移傳感器探頭S4、位移傳感器探頭S5、位移傳感器探頭S6、位移傳感器探頭S7、位移傳感器探頭S8。
[0031]實(shí)施例2:
實(shí)施例1所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，其特征是:所述的徑向傳感器探頭的第I位移傳感器探頭SI和第5位移傳感器探頭S5、或第4位移傳感器探頭S4和第6位移傳感器探頭S6、或?qū)⒌贗位移傳感器探頭SI和第2位移傳感器探頭S2串聯(lián)或并聯(lián)與第5位移傳感器探頭S5和第6位移傳感器探頭S6對(duì)應(yīng)串聯(lián)或并聯(lián)后，沿X軸方向組成一對(duì)，分別位于X軸的兩個(gè)方向成180°角，構(gòu)成X軸的變氣隙式差動(dòng)電感式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)X方向磁軸承轉(zhuǎn)子位移的差動(dòng)測量。
[0032]實(shí)施例3:
實(shí)施例1所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，所述的徑向傳感器探頭的第3位移傳感器探頭S3和第7位移傳感器探頭S7、或第4位移傳感器探頭S4和第8位移傳感器探頭S8、或?qū)⒌?位移傳感器探頭S3和第4位移傳感器探頭S4串聯(lián)或并聯(lián)與第7位移傳感器探頭S7和第8位移傳感器探頭S8對(duì)應(yīng)串聯(lián)或并聯(lián)后，沿Y軸方向組成一對(duì)，分別位于Y軸的兩個(gè)方向成180°角，構(gòu)成Y軸的變氣隙式差動(dòng)電感式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)Y方向磁軸承轉(zhuǎn)子位移的差動(dòng)測量。
[0033]實(shí)施例4:
實(shí)施例3所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，所述的徑向傳感器探頭的第I位移傳感器探頭SI和第2位移傳感器探頭S2分別作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，與第5位移傳感器探頭S5和第6位移傳感器探頭S6分別作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，沿X軸方向組成一對(duì)，分別位于X軸的兩個(gè)方向成180°角，構(gòu)成X軸的差動(dòng)變壓器式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)X方向磁軸承轉(zhuǎn)子位移的差動(dòng)測量。
[0034]實(shí)施例5:
實(shí)施例1所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，所述的徑向傳感器探頭的第3位移傳感器探頭S3和第4位移傳感器探頭S4分別作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，與第7位移傳感器探頭S7和第8位移傳感器探頭S8分別作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，沿Y軸方向組成一對(duì)，分別位于Y軸的兩個(gè)方向成180°角，構(gòu)成Y軸的差動(dòng)變壓器式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)Y方向磁軸承轉(zhuǎn)子位移的差動(dòng)測量。
[0035]實(shí)施例6:
實(shí)施例1所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，所述的軸向磁軸承不設(shè)單獨(dú)的位移傳感器，而分別把兩個(gè)軸向差動(dòng)磁軸承定子鐵芯作為傳感器鐵芯，直接與磁軸承線圈一起分別并繞2只線圈制成軸向傳感器探頭，所述的軸向傳感器探頭分別為位移傳感器探頭S9、位移傳感器探頭S10、位移傳感器探頭S11、位移傳感器探頭S12。
[0036]實(shí)施例7:
實(shí)施例6所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，所述的軸向傳感器探頭的第9位移傳感器探頭S9和第10位移傳感器探頭SlO任取其中一個(gè)或?qū)⑽灰苽鞲衅魈筋^S9和位移傳感器探頭SlO串聯(lián)或?qū)⑽灰苽鞲衅魈筋^S9和位移傳感器探頭SlO并聯(lián)、與第11位移傳感器探頭SI I和第12位移傳感器探頭S12任意取一個(gè)或?qū)⑽灰苽鞲衅魈筋^SI I和位移傳感器探頭S12串聯(lián)或?qū)⑽灰苽鞲衅魈筋^Sll和位移傳感器探頭S12并聯(lián)，沿Z軸方向組成一對(duì)，分別位于Z軸的兩個(gè)方向成180°角，構(gòu)成Z軸的變氣隙式差動(dòng)電感式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)Z軸方向磁軸承轉(zhuǎn)子位移的差動(dòng)測量;或所述的軸向傳感器探頭的第9位移傳感器探頭S9和第10位移傳感器探頭SlO分別作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈與第11位移傳感器探頭Sll和第12位移傳感器探頭S12分別作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，沿Z軸方向組成一對(duì)，分別位于Z軸的兩個(gè)方向成180°角，構(gòu)成Z軸的差動(dòng)變壓器式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)Z方向磁軸承轉(zhuǎn)子位移的差動(dòng)測量。
[0037]實(shí)施例8:
實(shí)施例1所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，所述的徑向磁軸承定子鐵芯不是一個(gè)整體，而是采用分體設(shè)計(jì)，共分為4塊，X方向2塊，Y方向2塊。
[0038]實(shí)施例9:
實(shí)施例2所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，所述的變氣隙式差動(dòng)電感式位移傳感器或差動(dòng)變壓器式位移傳感器調(diào)制頻率與磁軸承開關(guān)功放開關(guān)頻率相差兩倍以上。
[0039]實(shí)施例10:
實(shí)施例1所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，所述的位移傳感器探頭S1、所述的位移傳感器探頭S2、所述的位移傳感器探頭S3、所述的位移傳感器探頭S4、所述的位移傳感器探頭S5、所述的位移傳感器探頭S6、所述的位移傳感器探頭S7、所述的位移傳感器探頭S8根據(jù)徑向電磁鐵結(jié)構(gòu)配置的不同，對(duì)應(yīng)配置為多級(jí)結(jié)構(gòu)或單極結(jié)構(gòu)。
[0040]實(shí)施例11:
上述實(shí)施例所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，根據(jù)徑向電磁鐵結(jié)構(gòu)配置的不同，對(duì)應(yīng)配置為多級(jí)結(jié)構(gòu)或單極結(jié)構(gòu)。多極結(jié)構(gòu)徑向磁軸承應(yīng)用示意如附圖1、附圖2所示，單極結(jié)構(gòu)徑向磁軸承應(yīng)用示意如附圖3、附圖4。附圖1、附圖2、附圖3、附圖4中磁軸承定子鐵芯塊21、磁軸承定子鐵芯塊22、磁軸承定子鐵芯塊23、磁軸承定子鐵芯塊24構(gòu)成一端徑向磁軸承定子鐵芯，同時(shí)又作為位移傳感器的鐵芯，分體設(shè)計(jì)能夠避免X、Y兩個(gè)方向的磁路耦合。磁軸承繞組El?磁軸承繞組ES為8個(gè)磁軸承繞組，I是轉(zhuǎn)子。在每個(gè)磁極上與磁軸承線圈一起并繞一只線圈作為位移傳感器探頭SI?位移傳感器探頭S8。徑向傳感器探頭的第I位移傳感器探頭SI和第5位移傳感器探頭S5，或第4位移傳感器探頭S4和第6位移傳感器探頭S6，或?qū)⒌贗位移傳感器探頭SI和第2位移傳感器探頭S2串聯(lián)或并聯(lián)與第5位移傳感器探頭S5和第6位移傳感器探頭S6對(duì)應(yīng)串聯(lián)或并聯(lián)后，沿X軸方向組成一對(duì)，分別位于X軸的兩個(gè)方向成180°角，構(gòu)成X軸的變氣隙式差動(dòng)電感式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)X方向磁軸承轉(zhuǎn)子位移的差動(dòng)測量。徑向傳感器探頭的第3位移傳感器探頭S3和第7位移傳感器探頭S7，或第4位移傳感器探頭S4和第8位移傳感器探頭S8，或?qū)⒌?位移傳感器探頭S3和第4位移傳感器探頭S4串聯(lián)或并聯(lián)與第7位移傳感器探頭S7和第8位移傳感器探頭S8對(duì)應(yīng)串聯(lián)或并聯(lián)后，沿Y軸方向組成一對(duì)，分別位于Y軸的兩個(gè)方向成180°角，構(gòu)成Y軸的變氣隙式差動(dòng)電感式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)Y方向磁軸承轉(zhuǎn)子位移的差動(dòng)測量。或者徑向傳感器探頭的第I位移傳感器探頭SI和第2位移傳感器探頭S2分別作為原邊和副邊，與第5位移傳感器探頭S5和第6位移傳感器探頭S6分別作為原邊和副邊，沿X軸方向組成一對(duì)，分別位于X軸的兩個(gè)方向成180°角，構(gòu)成X軸的差動(dòng)變壓器式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)X方向磁軸承轉(zhuǎn)子位移的差動(dòng)測量。徑向傳感器探頭的第3位移傳感器探頭S3和第4位移傳感器探頭S4分別作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，與第7位移傳感器探頭S7和第8位移傳感器探頭S8分別作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，沿Y軸方向組成一對(duì)，分別位于Y軸的兩個(gè)方向成180°角，構(gòu)成Y軸的差動(dòng)變壓器式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)Y方向磁軸承轉(zhuǎn)子位移的差動(dòng)測量。
[0041]附圖5為本發(fā)明的軸向磁軸承應(yīng)用的配置示意圖。軸向磁軸承不設(shè)單獨(dú)的位移傳感器，而分別把兩個(gè)軸向差動(dòng)磁軸承定子鐵芯作為傳感器鐵芯，直接與磁軸承線圈一起分別并繞2只線圈作為位移傳感器探頭S9?位移傳感器探頭S12。軸向傳感器探頭的第9位移傳感器探頭S9和第10位移傳感器探頭SlO任取其中一個(gè)(或?qū)⑵浯?lián)或并聯(lián)使用)，與第11位移傳感器探頭Sll和第12位移傳感器探頭S12任意取一個(gè)(或?qū)⑵浯?lián)或并聯(lián)使用)，沿Z軸方向組成一對(duì)，分別位于Z軸的兩個(gè)方向成180°角，構(gòu)成Z軸的變氣隙式差動(dòng)電感式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)Z軸方向磁軸承轉(zhuǎn)子位移的差動(dòng)測量?；蛘咻S向傳感器探頭的第9位移傳感器探頭S9和第10位移傳感器探頭SlO分別作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，與第11位移傳感器探頭Sll和第12位移傳感器探頭S12分別作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，沿Z軸方向組成一對(duì)，分別位于Z軸的兩個(gè)方向成180°角，構(gòu)成Z軸的差動(dòng)變壓器式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)Z方向磁軸承轉(zhuǎn)子位移的差動(dòng)測量。一端軸向磁軸承定子鐵芯為31、差動(dòng)配置的另一端軸向磁軸承定子鐵芯為32。[0042 ]如附圖6，變氣隙式差動(dòng)電感式位移傳感器測量電路采用半橋式交流電橋結(jié)構(gòu)，L+為某一測量方向上沿坐標(biāo)軸正方向一對(duì)磁極上的兩只線圈其中的一只，或兩只線圈的串聯(lián)，或兩只線圈的并聯(lián)。L-為與L+同一測量方向上沿坐標(biāo)軸負(fù)方向一對(duì)磁極上的兩只線圈其中的一只，或兩只線圈的串聯(lián)，或兩只線圈的并聯(lián)。L-與L+組成半橋式交流電橋的兩個(gè)橋臂。當(dāng)轉(zhuǎn)子軸偏離中間位置時(shí)，兩邊氣隙不等，電橋失衡，便有電壓Vo輸出的大小及相位取決于軸的位移大小和方向。
[0043]附圖7為差動(dòng)變壓器接法的位移傳感器測量電路，某一測量方向上沿坐標(biāo)軸正方向一對(duì)磁極上的兩只線圈分別作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，該測量方向上沿坐標(biāo)軸負(fù)方向一對(duì)磁極上的兩只線圈對(duì)應(yīng)作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈。兩個(gè)初級(jí)線圈并聯(lián)后接入勵(lì)磁電壓。當(dāng)轉(zhuǎn)子軸偏離中間位置時(shí)，兩邊氣隙不等，次級(jí)線圈中感應(yīng)的電勢不再相等，便有電壓Vo輸出jo的大小及相位取決于軸的位移大小和方向。
[0044]附圖6和附圖7信號(hào)處理電路均采用高性能的單片式線位移差動(dòng)變壓器(LVDT)信號(hào)調(diào)節(jié)芯片AD598，它內(nèi)部集成了激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器、信號(hào)解調(diào)、放大、溫度補(bǔ)償?shù)入娐?。激?lì)信號(hào)發(fā)生器頻率，即交流電橋和差動(dòng)變壓器的調(diào)制頻率需與磁軸承開關(guān)功放開關(guān)頻率相差兩倍以上，以避開磁軸承開關(guān)功放的干擾，關(guān)于AD598的詳細(xì)說明見芯片相關(guān)技術(shù)手冊。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，其特征是:徑向磁軸承不設(shè)單獨(dú)的位移傳感器，而把徑向磁軸承定子鐵芯作為傳感器鐵芯，直接在每個(gè)磁極上與磁軸承線圈一起并繞一只線圈制成徑向傳感器探頭，所述的徑向傳感器探頭分別為位移傳感器探頭S1、位移傳感器探頭S2、位移傳感器探頭S3、位移傳感器探頭S4、位移傳感器探頭S5、位移傳感器探頭S6、位移傳感器探頭S7、位移傳感器探頭S8。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，其特征是:所述的徑向傳感器探頭的第I位移傳感器探頭SI和第5位移傳感器探頭S5、或第4位移傳感器探頭S4和第6位移傳感器探頭S6、或?qū)⒌贗位移傳感器探頭SI和第2位移傳感器探頭S2串聯(lián)或并聯(lián)與第5位移傳感器探頭S5和第6位移傳感器探頭S6對(duì)應(yīng)串聯(lián)或并聯(lián)后，沿X軸方向組成一對(duì)，分別位于X軸的兩個(gè)方向成180°角，構(gòu)成X軸的變氣隙式差動(dòng)電感式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)X方向磁軸承轉(zhuǎn)子位移的差動(dòng)測量。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，其特征是:所述的徑向傳感器探頭的第3位移傳感器探頭S3和第7位移傳感器探頭S7、或第4位移傳感器探頭S4和第8位移傳感器探頭S8、或?qū)⒌?位移傳感器探頭S3和第4位移傳感器探頭S4串聯(lián)或并聯(lián)與第7位移傳感器探頭S7和第8位移傳感器探頭S8對(duì)應(yīng)串聯(lián)或并聯(lián)后，沿Y軸方向組成一對(duì)，分別位于Y軸的兩個(gè)方向成180°角，構(gòu)成Y軸的變氣隙式差動(dòng)電感式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)Y方向磁軸承轉(zhuǎn)子位移的差動(dòng)測量。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，其特征是:所述的徑向傳感器探頭的第I位移傳感器探頭SI和第2位移傳感器探頭S2分別作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，與第5位移傳感器探頭S5和第6位移傳感器探頭S6分別作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，沿X軸方向組成一對(duì)，分別位于X軸的兩個(gè)方向成180°角，構(gòu)成X軸的差動(dòng)變壓器式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)X方向磁軸承轉(zhuǎn)子位移的差動(dòng)測量。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，其特征是:所述的徑向傳感器探頭的第3位移傳感器探頭S3和第4位移傳感器探頭S4分別作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，與第7位移傳感器探頭S7和第8位移傳感器探頭S8分別作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，沿Y軸方向組成一對(duì)，分別位于Y軸的兩個(gè)方向成180°角，構(gòu)成Y軸的差動(dòng)變壓器式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)Y方向磁軸承轉(zhuǎn)子位移的差動(dòng)測量。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，其特征是:所述的軸向磁軸承不設(shè)單獨(dú)的位移傳感器，而分別把兩個(gè)軸向差動(dòng)磁軸承定子鐵芯作為傳感器鐵芯，直接與磁軸承線圈一起分別并繞2只線圈制成軸向傳感器探頭，所述的軸向傳感器探頭分別為位移傳感器探頭S9、位移傳感器探頭S10、位移傳感器探頭S11、位移傳感器探頭 S12。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，其特征是:所述的軸向傳感器探頭的第9位移傳感器探頭S9和第10位移傳感器探頭SlO任取其中一個(gè)或?qū)⑽灰苽鞲衅魈筋^S9和位移傳感器探頭SlO串聯(lián)或?qū)⑽灰苽鞲衅魈筋^S9和位移傳感器探頭SlO并聯(lián)、與第11位移傳感器探頭Sll和第12位移傳感器探頭S12任意取一個(gè)或?qū)⑽灰苽鞲衅魈筋^Sll和位移傳感器探頭S12串聯(lián)或?qū)⑽灰苽鞲衅魈筋^Sll和位移傳感器探頭S12并聯(lián)，沿Z軸方向組成一對(duì)，分別位于Z軸的兩個(gè)方向成180°角，構(gòu)成Z軸的變氣隙式差動(dòng)電感式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)Z軸方向磁軸承轉(zhuǎn)子位移的差動(dòng)測量;或所述的軸向傳感器探頭的第9位移傳感器探頭S9和第10位移傳感器探頭SlO分別作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈與第11位移傳感器探頭Sll和第12位移傳感器探頭S12分別作為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，沿Z軸方向組成一對(duì)，分別位于Z軸的兩個(gè)方向成180°角，構(gòu)成Z軸的差動(dòng)變壓器式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)Z方向磁軸承轉(zhuǎn)子位移的差動(dòng)測量。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，其特征是:所述的徑向磁軸承定子鐵芯不是一個(gè)整體，而是采用分體設(shè)計(jì)，共分為4塊，X方向2塊，Y方向2塊。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，其特征是:所述的變氣隙式差動(dòng)電感式位移傳感器或差動(dòng)變壓器式位移傳感器調(diào)制頻率與磁軸承開關(guān)功放開關(guān)頻率相差兩倍以上。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種執(zhí)行器傳感器一體化磁軸承位移測量方法，其特征是:所述的位移傳感器探頭S1、所述的位移傳感器探頭S2、所述的位移傳感器探頭S3、所述的位移傳感器探頭S4、所述的位移傳感器探頭S5、所述的位移傳感器探頭S6、所述的位移傳感器探頭S7、所述的位移傳感器探頭S8根據(jù)徑向電磁鐵結(jié)構(gòu)配置的不同，對(duì)應(yīng)配置為多級(jí)結(jié)構(gòu)或單極結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】G01B7/02GK105841598SQ201610350626
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】田希暉, 王志強(qiáng), 鄭領(lǐng)博, 李光軍
【申請人】北京泓慧國際能源技術(shù)發(fā)展有限公司